永定河流域森林质量评价与分析

邵 炜，熊 宇，卢 惠，白 玲*

(1.国家林业和草原局 调查规划设计院，北京100714；2.中国华油集团有限公司 油气资源事业部，北京 100101)

森林是维护国土生态安全的重要坚实基础，也是确保区域水土保持、水源涵养、防风固沙、碳汇增量、维护生物多样性等社会经济发展所需生态服务功能的基本支撑，经过近70年努力，我国森林覆盖率由8.6%提高至23.04%，成为全球森林资源增长最快的国家。提升森林质量已成为当前生态文明建设的重要主题[1]，国家也将森林质量提升纳入林草发展的主要目标。森林质量不仅说明森林资源本身生长情况，也反映了森林生态系统发挥供给、调节、服务等生态、社会和经济效益总和，因此很多学者从森林物种结构、龄组结构、径级结构、郁闭度、林地生产力、单位面积蓄积量、病虫害状况等指标对区域森林质量进行分析与评价[2-10]，总体上为分析全国或区域森林质量评价提供了技术支撑。

永定河作为京津冀地区“六河五湖”中重要河流之一，也是京津冀地区重要的水源涵养区、生态安全屏障和生态廊道[11]。加强永定河流域生态保护建设，是推动京津冀晋蒙生态协同圈稳定、逐步扩大区域生态空间、提高区域生态承载力的重要途径。本研究将根据永定河流域相关区域森林资源变化情况，分析流域森林质量及变化趋势，旨在探寻永定河流域森林资源质量存在的问题，提出提升其质量的对策建议，为永定河流域生态保护修复工作提供借鉴和参考。

1 研究区域概况

永定河发源于内蒙古高原的南缘和山西高原的北部，流域地跨内蒙古(约占12%)、山西(约占40%)、河北(约占40%)、北京(约占7%)和天津(约占1%)5个省(自治区、直辖市)，流域面积4.70万平方千米[12]，为温带大陆性季风气候，半湿润、半干旱型气候过渡区，春季干旱，多风沙；夏季炎热，多暴雨；秋季凉爽，少降雨；冬季寒冷，较干燥；多年平均气温6.9 ℃，最高39 ℃，最低-35 ℃，年均降水量360～650 mm，不同地区降水量差异较大。流域植被可分为内蒙古高原温带草原区、华北山地暖温带落叶阔叶林区、平原暖温带落叶林区等三个区，天然次生林主要分布在海拔1 000 m以上。

2 材料与方法

2.1 数据来源

乔木林是森林资源的主体，其质量指标通常用于反映森林资源质量[13]。永定河流域森林资源质量采用乔木林作为评价指标进行分析。根据数据获取情况，本研究以《中国森林资源报告(2014-2018)》中华北地区第九次全国森林资源清查数据为参照，利用2020年全国森林资源管理“一张图”年度更新数据对流域森林资源质量进行分析评价。

2.2 评价指标体系及其权重的确定

2.2.1 指标体系 目前我国对森林资源质量的定义和衡量指标未见统一[1]。本文在结合既往研究成果中出现频次较高的指标[2-4]，同时考虑获得数据的可操作性和可比性，构建以森林质量综合评价为目标层(A)，森林结构(B1)、林地生产力(B2)、森林健康(B3)为约束层指标，乔木林面积、龄组结构、平均胸径、有林地比例、单位面积蓄积、平均郁闭度、病虫害、森林火灾和干旱9个指标为指标层(C1-C9)构成永定河流域森林资源质量评价指标体系(表1)。

表1 森林资源质量综合评价(A层)各指标的权重

2.2.2 评价指标权重的确定 应用层次分析法确定各层指标的权重，并进行一致性检验[3]。

2.2.3 各指标评价值的确定 永定河流域5省(自治区、直辖市)位于我国华北地区腹地，对照指标层中各指标，将永定河流域森林资源状况作为实际值(Pi)，华北地区森林资源状况作为参照值(Qi)，对9个指标进行对比获取各指标评价值(Di)。

按照综合指数法计算要求，9个指标的实际值和参照值进行无量纲化处理，病虫害、森林火灾、干旱为逆向指标，其他为正向指标。正向指标按Di=Pi/Qi计算，要求“越大越好”；逆向指标按Di=Qi/Pi计算，要求“越小越好”；Di值需在0～1之间，当Di>1时取Di=1[3]。

9个指标的参照值如下。

(1)乔木林面积

2020年永定河流域乔木林面积80.58万公顷，森林覆盖率27.38%。根据第九次全国森林资源清查[13]，华北地区乔木林面积2 438.41万公顷，森林覆盖率22.66%。本文选择华北地区森林覆盖率作为乔木林面积指标的参照值，即该指标参照值为22.66%。

(2)龄组结构

林龄可划分为幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林和过熟林5种。永定河流域乔木林面积近熟林-成熟林-过熟林面积32.30万公顷，占乔木林面积比例为40.07%。华北地区乔木林中，近熟林—成熟林—过熟林面积985.31万公顷，占40.41%。选择华北地区近熟林—成熟林—过熟林占比作参照值，即该指标参照值40.41%。

(3)平均胸径

胸径大小反映了其所占空间相关性，是林地生产力体现的重要指标，按林木径级，6～12 cm为小径组，14～24 cm为中径组，26～36 cm为大径组，38 cm以上为特大径组。永定河流域乔木林平均胸径13.4 cm，其中流域天津区域平均胸径最大为17.1 cm，河北区域最小为10.3 cm。华北地区乔木林平均胸径12.9 cm。确定该指标的参照值为12.9 cm。

(4)有林地比例

有林地反映了林业用地的使用效率。永定河流域林业用地面积239.08万公顷，有林地占林业用地比例33.70%，华北地区有林地占林业用地比例39.40%。因此，该指标的参照值为39.40%。

(5)单位面积蓄积

单位面积蓄积量是衡量林地生产力的重要指标。2020年永定河流域乔木林蓄积量为29.73×106m3，流域乔木林蓄积36.89 m3·hm-2。华北地区乔木林蓄积1 822.01×106m3，单位面积蓄积量为51.72 m3·hm-2。确定该指标的参照值为51.72 m3·hm-2。

(6)平均郁闭度

郁闭度能够反映林分疏密程度，影响着森林生态功能的有效发挥，按《森林采伐作业规程》(LY/T1646-2005),郁闭度0.2～0.4为过疏乔木林，0.8以上为过密乔木林，永定河流域乔木林的平均郁闭度为0.51，其中流域天津区域平均郁闭度最大为0.57。华北地区乔木林林分平均郁闭度0.53，各相关省(自治区、直辖市)基本一致，森林疏密适宜。最终确定该指标参照值为0.53。

(7)病虫害

森林病虫鼠害、火灾、风折、干旱等灾害对森林资源质量影响很大，是衡量森林资源质量重要指标之一。2020年永定河流域乔木林灾害面积共计15.98万公顷，其中受病虫害影响面积3.18万公顷，占3.95%。华北地区乔木林受病虫害影响面积16.35万公顷，占乔木林面积0.67%。因此该指标参照值为0.67%。

(8)森林火灾

2020年流域乔木林受森林火灾影响面积70 hm2，占0.009%。华北地区乔木林受火灾影响面积占乔木林面积0.02%。因此该指标参照值为0.02%。

(9)干旱

2020年永定河流域乔木林受干旱因素影响的乔木林面积12.37万公顷，占乔木林面积15.35%。华北地区乔木林受干旱影响面积46.20万公顷，占1.89%。因此该指标参照值为1.89%。

经计算，永定河流域森林资源质量各评价指标的评价值如表2所示，正向指标评价值均在0.7以上，逆向指标中森林火灾的评价值较大。

表2 永定河流域森林资源质量评价各指标评价值

2.2.4 综合评价指数计算 运用综合指数法，计算目标层(A)综合评价指数值。

(1)指标层C指数值

指数计算公式为Ci=Di×Si，式中Ci为该层指数值，Di为该层中各指标评价值，Si为各指标总排序权重。

(2)约束层B指数值

(3)目标层A综合指数值

2.3 森林资源质量等级划分

根据目标层A综合指数值计算结果，并参照相关研究，将森林资源质量分为5个等级，即0≤A≤0.2，质量为“差”；0.2

3 结果与讨论

3.1 结果

从表3可以看出，永定河流域森林资源综合评价指数值为0.842 6，等级为好，表明永定河流域森林资源质量相对于华北地区来说处于上游水平。

表3 永定河流域森林资源质量综合评价指数

约束层中森林结构指标值最高(0.998 0)，质量为好；林地生产力指标值也较高(0.768 1)，质量也较好；森林健康指标值较低(0.275 0)，说明森林健康状况处在较差水平。森林结构和林地生产力是影响流域森林资源质量的主要因子。

从表2中可知，森林结构中，乔木林面积、龄组结构、平均胸径等3个指标的评价值均靠近1，龄组结构略低。说明永定河流域森林结构参照华北地区来说较合理，但中幼龄林比例稍大，是今后抚育管护的重点。

林地生产力中，有林地比例、单位面积蓄积、平均郁闭度等3个指标的评价值均在0.7以上，其中单位面积蓄积指标值为0.713 3，说明永定河流域森林资源单位面积蓄积和有林地面积参照华北地区仍然有很大提升空间，今后应加强森林经营，提升流域森林资源单位面积蓄积、扩大有林地面积。

森林健康中，病虫害、森林火灾、干旱等3个指标为逆向指标，病虫害和干旱相比较华北地区对永定河流域森林资源质量影响较小，森林火灾影响较大。加强流域森林火灾预警和救援，避免森林资源损失，是维护森林资源健康发展的重点工作之一。

3.2 讨论

永定河流域作为京津冀水源涵养、生态屏障的重要区域和协同发展的率先生态突破点，对拓展北方人口最稠密、经济最发达区域生态空间有着重要意义。在京津风沙源治理、三北防护林、退耕还林、永定河流域综合治理与生态修复及相关省(自治区、直辖市)生态保护修复等工程的强力支撑下，流域植树造林面积不断扩大，森林覆盖率由10年前的21.29%提升至27.38%。与此同时，判断流域森林资源质量，识别流域森林资源质量主导影响因素，对下一步精准提升森林质量、增强森林生态功能很有必要。

从评价结果看，永定河流域森林资源质量等级为好，森林覆盖率、平均胸径都超过了华北地区。针对影响森林质量的主要因素，应继续稳步推进流域林草建设，通过植树造林、退化林改造等措施，提高有林地比例，加强森林抚育，提升林木蓄积量，做好防灾减灾预警和救援工作，精准提升流域森林资源质量，确保流域森林生态系统水源涵养、固土防风、调节气候、维护生物多样性等功能稳定发挥，提高流域生态承载力，确保构建京津冀晋生态安全屏障。

同时，永定河流域作为京津冀区域协同发展生态建设的示范与样板，应积极结合新时期生态文明建设思想，寻求多种模式提升流域森林资源质量，如扩大政府和社会资本合作，探索社会资本投资林业生态保护建设途径，建立利益联结机制，扩大政策性金融信贷产品支持力度，在逐步提升流域森林资源质量的同时，实践林业乡村振兴的长效机制。积极践行“两山理论”，在提升森林资源质量、筑牢流域良好生态产品本底的同时，强化流域生态产品价值转化途径研究与实践，健全生态产品保护补偿机制，核算流域森林资源碳储量和价值量，测算流域森林碳储量和碳汇潜力，稳步推进流域森林资源在碳达峰、碳中和目标的实现过程中能贡献永定河力量。