健康的森林生態(tài)系統(tǒng)是森林可持續(xù)性經(jīng)營(yíng)以及社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)和前提。“森林健康”越來(lái)越多地被生態(tài)學(xué)家、林業(yè)和自然資源管理學(xué)者們所接受和使用，并將其作為森林狀況評(píng)估和森林資源管理的標(biāo)準(zhǔn)和目標(biāo)[1-4]。本研究以北京市十三陵林場(chǎng)小班作為評(píng)價(jià)對(duì)象，選取可從森林資源二類(lèi)清查數(shù)據(jù)中直接或者通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算獲取的指標(biāo)，克服以往研究指標(biāo)較難獲取、應(yīng)用性較差的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的快速評(píng)價(jià)，旨在為北京地區(qū)建立一個(gè)具體的、可操作的森林生態(tài)系統(tǒng)健康綜合快速評(píng)價(jià)體系，從而為監(jiān)測(cè)和評(píng)估北京地區(qū)的森林健康狀況，制定森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的規(guī)劃和決策提供方法與依據(jù)。

1研究區(qū)概況

十三陵林場(chǎng)地處北京市西北郊昌平區(qū)境內(nèi)，距市區(qū)40km，總面積8622hm2，示范區(qū)位于十三陵林場(chǎng)蟒山分區(qū)。十三陵林場(chǎng)所轄山場(chǎng)屬燕山山系低山丘陵區(qū)，山脈向東南和西南延伸。平均海拔高約400m，溝崖中峰為山場(chǎng)海拔最高點(diǎn)。林區(qū)前臉山地大部分為石灰?guī)r，蟒山一帶有鞍山巖、頁(yè)巖、砂巖分布。山地坡向以陽(yáng)坡、半陽(yáng)坡為主，坡度一般在30～40°，山麓地帶一般為20°左右。山地大部分巖石裸露。林場(chǎng)林區(qū)全年平均氣溫為11.8℃。7月溫度最高、平均為25.7℃；1月份最低、平均為-4.1℃。＞0℃的活動(dòng)積溫為4500℃，無(wú)霜期180～203d，年平均降水量631mm，且降雨分布極不均勻，6～8月降雨量是全年的75%以上。風(fēng)向以西北風(fēng)為主，主要在冬季和春季。林區(qū)土壤屬褐土類(lèi)，多為pH值堿性或中性反應(yīng)的碳酸鹽褐色土壤，其水分條件差，肥力低，保墑能力弱。林區(qū)山地大部分巖石裸露，少量風(fēng)化土層厚度一般在20～40cm之間，含石礫量在40%以上。目前示范區(qū)內(nèi)主要樹(shù)種為側(cè)柏（Platycladusor-ientalis）、油松（Pinustabulaeformis）、元寶楓（AcertruncatumBunge）、蒙古櫟（Quercusmongolica）等，且側(cè)柏面積較大。區(qū)內(nèi)多為人工林，且基本為中幼齡林。據(jù)調(diào)查，植物種類(lèi)豐富，蕨類(lèi)植物門(mén)有5科14種、裸子植物亞門(mén)有3科6種、被子植物69科412種，共計(jì)有植物種類(lèi)為432種植物。現(xiàn)植被覆蓋率達(dá)到99%。

2數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)來(lái)源于北京市十三陵林場(chǎng)基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)。按照《北京市“十五”森林資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程》的小班劃分標(biāo)準(zhǔn)，利用地面調(diào)查和遙感調(diào)查相結(jié)合的方法，將十三陵林場(chǎng)典型示范區(qū)劃分為15個(gè)小班。其他搜集的數(shù)據(jù)包括北京西山林場(chǎng)小班圖、2005年LandsatTM/ETM數(shù)據(jù)遙感影像等基礎(chǔ)地理信息。

3評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

3.1評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

本文在系統(tǒng)分析和整合國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上[5-11]，結(jié)合北京市十三陵林場(chǎng)的實(shí)際情況，本著科學(xué)性、代表性、可操作性和系統(tǒng)性的原則，構(gòu)建北京市十三陵林場(chǎng)森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括完整性指標(biāo)、穩(wěn)定性指標(biāo)和可持續(xù)性指標(biāo)3個(gè)方面。完整性指標(biāo)包括群落層次結(jié)構(gòu)、林分郁閉度、物種多樣性；穩(wěn)定性指標(biāo)包括病蟲(chóng)害程度、火險(xiǎn)等級(jí)、生態(tài)重要性、林分年齡；可持續(xù)性指標(biāo)包括土壤厚度、枯落物厚度、近自然度、葉面積指數(shù)。

3.2評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選

由于指標(biāo)體系的量測(cè)在實(shí)際工作中很難實(shí)現(xiàn)，需要建立一套簡(jiǎn)便易行的指標(biāo)體系進(jìn)行森林健康評(píng)價(jià)。指標(biāo)篩選旨在保證指標(biāo)涵蓋內(nèi)容盡可能全面的基礎(chǔ)上，篩掉造成信息重復(fù)的指標(biāo)，而且對(duì)指標(biāo)的篩選是在森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的各子系統(tǒng)內(nèi)部分別進(jìn)行的。本研究采用定性和定量相結(jié)合的方法。即首先應(yīng)用SPSS數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定量篩選，然后對(duì)各個(gè)指標(biāo)的測(cè)度分析進(jìn)行定性分析，最后根據(jù)各個(gè)示范區(qū)的經(jīng)營(yíng)目的不同來(lái)確定適合當(dāng)?shù)氐脑u(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

3.2.1定量篩選

由于森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)多且復(fù)雜，指標(biāo)間存在相關(guān)性，因此，要探尋合理的研究方法，減少分析指標(biāo)的同時(shí)，盡量減少原指標(biāo)包含信息的損失，對(duì)所收集的資料作全面的分析。由于各變量間存在一定的相關(guān)關(guān)系，因此有可能用較少的綜合指標(biāo)分別綜合存在于各變量中的各類(lèi)信息。主成分分析就是這樣一種降維的方法。應(yīng)用SPSS16.0軟件中的Analyze/DataReduction/Factor過(guò)程對(duì)森林健康各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，輸出結(jié)果見(jiàn)表1、表2。根據(jù)主成分的統(tǒng)計(jì)信息（表1），包括特征值由大到小的次序排列，各主成分的貢獻(xiàn)率及累計(jì)貢獻(xiàn)率：前5個(gè)主成分的特征值分別為3.546、1.829、1.320、0.971、0.914，它們的解釋占總變異的百分比分別為29.546%、15.242%、11.002%、8.096%、7.620%，前5個(gè)主成分的特征值都大于或接近1，取前5個(gè)主成分為綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)，此時(shí)的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)到71.506%，符合統(tǒng)計(jì)學(xué)的原理。根據(jù)因子負(fù)荷矩陣信息（表2），第一主成分主要包含林分郁閉度、群落層次結(jié)構(gòu)、枯落物厚度、平均生物量的信息，即第一主成分可作為群落特性的描述指標(biāo)；依此類(lèi)推，第二主成分可作為森林火險(xiǎn)等級(jí)的描述指標(biāo)；第三主成分可作為森林病蟲(chóng)害程度的描述指標(biāo)；第四主成分可作為土壤厚度的描述指標(biāo)；第五主成分可作為葉面積指數(shù)的描述指標(biāo)。

3.2.2定性篩選在應(yīng)用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行定量分析篩選的同時(shí)，還應(yīng)考慮到指標(biāo)的可操作性和應(yīng)用性。因此，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行篩選必須結(jié)合定性分析，篩選的最終目的不僅是使指標(biāo)反映的內(nèi)容全面，而且盡量避免指標(biāo)間的信息重復(fù)性，從而更好地滿足加法合成對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的要求，得出更為準(zhǔn)確、合理的評(píng)價(jià)結(jié)果。群落特性指標(biāo)包含林分郁閉度、群落層次結(jié)構(gòu)、枯落物厚度、平均生物量的信息，由于群落層次結(jié)構(gòu)和林分郁閉度是反映群落特性的重要指標(biāo)，以共同反映林分的群落特性。森林火險(xiǎn)等級(jí)和森林病蟲(chóng)害程度作為穩(wěn)定性指標(biāo)可以全面反映森林恢復(fù)力和抵抗力。由于直接測(cè)量比較困難，通過(guò)森林火險(xiǎn)等級(jí)和森林病蟲(chóng)害程度間接反映森林的抵抗力和恢復(fù)力。土壤厚度反映森林土壤的特性，應(yīng)該保留。綜上所述，通過(guò)定量和定性篩選，森林健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括3大類(lèi)6個(gè)指標(biāo)。完整性指標(biāo)包括群落層次結(jié)構(gòu)和林分郁閉度；穩(wěn)定性指標(biāo)包括森林病蟲(chóng)害程度和森林火險(xiǎn)等級(jí)；可持續(xù)性指標(biāo)包括土壤厚度和葉面積指數(shù)。