浅谈森林健康及其评价指标

浅谈森林健康及其评价指标摘要：对森林健康理论的提出、概念以及评价方法等内容进行了深入探讨，说明了森林健康研究存在的问题，并阐述了森林健康未来的发展趋势。关键词：森林健康评价方法随着经济的发展，人类不当行为导致的恶劣影响已从区域尺度发展到整个生物圈范围。臭氧层的破坏、土壤的酸化、土地沙漠化、空气污染等都是地球生态系统受到威胁的典型例子，并对人类和地球的可持续发展产生了不利的影响，使地球出现了不健康的症状。由于人类发展片面追求经济利益造成了生境恶化，森林面积缩小且质量下降，野生动植物资源急剧减少，森林生态系统遭到了严重破坏，从而直接威胁到人类自身的生活质量和健康状态。“健康”一词最初是应用于医学上，1947年世界卫生组织(WHO)提出了健康的概念是“不只是没有疾病，而是人们的身体、心理和社会适应方面的良好状态”。后来生态学家、环境学家在各自领域的借鉴使用和发展，相应的产生了生态系统健康、环境健康、森林生态系统健康、湿地生态系统健康等术语。作为全球陆地生态系统的重要组成部分，森林生态系统健康引起了广泛的关注。很多学者已对森林生态系统健康的定义、测度、评估和管理进行了探讨和实践，并将“森林健康”作为森林状况评估和森林资源管理的目标和标准。1.森林健康的概念和内涵1.1森林健康的提出森林健康是一个较新的术语，它的提出直接归因于人类意识危机及其生态环境危机。森林健康早期的研究是针对森林所受的各种胁迫（物理胁迫、化学胁迫、生物胁迫、社会胁迫）及其相应的变化反应进行的。进入20世纪90年代以来，森林健康成为区域及国家规模的研究。1992年美国国会通过了“森林生态系统健康和恢复法”，农业部组织专家对美国东、西部的森林、湿地等进行了评估，并于1993年后出版了一系列的评估报告和专著。在这些报告和专著中，提出森林生态系统健康是一种状态，森林生态系统向人类提供需要并维持自身复杂性的一种状态，复杂性尤其要考虑森林时空尺度的问题。维持森林生态系统的健康也被列为一些国际性的森林可持续经营的主要指标，如蒙特利尔行动中的“森林生态系统健康和活力的维持”，赫尔辛基行动中的“森林生态系统健康和活力的保持”。1.2森林健康的概念到目前为止，由于森林的时空异质性，国内外对森林健康仍没有一个确切统一的定义。经过整理国内外相关林学方面文献后，高俊凯[1]发现有19种具有代表性的森林健康定义。但由于19种定义是从不同立足点出发，所以对森林健康的理解和阐述各不相同。在高俊凯研究的基础上，郑燕[2]从森林健康定义的立足点出发，将森林健康定义总结为三种途径（目标途径、生态系统途径和综合途径）：1.2.1目标途径(Objective-OrientedApproach)从目标途径提出的概念看重森林的经济效益，是从实用主义角度出发、以目标的获得作为定义的出发点。如果满足了管理目标，森林就会被认为是健康的；反之是不健康的。该解释途径只是一味的获取经济价值，功利性比较强，忽略了森林生态系统重要的服务功能。1.2.2生态系统途径(Ecosystem-OrientedApproach)从生态系统途径提出的概念强调综合效益(生态功能)，它首要关心的并不是木材产量，而需要森林生态系统满足一种多样性的目标，强调生态过程和状态以保证实现潜在的对森林的多种目的的需求[6]。但是该种定义解释过于偏重生态系统的某单一层面，不能对研究对象的健康状况进行全面性的评价；另外有关生态系统的部分指标过于概念化、理论化，不易获得，操作性差。1.2.3综合途径(IntegratedApproach)从综合途径提出的概念平衡了以上两种概念，认为森林生态系统健康是指森林能够维持其复杂性同时又能满足人类需求的森林生态系统的一种状态。在对以上三种森林健康解释的综合理解下，认为健康的森林生态系统是在维持自身生态系统的平衡和复杂性的前提下，能最大限度的满足人类不同层次的需求，并且能充分发挥其在社会、经济和生态方面的功能。2.森林健康的研究对象和范围森林健康研究的范围和重点，一直在发生着变化。最初主要是围绕人工林分的病虫害、林火以及干旱等胁迫因子对森林的影响，到20世纪80世纪中期，森林健康的研究逐步从林分转移到生态系统上来。因为这种传承关系，国际上森林健康研究范围和对象呈现出极为明显的多样化的特点。研究内容涵盖了生态系统的结构和功能的变化、物种多样性保护和森林资源的持续管理等。从空间尺度来看，现代森林生态系统健康的研究对象和范围包括林分、森林群落、森林生态系统以及森林景观[3]。从干扰的形式来看，包括林火、病虫害、空气污染、生物多样性保护等特定问题。从管理的角度来看，包括了森林的恢复(造林)、森林经营和森林的利用。从森林生态系统特点来看，包括了森林生态系统服务功能、活力、组织力、承载能力、恢复力等。不同国家，其关注的森林健康问题和重点是有所区别的，如美国，以前主要强调林火、外来有害生物、生物多样性、河岸带恢复等四个森林健康问题，最近又变化为林火和可燃物、外来有害生物入侵、荒地减少和无控制的森林游憩。而德国等欧洲国家，则主要针对工业污染导致的酸沉降对森林的影响，以及人工恢复的森林风折、雪压等抵抗力降低的问题。3.森林健康的评价3.1森林健康的评价方法森林健康评价是指采用完善的健康评价指标体系，借助科学合理的指标权重，运用科学合理的评价方法和评价模型对现有森林健康状况进行诊断和评估，是对森林生产力水平、结构、抵抗恢复力以及服务功能等方面综合能力的一种评估；是对森林健康状况进行综合的、全面评价的过程。森林生态系统健康评价不仅让经营管理者对目前森林状况有个直观的认识和了解，也给营林造林、护林工作制定经营管理方案提供方向和科学依据。目前国内外森林健康评价方法主要有单项评价和综合评价2种。单项评价是指只选择一个指标进行健康评价，而综合评价是从不同方面入手选用多个指标，综合判断森林健康状况。由于单项评价选取的指标过少，不能全面的反映森林健康状况，现在国内外学者大都采用综合评价方法。综合评价方法有主成分分析法、层析分析法、健康距离法、模糊综合评价法、聚类分析法等，避免了以往的单一指标法、主观经验方法。实现了定性与定量相结合，提高了评价精度。3.1.1复合结构功能法。它是从森林生态系统的结构和功能演替过程，生态服务和产品服务的角度来度量森林的健康，强调生态系统与区域环境的演变关系。同时也反映生态系统的健康负荷能力及其受胁迫后的健康恢复能力；反映了生态不同尺度的健康评价转换。该方法结合了不同系统的多项指标，适合用于不同尺度、不同类型的生态系统[4]。3.1.2健康距离法。该方法是综合多方面选取能反映该森林生态系统健康的多项指标，通过对比分析受干扰的森林生态系统中的指标值与模式生态系统（即所谓的背景值状态）中指标值的偏离程度，来判定所研究的森林健康状况，即采用健康损益值—健康距离（HD）来表示。干扰越大，健康损益值越大，表明该森林生态系统就偏离模式生态系统越远，森林的健康状况越不好；反之健康状况越好[5]。3.1.3主成分分析(PrincipalComponentAnalysis,简称PCA)又称主分量分析。它是将多个变量通过线性变换，得到较少数的若干重要变量的一种统计分析方法。一般情况下以累计方差贡献率大于85%和特征值大于1为标准，筛选出几个主要成分，该方法不仅简单，同时对指标进行了浓缩；依据主成分贡献率及原始因子对应于个主成分的载荷矩阵，计算得到每块样地或标准地的森林健康综合指数[6]。3.1.4模糊综合评判法(FCE)。模糊综合评价法是根据给出的评价指标和实测值，经过模糊变换后做出综合评价，使得难以量化的定性问题能够转化成定量分析。该方法计算麻烦，对使用者的数学功底有一定要求，该方法的关键步骤是确定该因素的隶属度与评价因素的权重[7]。3.2森林健康评价研究存在的问题3.2.1森林健康概念没有统一。到目前为止，我国对森林健康仍没有一个确切的、统一的定义。许多学者都是从自己的研究领域出发，结合其研究对象的复杂性、区域性、多样性、经营目的、评价尺度对森林健康进行定义，导致到目前为止还没有统一的森林健康评价指标体系，造成不同小空间尺度的森林健康评价结果没有统一可比的平台。3.2.2评价指标体系不完善。评价指标体系是森林健康评价中的核心，但是目前为止没有一套被大部分相关学者认可的评价指标体系。有关森林健康评价研究案例中，所选的评价指标不够准确，未能充分全面的反映森林健康状况，并且部分指标难以标准化和量化。虽然选取指标所遵守的原则大致相同，但是针对不同研究对象和研究方向，学者的健康评价侧重点不同，所选取的指标过于主观性。此外有的指标不易监测，给森林监测和评价带来不易。对于量化的指标，指标标准主观性强，如人为干扰强度，没有统一的指标标准，不同的学者对同一林分的人为干扰强度定义不同，从而森林评价结果不同。此外森林类型、天然林、人工林、立地条件都是影响指标标准的因素，对指标标准的统一带来困难。3.2.3评价指标监测不够重视。森林健康评价指标监测是进行森林健康评价的基础，但是目前国内对森林健康指标监测重视不够，并且技术设备有待提高。对健康指标的监测时间和方式要有明确认识，针对森林不同演替阶段健康状况变化，需要进行长期监测。3.2.4评价方法有待完善。虽然目前已有几种评价方法，如健康距离法、层次分析法-专家打分法、模糊分析法、综合指数法等，均具备一定的科学性，具有各自的特点和适用范围，但均没有达到公认的成熟度，还需进一步完善。如健康距离法，在寻找与被评价森林类型相同的未受干扰（原始森林）生态系统，在实际操作中是有一定的难度，可操作性差。3.2.5森林健康等级划分界限不明确森林健康指数达到什么程度是健康的，什么程度是不健康的，健康状况分为几个级别，至今没有明确的划分界限。3.3森林健康评价研究发展趋势森林生态系统的健康状况直接关系到人类生活环境和生活质量。森林生态系统健康评价又是一个新的研究领域，许多方面仍处于探索阶段。想对研究对象有个更为准确、全面的健康评价结果，首先需要对森林健康概念有个更明确的定义，明确评价尺度的区别，加强评价指标监测力度，提高技术设备；森林健康的概念有待进一步研究统一；在进行指标选取之前对评价尺度有一明确的限定；在选择评价指标时要充分分配各方面指标的比例，不能以偏概全，协调好定量和定性指标的比例。另外森林具有空间时间异质性，在选取森林健康评价指标时必须进行动态的评价。针对指标标准的确定，应该结合森林类型、立地条件。而我国森林生态系统健康研究仍处于起步阶段，存在许多问题，有待进一步研究。参考文献：[1]高俊凯.森林健康基本理论及评价方法研究.北京林业大学,2007.[2]徐燕,张彩虹,吴钢.森林生态系统健康与野生动植物资源的可持续利用.生态学报,2005,25(2):380-386.[3]肖风劲.生态系统健康与相关概念的逻辑关系.生态学杂志,2003,22(2):56-59.[4]孔红梅,赵景柱,姬兰柱,等.生态系统健康评价方法初探.应用生态学报,2002,13(4):486-490.[5]陈高,代力民,姬兰柱,等.森林生态系统健康评估I模式、计算方法和指标体系.应用生态学报,2004,15(10):1743-1749.[6]陈亚丽.基于PCA的福建省顺昌县森林健康评价.林业勘察设计（福建）,2011(2):30-34.[7]胡宝清.模糊理论基础.武昌:武汉大学出版社,2004:25-460.【第一作者】刘君女，毕业于东北林业大学，现在内蒙古大兴安岭林业科研所，高级工程师。