基于小班尺度的永安市森林質(zhì)量評(píng)價(jià)*

唐雅娟

(永安市林業(yè)局，福建 永安 366000)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，是發(fā)展綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的自然資本和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)基礎(chǔ)[1]。在全面推進(jìn)現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)的新時(shí)期，研究森林質(zhì)量狀況，對(duì)于提升森林整體質(zhì)量水平，實(shí)現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營目標(biāo)具有重要意義。森林質(zhì)量評(píng)價(jià)是反映森林質(zhì)量的重要手段[2]。目前，很多學(xué)者對(duì)森林質(zhì)量評(píng)價(jià)方法開展研究，例如張峰等[3]運(yùn)用主成分分析法基于森林生產(chǎn)力、森林立地質(zhì)量和林分穩(wěn)定性3 個(gè)方面構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，徐達(dá)等[4]運(yùn)用層次分析法計(jì)算森林綜合效益最優(yōu)目標(biāo)，武高潔等[5]基于物元模型從森林內(nèi)在價(jià)值和森林服務(wù)效能方面構(gòu)建評(píng)價(jià)體系，張邦文等[6]采用模糊綜合評(píng)判法分別為商品林和公益林構(gòu)建評(píng)價(jià)體系。本研究在分析各評(píng)價(jià)方法優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，選取主成分分析法進(jìn)行森林質(zhì)量評(píng)價(jià)，該方法優(yōu)勢(shì)在于通過量化計(jì)算得到相對(duì)客觀結(jié)果，操作簡(jiǎn)單，減少主觀性影響。

1 研究區(qū)概況

永安市位于閩中偏西，氣候?qū)儆谥衼啛釒ШＱ笮詺夂?，年平均溫度?9.3℃，雨水充沛。永安素有“九山半水半分田”之稱，全市土地總面積為293 069 hm2，其中林地面積252 298 hm2，占土地總面積的86.09%，森林覆蓋率達(dá)82.83%，是我國南方的重點(diǎn)林區(qū)之一。永安主要分布樹種有杉木Cunninghamia lanceolata、馬尾松Pinus massoniana、米櫧Castanopsis carlesii、栲樹Castanopsis fargesii、木荷Schima superba等。

2 研究數(shù)據(jù)與方法

基于永安市第四次森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，使用Excel2007、SPSS24 和ArcGis10.2 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及專題圖制作。評(píng)價(jià)方法分為數(shù)據(jù)處理及指標(biāo)體系建立、森林質(zhì)量指數(shù)計(jì)算和質(zhì)量等級(jí)劃分3 個(gè)步驟。

2.1 數(shù)據(jù)處理及指標(biāo)體系建立

2.1.1 資源數(shù)據(jù)量化和標(biāo)準(zhǔn)化處理 對(duì)資源數(shù)據(jù)

中的定性指標(biāo)需進(jìn)行量化處理，主要包括樹種組成、坡向、坡位等指標(biāo)，本次評(píng)價(jià)體系所涉及的定性指標(biāo)參考莫可[7]的賦值轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)，見表1所示。

表1 定性指標(biāo)量化標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Isometric value assignment guideline for qualitative indicators

2.1.2 指標(biāo)體系建立 本研究以可行性、代表性和整體性[8]的原則選取若干指標(biāo)因子，采用主成分分析法，利用SPSS24 對(duì)指標(biāo)因子進(jìn)行分析，并計(jì)算得出各指標(biāo)因子的權(quán)重值，具體見表3。

表3 森林質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系Tab.3 The forest quality assessment indicator system

2.2 森林質(zhì)量指數(shù)計(jì)算

小班質(zhì)量指數(shù)和森林綜合質(zhì)量指數(shù)計(jì)算方法如下：

資源數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，根據(jù)指標(biāo)的性質(zhì)不同，將其分為正向型、逆向型和極值型指標(biāo)。正向型指標(biāo)包括平均樹高、平均胸徑、每公頃蓄積量、郁閉度、腐殖質(zhì)層厚度和土層厚度；逆向型指標(biāo)包括坡度；極值型指標(biāo)包括樹種組成、坡向和坡位。不同類型評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化公式[7]見表2 所示。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化公式Tab.2 Normalization formulas of value indicators

式中：Pi為第i個(gè)小班的質(zhì)量指數(shù)值；Xij為第i個(gè)小班第j項(xiàng)指標(biāo)的分值，Yj為第j項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值；n為評(píng)價(jià)的小班數(shù)[9]。

式中：P為森林綜合質(zhì)量指數(shù)；Si為第i個(gè)小班面積占總面積的百分比。

2.3 森林質(zhì)量等級(jí)劃分

利用SPSS24 進(jìn)行小班質(zhì)量指數(shù)統(tǒng)計(jì)分析及正態(tài)Q-Q 圖分析，由表4 所示，全市喬木林綜合質(zhì)量指數(shù)是0.643，變異系數(shù)為0.117＜0.15，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析,偏度和峰度分別為-0.704 和0.088，均趨向于0，且由圖1 可以看出，森林質(zhì)量指數(shù)大部分分布在直線上或趨近于直線，故認(rèn)為該數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。

表4 小班質(zhì)量指數(shù)描述統(tǒng)計(jì)Tab.4 Descriptive statistical analysis of forest quality index of subcompartment

圖1 小班質(zhì)量指數(shù)的正態(tài)Q-Q 圖Fig.1 Normal Q-Q chart of forest quality index of subcompartment

樣本在同時(shí)符合樣本足夠大和樣本值呈正態(tài)分布2 個(gè)條件時(shí)，可以對(duì)其進(jìn)行等距分組來確定各等級(jí)間閾值[10]，故本研究采用該方法進(jìn)行質(zhì)量等級(jí)劃分，將其分為4 個(gè)等級(jí)，分別為優(yōu)∈[0.7,0.9]、良∈[0.5,0.7 )、中∈[0.3,0.5 )、差∈[0.1,0.3 )。

3 結(jié)果與分析

3.1 永安市森林綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)

通過上述研究方法對(duì)永安市喬木林森林質(zhì)量進(jìn)行綜合分析，得出綜合質(zhì)量指數(shù)為0.643，為良等級(jí)。從表5 和圖2 可以看出，永安市森林質(zhì)量等級(jí)為良的面積比重最大，其次為優(yōu)等級(jí)，為差等級(jí)的最少。生態(tài)公益林的質(zhì)量水平明顯高于商品林，天然商品林的質(zhì)量水平基本處于優(yōu)和良等級(jí)，人工商品林的質(zhì)量水平基本處于良和中等級(jí)，天然林質(zhì)量水平明顯高于人工林。

圖2 永安市森林質(zhì)量等級(jí)分布Fig.2 Distribution diagram of forest quality grade of subcompartment in Yong’an

表5 小班森林質(zhì)量評(píng)價(jià)統(tǒng)計(jì)結(jié)果Tab.5 Statistical results of forest quality evaluation in subcompartment

3.2 不同樹種組成的森林質(zhì)量分析

永安市不同樹種森林質(zhì)量表現(xiàn)為如圖3 所示，針闊混交林質(zhì)量指數(shù)最高，闊葉純林次之，針葉純林質(zhì)量指數(shù)最低。不同樹種組成面積分布表現(xiàn)為針闊混交林面積最多，闊葉混交林面積最少。

圖3 不同樹種組成小班面積與森林質(zhì)量均值Fig.3 Mean values of area and forest quality of subcompartment in different species composition

3.3 不同齡組的森林質(zhì)量分析

永安市不同齡組森林質(zhì)量和面積表現(xiàn)為如圖4 所示，各齡組森林質(zhì)量均值表現(xiàn)為過熟林最高，幼齡林最低，幼齡林森林質(zhì)量較低的主要原因在于胸徑、樹高、蓄積和郁閉度均相對(duì)較低，森林群落穩(wěn)定性尚未形成，幼林林分要加強(qiáng)幼林撫育措施。各齡組面積表現(xiàn)為成熟林＞過熟林＞中齡林＞近熟林＞幼齡林。

圖4 不同齡組小班面積與森林質(zhì)量均值Fig.4 Mean values of area and forest quality of subcompartment in different age groups

4 討論與建議

基于永安市第四次森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，采用主成分分析法構(gòu)建森林質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，選取樹種組成、平均樹高、平均胸徑、每公頃蓄積量、郁閉度、腐殖質(zhì)層厚度、土層厚度、坡向、坡度、坡位10 個(gè)因子進(jìn)行加權(quán)計(jì)算，各因子的權(quán)重值分別為0.148、0.143、0.176、0.166、0.128、0.014、0.076、0.037、0.045、0.067，得出永安市喬木林分森林質(zhì)量指數(shù)是0.643，為良等級(jí)。從森林類別、樹種組成和齡組3 個(gè)方面分析結(jié)果如下。

4.1 森林類別方面，生態(tài)公益林52.73%小班質(zhì)量為優(yōu)，而商品林只有29.75%的小班質(zhì)量為優(yōu)，這表明生態(tài)公益林的質(zhì)量明顯高于商品林，主要是因?yàn)樯鷳B(tài)公益林實(shí)行嚴(yán)格的保護(hù)制度。同時(shí)，天然商品林中53.83%的小班質(zhì)量為優(yōu)，而人工商品林中15.67%小班質(zhì)量為優(yōu)，這表明天然林質(zhì)量高于人工林，主要是天然林在改善群落結(jié)構(gòu)、抵御病蟲害、提高林分生產(chǎn)力和促進(jìn)養(yǎng)分循環(huán)[11]等方面優(yōu)勢(shì)明顯。

4.2 樹種組成方面，針葉純林的質(zhì)量明顯低于其它樹種結(jié)構(gòu)的小班，針對(duì)針葉純林森林質(zhì)量較低的問題，基于近自然經(jīng)營理論，應(yīng)加強(qiáng)森林撫育管理，通過補(bǔ)植鄉(xiāng)土闊葉樹種[12]，逐步形成針闊混交林。

4.3 齡組方面，成過熟林比例高達(dá)55.73%，這表明整個(gè)森林資源呈現(xiàn)老齡化、過熟化的狀況[13]，應(yīng)進(jìn)行合理的采伐和更新造林，提高中幼齡林的比例，建議在嚴(yán)格保護(hù)天然闊葉林的前提下，允許適當(dāng)開展天然針葉林成過熟林的更新采伐試點(diǎn)[14]，促進(jìn)森林可持續(xù)發(fā)展。

森林質(zhì)量評(píng)價(jià)是一個(gè)多元化且復(fù)雜的問題[15-16]，本研究基于永安市第四次森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)，因數(shù)據(jù)基礎(chǔ)有限，未能全面考慮影響森林質(zhì)量評(píng)價(jià)的其他方面，例如森林健康、森林生態(tài)效益等方面，在以后的研究中可加以完善。