应用层次分析法评价闽西北山地马尾松-阔叶树混交林的综合效益

郑小静

(福建省将乐国有林场,福建 将乐 353300)



应用层次分析法评价闽西北山地马尾松-阔叶树混交林的综合效益

郑小静

(福建省将乐国有林场,福建 将乐 353300)

摘要：研究了在马尾松林下套种火力楠、闽粤栲、苦槠、格氏栲、青栲和拉氏栲幼苗培育成阔叶树混交林，在混交林的蓄积量、生物量、凋落物等方面进行了分析，以探究混交林的综合效益。应用层次分析法对各个指标的权重进行了分析，以期为马尾松混交模式提供理论研究依据。

关键词：马尾松混交林;层次分析法;效益评价

1引言

马尾松以用途广、适应性强的优点成为我国南方重要的经济树种。但在马尾松引种造林、与其他植物混交种植的过程中，立地衰退严重，林分产量较低[1]。由于不同的混交模式在产量、生态环境、物种多样性等方面表现出明显的差异，为此，对混交林的培育方式进行研究，进一步探究马尾松不同混交模式的综合效益，本文利用层次分析法对马尾松与不同阔叶树混交模式进行了分析，揭示出不同混交模式下的生态功能特征，为经济树种的可持续经营奠定基础。

2试验地概况

本研究选取福建省将乐国有林场为试验用地，该试验用地有马尾松纯种树林。结，该地区年平均气温18.9 ℃，无霜期268 d，年平均降水量1 650～1 850 mm，降雨丰沛时期为每年的3～8月，平均湿度75 %，年平均风速1.5 m/s。具有分明的四季特征，冬季较短，夏季较长。该试验地土壤腐殖质层厚度约12 cm，土层厚度80 cm以上，土地质量较为肥沃，属二级肥力山地红壤，气候终年温和、雨量充沛，为林木的生长提供了有利环境。

3研究方法

3.1研究准备

劈净纯马尾松(文中记作MWS)林下植被，开挖暗穴，套种阔叶树种幼苗。每公顷的初始套种密度为1 200～1 500株，套种后每年块状除草1～2次。为了便于开展对照研究和定位研究，在6种混交林和纯种马尾松林内选择条件一致的林分设置好固定样地，其中马尾松和不同阔叶树的林分年龄分别为41年和16年。

3.2采集地被物和年凋落物量

在不同的林分结构内，在每个样地中设置1 m×1 m的小样方，数量10个。

样方内以肉眼可以分辨为依据，检出林地最上层的凋落物，试验中记作L层，下层的凋落物和分解残余物，记作H层。

在每个固定样地设置口径为80×100的塑料网，用以收集凋落物，数量10个。在监测期间(2013～2015年)每月收集一次，将收集的地被物和凋落物按照叶、枝、果等标准进行分类。将不同的组分在80 ℃环境下烘干48 h后称重，便于下一步的化学分析[2]。

3.3测定蓄积量和生物量

根据树干解析法计算蓄积量，计算不同树种的平均树高和胸径。针对阔叶林，每块样地选择3株标准木，针对马尾松，每块样地选择1株平均胸径大小的标准木。

针对地上部分，树干解析的过程中按照标准木砍倒后1 m为区分段，分别称重(鲜重)树干、树皮、枝、叶，带回实验室烘干至恒重。

针对地下部分，以干基为中心，调查面积按照营养大小面积的圆进行划分，按照不同的深度可以将其划分为0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm、大于60 cm的4个层次，分层挖出根系称重(鲜重)细根、中根、粗根和根桩，对不同的部分取样测得干重后带回实验室进行化学分析。

在标准地内沿对角线均匀设置1×1 m的样方，数量5个。

统计调查样方内所有灌木和草本植物的信息，包括种类、数量、高度等，割取地上部分、挖取地下部分所有根系称得鲜重，取样带回实验室烘干，便于化学分析[3]。

3.4建立评测模型

3.4.1层次分析法

以层次分析法的基本理论为依据，建立混交树种的综合评价体系。

本研究中以经济效益、生态效益和地力维持作为混交林综合评价的重要指标。

3.4.2确定评判因素的权重

本研究中聘请了专业人员对混交林的经济效益、生态效益和地力维持进行评价，以层次结构关系为依据，构建出判别矩阵，计算出矩阵的最大特征根和对应的特征向量(权重)，其中标准化数据均采用混交林的实测值，再进行归一化处理。如表1所示。

表1　层次指标的权重

3.4.3评判方法

如果L层有m个评判项目，每个评判项目有n个评价因素，对应的权重(记作uj)可以组成一个权重矩阵(记作U)。

U=(u1，u2，……,un)，根据实测结果和归一化转换将n个评判因素构成一个m×n阶的矩阵。该矩阵表达为：

A=(aij)mxn

m个评判项目中第i个项目的评价值可以以模糊综合评判为依据，评价值由权重矩阵中对应元素与第i行元素的乘积决定，第L层中m个评判项目的评价值由A与U的乘积构成。按照这种方法，从最底层开始，逐层向上，实现多目标综合评判，根据评判值的大小对混交模式的优劣进行分类。

4结果与分析

4.1经济效益分析

确定不同指标的权重，计算评判因素的矩阵，以各指标的实测值为基准，归一化处理后得出评判因素的矩阵，在经济效益的评价过程中，采用林分蓄积量C11和林木生物量C12两个指标进行测定，详见表2。

表2　经济评判指标的测定值

由表2中经济效益的评判值可以看出，马尾松与闽粤栲、青栲、苦槠进行混交后，林分生产力显著提高，蓄积量和生物量增加，这3种模式的混交效果最好[4]。

4.2生态效益分析

本研究中选取年凋落物量(C21)、凋落物周转率(C22)、凋落物养分归还(C23)、物种多样性指数(C24)方面对生态效益进行评判，详见表3。

表3　生态效益评判指标的测定值

由此可见，森林凋落物储存和养分释放的过程中，生态系统也实现了能量流动和物质循环，马尾松与苦槠混交模式的生态效益最好。

4.3地力维持分析

地力维持指标中重点考虑土壤中的有机质、有效养分(氮磷钾)、养分储量和盐基饱和度。对不同土壤层次、土壤有机质含量、有效养分含量、养分储量和盐基饱和度的数据进行归一化处理后得出评判分数，得分高低如下：

MWS-LSK>MWS-MYK>MWS-KZ>MWS-GSK>MWS-QK>MWS-HLN。

通过分析可知，马尾松和拉氏栲的混交方式经济效益最低，而地力维持效益较高。这是因为这种混交方式的凋落物分解较快，凋落物提高了土壤的有机质含量，有机质为土壤动物的活动提供了便利，有利于改善土壤结构和孔隙率[5]。

4.4综合效益分析

综合效益分析需要对经济效益、生态效益和地力维持的权重(表2)进行评判，建立矩阵后可以计算出不同混交模式的综合效益排序。综合效益优劣顺序如下：

MWS-MYK>MWS-KZ>MWS-LSK>MWS-QK>MWS-GSK>MWS-HLN。

最优混交方式为马尾松和闽粤栲的混交。

5结语

混交林的效益取决于混交模式，本文以层次分析法为基础，重点分析了不同混交模式的经济效益、生态效益和地力维持效益。本研究结果表明，利用马尾松和阔叶混交林的方式可以改善林木生产力，维持地力。马尾松与不同阔叶树混交的优劣顺序，以马尾松与闽粤栲混交方式的综合效益最优，本研究为马尾松综合效益的提高提供了理论依据。

参考文献：

[1] 谌红辉,丁贵杰,温恒辉,等.造林密度对马尾松林分生长与效益的影响研究[J].林业科学研究,2011,24(4):470～475.

[2] 谌红辉,方升佐,丁贵杰,等.马尾松间伐的密度效应[J].林业科学,2010,46(5):84～91.

[3] 汤文彪.红锥马尾松混交林效益与营造技术[J].安徽农学通报,2012,14(5):169～171.

[4] 樊后保,刘文飞,李燕燕,等.应用层次分析法评价闽西北山地马尾松-阔叶树混交林的综合效益[J].山地学报,2011,27(3):257.

[5] 周届.阔叶混交林的经济效益研究[J].林业科学研究,2012,25(4):147.

中图分类号：S7

文献标识码：A

文章编号：1674-9944(2016)01-0079-02

作者简介：郑小静(1980—)，女，安徽和县人,工程师,主要从事森林培育，遗传育种方面工作。

收稿日期：2015-11-16