（森林经理学专业论文）昆明市松华坝水源保护区天然林森林健康评价研究.pdf

声明户明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得西南林学院或其它教育机构的学位或证书而使 用过的材料，与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示了谢意。 虢睫逮吼蚓 关于论文使用授权的说明 本人同意：西南林学院有权保留论文的复印件，可以采用影印、缩印或其他复制 手段保存论文；提交论文一年后，允许论文被查阅和借阅，学校可以公布论文的全部 或部分内容。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) i i i 吼珥出 摘要 自2 0 世纪7 0 年代德国首先提出森林健康概念以来，森林健康的理论与实践研究 越来越受到人们的重视，尤其是近年来，随着全球各类自然灾害频发，许多国家开始 重视森林健康研究，丌展森林健康评价的理论与实践研究工作，探讨森林健康在应对 全球环境剧变中的作用。 本文以昆明市松华坝水源保护区天然林作为研究对象，从森林群落稳定性、群落 结构、群落抵抗干扰的能力、群落的活力等指标，采用d e l p h i a h p 法( 即专家打分 层次分析法) 确定指标权重，综合评价了该水源区森林健康状况，研究结果如下： ( 1 ) 通过实地踏查，以吴征镒分类系统为基础，把本研究区天然林植被划分为8 个植被型，1 1 个群落类型：温性针叶林有华山松林；暖性针叶林有云南松林、油杉 林；针叶混交林主要有云南松华山松林；针阔混交林有云南松栎树青冈旱冬瓜林、华 山松栎树青冈林；常绿阔叶林有栎树青冈林；落叶阔叶林主要有旱冬瓜林；常绿阔叶 灌丛主要有牛筋木杜鹃灌丛、萌生栎灌丛；落叶阔叶灌木主要有杨梅南烛马桑灌丛等。 ( 2 ) 在天然林群落演替规律研究中，本研究综合了群落优势树种组成变化、封育时 间等，初步得出本区植被演替顺序为：茅草群落一灌丛一云南松林、油杉林、华山松 林一针叶混交林一针阔混交林一栎树青冈为主的常绿阔叶林；或者是：茅草群落一旱 冬瓜林一针阔( 旱冬瓜) 混交林一栎树青冈为主的常绿阔叶林。 ( 3 ) 在本区天然林群落物种多样性研究上，本文对主要群落的乔木、灌木、乔灌木 的多样性分别进行了研究，得出：油杉林( 乔灌结合) s h a n n o n - w i e n e r 指数最高，达 到2 1 2 5 ；最低的为旱冬瓜林，为1 1 6 3 ；平均为1 6 9 。这说明，随群落演替进行，物 种多样性并不总是升高的。 ( 4 ) 在森林健康评价方面，本文通过构建评价模型，得出本研究区天然林各主要森 林群落的健康状况：健康状况最好是栎树青冈林，分值达到0 9 3 1 ，健康程度相当好： 其次，是针阔混交林的云南松栎树青冈早冬瓜林，分值为0 6 9 7 ；分值最低的为早冬 林，为0 4 8 6 ；平均值为0 6 2 。整体上讲，本区天然林健康程度处于中上水平。 关键词：松华坝水源保护区；群落演替；d e l p h i a h p 法；森林健康 mk u n m i n gw a se v a l u a t e db yd e t e r m i n i n gi n d e xw e i g h t sw i t hd e l p h i a h pf 如mt h e s e 1 n d e x e ss u c ha s c o r n m u n 时s t a b i l i t y , c o m m u n i t ys t r u c t u r e ，c o m m u n i t y r e s i s t a l l c e ，p l a n t s p e c i e sd i v e r s i t ya n ds oo n m er e s u l t sa r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) b a s e do nw uz h e n g y ip l a n tc l a s s i f i c a t i o n s y s t e m ，t h ef o r e s tv e g e t a t i o n sw e r e c l a s s i f i e di n t o 8 v e g e t a t i o nt y p e sa n d11c o m m u n i t i e s a m o n gt h e m ，c 0 0 1 一t e m p e r a t e n e e d l e _ l e a v e df o r e s t si n c l u d ep i n u sa r m a n d if o r e s t ；w a r mn e e d l e l e a v e df o r e s t s i n c l u d e p i n u sy u n n a n e n s & f o r e s t ，k e t e l e e r i ap v p l y n i a n af o r e s t ；c o n i f e r o u sm i x e df o r e s t si n c l u d e p i n u sa r m a n d i - y u n n a n e n s & f o r e s t ；m i x e df o r e s t si n c l u d ep & u s y u n n a n e n s i s + l i t h o c a r d u s 七c y c l o b n l q n o p s i sg l a u c o i d e s + a l n u sn e p a l e n s i sf o r e s t ，p i n u sy 跚m 口n e n s i s 七l i t h o c 。酽p u s + c y c l o b a l a n o p s i sg l a u c o i d e sf o r e s t ；e v e r g - r e e nb r o a d l e a v e df o r e s t si n c i u d el # h d c 日阳姗+ c y c l o b a l a n o p s i s g l a u c o i d e sf o r e s t ；d e c i d u o u sb r o a d l e a v e df o r e s t si n c l u d e a l n u s ，2 e p 口l e n s i s f o r e s t ；e v e r g r e e n b r o a d l e a v e d s h r u b si n c l u d e d i c h o t o m e n t h u s t r & t a n l a e c a h d 6 r r h o d o d e n d r o ns p p s h r u b ，q u e r c u ss e n e s c e n ss h r u b ；d e c i d u o u sb r o a 棚e a v e ds c r u b si n c l u d e m y r i c a n a n a + l y a n i ao v a l i f o l i a + c o r i a r i as & i c as h r u b ( 2 ) t h r o u g ha n a l y z i n gs y n t h e t i c a l l yr e g i o nc l o s e dt y p e ，c h a n g e so fd o m i n a n ts d e c i e si n c o m m u n i t i e s ，i nw a t e rc o n v e r s a t i o nd i s t r i c to fs h o n g h u ad a m ，t h ep l a n t c o m m u n i t y s u c c e s s l o ns e q u e n c ew a sg a i n e d ，t h er e s u l tw a s ：f o r md e y e u x i as c a b r e s c e n s + c a r e x s p e t a l ，f o r ms h r u b s ，f o r mp i n u sy u n n a n e n s 西f o r e s t ，k e t e l e e r i a p 诣劬7 肠聆口f o r e s t ，p h m s a r m a n d i f o r e s t ， f o r m c o n i f e r o u sm i x e d l i t h o c a r p u s + c y c l o b a l a n o p s & g l a u c o i d e sf o r e s t f o r e s t s ，f o r mm i x e df o r e s t s ，f o r m o r , f o r md e y e u x i as c a b r e s c e n s + c a r e xs p e ta l , f o r ma l n u sn e p a l e n s 括f o r e s t ，f o r mm i x e df o r e s t s ( a l n u sn e p a l e n s & f o r e s t ) ，f o r m l i t h o c a r p u s + c y c l o b a l a n o p s i sg l a u c o i d e sf o r e s t ( 3 ) i nt h e2 l s p e c to fb i o d i v e r s i t yo fc o m m u n i t i e s i nw a t e rc o n v e r s a t i o nd i s t r i c to f s h o n 曲u ad 锄，t h es p e c i e sb i o d i v e r s i t yo f t r e e s ，s h r u b s ，a n dc o m m u n i t i e sc o m b i n i n g t r e e s a n ds h u b sw e r er e s e a r c h e d t h eg a i n e dr e s u l t sw e r e ：t h ei n d e xo fs h a n n o n 。w i e n e ro f j 【毒，p 彪p ，蛔e v p 匀优f 口刀口f o r e s t w a st h eh i g h t e s t , a n di t sv a l u ew a s2 12 5 ；t h ei n d e xo f s h a n n o n _ w i e n e ro fa i n “sn e p a l e n s i sf o r e s tw a st h el o w e s ta n d i t sv a l u ew a s1 l6 3 t h e a v e r a g ev a l u eo ft h ec o m m u n i t i e sw a s1 6 9 t h e r e s u l ts h o w e dt h a tw i t hs u c c e s s l o n p r o c e e d i n g ，t h es p e c i e sb i o d i v e r s i t yi n c r e a s e d a tf i r s ta n db e g a nd e c r e a s ei nt h el a s tp e r i o d ( 4 ) h at h ea s p e c to ff o r e s th e a l t ha s s e s s m e n t ，a ne v a l u a t i o nm o d e lw a s e s t a b l i s h e da n d t l l eh e a l t h 蛐so f e a c hm a i nf o r e s tc o m m u n i t yi nt h en a t u r a lf o r e s to f t h es t u d ya r e aw a s 鼬i n e d ：t h em o s th e a l t h yc o m m u n i t yw a sl i t h o c a r p u s + c y c l o b a l a n o p s i sg l a u c o i d e sf o r e s t , w i t ht h ef o r e s th e a l t hi n d e x ( f h i ) a s0 9 31 ；t h en e x tw a sp i n u sy u n n a n e n s i s + l i t h o c a r p u s + ( 1 v c 肠6 口l a 胛o p s i sg l a u c o i d e s + a l n u sn e p a l e n s i sf o r e s t ，w i t hf h ia s 0 6 9 7 ；t h ec o m m u n i t y w i t ht h el o w e s tf h ia l s0 4 8 6 w a sa l n u sn e p a l e n s i sf o r e s t t h ea v e r a g ef h iw a s 0 6 2 ，a n d t l l eh e a l t l ld e g r e eo ft h en a t u r a lf o r e s tr e g i o nw a s a tm i d d l e - h i 曲l e v e l so nt h ew h o l e k e yw o r d s ： w a t e rc o n v e r s a t i o nd i s t r i c t o fs h o n g h u ad a m ；c o m m u n i t ys u c c e s s l o n ； d e l p h i a h p ；f o r e s th e a l t h i i i 目录 绪 仑1 1 研究背景及意义1 2 研究的目的2 3 国内外研究现状2 1 3 1 森林健康观念提出及其研究进展2 1 3 2 森林健康评价方法3 1 3 3 森林健康评价指标体系5 1 3 4 各国的实践7 1 3 4 1 德国森林健康实践7 1 3 4 2 美国森林健康实践7 1 3 4 3 加拿大森林健康实践7 1 3 4 4 澳大利亚森林健康实践7 1 3 4 5 我国森林健康实践8 1 3 5 森林健康研究的不足与发展趋势8 1 3 5 1 不足之处8 1 3 5 2 发展趋势：8 2 研究内容、方法1 0 2 1 研究内容1 0 2 2 技术路线10 2 3 研究方法10 2 3 1 资料收集1 0 2 3 2 野外调查1 1 2 3 3 森林植被演替的研究方法1 2 2 3 4 森林物种多样性的计算方法1 3 2 3 5 指标权重的确定1 3 2 3 5 1 确定指标权重1 3 2 3 5 2 指标权重的计算。1 5 3 昆明市松华坝水源保护区森林健康评价1 7 3 1 研究区概况17 3 1 1 地质地貌18 3 1 2 气象水文1 9 3 1 3 土壤植被1 9 3 1 4 社会经济。1 9 3 2 森林群落稳定性研究1 9 3 2 1 森林群落类型分类1 9 3 2 2 森林群落演替研究2 0 3 2 2 1 森林群落组成树种种群分析。2 0 3 2 2 2 根据封育时间和坡位对不同群落的排序2 7 3 2 2 3 群落演替过程分析2 8 3 2 3 植被更新情况分析3 0 3 3 森林群落结构分析3 2 3 ，3 1 天然林物种多样性研究3 2 3 3 1 1 森林群落中乔木物种多样性。3 3 3 3 1 2 乔木群落中灌木物种多样性。3 4 3 3 1 3 森林群落乔灌木物种多样性。3 6 3 4 研究区森林病虫害研究3 8 3 5 研究区森林火险等级研究3 9 3 6 森林林健康评价3 9 3 6 1 评价指标选择原则3 9 3 6 2 评价指标的选取4 0 3 6 3 指标权重系数4 0 3 6 4 指标的具体数据4 1 3 6 5 数据标准化4 2 3 6 6 构建森林健康评价模型4 2 3 6 7 评价结果4 2 4 结论与讨论4 5 4 1 结论4 5 4 2 讨论。4 6 参考文献4 7 致谢5 2 附；i 5 3 康状态是目前全球生态环境研究的重要课题。 如何实现经济与自然环境之间的和谐发展? 人们开始认真考虑人与自然环境之 间和谐、可持续发展。森林健康理念的提出顺应了这一时代的要求。德国、美国、法 国、加拿大、澳大利亚、巴西等一些国家相继开展了森林健康研究。我国作为一个发 展中国家，经济呈现出高速增长的势潮，其自然资源的需求量也出现节节攀高的趋势， 导致其自然环境质量出现下降趋势，环境恶化现象频频发生，各类自然灾害时有发生。 在探索加快经济发展途径的同时，我们开始接纳森林健康理念并使之投入到实践研究 当中。 目前我国有1 5 9 亿公顷森林，其中约有4 6 0 0 万h m 2 人工林【l 】o 原始天然林面积 非常少，天然次生林以中幼林为主，受外来入侵种影响较严重，其生态系统较为脆弱。 急需合理的管理和保护。人工林，由于过去单纯追求经济效益，造林树种单一，在全 国形成了大面积的片状纯林，其中有些未曾考虑到适地适树的要求，已成了小老树林， 有些树木开始枯死，不能发挥森林的生态、经济、社会效益 2 1 。在经营管理方面，过 去采用以用材林为目标的、单纯注重经济效益的森林经营方式，与现在以保护、改善 现有森林，使森林处于健康状态、满足人们长久需要为目标的经营方式相差甚远。而 且，在未来的几十年内，我国可能要增加1 0 0 0 万1 1 i i l 2 的人工林。既要保护现有的森 林，又要规划和经营好未来的人工林，是我国政府和人们亟待解决的重大课题。为此， 1 昆明市松华坝水源保护区天然林森林健康评价研究 当前深入分析现有的森林生态系统的结构，找到阻碍发挥其经济、生态、社会效益的 主要问题，对森林进行科学合理的健康评价，提出有效的经营管理和调控措施，是当 务之急。 尽管森林健康理念早已提出，一些国家如德国、美国、加拿大、澳大利亚相继开 展了森林生态系统健康评价的研究，已经取得了一些成果，但是，由于森林生态系统 健康评价研究是一门新兴的学科领域，是- i - j 涉及到生态、气候、土壤、植物、动物、 微生物等众多领域的综合性课题，加上森林本身就足一个复合的有机体。当前的森林 生态系统健康评价方法与技术标准没有统一的规定与要求。已经取得的一些科研成 果，难以普遍推广并利用。因此，开展区域森林生态系统健康评价工作有着积极的现 实意义。 开展森林健康评价是时代发展的要求。从我国国情看，自然资源的不合理利用对 经济的发展阻碍作用一直非常显著，掠夺性资源开发给森林生态系统带来了巨大的灾 难，引发了一系列生态问题。为改善生态环境，党的十七大报告就明确提出：“必须 把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置”。 i 2 研究的目的 本文在分析国内外森林健康评价研究理论、实践现状的基础上，以昆明市松华坝 水源保护区天然林为研究对象，通过分析本区天然林森林群落的演替过程、物种多样 性、树种更新、森林群落结构、病虫害的危害、火灾隐患等因素来综合评价水源区天 然林森林健康质量。其研究方法和结论可为滇中山区森林健康评价、森林健康经营和 管理提供借鉴意义。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 森林健康观念提出及其研究进展 自1 9 4 1 年l e p o l e 提出“土地健康 概念以来，生态系统健康研究逐渐成为全球 研究热点之一。它是研究生态系统管理的预防性的、诊断性的和预兆性的特征，以及 生态系统健康与人类健康之间关系的- i - j 科学。生态系统健康评价方法与指标体系成 为2 l 世纪生态系统研究的核心内容【3 5 1 。 2 1 绪论 为陆地生态系统的主体，其健康概念首先被德国提出。2 0 世纪7 0 年代， 林衰退现象，如脱叶、冠层稀疏、脱色、叶子卷曲、大面积死亡、人工雪 森林火灾和病虫害造成的损失剧增，提出了森林健康的概念【6 0 】，虽然如 前所收集到的文献中，关于森林健康的定义还没有统一。 康是森林生态系统健康与恢复的简称【8 】。美国林务局为森林健康下的定义 自然和人为造成胁迫中恢复的能力”。ol a u 曲l i i lj 等人认为森林生态系统 状态，它向人类提供需要并维持自身复杂性的一种状态【9 1 。d a l e 认为，森 有能力进行资源更新，在生物和非生物因素，如病虫害、环境污染、营林、 等作用下，从一系列的胁迫因素中自主恢复并能够保持其生态恢复能力， 足现在和将来人类对于森林的价值、使用产品和生态服务等不同层次的需 林就是健康的【l0 1 。陈高认为森林健康是森林生态系统在保障正常的生态 服务功能、满足合理的人类需求的同时，维持自身持续向前发展的能力和状态，它是 一种目标，一种需要恢复的理想化目树1 1 1 2 1 。谷建才认为：健康的森林具有较好自我 调节并保持其生态系统稳定性的能力，能持续地发挥其生态、社会、经济等效益；健 康的森林能维持在一定的活力水平上，更好地维持森林中的食物链和生物多样性，保 持森林结构的稳定【1 3 1 。根据徐燕、马立等人的研究【悼15 1 ，可以从三个方面来归纳森林 健康的概念：一是目标途径，从实用主义出发，认为健康的森林是生物和非生物对森 林的影响不会威胁到现在和将来对森林的经营目标；二是从生态系统角度出发，强调 的是森林的综合效益；三是综合上述两种概念，认为健康的森林既能维持其复杂性， 同时又满足人类需求的状态。总之，无论从那个角度出发获得森林健康的真实含义并 能监测和评估，用之于实践是人们所迫切需要的，这种要求下的森林健康的概念必然 蕴涵着森林生态系统本身属性、社会经济因素、人类价值取向等三方面的综合思想【l l 】。 1 3 2 森林健康评价方法 森林健康评价是科学经营和保护森林资源的基础，它为科学制定森林经营方法和 森林保护政策提供依据，因此，它对森林科学经营和环境保护具有重要的指导意义。 森林具有动态特征，而且由于人们对森林健康的认识不同，因此，对森林健康评价的 方法也可能不同。目前主要评价方法有以下几种陋1 7 1 ：综合指数评估法、层次分析法、 健康距离法、指示物种法、层次分析法加模糊综合评价法、森林健康风险评价法、监 3 评估。 ( 2 ) 层次 健康程度偏离模式生态系统的健康程度( 即所谓的背景值状态) 的距离，可以用于解 释生态系统( 或群落) 的健康评估计算。 ( 4 ) 指示物种评价法。指示物种评价法是陆地生态系统和水生态系统健康评价 的常用方法。指示物种评价主要是依据生态系统的关键物种、特有物种、指示物种、 濒危物种、长寿命物种和环境敏感物种等的数量、生物量、生产力、结构指标、功能 指标及一些生理生态指标来描述生态系统的健康状况。指示物种评价法包括单物种生 态系统健康评价和多物种生态系统健康评价。 ( 5 ) 层次分析法加模糊综合评价法。该方法是层次分析法与模糊数学中的模糊 综合评价法结合起来的一种方法。2 0 0 5 年，王亚玲采用这种方法对潭江流域森林生 态系统健康状况进行了评价。该方法将模糊评价与经典的指数法结合，对模糊综合评 价中的隶属度与评价标准综合考虑，提高了评价的准确性。 ( 6 ) 森林健康风险评价。森林健康风险评价是描述和评价人为活动、自然灾害 和环境污染等胁迫因子对森林生态系统结构和功能、森林生态系统的健康状况产生不 利影响的可能性和危害程度的评估。肖风劲等参考国内外生态风险评价的方法，认为 森林健康风险评价包括风险源分析、暴露与危害性分析以及风险综合评价等几个部 分，对全国的森林健康风险进行了总体评价，得出了西南和东北地区森林健康指数高， 由南向北健康指数逐步降低的结论【2 0 l 。 ( 7 ) 监测与评价相结合的方法。美国、加拿大等国家的森林健康研究是从森林 4 在实际 区系内 为一个 自然恢 至少在 的基础 能对许 维持 目前，国内外已有许多学者 2 4 - 2 8 1 开展了森林生态系统健康评价的研究工作，并根 据不同的区域特征、关键影响因子、评估目的和目标制定了相应的评估指标体系。一 般把森林生态系统的健康特征简单概括为具有良好的稳定性、活力、组织结构、服务 能力、对外界的抵抗力和恢复力睇9 1 。因此，评估森林生态系统是否健康可以从活力、 组织结构、恢复力和生态服务功能4 个方面来定义。 1 9 9 2 年，c o s t a n z a 等【3 0 j 提出系统健康公式h = vor ( h 表示系统健康指数；v 表示系统活力；o 是系统组织指数；r 是系统恢复力指数) ，并要求使用权重因素去 比较和综合系统中的不同组分。该定义反映了系统的综合性特征，为生态系统健康评 估提供了可行性框架。 1 9 9 3 年，美国林务局与环保局合作实施的全国森林健康监测计划的评估指标体 系中，包括乔木树种生物量的估算、林下植被多样性、初级生产力、龄级分布、树冠 状况、土壤养分含量、病虫害发生等指标1 7 1 。后来，美国林务局从可操作性入手，采 用蒙特利尔进程中关于森林可持续发展的指标体系，包括林地生产力维护、生物多样 性保护、森林生态系统健康与活力、水源涵养、土壤保持、全球碳循环等六个领域的 多个指标【引。 孔红梅【3 l 】选用了对森林生态系统健康程度影响较大的一些指示指标，如乔木、灌 木、草本、土壤动物等构成评估指标体系，共有2 1 个指标。尹华军等【矧针对西南地 5 昆明市松华坝水源保护区天然林森林健康评价研究 区亚高山针叶林采用生态指标为主进行健康诊断，把原始林作为参照物，其他诊断对 象如人工林、次生林和采伐迹地等与之对比，主要诊断指标达1 4 个以上。肖风劲1 2 0 j 等提出了由组成、结构、生物多样性、n p p 等1 9 个指标构成的森林生态系统健康评 估指标体系和评估模式。李金良纠3 2 】采用复合结构功能指标法，结合北京地区自然条 件和森林植被的具体情况，提出了包括物种多样性、群落层次结构、林分郁闭度、灌 木层盖度、枯落物层厚度、年龄结构、草本盖度、林分蓄积量和病虫害程度9 个指标 因子组成的水源涵养林健康评估指标体系。陈高等【1 9 ，3 3 1 结合样地调查和他人研究资 料数据，提出了阔叶红松林生态系统健康评估指标体系框架。该指标体系包括6 4 个 指标，考虑了自然、经济、社会3 个方面的因素，较为全面。王亚玲1 3 4 】针对潭江流域 提出了包括3 个方面1 7 个指标组成的森林生态系统健康评估指标体系。该指标体系 重点考虑了自然资源背景和社会经济情况，涉及范围大，指标类型多，但自然资源背 景指标中的气温和降雨量等指标与森林生态系统健康的关系不好把握，对评估结果可 能产生较大影响。鲁绍伟等【2 5 】构建了由物种多样性、群落层次结构、林分郁闭度、灌 木层盖度、年龄结构、林分蓄积量、病虫害程度和土壤侵蚀程度等八个指标构成森林 生态系统健康评估指标体系，与李金良的指标体系相比，增加了土壤侵蚀程度指标， 删去了枯落层厚度和草本盖度指标。指标中以群落结构指标为主，生产力指标、抗干 扰能力指标和生态服务功能指标各有一个，指标较少，很难有效地反映森林生态统健 康的真实状况。杨学刚3 5 l 等从活力、恢复力、组织、生态系统服务功能的维持、管理 选择、外部输入依赖程度、对邻近系统的影响、对人类健康的影响等八个方面对徐州 市郊森林生态系统进行了评价。王树森从植被演替、生物多样性、森林碳汇等方面研 究ta 达岭森林健康状况【l l ，李秀英从森林生产力、森林的组织结构、抵抗力、土壤 状况来评价中美合作示范区中的四个地方的森林健康状况【2 。 从上述文献资料来看，森林健康评价指标体系都是明确的和具体的。但是，森林 是由生物成份和非生物成份组成，它是个动态的过程，不但受自然因素的影响，也受 人类社会因素的影响。因此，上述各评价体系虽有它的合理性，但也有其缺陷性。 6 0 世纪8 0 年代初期，德国就丌始了森 德国森林健康监测体系的基础上构建 林健康监测项目分为三个水平的监测 水平l ：对不同森林组分的基本参数的调查； 水平2 ：对森林生态系统功能中的关键因素和过程的强化监测； 水平3 ：对特别的森林生态系统进行研究分析。 1 3 4 2 美国森林健康实践 2 0 世纪8 0 年代初，美国提出了森林健康的思想。9 0 年代，美国将森林病虫害等 灾害防治上升到森林保健的高度【3 舡3 9 1 。从9 0 年代起，美国开展了森林健康的监测体 系( f h m ) ，监测的主要内容有三个方面：察看监测；评价监测；立地生态系统监测 4 0 m 】。2 0 0 3 年，布什总统发表了有关森林健康的讲话，认为森林健康是保证美国国 ，j 土生态安全的必由之路。 1 3 4 3 加拿大森林健康实践 在加拿大，一般地认为，健康的森林既能够保持其生态服务功能，又能够满足社 会的需要。所谓的生态服务功能包括调节气候、清洁空气和水源、培育地力、防止侵 蚀、涵养水源以及保护生物栖息环境等4 3 1 。社会需求则是社会对其森林所要求的价值、 产品以及服务。此外，受传统地缘政治和自然地理相似性的影响，其森林健康监测评 价基本与美国一致。生物多样性是加拿大衡量森林健康的重要指标。 1 3 4 4 澳大利亚森林健康实践 澳大利亚森林经营理念和方式的调整主要表现在森林经营目标从以前的木材生 产居于主导地位，转变为优先考虑环境、社会和生态要求、并据此在区域、景观层次 上柬考虑木材生产。同时，营林措施必须统筹考虑保护生态系统和土壤结构、对水质 7 林质量、森林健康、生物多样性等有关内容，以便实现对森林资源和生态状况的综合 评价。 1 3 5 森林健康研究的不足与发展趋势 1 3 5 1 不足之处 森林健康研究经历不到4 0 年的历史，加上森林又是个动态的过程，森林健康研 究还存在着许多问题。一是森林健康的状态是什么? 此种状态能维持多久? 一个健康 的森林干扰到什么程度达到不健康? 二是评价森林健康指标的选择仍然处于混乱状 态，没有一个令人满意的体系。三是森林抗干扰能力的测量至今是个难题。四是森林 是个动态的过程，它要保持健康的安全策略是什么? 五，森林是个生态系统，它对健 康评价不仅仅是一些比较容易测定的指标，而且，关键性的指标更难确定。六，森林 健康研究涉及到一定尺度的生态演替，较长时问的观察数据的积累是研究森林健康所 必需的1 4 6 1 ，而此研究工作的历史不到4 0 年，这限制着数据的积累。 1 3 5 2 发展趋势 从森林生态系统研究的现状来看，大致可以总结出它的两个发展方向：一是实验 科学的数量化或半数量化的生物学途径，主要包括生物指标、生物完整性指数、生态 8 l 绪论 系统结构和功能途径等。二是通过实验科学的定量化和半定量化与理论科学和技术科 学相结合的发展方向。退化森林生态系统的保护和恢复迫切需要生态系统健康评价技 术，以期获得对尚不明确的生态系统恢复健康状态的综合评价。由于对生态系统途径、 生态系统完整性等的定义还比较模糊，因此应该采取一个更加全面和完整的方式，把 实验科学的定量化和半定量化能力与现实适当的理论科学和技术科学相结合进行综 合性健康评价。 随着r s 技术、g i s 技术、全球定位测量宇宙站技术和计算机技术的快速发展与 应用，从宏观、中观尺度研究森林健康成为现实。将来，这种局面会得到进一步的完 善与推广。 9 昆明市松华坝水源保护区天然林森林健康评价研究 2 研究内容、方法 2 1 研究内容 本研究主要从昆明市松华坝水源保护区天然林森林群落稳定性、森林群落结构 森林抵抗力、森林的活力等方面进行研究，并根据以上内容对此地区天然林森林进 了健康评价。 森林群落稳定性包括群落的植被演替和植被更新。植被演替规律研究主要是从 林次生演替分析着手，包括种群类型的划分、不同群落所处演替阶段的分析、演替 程、群落组成等。植被更新主要是从天然更新角度分析幼树幼苗的更新状况，从幼 幼苗的更新状况分析群落未来发展的趋势。 群落结构主要涉及到林分郁闭度、物种多样性、灌木盖度、草本盖度、枯落物 厚度。 2 2 技术路线 技术路线见图2 1 。 2 3 研究方法 2 3 1 资料收集 在系统学习森林经理学相关硕士专业课程和基础课程的同时，广泛收集国内外关 于森林健康的相关科研文献资料，并系统分析、整理和提炼已有的研究成果。随后在 松华坝水源区进行实地调查并收集本区基础数据资料，主要有： ( 1 ) 水源保护区的历史资料； ( 2 ) 近期水源区部分乡镇森林资源的基础数据与图表； ( 3 ) 关于水源区森林的病虫害资料； ( 4 ) 关于水源区森林的火灾资料。 1 0 2 研究内容、方法 lj 阶段l阶段2阶段3 上 1r 研究区自得出评 资料查 然、社会、价结果 阅、整理 经济概况 土 r 1r 研究区森 研究理 林资源现 结论与 论基础讨论 分析 一 状 r 研究区森 1 r 林健康指 确定评 标的取舍 价目的、 思想、原 上 则 构建评价 指标体系 上 选择评价 方法 2 3 2 野外调查 图2 - 1 研究技术路线图 f i 9 2 1s t u d yr o u t e 2 0 0 8 年3 月和6 月我们对研究区植被进行了样地调查( 见附表) ，共调查样地3 0 块，其中，乔木林样地2 4 块，灌木林样地6 块。在每块乔木林样地中设乔木样方一 个，面积为3 0 m 2 0 m ，在每个乔木林样方中心和四个角分设灌木样方5 个，其面积 分别为5 m 5 m ；草本样方5 个，其面积为l m xl m 。记录乔木层树种名称、胸径、 昆明市松华坝水源保护区天然林森林健康评价研究 树高、枝下高、乔木郁闭度；灌木层植物名称、株数、高度、灌木层盖度；草木层盖 度、枯落物盖度和厚度。在每块灌木林样地中设一个5 0 m 4 m 的灌木样带，调查内 容与上面相同。同时对坡度、坡向、病虫害、人为干扰进行调查。对每个样地植物进 行标本采集，回来后根据云南植被、云南植物志进行植物鉴定。 另外，对枯死树木与新生幼苗幼树进行调查。对枯树记录树木种类、死亡原因； 记录幼苗幼树的树种、年龄、胸径( 树高超过1 5 m 的测胸径，低于1 5 m 的测地径) 、 生长势、株数。 2 3 3 森林植被演替的研究方法 森林群落中由于个体年龄难于确定，所以在实际工作中一般采用空间代替时间的 方法即以胸径级代替年龄进行分析【4 7 1 。根据r e x f o r dd a u b e n m i r e 、达良俊、杨永川、 宁永昌、王树森等【l ，4 8 】的研究成果，结合昆明松华坝水源保护区的实际情况，本研究 把研究区种群类型划分为单峰型、多峰型、逆j 字型、l 型和柱型。 ( 1 ) 单峰型，只有少数大胸径级个体出现，胸径级频率分布呈现连续的或不连 续的单峰状胸径级，种群个体数量多集中在中间胸径级处，小径级的后继更新个体数 量少甚至缺乏，从种群的发展趋势看属衰退类型。如4 号样地的云南松种群。 ( 2 ) 多峰型，又称间歇型，群落内个体数较多，但由于亚乔木层中的中径个体 受压枯死，使得胸径级频率呈不连续状，有多个单峰出现，同时具有较多的小径级后 继更新个体。从种群的发展趋势看属间歇性发展型。如5 号样地的麻栎种群，8 号样 地的旱冬瓜种群。 ( 3 ) 逆j 字型，胸径级频率分布的形状类似倒逆放置的“j ”字型，个体的径阶 分布为连续分布，并呈现出两个峰，即大胸径级处的小峰和小胸径级处的大峰，小径 级的后继个体较多。从种群的发展趋势看为成熟稳定类型。如2 号样地的油杉种群， 7 号样地的青冈种群。 ( 4 ) l 型，胸径级频率呈连续分布，个体集中于小胸径阶处，无大径个体。从 种群的发展趋势看为成长类型。如l 号样地和2 号样地的青冈种群。 ( 5 ) 柱型，植株个体数相对于其它种群类型个体数较少，常呈零星分布，它是 在某一或几个不相邻的胸径径级处有个体呈不连续的分布类型，柱型结构种群在群落 中处于附属地位，对群落的结构与功能影响不大。如1 号样地的麻栎种群，7 号样地 1 2 2 研究内容、方法 山松种群。 森林物种多样性的计算方法 ( 1 ) 多样性指数计算公式： s s h a n n o n - w i e n e r 指数h = ( p f xi n p , ) ( 1 - s ) 式中，p i = n i n ，n i 为样方中第i 种物种的个体数，并且z n i = n 。 修正的s i m p s o n 指数。= - h l 喜( 等) 2 】 m e n h i n i c k 指数d ：1 s 一 盹姚一：掣 1 一二 2 3 5 指标权重的确定 2 3 5 1 确定指标权重 ( 2 - 1 ) ( 2 2 ) ( 2 3 ) ( 2 - 4 ) ( 2 5 ) 确定指标权重系数有多种方法，如专家打分法( d e l p h i ) 、层次分析法( a h p ) 、 主成分分析法、d e l p h i a h p 法等。本文采用d e l p h i a h p 法【4 9 1 确定指标权重得到权重 判断矩阵。此方法有很大的主观性，运用此方法时，一定要考虑各因素的具体情况， 广泛征求各方面专家的意见，才能发挥该方法的应用价值【5 0 5 。其方法见表2 1 。 3 5 7 9 2 ，4 ，6 ，8 b i 比b j 稍微重要 b i 比b j 明显重要 b i 比b j 非常重要 b i 比b j 极端重要 两相邻判断的中值 此矩阵要满足三个条件：一是对角线元素为1 ，即b i i 21 ；二是判断矩阵右上角 与左上角对应元素互为倒数，即b u = 1 b j i ，i ，j = 1 ，2 ，3 ，n ：三是元素优先次序的 传递关系，即b u = b i k b j k ，i ，j ，k = 1 ，2 ，3 ，n ，i j 。 1 4 2 研究内容、方法 表2 3 各要素指标对植被演替的权重矩阵 t a b 2 - 3m a t r i xo fe l e m e n t a r yi n d e xw e i g h t st os u c c e s s i o no f