春陵江流域主要林分抗损毁能力研究

张 尹，谭三清，陈文勇

（中南林业科技大学 理学院，湖南 长沙 410004）

春陵江流域主要林分抗损毁能力研究

张 尹，谭三清，陈文勇

（中南林业科技大学 理学院，湖南 长沙 410004）

以春陵江为例，研究其流域主要林分抗损毁能力，综合考虑对春陵江流域主要林分起主要作用的环境因子、干扰因子、结构和功能因子，采用层次分析法筛选出了16个子因子构建评价指标体系，将损毁度值分为轻微损毁、低度损毁、中度损毁、高度损毁和极度损毁5个等级来分析主要林分抗损毁能力。结果表明：春陵江流域主要林分抗损毁能力由强到弱依次为杉木林组、常绿阔叶林、落叶阔叶林组、灌木林组、松木林组、竹林、杨柳林组。流域主要林分抗损毁能力研究对森林生态系统恢复、优化及研究林木抗灾能力都有重要意义。

林分；流域；抗损毁能力；层次分析法

森林生态系统是人类珍贵的资源宝库，其具有固碳释氧、涵养水源、保持水土、净化环境和保护周围其他生态系统等作用[1]。近年来，流域森林生态系统受到自然灾害和人为因素的影响，导致其生态质量严重下降，森林生态系统防灾抗灾能力明显削弱[2-3]。1905年美国学者Elements将脆弱性引入生态学领域，认为导致生态系统物质能量分配平衡被破坏的罪魁祸首是人类活动或者是特定地理背景[4-5]。生态易损毁性是指生态环境对外界干扰抵抗力弱，易从稳定状态转变，状态一经改变则很难恢复到原始状态[6-7]。外界对生态环境的干扰使得生态系统无法通过自身恢复，其干扰因素即为潜在损毁因子[8]。春陵江雨量充沛，地形多变，由于气候和地形因子互相作用，使得该流域暴雨洪水频繁，主要林分势必受到严重干扰，进而影响该流域森林生态系统发展。本研究通过研究春陵江流域主要林分面临的问题，建立流域主要林分抗损毁性评价指标体系，评价主要林分的抗损毁能力，对森林生态系统恢复、优化及研究林木抗灾能力具有重要意义。

1 流域主要林分抗损毁性评价

1.1 流域主要林分抗损毁性评价指标体系的构建

林分抗损毁性综合评价以评价对象性质和目标要求为依据，构建能够准确、全面反映流域森林生态系统评价要素的指标体系[9]。评价指标体系建立的合理程度决定评价结果的准确度，是林分抗损毁性评价的基石[10]。流域主要林分抗损毁性的影响因素众多，本文中运用了层次分析法，能用少量指标来体现庞大的信息量，避免指标信息重复和遗漏的情况发生，完成指标信息全面覆盖。本研究考虑对该流域主要林分起主要作用的环境因子、干扰因子、结构和功能因子，筛选出16个因子作为指标来进行评价。流域主要林分抗损毁性评价指标体系如图1所示。

图1 流域主要林分抗损毁性评价指标体系Fig.1 Main indices that evaluate main forest stand types anti-damage levels in drainage basins

1.2 指标权重的确定

由于各因子对主要林分的影响程度不同，所以通过确定权重来分析春陵江流域主要林分损毁性因子的重要性，其值越大，对应重要程度就越高。本研究基于AHP计算各因子的权重，过程如下：

（1）构造判断矩阵

根据层次关系，将各指标因子建立成两两成对的判断矩阵。判断矩阵中，各元素的数值体现出社会对各因子相对重要性的主观认识，一般用1～9及其倒数的标度方法。1/bij表示当因子i与因子j的重要性之比为bij，那么因子j与因子i的重要性之比为bij=1/bji（见表1）。

表1 两两判断矩阵Table 1 Judgment matrix

（2）根法计算权重

根据已构建矩阵R的各行向量，运用根法进行标准化处理，处理方式为：先将各元素按行展开得到新的向量，将其各分量n次方，再进行归一化处理，导出权重向量。流域主要林分抗损毁能力指标因子的计算公式为：

（3）判断矩阵的一致性检验

一致性比例：

式中：IC表示一致性指标；阶数为n；λmax表示最大特征根；IR代表平均随机一致性指标，其值只和n有关。

1.3 构建评价模型

为了说明流域内差异，本研究将损毁度数值化，进而采用综合加权平均法计算主要林分损毁度值。式中：EBD为各样地的损毁度值；n为每个指标层中指标总数；Pi为每个指标层中第i项的分值；Wi为每个指标层中第i项的权重。

1.4 主要林分损毁度等级划分标准

本研究参照春陵江流域规划和咨询专家意见后，将各项标准进行极值标准化，得到主要林分的5个损毁度值，对应5个等级（如表2所示），用此标准来评价出春陵江流域主要林分抗损毁性。

表2 流域主要林分损毁度等级划分标准Table 2 The gradation criterion that evaluate damage degree of main forest stand types in valley

2 评价及结果分析

2.1 春陵江流域森林生态系统抗损毁性指标权重的确定

从3个层次建立流域主要林分抗损毁性指标体系：第一个层次从流域外部因素中考虑环境因子的损毁性；第二个考虑流域内部的林分在自然生长及演变时引起的损毁性，即林分结构和功能的损毁性；第三个层次来自于自然干扰因子的损毁性。主要林分抗损毁性指标层的具体指标筛选是一个系统工程，利用公式（1）算出权重，春陵江流域主要林分抗损毁性评价体系如表3所示。

表3 春陵江流域主要林分抗损毁性指标权重Table 3 Details about factor’s proportion which have influence on the standanti-damage assessment in Chunling river

2.2 春陵江流域主要林分损毁度等级

本文中选取春陵江流域47块样地进行研究，数据主要是通过实地每木检尺采集，以及蓝山县二调数据，对这些数据进行整理归类，调查各林分分布及分类情况。根据这47个样地的调查数据，应用流域主要林分抗损毁性评价体系，对主要林分进行了损毁性评价，根据表3及公式（2）、（3）、（4）、（5）求得损毁度值，评价结果如图2所示。

图2 春陵江流域各样地森林生态损毁度Fig.2 Forest ecological anti-damage levels of each plot in Chunling river

如图2所示，各样地类型得分为36.65～69.93，各样地损毁度值从高到低分布不等，对照流域主要林分损毁度等级划分标准，春陵江流域主要林分未出现轻微损毁的样地，但也未出现极度损毁的样地，说明该流域主要林分比较稳定。得分最高的样地为38号竹林样地，高达69.93。样地11、15、18、20、23得分较低，虽然是低度损毁，但非常接近轻微损毁。若不对样地42进行调整和管理，很有可能发展成为高度损毁。

2.3 春陵江流域主要林分指标得分及生态损毁性评价

从表4可以直观地看出春陵江主要森林群落指标得分及生态损毁度等级，只有杨柳林组、竹林处于中度损毁的状态，常绿阔叶林、杉木林组、松木林组、灌木林组、落叶阔叶林组都属于低度损毁。

表4 春陵江流域主要林分指标得分及生态损毁性评价Table 4 Anti-damage evaluation results of main forest communities in Chunling river stream runoff nodes

3 结论与讨论

（1）杨柳林组综合得分最高，为63.06，属于中度损毁，其中环境因子对其影响最大，其次是结构和功能因子，由于其离水域较近，所以自然干扰的程度较大；其中属于低度损毁的有3块样地，属于中度损毁的只有3块样地，占所有杨柳林样地的一半，因此必须马上采取措施提高杨柳林组抗损毁性能力。

（2）常绿阔叶林样地损毁度分值比较均匀，均处于低度损毁状态，生长环境良好。杉木林组外貌整齐，土层厚度适中，群落结构良好，因此杉木林组得分最低，为38.05，属于低度损毁。灌木林组损毁度相对较低，其抗损毁能力较强。松木林组分布于海拔200～300 m的阴坡，其损毁度值为49.82，在低度损毁中属于损毁度较高的状态，因此需对其加强管理，避免发展为中度损毁。

（3）影响流域主要林分损毁性的干扰因子除了文中选取的暴雨洪水之外，人为砍伐采挖对主要林分损毁性也有一定影响。本研究对主要林分抗损毁能力研究是针对流域进行评价，其方法是否也可用于山地、草原、湿地需进行进一步研究。

[1]李国伟, 赵 伟, 魏亚伟, 等. 天然林资源保护工程对长白山林区森林生态系统服务功能的影响[J]. 生态学报, 2015,35(4):984-992.

[2]谭三清, 王湘衡, 肖 维, 等. 基于复杂网络的森林健康评价研究[J]. 中南林业科技大学学报,2015,35(8):13-16.

[3]刘 晶, 刘学录, 侯莉敏. 祁连山东段山地景观格局变化及其生态脆弱性分析[J]. 干旱区地, 2012, 35(5):795-805.

[4]魏 琦, 唐华俊, 王道龙, 等. 内蒙古林西县生态脆弱性评价研究[J]. 中国农业资源与区划, 2010, 31(3):15-21.

[5]商彦蕊. 灾害脆弱性概念模型综述[J]. 灾害学,2013, 28(1):112-116.

[6]王国宏, 王小平, 张维康, 等. 北京市自然保护区植物群落对干扰胁迫的抵抗力分析[J]. 生物多样性,2013, 21(2):153-162.

[7]Allendorf T D,Brandt J S,Yang J M. Local perceptions of Tibetan village sacred forests in northwest Yunnan[J].Biological Conservation, 2014,169(2):303-310.

[8]王绍玉, 刘 佳. 城市洪水灾害易损性多属性动态评价[J]. 水科学进展, 2012, 23(3):334-340.

[9]李 杰, 高 祥, 徐 光, 等. 森林健康评价指标体系的研究[J]. 中南林业科技大学学报, 2013, 33(8):79-82.

[10]张 贵, 肖 维, 王湘衡, 等. 基于模糊综合评价法的森林火灾易损性研究[J]. 中南林业科技大学学报, 2015, 35(8):1-4.

The anti-damage capability assessment of forest ecosystems in Chunling river valley

ZHANG Yin, TAN San-qing, CHEN Wen-yong
(College of Sciences, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan,China)

Taking Chunling River as an example to study the anti-damage capability of the ecosystem in this valley. With a systematic consideration to environmental factors, interference factors, structural and functional factors which play major roles in the forest stand of Chunling river, the damagedegreeisdividedto 5 levels as tinydamage, lowdamage,moderatedamage, fulldamageandseveredamageby choosing 16 indexesrepresenting the characterizationsof weakness to analyze the anti-damage capability of forest ecosystems.The result shows that the anti-damage capability of Chunling River main forest stand types in which Chinese Fir Stands was the strongest and then ever green broadleaved forest, deciduous broadleaved forest, shrubbery, pinewood, Bamboo, willow. Assessing the anti-damage capability of forest ecosystem is of great signi fi cance to recovering, optimizing forest ecosystem and studying the ability of anti-disaster.

stand; valley; anti-damage capability; analytic hierarchy process

S718.57

A

1673-923X(2016)09-0074-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.09.014

2015-01-10

国家自然科学基金（31570627）

张 尹，硕士研究生

谭三清，副教授，硕士，硕士生导师；E-mail：csuft0002@163.com

张 尹，谭三清，陈文勇.春陵江流域主要林分抗损毁能力研究[J].中南林业科技大学学报，2016, 36(9): 74-77.

[本文编校：谢荣秀]