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健康的森林生態系統是森林可持續性經營以及社會、經濟、生態環境目標得以實現的基礎和前提。“森林健康”越來越多地被生態學家、林業和自然資源管理學者們所接受和使用，并將其作為森林狀況評估和森林資源管理的標準和目標[1-4]。本研究以北京市十三陵林場小班作為評價對象，選取可從森林資源二類清查數據中直接或者通過簡單的計算獲取的指標，克服以往研究指標較難獲取、應用性較差的問題，實現對目標的快速評價，旨在為北京地區建立一個具體的、可操作的森林生態系統健康綜合快速評價體系，從而為監測和評估北京地區的森林健康狀況，制定森林可持續經營的規劃和決策提供方法與依據。 1研究區概況 十三陵林場地處北京市西北郊昌平區境內，距市區40km，總面積8622hm2，示范區位于十三陵林場蟒山分區。十三陵林場所轄山場屬燕山山系低山丘陵區，山脈向東南和西南延伸。平均海拔高約400m，溝崖中峰為山場海拔最高點。林區前臉山地大部分為石灰巖，蟒山一帶有鞍山巖、頁巖、砂巖分布。山地坡向以陽坡、半陽坡為主，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。林場林區全年平均氣溫為11.8℃。7月溫度最高、平均為25.7℃；1月份最低、平均為-4.1℃。＞0℃的活動積溫為4500℃，無霜期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。風向以西北風為主，主要在冬季和春季。林區土壤屬褐土類，多為pH值堿性或中性反應的碳酸鹽褐色土壤，其水分條件差，肥力低，保墑能力弱。林區山地大部分巖石裸露，少量風化土層厚度一般在20～40cm之間，含石礫量在40%以上。目前示范區內主要樹種為側柏（Platycladusor-ientalis）、油松（Pinustabulaeformis）、元寶楓（AcertruncatumBunge）、蒙古櫟（Quercusmongolica）等，且側柏面積較大。區內多為人工林，且基本為中幼齡林。據調查，植物種類豐富，蕨類植物門有5科14種、裸子植物亞門有3科6種、被子植物69科412種，共計有植物種類為432種植物?，F植被覆蓋率達到99%。 2數據來源 數據來源于北京市十三陵林場基礎調查數據。按照《北京市“十五”森林資源調查技術規程》的小班劃分標準，利用地面調查和遙感調查相結合的方法，將十三陵林場典型示范區劃分為15個小班。其他搜集的數據包括北京西山林場小班圖、2005年LandsatTM/ETM數據遙感影像等基礎地理信息。 3評價指標體系的構建 3.1評價指標選取 本文在系統分析和整合國內外現有研究成果的基礎上[5-11]，結合北京市十三陵林場的實際情況，本著科學性、代表性、可操作性和系統性的原則，構建北京市十三陵林場森林健康評價指標體系，包括完整性指標、穩定性指標和可持續性指標3個方面。完整性指標包括群落層次結構、林分郁閉度、物種多樣性；穩定性指標包括病蟲害程度、火險等級、生態重要性、林分年齡；可持續性指標包括土壤厚度、枯落物厚度、近自然度、葉面積指數。 3.2評價指標的篩選 由于指標體系的量測在實際工作中很難實現，需要建立一套簡便易行的指標體系進行森林健康評價。指標篩選旨在保證指標涵蓋內容盡可能全面的基礎上，篩掉造成信息重復的指標，而且對指標的篩選是在森林健康評價指標體系的各子系統內部分別進行的。本研究采用定性和定量相結合的方法。即首先應用SPSS數學統計分析軟件對各個指標進行定量篩選，然后對各個指標的測度分析進行定性分析，最后根據各個示范區的經營目的不同來確定適合當地的評價指標體系。 3.2.1定量篩選 由于森林健康評價指標多且復雜，指標間存在相關性，因此，要探尋合理的研究方法，減少分析指標的同時，盡量減少原指標包含信息的損失，對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關系，因此有可能用較少的綜合指標分別綜合存在于各變量中的各類信息。主成分分析就是這樣一種降維的方法。應用SPSS16.0軟件中的Analyze/DataReduction/Factor過程對森林健康各評價指標進行分析，輸出結果見表1、表2。根據主成分的統計信息（表1），包括特征值由大到小的次序排列，各主成分的貢獻率及累計貢獻率：前5個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個主成分的特征值都大于或接近1，取前5個主成分為綜合評價指標，此時的累計貢獻率達到71.506%，符合統計學的原理。根據因子負荷矩陣信息（表2），第一主成分主要包含林分郁閉度、群落層次結構、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；依此類推，第二主成分可作為森林火險等級的描述指標；第三主成分可作為森林病蟲害程度的描述指標；第四主成分可作為土壤厚度的描述指標；第五主成分可作為葉面積指數的描述指標。 3.2.2定性篩選在應用數學統計軟件對指標體系進行定量分析篩選的同時，還應考慮到指標的可操作性和應用性。因此，對指標進行篩選必須結合定性分析，篩選的最終目的不僅是使指標反映的內容全面，而且盡量避免指標間的信息重復性，從而更好地滿足加法合成對評價指標的要求，得出更為準確、合理的評價結果。群落特性指標包含林分郁閉度、群落層次結構、枯落物厚度、平均生物量的信息，由于群落層次結構和林分郁閉度是反映群落特性的重要指標，以共同反映林分的群落特性。森林火險等級和森林病蟲害程度作為穩定性指標可以全面反映森林恢復力和抵抗力。由于直接測量比較困難，通過森林火險等級和森林病蟲害程度間接反映森林的抵抗力和恢復力。土壤厚度反映森林土壤的特性，應該保留。綜上所述，通過定量和定性篩選，森林健康評價指標體系包括3大類6個指標。完整性指標包括群落層次結構和林分郁閉度；穩定性指標包括森林病蟲害程度和森林火險等級；可持續性指標包括土壤厚度和葉面積指數。 #p#分頁標題#e#
4綜合評價模型的建立 4.1評價模型 指標權重的確定有多種方法，如層次分析法[12]、主成分分析法[13]、最大熵法[14]等。本研究選用層次分析法根據專家意見確定權重。層次分析法是一種定量和定性相結合，將人的主觀判斷用數量形式表達和處理的方法，更具客觀性。本研究應用以下模型對北京西山林場進行森林健康評價：Si=nj=1ΣQij×wj式中：i為小班號；j為森林健康評價指標；n為評價指標個數；Si為第i號小班森林健康評價得分；Qij為第i號小班第j個指標森林健康等級得分；wj為第j個指標權重 4.2指標權重的計算 在確定評價指標體系的基礎上，各指標的權重直接影響著綜合評價的結果，科學計算各指標的權重是森林健康評價過程中的一個重要步驟。權重的確定無法用數學解析方法直接推求。在參考專家意見的基礎上，運用層次分析法來計算森林健康評價個指標的權重（表3）。 4.3評價標準 在確立森林健康評價指標體系的基礎上，對林分進行健康性評價時，需要標定各項評價指標的等級及具體量化范圍。因此，結合北京山區森林結構與功能的特點，總結當前國內外森林健康研究的成果，將森林健康評價的各項指標劃分為5個等級(表4)。根據小班指標的實際情況賦予分值。根據所賦分值、指標權重計算各小班評價指標得分，并將各指標得分加和，得到該小班的森林健康總得分。本研究采用高志亮[15]的森林健康等級劃分方法，將森林健康分為優質健康、健康、亞健康、不健康、疾病5個等級，各等級評價分值范圍如下：優質（80~100分）、健康（60~80分）、亞健康（40~60分）、不健康（20~40分）、疾?。?~20分）。 5十三陵林場森林健康綜合評價 應用上述評價指標體系和評價模型對北京市十三陵林場進行森林健康評價。以森林小班為單元,依據表4的各項指標等級的劃分標準,計算林場15個小班的森林健康綜合分值，并應用ArcGIS9.2繪制北京市十三陵林場森林健康評價等級圖（圖1）。根據評價統計結果可知，在十三陵林場示范區15個小班中，沒有健康評價為優質和疾病等級的森林。健康的森林小班有5個，面積為99.92hm2，占分區總面積的39.12%，主要由人工側柏中齡林和人工側柏幼齡林組成，林分結構較復雜，抗病蟲害的能力強，森林火險等級中等。亞健康的森林小班有7個，面積為95.96hm2，占分區總面積的37.57%。主要由人工側柏中齡林組成，林分結構比較簡單，抗病蟲害的能力弱，森林火險等級較高。不健康的森林小班有3個，面積為59.56hm2，占分區總面積的23.31%。林種不詳，林分結構比較簡單，抗病蟲害的能力弱，森林火險等級較高。綜上所述，十三陵林場示范區的森林大部分處于健康和亞健康狀態，占示范區總面積的76.69%（圖1）。應該加大森林健康經營管理力度，提高森林經營水平，全面發揮森林的各種防護效益。 6結論與討論 （1）森林健康評價指標體系是比較復雜的評估系統，采用定性與定量相結合的方法確定評價指標體系，使用層次分析法賦予指標權重,保證評價結果的合理性。（2）森林健康評價指標體系包括3大類6個指標。完整性指標包括群落層次結構和林分郁閉度；穩定性指標包括森林病蟲害程度和森林火險等級；可持續性指標包括土壤厚度和葉面積指數。（3）十三陵林場15個小班大部分處于健康和亞健康狀態,占林場總面積的76.69%,主要由天然闊葉林、天然灌木林和人工針葉林組成。根據評價結果，4個森林健康示范區的森林大部分處于健康狀態，仍然需要加大森林健康經營的力度，采取切實可行的經營管理措施，提高經營管理水平，發揮更大的森林綜合效益。（4）由于數據的限制，本研究只是從一些反映森林生態系統的常規生態指標進行森林健康評價與預警，沒有全面表征森林生態系統的各個環節。例如，動物和微生物是森林生態系統中重要組成部分，在系統循環中起到了不可替代的作用，建議后續研究將反映動物和微生物的生態指標加入到森林生態系統健康評價和預警中去。
