将乐国有林场森林多功能经营状况评价

张红生 李剑光 张雪莲 ??孟楚



摘要:以福建将乐国有林场为例,采用主成分分析法建立森林结构与功能的耦合关系模型,对将乐国有林场森林多功能经营状况进行评价。结果表明:多功能等级为优、良、中、差和极差的小班所占比例分别为4.32%、20.02%、60.73%、879%和6.14%。将乐国有林场急需制定森林多功能经营方案,通过合理的经营措施提高森林质量,更好地发挥森林的多种功能,以满足当地经济社会对森林多功能需求。研究结果旨在为南方集体林区森林多功能经营提供理论和技术支撑。
关键词:森林多功能;评价;将乐国有林场
中图分类号:文献标识码:A文章编号:1004-3020(2016)06-0029-04
Evaluation of Multifunctional Management Status of Jiangle National Forest Farm
Zhang Hongsheng(1)Li Jianguang(2)Zhang Xuelian(3)Meng Chu (4)
(1.Xiangyang Forestry Science Research InstituteXiangyang441000;2.Xiangyang Forestry Survey and DesignInstituteXiangyang441000;3.Xiangyang forestry science and Technology Extension StationXiangyang441000;4.key Laboratory of State Forestry Administration, Beijing Forestry UniversityBeijing100083)
Abstract: Through coupling the relationship between forest structure and function using principal component analysis model, the management status of Jiangle national forest farm in Fujian province was evaluated. The results show that the subcompartment proportion, which were graded as excellent, good, midium, poor and very poor,were 4.32%, 20.02%, 60.73%, 8.79% and 6.14%, respectively.For this farm, there is an urgent need to formulate an scheme of forest multifunctional management to improve the quality of forest and through adopting reasonable management measures,the forest functions were better used to meet the needs of the local economic and social demand for forest multifunction. This results provided theoretical and technical support for the intensive farming of the south forest area.
Key words:multifuctional;evaluation;Jiangle National Forest Farm
國内学者对于森林多功能评价的研究多以评价森林的单一功能为主。常杰等[1]对青冈常绿阔叶林内的小气候特征进行研究,旨在研究森林的调节气候功能。余新晓等[2]筛选了10个评价指标并分别建立了评价方法,对水土保持生态服务功能进行深入的分析与评价。陈引珍等[3]在重庆缙云山,通过坐标综合评定法评价研究区几种天然林的水源涵养功能和保土功能。黄进等[4]选取枯落物厚度等8个评价指标,对生态公益林的水土保持功能进行评价。
森林多功能综合评价的方法主要有专家评价法、雷达图法、数理统计法等。罗梅等[5]在福建将乐林场,选取小班面积、年龄、平均胸径、坡度、平均树高等因子作为评价指标,通过主成分分析法建立评价模型,对杉木人工林进行多功能评价与等级划分。赵学明[6]采用专家评价法分别从水源涵养功能、水土保持功能和森林游憩功能筛选评价因子,以地理信息系统技术为辅助手段,采用层次分析法建立北京山区森林多功能评价模型。殷鸣放等[7]采用多学科交融的方法对大边沟林场森林多功能经营状况进行评价,并引入雷达图法对其森林多功能状况进行全面表达。本研究采用主成分分析法,通过建立综合评价模型对将乐国有林场森林多功能经营状况进行评价研究。
1研究区概况
福建省将乐国有林场(117°05′~117°40′E,26°26′~27°04′N)处武夷山东南麓,金溪河畔。林地分布在古镛镇、白莲镇、光明乡等9个乡镇和村头村、瓜溪村、光明村等23个行政村。研究区处于中亚热带地区,年平均气温187 ℃,极端高温411 ℃,极端低温-25 ℃。雨季长,年均降水量1 0078~2 4604 mm,年际差异较大[8-10]。土壤以红壤分布面积最大、范围最广,土壤质地以沙壤土和轻壤土为主,腐殖质为灰黑色,厚45~155 cm。
2材料与方法
2.1数据来源
将乐国有林场2010年森林资源二类调查数据。
2.2结构与功能耦合模型的构建
根据研究对象的特点,本研究假定其结构与功能的关系为线性模型,表达式如下:
A=a1x1+a2x2+···+aixi(1)
式中:A为功能,xi为结构变量,ai为变量系数。
3结果与分析
3.1森林多功能需求分析
由于林业的生产经营周期长,将乐国有林场仅仅依靠木材生产,短时期内难提高收入,加上商品林又实行限额采伐管理,林场发展森林的非木质产品和森林旅游,采取以短养长的方式来提高经济收益。将乐国有林场是典型的商品型林场,在森林可持续经营原则指导下,林场坚持以经济效益为中心,以培育商品林为主,木材生产功能是将乐国有林场森林的最主要功能之一[11]。根据《将乐县十二五计划纲要》规定“发挥山地资源优势,加强药材品种种植,扩大中药材生产规模”,将乐国有林场大力发展林下经济产业。此外,将乐县气候温润,森林资源丰富,植物种类繁多。根据《将乐县十二五计划纲要》规定,“围绕建设山水生态旅游城市为目标”,将乐县注重开发森林旅游资源。森林旅游作为一个新兴产业,正在将乐县蓬勃发展。因此,林下经济功能、木材生产功能和风景游憩功能是研究区森林的主要功能需求。
3.2评价指标体系的构建与量化
3.2.1评价指标构建原则
根据将乐国有林场的经营目标与森林资源特点,构建的森林多功能评价指标体系应遵循:(1)科学性原则。指标体系应建立在科学性的基础上,筛选的指标应科学的,能客观真实地反映出森林的多功能情况;(2)综合性原则。筛选的评价指标要全面,可以综合表达出森林的多功能经营状况;(3)可操作性原则。应考虑到原始数据获得的难易程度,所筛选的指标都应该容易获得,容易用数值来表示并进行计算。
3.2.2评价指标体系的建立
采用专家咨询法确定将乐国有林场森林多功能评价指标体系。首先,邀请专家对于林分结构因子进行逐一评述,如果有多于1/3的专家认为某个结构因子不重要,则该因子就被淘汰;若某个因子经过三轮之后,有2/3及以上的專家都认同,则将其作为研究区森林多功能评价指标之一。确定树种组成、林分起源、郁闭度、龄组、平均胸径、平均树高、每公顷林木株数、每公顷林分蓄积、立地质量等级、坡度等10个林分结构因子作为评价指标。
3.2.3评价指标量化处理
对10个评价指标中的树种组成、林分起源、龄组、立地等级4个非数值型指标进行量化处理,结果见表1。
3.3评价模型的构建
为了消除不同林分结构因子的量纲不同对结果可能产生的影响,先将原始变量进行标准化处理,再进行相关性分析(表2)。通过各林分结构因子的相关系数可知,平均胸径与评价树高的相关系数为0884,属于强相关;龄组与平均胸径和平均树高的相关性较大,分别为0640和0620。
采用主成分分析法得到各组分的特征值及方差贡献率,前3个组分的特征值及方差贡献率见表3。可以看出,前3个主成分的特征值均大于1,且方差累积贡献率达到70616%,说明前3个主成分能代表福建将乐国有林场森林的总体功能水平。各主成分代表的功能及林分指标因子的重要程度由成分得分系数矩阵(表4)得到。
由表4可以看出,第一主成分在平均树高(0243)、平均胸径(0239)、每公顷林分蓄积(0216)等的载荷相对较大且均匀,这些因子与立地条件有关,而立地条件是决定木材生产功能的重要因素之一,因此将第一主成分定义为木材生产功能。第二主成分在林分起源(0383)上有较大的载荷,在每公顷林木株数(-0317)和坡度(0298)也有一定的载荷。一般而言,天然林的美景度高于人工林;每公顷林木株数和坡度越大,森林的可及度越小。这些因子与森林的风景游憩功能有关,因此将第二主成分定义为风景游憩功能;第三主成分在坡度(0490)和每公顷林木株数(0483)的载荷相对较大,坡度是限制林下经济产品种植(养殖)的主要因素之一,每公顷林木株数决定着林下空间和林下光照强度等因素,这些都与发展林下经济产品有关,因此将第三主成分定义为林下经济功能。
根据以上研究结果,设木材生产功能为Y1,风景游憩功能为Y2,林下经济功能为Y3,建立将乐国有林场林分结构与功能的耦合关系模型,如下:
Y1=-0127x1+0020x2+0195x3+0205x4+0239x5+0243x6-0071x7+0216x8+0004x9-0005x10(2)
Y2=0205x1+0383x2-0075x3+0091x4+0076x5+0029x6-0317x7-0142x8-0182x9+0298x10(3)
Y3=-0237x1+0113x2+0388x3-0061x4-0188x5-0127x6+0483x7+0087x8-0423x9+0490x10(4)
为了能够综合表达将乐国有林场森林多功能综合状况,构建将乐国有林场森林的木材生产功能、风景游憩功能和林下经济功能的综合评价模型。
F=λ1Y1+λ2Y2+λ3Y3λ1+λ2+λ3(5)
式中,F代表森林多功能综合评价指数;λ1、λ2、λ3分别代表木材生产功能、风景游憩功能和林下经济功能分别对应的特征值,取值分别为3779 、2212 、1071。
为了便于对不同小班的森林多功能综合评价指数进行等级划分,对多功能综合评价指数进行标准化处理,如下:
Mi=Fi-FminFmax-Fmin×100(6)
式中,Mi为标准化的森林多功能综合评价指数,值域为[0,100];Fi为第i个小班的多功能综合指数;Fmin为所有小班多功能综合评价指数最小值;Fmax为所有小班多功能综合评价指数最大值。
对将乐国有林场标准化的森林多功能综合评价指数进行等距划分,确定森林多功能等级(表5)。
3.4南方集体林区森林多功能经营状况评价
把将乐国有林场2010年森林资源二类调查数据,带入公式(2)、(3)、(4)中分别计算每个小班的木材生产、风景游憩和林下经济功能值,进而求出森林多功能综合评价指数,进行多功能等级划分(图1)。
由图1可以看出,将乐国有林场森林多功能等级为优、良、中、差、极差的小班数量分别为57个、264个、801个、116个和81个,所占比例分别为432%、2002%、6073%、879%和614%;森林多功能等级为优、良、中、差、极差的小班面积分别为7360,1 31013,4 35274,69953和43740 hm2,所占比例分别为521%、1826%、6068%、975%和610%。无论从小班数量还是面积来看,多功能等级为中等的小班所占比例最大,都达到60%以上,而森林多功能等级为差和极差的小班数量达到1854%,面积达到1224%,也占有相当一部分比例。由此可以看出,南方集体林区急需制定森林多功能经营方案,通过合理的经营措施提高森林质量,更好地发挥森林的多种功能,以满足当地经济社会对森林多功能需求。
4结论与讨论
(1)采用专家咨询法筛选关键林分结构因子构建将乐国有林场森林多功能经营状况评价指标体系,通过主成分分析法建立森林多功能評价模型,对将乐国有林场森林多功能经营状况进行评价。结果表明,将乐国有林场森林多功能等级为优、良、中、差和极差的小班数量占小班总数量的比例分别为432%、2002%、6073%、879%和614%,其面积占小班总面积的比例分别为521%、1826%、6068%、975%和610%。将乐国有林场急需制定森林多功能经营方案,通过合理的经营措施提高森林质量,更好地发挥森林的多种功能,以满足当地经济社会对森林多功能需求。
(2)对将乐国有林场的森林多功能经营状况进行评价时,所选取的评价指标为树种组成、林分起源、郁闭度等10个林分结构因子,森林多功能经营状况还与当地的经济社会等因素有关,今后可做深入研究。
参考文献
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