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塞罕壩自然保護(hù)區(qū)華北落葉松和樟子松人工林健康評價(jià)

2024-06-16 00:00:00趙金滿韓馨悅程瑞明張志東
關(guān)鍵詞:樟子松主成分分析人工林

摘要:【目的】了解自然保護(hù)區(qū)人工林健康狀況,指導(dǎo)森林經(jīng)營和保護(hù)區(qū)建設(shè)。【方法】以河北省塞罕壩自然保護(hù)區(qū)華北落葉松(Larix gmelinii var. principis-rupprechtii)和樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)人工林為研究對象,基于分層隨機(jī)取樣法,設(shè)置36塊樣地,選取生產(chǎn)力、林分結(jié)構(gòu)、物種多樣性、土壤質(zhì)量和穩(wěn)定性等5個(gè)方面17個(gè)指標(biāo),建立森林健康評價(jià)指標(biāo)體系。運(yùn)用主成分分析法計(jì)算森林健康指數(shù)、K均值聚類法劃分森林健康等級、Fisher判別分析法驗(yàn)證聚類結(jié)果的準(zhǔn)確性。【結(jié)果】研究區(qū)森林健康指數(shù)范圍在-1.02~1.46;土壤質(zhì)量和林分結(jié)構(gòu)是影響研究區(qū)森林健康的最主要因素;森林健康等級所占面積比例從大到小依次為:中健康(50%)>不健康(25%)>亞健康(19%)>健康(6%);在中齡林(20~30 a)和近熟林(gt;30 a)中,華北落葉松林健康狀況均優(yōu)于樟子松林;隨著林分密度的增加,華北落葉松林和樟子松林的森林健康指數(shù)呈降低趨勢?!窘Y(jié)論】塞罕壩自然保護(hù)區(qū)人工林主要處于中健康和不健康狀態(tài),亟須采取有效經(jīng)營活動(dòng)改善森林健康狀態(tài)。

關(guān)鍵詞:森林健康;人工林;主成分分析;華北落葉松;樟子松;塞罕壩自然保護(hù)區(qū)

中圖分類號:S757 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A開放科學(xué)(資源服務(wù))標(biāo)識碼(OSID):

文章編號:1000-2006(2024)03-0199-08

Health assessment of Larix gmelinii var. principis-rupprechtii and Pinus sylvestris var. mongolica

plantations in Saihanba Nature Reserve

ZHAO Jinman, HAN Xinyue, CHENG Ruiming, ZHANG Zhidong*

(Hebei Province Key Laboratory of Forest Trees Germplasm Resources and Forest Protection,

College of Forestry, Hebei Agricultural University, Baoding 071000, China)

Abstract:【Objective】The study aimed to understand the health status of plantations in nature reserves for forest management and the construction of nature reserves. 【Method】 A total of 36 sample plots were surveyed in the pure Larix gmelinii var. principis-rupprechtii and Pinus sylvestris var. mongolica plantations in the Saihanba Nature Reserve of Hebei Province using the stratified random sampling method. A total of 17 indicators, including the five aspects of productivity, stand structure, species diversity, soil quality, and stability, were selected to establish an indicator system for assessing forest health. The forest health index was calculated by principal component analysis, and the forest health grades were classified using the K-means clustering method. The accuracy of the clustering results was verified by Fisher’s discriminant analysis. 【Result】 The forest health index of the study area ranged between -1.02 and 1.46. The soil quality and stand structure were the most important indicators that influenced forest health in the study area. The proportionate areas were in the following order: mid-health (50%) gt; unhealthy (25%) gt; sub-health (19%) gt; healthy (6%). The health status of L. gmelinii var. principis-rupprechtii forests was better than that of P. sylvestris var. mongolica forests for middle-aged (20-30 a) and near-mature (gt; 30 a) stands. The forest health indices of L. gmelinii var. principis-rupprechtii and P. sylvestris var. mongolica forests tended to decrease with increasing stand density. 【Conclusion】 The plantations in the Saihanba Nature Reserve were primarily in the mid-health and non-health states. Therefore, the findings revealed that effective management strategies are urgently necessary for improving forest health in the study area.

Keywords:forest health; plantation; principal component analysis; Larix gmelinii var. prinoipis-rupprechtii; Prinus sylvestris var. mongolica; Saihanba Nature Reserve

森林健康是森林生態(tài)系統(tǒng)健康的簡稱,用于評價(jià)森林生態(tài)系統(tǒng)的健康程度[1]。擁有一個(gè)狀態(tài)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)合理的森林生態(tài)系統(tǒng)是森林可持續(xù)經(jīng)營的目標(biāo)。目前,我國森林蓄積、面積及覆蓋率保持快速增長趨勢,但主要是人工林面積的增長,森林質(zhì)量不高、森林健康指數(shù)較低等問題依然存在[2-3]。森林健康評價(jià)是了解森林健康狀態(tài)的重要手段,通過對森林健康的合理監(jiān)測,可以了解生態(tài)系統(tǒng)的變化,減少生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能價(jià)值的損失[4-5]。

森林健康評價(jià)體系包括評價(jià)尺度的確定、評價(jià)指標(biāo)的選取及評價(jià)方法的運(yùn)用。不同的評價(jià)尺度所衡量的森林健康標(biāo)準(zhǔn)不同,因此,評價(jià)尺度的確定對于森林健康評價(jià)非常重要。常見的評價(jià)涉及單木、林分、小班、森林生態(tài)系統(tǒng)和森林景觀等尺度[6-8],多數(shù)學(xué)者主要從林分和小班尺度進(jìn)行分析[9-11],其涵蓋面廣泛且適合大區(qū)域的森林健康評價(jià)研究。評價(jià)指標(biāo)的選取是森林健康評價(jià)的關(guān)鍵步驟,根據(jù)研究目的和實(shí)際情況,選取合適的評價(jià)指標(biāo),盡可能完整地反映森林的健康狀況。谷鑫鑫等[12]從生產(chǎn)力、組織結(jié)構(gòu)、土壤和抵抗力等4個(gè)方面選取14個(gè)指標(biāo)構(gòu)建評價(jià)體系;王瑋瑋等[13]從組織結(jié)構(gòu)、土壤狀況以及人為干擾等方面進(jìn)行健康評價(jià);賈大鵬等[14]從水源涵養(yǎng)功能、生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)功能和木材生產(chǎn)功能等3個(gè)方面選取評價(jià)指標(biāo),該體系中的指標(biāo)選取缺少森林火災(zāi)等抵抗力指標(biāo),但指標(biāo)針對性較強(qiáng)。不同學(xué)者針對不同的研究對象所選取指標(biāo)有所差異,指標(biāo)過多會(huì)導(dǎo)致信息重疊,指標(biāo)選取較少則不能準(zhǔn)確反映森林生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。目前,有關(guān)森林健康評價(jià)沒有統(tǒng)一的評價(jià)體系,針對不同的研究對象和評價(jià)尺度,學(xué)者們提出多種評價(jià)方法,主要包括層次分析法[15]、主成分分析[11]、健康距離法[16]、綜合指數(shù)法[5]和模糊綜合評價(jià)法[17]等。這些方法被劃分為主觀分析法和客觀分析法,在森林健康評價(jià)中均有不同程度的應(yīng)用??傊?,森林健康評價(jià)尺度、評價(jià)指標(biāo)及評價(jià)方法的確定因不同的研究目的和研究內(nèi)容而異。

塞罕壩自然保護(hù)區(qū)造林樹種以樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica)和華北落葉松(Larix gmelinii var. principis-rupprechtii)為主。該地區(qū)樟子松和華北落葉松人工林多為純林。受制于自然保護(hù)區(qū)的嚴(yán)格條例規(guī)定,保護(hù)區(qū)內(nèi)的林分尚未開展大規(guī)模森林經(jīng)營活動(dòng)。目前,部分林地出現(xiàn)了生長衰退、生產(chǎn)力下降及生態(tài)服務(wù)功能降低等問題[18-19]。2020年,在河北省林業(yè)和草原局的支持下,首次在塞罕壩自然保護(hù)區(qū)試驗(yàn)區(qū)內(nèi)開展了人工林生態(tài)撫育活動(dòng)。為準(zhǔn)確了解保護(hù)區(qū)華北落葉松和樟子松人工林生態(tài)系統(tǒng)健康狀況及存在的問題,本研究基于林分尺度建立森林健康評價(jià)指標(biāo)體系,進(jìn)行森林健康診斷,擬為保護(hù)區(qū)森林可持續(xù)經(jīng)營提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河北省承德市圍場縣的塞罕壩機(jī)械林場(117°22′E,42°46′N),海拔在1 000 m以上,該地處于內(nèi)蒙古高原向華北平原的過渡地帶,地勢南低北高,地形以丘陵和平原為主。屬于半干旱半濕潤寒溫性的大陸季風(fēng)氣候,年平均氣溫-1.3 ℃,土壤類型主要是風(fēng)沙土、沼澤土、山地棕壤土及灰色森林土,年均降水量460 mm左右,且主要集中在夏季。霜凍、大風(fēng)、干旱等災(zāi)害天氣較多。該地區(qū)的喬木樹種主要有華北落葉松、樟子松、白樺(Betula platyphylla)、云杉(Picea asperata)等;灌木物種主要包括山刺玫(Rosa davurica)、金花忍冬(Lonicera chrysantha)、金露梅(Potentilla fruticosa)等;草本物種主要有蒙古蒿(Artemisia mongolica)、地榆(Sanguisorba officinalis)、鼠掌老鸛草(Geranium sibiricum)、展枝唐松草(Thalictrum squarrosum)等。

1.2 樣地調(diào)查

2020年8月,在對保護(hù)區(qū)進(jìn)行實(shí)地考察的基礎(chǔ)上,依據(jù)典型性和代表性原則,同時(shí)考慮林分密度、林齡和林分分化程度,要求所選樣地能夠反映研究區(qū)林分基本特征?;诜謱与S機(jī)取樣方法,在華北落葉松和樟子松林各設(shè)置18塊30 m×30 m的標(biāo)準(zhǔn)地,共36塊(表1)。自2002年該地劃定為省級保護(hù)區(qū)后,近20年未進(jìn)行過撫育,各樣地受人為干擾活動(dòng)較小,海拔、坡度基本一致。對所有樣地的喬木進(jìn)行每木檢尺,記錄樹種名稱、胸徑、樹高、冠幅、株數(shù)及相對坐標(biāo)。調(diào)查樣地內(nèi)的所有灌木,并按照對角線設(shè)置3塊1 m×1 m的草本樣方,記錄灌木和草本的種類、株數(shù)、蓋度、高度等因子。每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)隨機(jī)選取5個(gè)土壤采樣點(diǎn),采用環(huán)刀法取表層土(0~20 cm),土壤過孔徑0.85 mm篩,將同一樣地的土樣等量混合,取1 kg左右裝袋帶回實(shí)驗(yàn)室。土壤樣品分為兩部分,一份保存在-80 ℃進(jìn)行土壤微生物高通量測序[20],另一份在室溫干燥后進(jìn)行土壤化學(xué)性質(zhì)分析。有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定;全氮含量用凱氏定氮-消煮法測定;全磷含量采用酸溶-鉬銻抗比色法測定;全鉀含量采用氫氧化鈉熔融-火焰光度法測定[21]。

1.3 評價(jià)指標(biāo)選取及計(jì)算

1)指標(biāo)選取。

評價(jià)結(jié)果的合理性和準(zhǔn)確性取決于評價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建的合理程度。評價(jià)指標(biāo)的選取應(yīng)遵循客觀性、可操作性和全面性原則:①客觀性,指標(biāo)選取要考慮研究對象特點(diǎn)和林分實(shí)際情況,要求指標(biāo)能夠客觀反映森林特征。②可操作性,指標(biāo)在實(shí)際調(diào)查中容易獲取,計(jì)算過程簡單,能為后續(xù)研究提供指導(dǎo),在實(shí)踐中推廣應(yīng)用。③全面性,結(jié)合前人研究成果和本研究目標(biāo),所選指標(biāo)要盡可能完整地反映森林各方面情況,但為避免指標(biāo)重復(fù),需選擇影響森林健康的關(guān)鍵指標(biāo)?;诖?,本研究以維護(hù)健康穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)的森林生態(tài)系統(tǒng)為核心,以保護(hù)生物多樣性、改善林分空間結(jié)構(gòu)、提高生產(chǎn)力、降低森林火險(xiǎn)等級、確保生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)為目標(biāo),從生產(chǎn)力、林分結(jié)構(gòu)、物種多樣性、土壤質(zhì)量和穩(wěn)定性5個(gè)方面選取17個(gè)指標(biāo)構(gòu)建評價(jià)體系(表2)。

2)評價(jià)指標(biāo)計(jì)算。采用文獻(xiàn)[22-29]方法計(jì)算單位面積蓄積量、競爭指數(shù)、角尺度、尺小比、物種多樣性指數(shù)及森林火險(xiǎn)系數(shù)等5類指標(biāo)。

單位面積蓄積量采用“標(biāo)準(zhǔn)木法”計(jì)算,選取與樣地平均胸徑和平均樹高相近的1~3株標(biāo)準(zhǔn)木,結(jié)合塞罕壩華北落葉松和樟子松人工林的二元立木材積公式[22-23],可計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)木材積。

競爭指數(shù)是衡量林木個(gè)體生長差異的量化指標(biāo),主要反映林木間的競爭強(qiáng)度[24]。本研究利用改進(jìn)的單木競爭模型計(jì)算競爭指數(shù)[25-26]。

根據(jù)研究區(qū)實(shí)際情況,選取角尺度和大小比兩個(gè)空間結(jié)構(gòu)指標(biāo)。角尺度指林木個(gè)體在水平面上的分布形式,大小比表示樹木個(gè)體大小的分化程度[27]。

本研究所選物種多樣性指標(biāo)為草本和灌木的Shannon-Wiener多樣性指數(shù)[28]

森林火險(xiǎn)系數(shù)為定性指標(biāo),采用喬木平均枝下高、灌草蓋度和林齡3個(gè)亞指標(biāo)對該定性指標(biāo)進(jìn)行定量化。首先對各亞指標(biāo)進(jìn)行森林火險(xiǎn)等級賦值1~5,其次采用計(jì)算公式[29]

式中:R為森林火險(xiǎn)系數(shù);mi為亞指標(biāo)i賦值數(shù);wi為權(quán)重(將影響火災(zāi)發(fā)展最大的灌草蓋度設(shè)為0.4,其余亞指標(biāo)設(shè)為0.3)。

1.4 森林健康評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

1.4.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于各指標(biāo)的量綱不統(tǒng)一,缺乏可比性,需要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,采用Z-score法使數(shù)據(jù)量綱一致。

1.4.2 數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

對各樣地的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO(gt;0.5)和巴特利特球形度檢驗(yàn)(Plt;0.05),驗(yàn)證數(shù)據(jù)是否適合主成分分析。本研究的檢驗(yàn)結(jié)果KMO為0.626,巴特利特球形度檢驗(yàn)P<0.001,適用于該分析方法。

1.4.3 主成分提取及森林健康指數(shù)計(jì)算

根據(jù)總方差解釋結(jié)果,按照特征值大于1的原則提取主成分,用提取出的主成分代表原始指標(biāo)。根據(jù)主成分表達(dá)公式計(jì)算各樣地的主成分得分和森林健康指數(shù),計(jì)算公式為:

式中:Fjm為第j個(gè)樣地第m個(gè)主成分的得分;Dmi為第i個(gè)指標(biāo)的第m個(gè)成分得分系數(shù);Zij為第i個(gè)指標(biāo)的第j個(gè)樣地觀測值的標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù);Wm為第m個(gè)主成分的權(quán)重系數(shù);Cm為主成分分析后得到的各主成分貢獻(xiàn)率;F為各樣地的森林健康指數(shù)值。

1.4.4 健康等級劃分及驗(yàn)證

參考國內(nèi)外學(xué)者研究成果和研究區(qū)的林分實(shí)際情況,采用K均值聚類法劃分為健康、亞健康、中健康和不健康4個(gè)等級。為便于劃分等級,對森林健康指數(shù)進(jìn)行離差標(biāo)準(zhǔn)化,轉(zhuǎn)換公式如下:

F*=(F-Fmin)/(Fmax-Fmin)。(5)

式中:F*為離差標(biāo)準(zhǔn)化后的森林健康指數(shù)值;Fmax為樣本數(shù)據(jù)最大值;Fmin為樣本數(shù)據(jù)最小值。

以各樣地的森林健康指數(shù)為基礎(chǔ),采用Fisher判別法,建立判別函數(shù),以此來驗(yàn)證聚類分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。

g1=b01+b11Fig2=b02+b12Fi……gk=b0k+b1kFi。(6)

式中:gk為判別函數(shù)值;b為判別函數(shù)系數(shù);Fi為各樣地森林健康指數(shù)值(i=1,2,…,m);k為判別分析中的樣本分類數(shù),比較gk數(shù)值大小,最大值函數(shù)gk表明該樣本屬于第k組。

1.4.5 數(shù)據(jù)處理

在Winkelmass和R 4.1.2中進(jìn)行指標(biāo)計(jì)算及作圖,在SPSS 26.0中進(jìn)行主成分分析、K均值聚類、Fisher判別分析、方差分析和多重比較等。

2 結(jié)果與分析

2.1 影響森林健康的主成分分析

本研究在主成分分析過程中共提取5個(gè)主成分,累計(jì)貢獻(xiàn)率為73.46%。第1主成分貢獻(xiàn)率達(dá)到31.19%,包含全氮、有機(jī)碳、全磷,該主成分可解釋為土壤質(zhì)量指標(biāo);第2主成分貢獻(xiàn)率達(dá)到17.34%,包含林分密度、平均胸徑、競爭指數(shù)和角尺度,該主成分主要反映了林分結(jié)構(gòu)方面的信息;第3主成分貢獻(xiàn)率為9.70%,包含單位面積蓄積量、全鉀含量和平均樹高,該主成分主要體現(xiàn)生產(chǎn)力方面的信息;前3個(gè)主成分累計(jì)貢獻(xiàn)率將近60%,第4和第5主成分貢獻(xiàn)率分別是7.80%和7.43%,主要反映了穩(wěn)定性和物種多樣性方面的信息(表3)。

2.2 森林健康等級劃分

塞罕壩自然保護(hù)區(qū)森林健康指數(shù)為-1.02~1.46,將36塊樣地的森林健康指數(shù)值離差標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行K均值聚類,聚類數(shù)為4,其中“1”代表健康,“2”代表亞健康,“3”代表中健康,“4”代表不健康。根據(jù)聚類分析結(jié)果,劃分森林健康等級為:健康(0.92,1.46]、亞健康(0.12,0.92]、中健康(-0.35,0.12]和不健康[-1.02,-0.35] (表4)。

2.3 森林健康評價(jià)

塞罕壩自然保護(hù)區(qū)森林健康指數(shù)隨著森林健康水平的下降而逐漸減小,林分整體處于中健康和不健康狀態(tài)(圖1)。對聚類分析結(jié)果驗(yàn)證得到,各健康水平樣地占全部樣地面積比例從大到小次序?yàn)椋褐薪】担?0%)>不健康(25%)>亞健康(19%)>健康(6%)。聚類分析與判別分析驗(yàn)證結(jié)果一致,表明聚類分析結(jié)果準(zhǔn)確,研究所采用的模型是可行的。

在不同林分類型的平均健康指數(shù)水平上,華北落葉松林呈亞健康狀態(tài),樟子松林呈中健康狀態(tài);華北落葉松林的健康指數(shù)顯著高于樟子松林,華北落葉松林的整體健康狀況優(yōu)于樟子松林。不同林齡的華北落葉松和樟子松林中,其健康指數(shù)均表現(xiàn)為近熟林高于中齡林,但在樟子松林中無顯著差異。此外,在相同林齡的兩種林分類型中,華北落葉松林健康指數(shù)顯著高于樟子松林。隨著林分密度的增加,不同林分類型的健康指數(shù)均呈降低趨勢(圖2)。

3 討 論

森林健康評價(jià)是通過對林地進(jìn)行監(jiān)測評估來掌握森林的健康狀況,是了解森林經(jīng)營現(xiàn)狀的重要手段[11]。指標(biāo)體系的建立、指標(biāo)的確定、指標(biāo)權(quán)重的賦值和評價(jià)方法的選擇等都影響著評價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。當(dāng)前的森林健康評價(jià)研究存在著一些問題,如評價(jià)指標(biāo)反映信息重復(fù)、評價(jià)方法有一定主觀性和單一性、難以對評價(jià)結(jié)果的正確性和合理性進(jìn)行驗(yàn)證等。本研究以維護(hù)研究區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)健康穩(wěn)定優(yōu)質(zhì)高效為目標(biāo),基于林分尺度,選取生產(chǎn)力、林分結(jié)構(gòu)、物種多樣性、土壤狀況和穩(wěn)定性5個(gè)方面的17個(gè)指標(biāo)建立塞罕壩自然保護(hù)區(qū)森林健康評價(jià)體系,較全面地反映了森林生態(tài)系統(tǒng)的真實(shí)情況。

土壤質(zhì)量是影響塞罕壩自然保護(hù)區(qū)森林健康等級的最主要因素。這與曹小玉等[30]的研究結(jié)果一致。一方面土壤養(yǎng)分含量會(huì)影響林木生長狀況和林分質(zhì)量,另一方面土壤微生物類群的數(shù)量及組成多樣性常被用來表征土壤肥力變化以及生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)效果[31-33]。適宜的林分密度能夠顯著改善人工林的土壤質(zhì)量,對密度過高的林分進(jìn)行合理疏伐,可以降低林分郁閉度以增加林內(nèi)光照,加快土壤微生物分解凋落物的速率,有效提高土壤養(yǎng)分含量[34-35]。在林分結(jié)構(gòu)指標(biāo)中,競爭指數(shù)和林分密度這兩個(gè)指標(biāo)對森林健康等級的影響較高。有研究指出[36],林木間的競爭強(qiáng)度極大程度上受到林分密度的影響。通過對林地合理間伐來調(diào)整林分密度,可以提高林分的樹種空間隔離程度并降低林分競爭強(qiáng)度,同時(shí)促進(jìn)保留木的快速生長。此外,華北落葉松林和樟子松林的競爭壓力主要來自種內(nèi),相較于純林,混交林中的競爭較少發(fā)生,樹種之間主要表現(xiàn)為相互促進(jìn)作用[24,37]。在本研究中,華北落葉松和樟子松人工林多為單一樹種純林,林木個(gè)體生長受種內(nèi)競爭影響較大。因此,在后期的森林經(jīng)營中應(yīng)營造混交林提高林分生產(chǎn)力[38]。物種多樣性和穩(wěn)定性指標(biāo)對森林健康等級影響較小,間接表明林分結(jié)構(gòu)和土壤質(zhì)量對研究區(qū)的森林健康狀況起主要決定作用。而林下植被發(fā)育及天然更新主要受林分密度影響,通過合理地調(diào)控林分密度,可以提高林下植被多樣性,進(jìn)而改善群落結(jié)構(gòu),維持人工林穩(wěn)定性[39-40]。與此同時(shí),穩(wěn)定性指標(biāo)中的森林火險(xiǎn)系數(shù)對研究區(qū)森林健康等級影響最低,這與朱柱等[41]的研究結(jié)果不一致。原因可能是該定性指標(biāo)在定量化過程中,未納入路網(wǎng)密度、人口密度等影響火災(zāi)發(fā)生的人為活動(dòng)因子,導(dǎo)致結(jié)果存在一定差異。

進(jìn)一步分析得出研究區(qū)的華北落葉松林健康狀況整體上優(yōu)于樟子松林。一方面樟子松林的林分密度普遍比落葉松林高。林分密度會(huì)直接影響林分內(nèi)的光照、水分和土壤質(zhì)量條件,進(jìn)而影響林分健康狀況。因此,對高密度林分進(jìn)行采伐作業(yè)是有必要的。另一方面,林齡的差異影響到林分生長及養(yǎng)分循環(huán)速率,隨著林齡的增加,林分各方面漸趨穩(wěn)定,而處于中齡林階段的林分還有一定的生長空間,對這類林分進(jìn)行合理經(jīng)營,有利于促使其由非健康狀態(tài)向健康狀態(tài)轉(zhuǎn)變。

目前,研究區(qū)人工林均為純林,存在混交程度差和林分結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定等問題。森林整體處于中健康和不健康狀態(tài),對這些林分若不采取必要的經(jīng)營措施,則極有可能向不健康林分退化。為此,提出如下建議:

1)塞罕壩自然保護(hù)區(qū)人工林中健康和不健康樣地占全部樣地面積比例的75%,應(yīng)對此類密度過大的林分進(jìn)行及時(shí)疏伐作業(yè)。疏伐時(shí)要考慮間伐強(qiáng)度和間伐周期。

2)目前,絕大多數(shù)森林火災(zāi)除因野外吸煙、祭祀燒紙、野炊等人為用火引起,還主要受到林下積累的枯枝落葉、雜草等可燃物的影響,森林可燃物的積累量關(guān)系到林火蔓延范圍和強(qiáng)度[42]。但林下枯枝、倒木及凋落物作為維持森林健康經(jīng)營的因素之一,在森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中發(fā)揮重要作用,應(yīng)慎重考慮清理作業(yè)。人為因素作為影響森林火災(zāi)發(fā)生的關(guān)鍵因素,也是最可控的因素,相關(guān)部門需加大宣傳森林防火教育,增強(qiáng)人們的森林防火意識,杜絕一切因人為用火而引發(fā)森林火災(zāi)的可能性。此外,還需在保護(hù)區(qū)周圍易于觀測處,設(shè)立專職管護(hù)人員,加強(qiáng)對森林的看護(hù)管理。

3)考慮補(bǔ)植白樺等闊葉樹種作為混交樹種,形成針闊混交林。已有研究表明,該混交方式能顯著提高塞罕壩華北落葉松純林土壤肥力[43]和林分生產(chǎn)力[37]。

參考文獻(xiàn)(reference):

[1]劉建泉, 孫建忠. 東大河林區(qū)青海云杉林健康評價(jià)[J].草業(yè)科學(xué), 2012,29(4):624-628. LIU J Q, SUN J Z. Health assessment of Picea classifolia forest in the Dongdahe forest region[J]. Pratacultural Sci, 2012,29(4):624-628.

[2]LU S S, LI J P, GUAN X L, et al. The evaluation of forestry ecological security in China: developing a decision support system[J].Ecol Indic, 2018, 91: 664-678. DOI: 10.1016/j.ecolind.2018.03.088.

[3]劉世榮, 楊予靜, 王暉. 中國人工林經(jīng)營發(fā)展戰(zhàn)略與對策:從追求木材產(chǎn)量的單一目標(biāo)經(jīng)營轉(zhuǎn)向提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和效益的多目標(biāo)經(jīng)營[J]. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2018, 38(1): 1-10. LIU S R, YANG Y J, WANG H. Development strategy and management countermeasures of planted forests in China: transforming from timber-centered single objective management towards multi-purpose management for enhancing quality and benefits of ecosystem services[J]. Acta Ecol Sin, 2018, 38(1): 1-10. DOI: 10.5846/stxb201712072201.

[4]TRUMBORE S, BRANDO P, HARTMANN H. Forest health and global change[J]. Science, 2015, 349(6250): 814-818.DOI:10.1126/science.aac6759.

[5]鄭學(xué)良, 陳麗華, 李洪洋, 等. 基于水源涵養(yǎng)功能的遼東防護(hù)林體系健康評價(jià)[J].中國水土保持科學(xué), 2020, 18(2): 102-110. ZHENG X L, CHEN L H, LI H Y, et al. Health assessment of Liaodong shelterbelt system based on water conservation[J]. Sci of Soil Water Conserv, 2020, 18(2): 102-110. DOI: 10.16843/j.sswc.2020.02.013.

[6]XIAO F J, OUYANG H, ZHANG Q, et al. Forest ecosystem health assessment and analysis in China[J]. J Geogr Sci, 2004, 14(1): 18-24. DOI: 10.1007/BF02873086.

[7]MENG Y, CAO B H, DONG C, et al. Mount Taishan forest ecosystem health assessment based on forest inventory data[J]. Forests, 2019, 10(8): 657. DOI: 10.3390/f10080657.

[8]董靈波,劉兆剛. 森林健康評價(jià)及其多尺度轉(zhuǎn)換方法[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2021, 45(3): 206-216. DONG L B, LIU Z G. Forest health assessments and multi-scale conversion methods[J]. J Nanjing For Univ (Nat Sci Ed), 2021, 45(3): 206-216. DOI: 10.12302/j.issn.1000-2006.201911007.

[9]閆晉升, 王永東, 婁泊遠(yuǎn), 等. 哈薩克斯坦首都努爾蘇丹人工林健康評價(jià)[J].干旱區(qū)研究, 2021, 38(5): 1474-1483. YAN J S, WANG Y D, LOU B Y, et al. Health assessment of plantations in Nursultan, capital of Kazakhstan[J]. Arid Zone Res, 2021, 38(5): 1474-1483. DOI: 10.13866/j.azr.2021.05.30.

[10]LU S S, ZHOU Y, SUN H S, et al. Examining the influencing factors of forest health, its implications on rural revitalization: a case study of five forest farms in Beijing[J]. Land Use Policy, 2021, 102: 105265. DOI: 10.1016/j.landusepol.2020.105265.

[11]趙勇鈞, 謝陽生, 王建軍, 等. 基于多元統(tǒng)計(jì)分析的馬尾松人工林健康評價(jià)研究:以廣西熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心為例[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2019, 39(7): 100-107. ZHAO Y J, XIE Y S, WANG J J, et al. Health assessment of Pinus massoniana plantation on multivariate statistical analysis: a case study of Guangxi Tropical Forestry Experimental Center[J]. J Cent South Univ For Technol, 2019, 39(7): 100-107. DOI: 10.14067/j.cnki.1673-923x.2019.07.014.

[12]谷鑫鑫, 司劍華. 基于層次分析法的西寧市油松人工林健康評價(jià)[J].青海大學(xué)學(xué)報(bào), 2020, 38(3): 34-43. GU X X, SI J H. Health evaluation of Pinus tabuliformis Carr. plantation in Xining City based on analytic hierarchy process[J]. J Qinghai Univ, 2020, 38(3): 34-43. DOI: 10.13901/j.cnki.qhwxxbzk.2020.03.005.

[13]王瑋瑋, 許彥紅, 楊俊靈, 等. 納板河流域國家級自然保護(hù)區(qū)主要森林植被類型健康評價(jià)研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2021, 37(26): 32-39. WANG W W, XU Y H, YANG J L, et al. Health evaluation of main forest vegetation types in Naban River Nature Reserve[J]. Chin Agric Sci Bull, 2021, 37(26): 32-39.DOI: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0755.

[14]賈大鵬, 王新杰, 劉雨. 金溝嶺林場森林健康評價(jià)[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2019, 47(8): 47-52,57. JIA D P, WANG X J, LIU Y. Forest health assessment of Jingouling Forest Farm[J]. J Northeast For Univ, 2019, 47(8): 47-52,57. DOI: 10.13759/j.cnki.dlxb.2019.08.009.

[15]TAO N, LIU D, WU J. Assessment of forest ecosystem health based on fuzzy evaluation method: a case study of forest ecosystem in Liangshui Natural Reserve[J]. Rev Int Contam Ambie, 2019, 35(esp01): 159-164. DOI: 10.20937/rica.2019.35.esp01.15.

[16]ZHANG F, ZHANG J Q, WU R N, et al. Ecosystem health assessment based on DPSIRM framework and health distance model in Nansi Lake, China[J]. Stoch Environ Res Risk Assess, 2016, 30(4):1235-1247. DOI: 10.1007/s00477-015-1109-2.

[17]王秋燕, 陳鵬飛, 李學(xué)東, 等. 森林健康評價(jià)方法綜述[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2018, 42(2): 177-183. WANG Q Y, CHEN P F, LI X D, et al. Review of forest health assessment methods[J].J Nanjing For Univ (Nat Sci Ed), 2018, 42(2): 177-183. DOI: 10.3969/j.issn.1000-2006.201703105.

[18]ZHU J J, TAN H, KANG H Z,et al.Comparison of foliar nutrient concentrations between natural and artificial forests of Pinus sylvestris var. mongolica on sandy land, China[J]. J For Res, 2006, 17(3): 177-184. DOI: 10.1007/s11676-006-0042-0.

[19]扈夢梅, 田龍, 吳亞楠, 等. 塞罕壩華北落葉松人工林間伐和混交改造對大型土壤動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)的影響[J].林業(yè)科學(xué), 2019, 55(11): 153-162. HU M M, TIAN L, WU Y N, et al. Influences of thinning and mixed transformation of Larix principis-rupprechtii plantations on the community structure of soil macro faunal in Saihanba area[J].Sci Silvae Sin, 2019, 55(11): 153-162. DOI: 10.11707/j.1001-7488.20191117.

[20]牛小云, 孫曉梅, 陳東升, 等.遼東山區(qū)不同林齡日本落葉松人工林土壤微生物、養(yǎng)分及酶活性[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2015,26(9):2663-2672. NIU X Y, SUN X M, CHEN D S, et al. Soil microorganisms, nutrients and enzyme activity of Larix kaempferi plantation under different ages in mountainous region of eastern Liaoning Province, China[J].Chin J Appl Ecol, 2015,26(9):2663-2672. DOI: 10.13287/j.1001-9332.20150630.014.

[21]魯如坤. 土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法[M].北京: 中國農(nóng)業(yè)科技出版社,2000. LU R K. Methods of soil agrochemical analysis[M].Beijing: China Agriculture Scientech Press, 2000.

[22]潘湘海.塞罕壩樟子松人工林二元立木材積表的研制[J].河北林業(yè)科技, 2010(6): 20.PAN X H.Compilation of binary standing volume tables of Pinus sylvestris forest in Saihanba area[J].J Hebei For Sci Technol,2010(6): 20.DOI:10.16449/j.cnki.issn1002-3356.2010.06.023.

[23]張菲,張巖. 塞罕壩地區(qū)華北落葉松人工林二元立木材積表編制研究[J].河北林果研究, 2016, 31(2): 128-131.ZHANG F, ZHANG Y. Compilation of binary standing volume tables of Larix principis-rupprechtii forest in Saihanba area[J]. Hebei J For Orc Res, 2016, 31(2): 128-131.DOI:10.13320/j.cnki.hjfor.2016.0025.

[24]杜秀芳, 湯孟平, 潘建勇, 等. 臨安區(qū)不同森林類型競爭指數(shù)比較研究[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2020, 40(12): 4064-4072. DU X F, TANG M P, PAN J Y, et al. Study on competition index of different typical forest types on Lin’an Region[J]. Acta Ecol Sin, 2020, 40(12): 4064-4072. DOI: 10.5846/stxb201901240181.

[25]潘磊磊, SEMYUNG K, 劉艷書, 等. 沙地樟子松天然林南緣分布區(qū)林木競爭、空間格局及其更新特征[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2019, 39(10): 3687-3699. PAN L L, SEMYUNG K, LIU Y S, et al. Tree competition, spatial pattern, and regeneration of a Mongolian pine natural forest in the southern geographical edge[J]. Acta Ecol Sin, 2019, 39(10): 3687-3699. DOI: 10.5846/stxb201804270955.

[26]喻泓, 楊曉暉. 地表火干擾時(shí)間序列上樟子松林競爭強(qiáng)度的變化[J].生態(tài)學(xué)報(bào), 2010, 30(1): 79-85. YU H, YANG X H. Variation of competition intensity across a chronosequence in surface firemediated Mongolian pine forest[J]. Acta Ecol Sin, 2010, 30(1): 79-85.

[27]胡艷波, 惠剛盈. 優(yōu)化林分空間結(jié)構(gòu)的森林經(jīng)營方法探討[J].林業(yè)科學(xué)研究, 2006, 19(1): 1-8. HU Y B, HUI G Y. A discussion on forest management method optimizing forest spatial structure[J]. For Res, 2006, 19(1): 1-8. DOI: 10.3321/j.issn:1001-1498.2006.01.001.

[28]姜雨,黃選瑞,時(shí)田雨,等.不同間伐強(qiáng)度對自然保護(hù)區(qū)人工林植被多樣性及分布格局的影響:以河北省塞罕壩機(jī)械林場為例[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2022,42(12):68-81. JIANG Y, HUANG X Y, SHI T Y, et al. Effects of tending thinning on the vegetation diversity and distribution pattern of artificial forests in nature reserves: a case study of Saihanba Mechanical Forest Farm in Hebei Province[J]. J Cent South Univ For Technol,2022,42(12):68-81.DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2022.12.008.

[29]徐梅,關(guān)慶偉.徐州側(cè)柏人工林健康評價(jià)研究[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(2):39-43,54.XU M, GUAN Q W. Health assessment of Platycladus orientalis plantation in Xuzhou[J]. J Southwest For Univ,2014,34(2):39-43,54. DOI:10.3969/j.issn.2095-1914.2014.02.008.

[30]曹小玉, 委霞, 趙文菲, 等. 基于結(jié)構(gòu)方程模型的森林健康評價(jià)[J].生態(tài)學(xué)雜志, 2021, 40(8): 2635-2647. CAO X Y, WEI X, ZHAO W F, et al. Evaluation of forest health based on structural equation model[J]. Chin J of Ecol, 2021, 40(8): 2635-2647. DOI: 10.13292/j.1000-4890.202108.018.

[31]DU C, XU C Y, JIAN J S,et al.Seasonal dynamics of bacterial communities in a Betula albosinensis forest[J].Eur J Soil Sci,2018,69(4):666-674.DOI: 10.1111/ejss.12568.

[32]LIU T, WU X H, LI H W, et al. Soil organic matter, nitrogen and pH driven change in bacterial community following forest conversion[J]. For Ecol Manag, 2020, 477: 118473. DOI: 10.1016/j.foreco.2020.118473.

[33]QU Z L,LIU B,MA Y,et al.Differences in bacterial community structure and potential functions among Eucalyptus plantations with different ages and species of trees[J].Appl Soil Ecol,2020,149:103515.DOI: 10.1016/j.apsoil.2020.103515.

[34]劉慧敏, 韓海榮, 程小琴, 等. 不同密度調(diào)控強(qiáng)度對華北落葉松人工林土壤質(zhì)量的影響[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2021, 43(6): 50-59. LIU H M, HAN H R, CHENG X Q, et al. Effects of different density regulation intensities on soil quality in Larix principis-rupprechtii plantation[J].J Beijing For Univ, 2021, 43(6): 50-59. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20200322.

[35]BOLAT . The effect of thinning on microbial biomass C, N and basal respiration in black pine forest soils in Mudurnu, Turkey[J]. Eur J For Res, 2014, 133(1): 131-139. DOI: 10.1007/s10342-013-0752-8.

[36]劉怡青, 田育紅, 宋含章, 等.胸徑和林分密度決定內(nèi)蒙古東部落葉松林種內(nèi)競爭[J].生態(tài)學(xué)雜志,2018,37(3):847-853. LIU Y Q, TIAN Y H, SONG H Z, et al. DBH and stand density regulate intraspecific competition of Larix gmelinii in eastern Inner Mongolia[J]. Chin J Ecol, 2018,37(3): 847-853.DOI:10.13292/j.1000-4890.201803.016.

[37]董雪婷,張靜,張志東,等.樹種相互作用、林分密度和樹木大小對華北落葉松生產(chǎn)力的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2021,32(8):2722-2728.DONG X T,ZHANG J,ZHANG Z D,et al.Effects of tree species interaction,stand density,and tree size on the productivity of Larix principis-rupprechtii[J].Chin J Appl Ecol,2021,32(8):2722-2728.DOI: 10.13287/j.1001-9332.202108.006.

[38]PRETZSCH H,SCHüTZE G.Tree species mixing can increase stand productivity,density and growth efficiency and attenuate the trade-off between density and growth throughout the whole rotation[J].Ann Bot,2021,128(6):767-786.DOI: 10.1093/aob/mcab077.

[39]王杰,陸景星,王相震,等.華北落葉松人工林間伐后9~10年林下天然更新研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2021,43(12):17-28. WANG J, LU J X, WANG X Z, et al. Natural regeneration of Larix principis-rupprechtii plantations in nine to ten years after thinning[J]. J Beijing For Univ,2021,43(12):17-28. DOI:10.12171/j.1000-1522.20200371.

[40]徐雪蕾,孫玉軍,周華,等.間伐強(qiáng)度對杉木人工林林下植被和土壤性質(zhì)的影響[J].林業(yè)科學(xué),2019,55(3):1-12.XU X L,SUN Y J,ZHOU H,et al.Effects of thinning intensity on understory growth and soil properties in Chinese fir plantation[J].Sci Silvae Sin,2019,55(3):1-12.DOI: 10.11707/j.1001-7488.20190301.

[41]朱柱,楊海龍,黃乾,等.青海高寒黃土區(qū)典型水源涵養(yǎng)林健康評價(jià)[J].浙江農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào),2019,36(6):1166-1173.ZHU Z, YANG H L, HUANG Q, et al. Health evaluation of typical water conservation forests in the alpine loess area of Qinghai[J]. J Zhejiang A F Univ,2019,36(6):1166-1173. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.2019.06.014.

[42]安佳怡,馮仲科,馬天天,等.基于GIS格網(wǎng)的重慶合川區(qū)森林火險(xiǎn)等級區(qū)劃[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2022,42(9):91-101.AN J Y, FENG Z K, MA T T, et al. Zoning of forest fire risk levels in Hechuan District of Chongqing based on GIS grid[J].J Cent South Univ For Technol, 2022,42(9):91-101. DOI: 10.14067/j.cnki.1673-923x.2022.09.011.

[43]常旭, 邱新彩, 劉欣, 等. 塞罕壩華北落葉松純林和混交林土壤肥力質(zhì)量評價(jià)[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2021, 43(8): 50-59. CHANG X, QIU X C, LIU X, et al. Soil fertility quality evaluation of pure and mixed Larix principis-rupprechtii forests in Saihanba, Hebei Province of northern China[J].J Beijing For Univ, 2021, 43(8): 50-59. DOI: 10.12171/j.1000-1522.20210189.

(責(zé)任編輯 孟苗婧 鄭琰燚)

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