浅析森林健康评价方法

赵栋锋　付志祥

摘要：森林健康评价是国内外研究的热点问题，是我国生态文明建设和森林健康经营的重要理论基础。森林健康评价方法的选择直接关系到森林健康评估的精度，是森林健康评估工作中最重要的工作之一。本文在查阅国内相关研究文献的基础上，对其中涉及到的森林健康评估方法进行了总结，以期为森林健康评价工作提供参考。

关键词：森林健康评价；评价方法选择；选择依据

森林健康是森林生态系统所处的一种状态，即在满足人类需求的同时能够保持自身的稳定性和可持续性，是一个包含了树木个体、林分、森林群落、森林生态系统以及森林景观在内的复杂的系统概念。森林健康评价方法是森林健康评估工作中最重要的工作之一，直接关系到评价结果的精度，是森林健康监测中的热点问题。本文在查阅文献的基础上，对国内森林健康评价方法进行了总结，旨在为森林健康评价方法选择提供参考。

1.森林健康评价方法

根据评价目的、评价对象和评价精度要求的不同，森林健康评价方法主要包括生物指示物法、主成分分析法、层次分析法、模糊数学法、神经网络法、灰色关联度法、健康距离法7种方法。下面将对这7种方法和其它方法的原理、特点及应用进行介绍：

1.1生物指示物法

生物指示物法是指通过监测生物指示物种群数量或行为方式的变化来衡量森林生态系统健康状况。鸟、鱼、娃、鹿、昆虫等常被用作环境质量评价的指示性生物。该方法具有简单快捷、成本低廉、操作性强的特点。王建敏等应用蛀干昆虫的寄主选择来探讨其在森林健康评价中的应用价值；刘佳敏等通过分析昆虫多样性指数对浙江天目山国家级自然保护区、龙王山国家级自然保护区和百山祖国家级自然保护区3个保护区的森林健康状况进行了评价。

1.2主成分分析法

主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种统计方法，是设法将原来众多具有一定相关性指标，重新组合成一组新的互相无关的综合指标来代替原来的指标的方法。该方法运用降维思想，将复杂指标转换成代表性强的简单指标，适合于评价指标众多的精确评价对象，具有较高的精确度，但对评价人员具有一定的技术要求。该方法在一定程度上降低了因主观因素所造成的误差。赵小亮等运用主成分分析的方法从生产要素、生态要素、环境要素和胁迫要素4个方面，对河北承德县8种不同林型、林龄的林地健康状况进行了健康评价。

1.3层次分析法

层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是指将目标分解为多个目标或准则的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序的系统方法。该方法相对复杂，评价过程中易受到经验因素的影响而产生主观因素方面的误差。翁殊斐等从整体状况、树冠、树干和树根4个方面选择了14个评价指标，借助层次分析的方法确定相对权重，从而获得了园林树木健康状况。

1.4模糊数学法

模糊统计方法是一种客观方法，主要是基于模糊统计试验的基础上根据隶属度的客观存在性来确定的。该方法能客观反映森林健康状况，受人为因素影响小，但计算过程复杂，对技术人员具有一定的要求。徐梅从结构完整性、系统稳定性和服务可持续性3个方面，利用模糊数学的方法完成了徐州市侧柏人工林健康评估工作。

1.5神经网络法

神经网络法是模拟思维方式，将简单的单个单元串联成复杂的能够反映一定功能的网络系统。适合于因果关系复杂的非确定性推理、判断、识别和分类等问题。甘敬等利用通过对训练样本的模式识别來构建一个BP神经网络，观察其能否收敛，并以测试样本为新的输入项进行模拟，采用误差百分比法、线性回归检验法和Nash-Sutcliffe效率法对模拟值与期望值的吻合程度进行检验，最终确定了林分层次结构、病虫害程度和土壤厚度为森林健康的最有效评价指标。

1.6灰色关联度法

灰色关联度法是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度来描述因素间关系的强弱、大小和次序的一种方法。适用于多指标的评价体系，具有客观性和科学性，但操作复杂，对技术人员有一定的要求。张晶晶等凹使用灰色系统理论和矢量投影原理，建立森林生态系统健康评价灰色关联投影模型，并以永寿县槐平林场为例，利用21个刺槐林小班的调查数据，通过建立健康评价指标体系，采用灰色关联投影法对该林场人工刺槐林的健康状况进行评价。

1.7健康距离法

健康距离法是陈高提出的一种森林健康评估方法，是将人工林与天然林进行比较，获得两者间差距，从而判定森林所处健康状态的方法。该方法中认为参照对象林分即为健康林分，具有较强的主观性，且操作复杂。

1.8其他方法

近年来，遥感技术的广泛应用促使基于遥感影像的森林健康评价工作的开展。遥感影像具有监测范围大、精度低的特点，这一特点造成了评价指标和评价方法选取的困难。如何筛选简单有效的评价指标和评价方法是该领域所要面临的主要问题。目前，已有相关学者对此进行了研究，杨超裕等以Landsat 5 TM为信息源，借助遥感（RS）、地理信息系统（GIS）及统计分析等手段，结合实地调查及文献资料，用相关分析和主成分分析方法分析了广州市范围内的森林健康状况。

2.展望

森林健康问题逐渐受到国内学者和施政者的关注，该领域的研究也不断加深，但是仍然存在诸多问题。

2.1森林健康概念不明确，内涵不统一

很多学者从自己的研究领域内定义森林健康，这导致同一片森林从不同角度出发，评价结果存在差异的问题。

2.2森林健康评价指标具有片面性

森林是一个复杂的生态系统，其健康受到系统内各个组分的共同影响，还包括降水、光照、土壤理化性质以及人为因素的影响。国内学者在进行健康评价的过程中，只注重系统的部分，造成了片面化，降低了评价的准确性。

2.5评价方法不统一

国内学者就评价方法问题未达成统一，因评价指标的复杂程度和评价目的的不同导致评价方法的多样性，导致评价结果的精度存在争议。

森林生态系统的健康问题直接关系到人类的生存与发展，森林健康评估工作是对森林健康监测的基础。只有统一森林健康概念，界定好评价指标间关系，选择合适的评价方法，才能了解到森林生态系统的真实健康状况，才能更好地对森林进行经营和利用。本文总结了森林健康评估工作中常被使用的方法，并对其特点进行了阐述，以期对森林健康评估工作提供参考。