森林健康评价体系建构

健康的森林生态系统是森林可持续性经营以及社会、经济、生态环境目标得以实现的基础和前提。“森林健康”越来越多地被生态学家、林业和自然资源管理学者们所接受和使用，并将其作为森林状况评估和森林资源管理的标准和目标[1-4]。本研究以北京市十三陵林场小班作为评价对象，选取可从森林资源二类清查数据中直接或者通过简单的计算获取的指标，克服以往研究指标较难获取、应用性较差的问题，实现对目标的快速评价，旨在为北京地区建立一个具体的、可操作的森林生态系统健康综合快速评价体系，从而为监测和评估北京地区的森林健康状况，制定森林可持续经营的规划和决策提供方法与依据。

1研究区概况

十三陵林场地处北京市西北郊昌平区境内，距市区40km，总面积8622hm2，示范区位于十三陵林场蟒山分区。十三陵林场所辖山场属燕山山系低山丘陵区，山脉向东南和西南延伸。平均海拔高约400m，沟崖中峰为山场海拔最高点。林区前脸山地大部分为石灰岩，蟒山一带有鞍山岩、页岩、砂岩分布。山地坡向以阳坡、半阳坡为主，坡度一般在30～40°，山麓地带一般为20°左右。山地大部分岩石裸露。林场林区全年平均气温为11.8℃。7月温度最高、平均为25.7℃；1月份最低、平均为-4.1℃。＞0℃的活动积温为4500℃，无霜期180～203d，年平均降水量631mm，且降雨分布极不均匀，6～8月降雨量是全年的75%以上。风向以西北风为主，主要在冬季和春季。林区土壤属褐土类，多为pH值碱性或中性反应的碳酸盐褐色土壤，其水分条件差，肥力低，保墒能力弱。林区山地大部分岩石裸露，少量风化土层厚度一般在20～40cm之间，含石砾量在40%以上。目前示范区内主要树种为侧柏（Platycladusor-ientalis）、油松（Pinustabulaeformis）、元宝枫（AcertruncatumBunge）、蒙古栎（Quercusmongolica）等，且侧柏面积较大。区内多为人工林，且基本为中幼龄林。据调查，植物种类丰富，蕨类植物门有5科14种、裸子植物亚门有3科6种、被子植物69科412种，共计有植物种类为432种植物。现植被覆盖率达到99%。

2数据来源

数据来源于北京市十三陵林场基础调查数据。按照《北京市“十五”森林资源调查技术规程》的小班划分标准，利用地面调查和遥感调查相结合的方法，将十三陵林场典型示范区划分为15个小班。其他搜集的数据包括北京西山林场小班图、2005年LandsatTM/ETM数据遥感影像等基础地理信息。

3评价指标体系的构建

3.1评价指标选取

本文在系统分析和整合国内外现有研究成果的基础上[5-11]，结合北京市十三陵林场的实际情况，本着科学性、代表性、可操作性和系统性的原则，构建北京市十三陵林场森林健康评价指标体系，包括完整性指标、稳定性指标和可持续性指标3个方面。完整性指标包括群落层次结构、林分郁闭度、物种多样性；稳定性指标包括病虫害程度、火险等级、生态重要性、林分年龄；可持续性指标包括土壤厚度、枯落物厚度、近自然度、叶面积指数。

3.2评价指标的筛选

由于指标体系的量测在实际工作中很难实现，需要建立一套简便易行的指标体系进行森林健康评价。指标筛选旨在保证指标涵盖内容尽可能全面的基础上，筛掉造成信息重复的指标，而且对指标的筛选是在森林健康评价指标体系的各子系统内部分别进行的。本研究采用定性和定量相结合的方法。即首先应用SPSS数学统计分析软件对各个指标进行定量筛选，然后对各个指标的测度分析进行定性分析，最后根据各个示范区的经营目的不同来确定适合当地的评价指标体系。

3.2.1定量筛选

由于森林健康评价指标多且复杂，指标间存在相关性，因此，要探寻合理的研究方法，减少分析指标的同时，尽量减少原指标包含信息的损失，对所收集的资料作全面的分析。由于各变量间存在一定的相关关系，因此有可能用较少的综合指标分别综合存在于各变量中的各类信息。主成分分析就是这样一种降维的方法。应用SPSS16.0软件中的Analyze/DataReduction/Factor过程对森林健康各评价指标进行分析，输出结果见表1、表2。根据主成分的统计信息（表1），包括特征值由大到小的次序排列，各主成分的贡献率及累计贡献率：前5个主成分的特征值分别为3.546、1.829、1.320、0.971、0.914，它们的解释占总变异的百分比分别为29.546%、15.242%、11.002%、8.096%、7.620%，前5个主成分的特征值都大于或接近1，取前5个主成分为综合评价指标，此时的累计贡献率达到71.506%，符合统计学的原理。根据因子负荷矩阵信息（表2），第一主成分主要包含林分郁闭度、群落层次结构、枯落物厚度、平均生物量的信息，即第一主成分可作为群落特性的描述指标；依此类推，第二主成分可作为森林火险等级的描述指标；第三主成分可作为森林病虫害程度的描述指标；第四主成分可作为土壤厚度的描述指标；第五主成分可作为叶面积指数的描述指标。

3.2.2定性筛选在应用数学统计软件对指标体系进行定量分析筛选的同时，还应考虑到指标的可操作性和应用性。因此，对指标进行筛选必须结合定性分析，筛选的最终目的不仅是使指标反映的内容全面，而且尽量避免指标间的信息重复性，从而更好地满足加法合成对评价指标的要求，得出更为准确、合理的评价结果。群落特性指标包含林分郁闭度、群落层次结构、枯落物厚度、平均生物量的信息，由于群落层次结构和林分郁闭度是反映群落特性的重要指标，以共同反映林分的群落特性。森林火险等级和森林病虫害程度作为稳定性指标可以全面反映森林恢复力和抵抗力。由于直接测量比较困难，通过森林火险等级和森林病虫害程度间接反映森林的抵抗力和恢复力。土壤厚度反映森林土壤的特性，应该保留。综上所述，通过定量和定性筛选，森林健康评价指标体系包括3大类6个指标。完整性指标包括群落层次结构和林分郁闭度；稳定性指标包括森林病虫害程度和森林火险等级；可持续性指标包括土壤厚度和叶面积指数。