地方山地森林生態(tài)質(zhì)量評(píng)估

1、地方山地森林生態(tài)質(zhì)量評(píng)估 全球陸續(xù)開展了森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)與森林可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程,提出了相應(yīng)的指標(biāo)體系。美國(guó)針對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)健康與管理的fim計(jì)劃1,含9個(gè)評(píng)價(jià)因子2-3。歐洲森林生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)方案主要為icp4,包括3個(gè)水平的檢測(cè)因子。圣地亞哥宣言提出了7項(xiàng)森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的戰(zhàn)略性標(biāo)準(zhǔn)(criteria)和67款建設(shè)性指標(biāo)(indicators)。7項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)分別是:生物多樣性保護(hù),森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力的維持,森林生態(tài)系統(tǒng)健康和活力的維持,水土資源的保持和維護(hù),森林對(duì)全球碳循環(huán)貢獻(xiàn)的維持,滿足社會(huì)需求的長(zhǎng)期多種社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的保持和加強(qiáng),森林保護(hù)和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的法規(guī)、政策和經(jīng)濟(jì)體制。 千年生態(tài)系統(tǒng)評(píng)

2、估從森林面積、聚集森林類型分布、木材蓄積和生物量、天然林?jǐn)?shù)量、林外樹木、林區(qū)人口分布幾個(gè)方面評(píng)價(jià)了森林生態(tài)系統(tǒng)的現(xiàn)狀和變化趨勢(shì)5。我國(guó)學(xué)者也從森林生態(tài)系統(tǒng)健康,生態(tài)功能與效益以及可持續(xù)發(fā)展方面展開了研究6-12,取得了比較豐富的成果。森林生態(tài)質(zhì)量對(duì)指森林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)服務(wù)功能、健康狀況以及自調(diào)節(jié)功能的綜合測(cè)度。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外前人研究的基礎(chǔ)上,對(duì)森林生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系與方法做了初步的探索。 1研究區(qū)概況 研究區(qū)主要設(shè)在徐州市區(qū)、賈汪區(qū)、銅山縣和新沂市周邊的石灰?guī)r山地。全區(qū)屬于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),干濕季節(jié)明顯,年平均降水量869mm,年平均蒸發(fā)量為1702•6mm。光照、熱量

3、充足,全年無(wú)霜期209d,年平均氣溫1,年平均風(fēng)速3m/s,冬季旱風(fēng)強(qiáng)烈,風(fēng)日頻率高。石灰?guī)r山地土壤類型主要為石灰?guī)r風(fēng)化淀積形成的堿性土,土層瘠薄,養(yǎng)分匱乏。山地森林主要為人工營(yíng)造的側(cè)柏純林,天然林位于保護(hù)區(qū)內(nèi),面積較小,其中混交林是林地在原先天然更新的基礎(chǔ)上人工又補(bǔ)植側(cè)柏、黑松等樹種的林分。 2研究對(duì)象與方法 2.1研究對(duì)象研究對(duì)象為徐州市區(qū)、賈汪區(qū)、銅山縣和新沂市周邊的石灰?guī)r山地人工營(yíng)造的側(cè)柏純林,以及位于保護(hù)區(qū)里的天然次生林、混交林。其中絕大部分為人工營(yíng)造的側(cè)柏純林,且林分長(zhǎng)勢(shì)差,多數(shù)為小老頭樹。 2.2研究方法 2.2.1標(biāo)準(zhǔn)樣地調(diào)查法選擇位于馬陵山與艾山風(fēng)景區(qū)內(nèi)的天然林與混交林標(biāo)準(zhǔn)樣

4、地5塊,分別在位于邳州市巨山,新沂市馬陵山冷水泉,銅山縣鳳凰山、大窩山、尖山、道疃林場(chǎng)和賈汪區(qū)大洞山等地人工營(yíng)造的林分選取標(biāo)準(zhǔn)樣地34塊,每座山的樣地選擇按山麓到山頂依次選擇3塊,較矮山地依據(jù)實(shí)地情況選擇12塊標(biāo)準(zhǔn)地。每個(gè)樣地都是面積為400m2的正方形,對(duì)樣地內(nèi)的樹木做每木檢尺,即測(cè)定每株樹木的胸徑、樹高、冠幅、落葉比例、種類和年齡,測(cè)定樣地內(nèi)天然林比例、郁閉度、灌草蓋度、土壤厚度、腐殖質(zhì)層厚度和枯落物厚度。每塊樣地取土樣3份,在實(shí)驗(yàn)室測(cè)定樣地土壤的理化性質(zhì)。 2.2.2森林生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)方法從森林結(jié)構(gòu)與功能和森林健康狀況2個(gè)方面來(lái)構(gòu)建森林生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,通過(guò)層次分析法、等級(jí)評(píng)分法和加權(quán)

5、綜合指數(shù)法來(lái)評(píng)價(jià)徐州山地森林生態(tài)質(zhì)量。 3森林生態(tài)質(zhì)量評(píng)價(jià)理論方法 3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)體系與層次結(jié)構(gòu)的構(gòu)建 森林生態(tài)質(zhì)量主要反映在森林結(jié)構(gòu)與功能和健康狀況2個(gè)方面。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查資料,按照科學(xué)性、系統(tǒng)性、可操作性、獨(dú)立性和代表性的原則,從森林結(jié)構(gòu)與功能和健康狀況2方面來(lái)構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。對(duì)于徐州山地森林生態(tài)質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià),依據(jù)層次分析法進(jìn)行,以森林健康狀況和結(jié)構(gòu)與功能為基礎(chǔ)開展。其評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取與層次分析如圖1。3.1.1森林健康狀況指標(biāo)選取抗干擾能力、抗病蟲害能力和森林生長(zhǎng)活力來(lái)反映森林的健康狀況。抗干擾能力由樹種多樣性與森林火險(xiǎn)等級(jí)構(gòu)成,樹種多樣性是森林內(nèi)喬灌木樹種物種多樣性的體現(xiàn),物種多樣性

6、與森林的穩(wěn)定性和抗外界干擾能力有著直接的關(guān)系,物種多樣性越高的森林越穩(wěn)定、抗外界干擾能力也越強(qiáng)、生態(tài)系統(tǒng)也越健康;森林火險(xiǎn)等級(jí)是森林抗火災(zāi)能力的直接標(biāo)準(zhǔn);樹葉損失率是森林受到病蟲危害程度的劃分標(biāo)準(zhǔn),森林病蟲害等級(jí)從反面反映了森林抗病蟲害的能力。3.1.2森林結(jié)構(gòu)與功能指標(biāo)森林結(jié)構(gòu)與功能指標(biāo)選取郁閉度、灌草蓋度、天然林比例、涵養(yǎng)水源能力和改良土壤能力5個(gè)指標(biāo)。結(jié)構(gòu)與功能密不可分,結(jié)構(gòu)好的林分其生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能也相應(yīng)較好。郁閉度和灌草蓋度越大的林分越接近成熟,森林的防風(fēng)固沙、調(diào)節(jié)氣候能力也越強(qiáng);天然林比例大的林分其生態(tài)系統(tǒng)的功能與穩(wěn)定性以及生態(tài)效益明顯強(qiáng)于人工林;對(duì)于山地森林其涵養(yǎng)水源的功能尤其重

7、要,土壤孔隙度和含水量是涵養(yǎng)水源能力的直接反應(yīng),枯落物層越厚,其吸收的降水量越大,森林涵養(yǎng)水源能力越強(qiáng),同時(shí)也減少表土層的土壤流失。對(duì)于山地瘠薄土層,森林改良土壤能力非常重要,有機(jī)質(zhì)含量、腐殖質(zhì)層厚度和土壤厚度是森林改良土壤能力的直接量度。 3.2評(píng)價(jià)權(quán)重的確定 評(píng)價(jià)權(quán)重的確定是整個(gè)評(píng)價(jià)過(guò)程中關(guān)鍵的一步,權(quán)重的大小分配是否合理關(guān)系到評(píng)價(jià)成果是否合理。本文應(yīng)用層次分析方法13,來(lái)確定評(píng)價(jià)權(quán)重。層次分析法(ahp)確定權(quán)重的步驟是:(1)確定目標(biāo)和評(píng)價(jià)因子集u。(2)構(gòu)造判斷矩陣。(3)計(jì)算重要值排序。根據(jù)a-u矩陣,求出最大特征根所對(duì)應(yīng)的特征向量,所求的特征向量即為各評(píng)價(jià)指標(biāo)重要性排序,也就是權(quán)

8、數(shù)分配。本次評(píng)價(jià)權(quán)重是用以上層次分析法確定,權(quán)重確定的判斷矩陣如下:a-b1判斷矩陣如下:1121121/21/21其最大特征根λmax1=3,對(duì)應(yīng)的特征向量為xb1=(2、2、1),對(duì)其標(biāo)準(zhǔn)化和歸一化,得到(0•40,0•40,0•20),即為所求的森林健康狀況評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重(見(jiàn)表1)。用同樣方法得到森林結(jié)構(gòu)與功能評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重(見(jiàn)表1)。對(duì)于森林生態(tài)質(zhì)量的綜合評(píng)價(jià)體系(a)的2個(gè)約束層(b1和b2)權(quán)重的確定,認(rèn)為森林結(jié)構(gòu)與功能要比森林健康狀況稍微重要,故2者的權(quán)重經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化處理后,為b1=0•4

9、0,b2=0&bull;60。(4)一致性檢驗(yàn)。其方法是通過(guò)計(jì)算判斷矩陣的隨機(jī)一致性比率(cr)來(lái)檢驗(yàn),即:cr=ci/ri,當(dāng)cr7&bull;0,4&bull;07&bull;0,7的樣地有5塊,47之間的有16塊,<4的有18塊,森林生態(tài)質(zhì)量中與差的林分占很大比重,說(shuō)明了徐州山地森林提高生態(tài)質(zhì)量還有很大潛力。通過(guò)評(píng)價(jià)結(jié)果得出,保存較好的位于馬陵山與艾山風(fēng)景區(qū)內(nèi)的天然林與混交林森林生態(tài)質(zhì)量較好,而人工營(yíng)造的位于邳州市巨山,新沂市馬陵山冷水泉,銅山縣鳳凰山、大窩山、尖山、道疃林場(chǎng)和賈汪區(qū)大洞山等地林分森林生態(tài)質(zhì)量都比較差。為更好地反映側(cè)柏純林森林生態(tài)質(zhì)量

10、各因子間的關(guān)系與變化情況,用不同林齡樣地評(píng)價(jià)指數(shù)平均值來(lái)簡(jiǎn)單直觀反映。側(cè)柏純林不同林齡各評(píng)分值的平均值見(jiàn)表5。從表5中可以看出,30年生側(cè)柏林的健康狀況好于40,50年生側(cè)柏林,但森林結(jié)構(gòu)功能指數(shù)遠(yuǎn)比40,50年生側(cè)柏林差,故其綜合評(píng)分小于40,50年生的側(cè)柏林。森林生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)指數(shù)可明顯看出30,40,50年生側(cè)柏林森林的生態(tài)質(zhì)量由差到好遞增,40年生側(cè)柏林森林生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)分值居中,50年生側(cè)柏林森林生態(tài)質(zhì)量綜合評(píng)分值最好為4&bull;22。森林健康狀況指數(shù)隨林齡增加而下降。同時(shí)由于森林生長(zhǎng)活力匱乏、抗病蟲害能力下降與枯落物積壓等導(dǎo)致過(guò)熟林火險(xiǎn)等級(jí)的提高,而又缺乏相應(yīng)的人工疏伐、間伐等營(yíng)林措施導(dǎo)致林齡偏大側(cè)柏林健康狀況惡化的趨勢(shì)。森林結(jié)構(gòu)與功能指數(shù)隨林齡增加表現(xiàn)出與健康指數(shù)相反的趨勢(shì),隨著林齡變大,森林郁閉度提高,枯落物層厚度增加,森林的涵養(yǎng)水源保持水土能力提高,土壤有機(jī)質(zhì)增加,腐殖質(zhì)層變厚,森林改良土壤的能力充分體現(xiàn)。人工營(yíng)造的側(cè)柏純林森林生態(tài)質(zhì)量綜合指數(shù)平均值為3&bull;88,整體生態(tài)質(zhì)量差,需要對(duì)林分進(jìn)行大規(guī)模改良撫育等人工措施,提高側(cè)柏純林的森林生態(tài)質(zhì)量。 5討論 本文基于林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查數(shù)據(jù),選取不同類型森林的典型樣地,從森林健康狀況和森林結(jié)構(gòu)與功能2個(gè)方面提出了徐州山地森