全 文 ：森林生态系统健康评估Ⅰ. 模式、计算方法
和指标体系 3
陈　高1 　代力民1 3 3 　姬兰柱1 　邓红兵2 　郝占庆1 　王庆礼1
(1 中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016 ;2 中国科学院生态环境研究中心 ,北京 100085)
【摘要】　生态系统健康评估是 21 世纪生态系统学研究的主要内容和迫切任务之一. 简单实用的生态系统
健康评估理论和方法需要可操作性的概念和一个全面、简明、易操作且规范化的指标体系 ,它们是进行生
态系统健康评估的基础. 以阔叶红松林生态系统为例 ,从对森林生态系统健康的理解和评价出发 ,通过引
入模式生态系统集的思想 ,提出了对森林生态系统健康理解的独创看法 ,并以此提出生态系统健康评估的
新方法 ———健康距离 ( HD)法 ,并推导出计算公式. 同时 ,针对阔叶红松林生态系统的系统特征和面临的各
种具体健康问题 ,提出了基于自然2经济2社会复合生态系统属性的阔叶红松林生态系统健康评估指标体
系 ,并具体到各度量指标 ,为下一步的健康评估打下基础.
关键词 　生态系统健康 　评估 　模式生态系统集 　健康距离 　指标体系
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 10 - 1743 - 07 　中图分类号 　S718. 5 　文献标识码 　A
Assessing forest ecosystem health I. Model , method ,and index system. CHEN Gao1 ,DAI Limin1 ,J I Lanzhu1 ,
DEN G Hongbing2 , HAO Zhanqing1 , WAN G Qingli1 ( 1 Institute of A pplied Ecology , Chinese Academy of Sci2
ences , S henyang 110016 , China ; 2 Research Center f or Eco2Envi ronmental Sciences , Chinese Academy of Sci2
ences , Beijing 100085 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (10) :1743～1749.
Ecosystem health assessment is one of the main researches and urgent tasks of ecosystem science in 21st century.
An operational definition on ecosystem health and an all2sided ,simple ,easy operational and standard index sys2
tem ,which are the foundation of assessment on ecosystem health ,are necessary in obtaining a simple and applica2
ble assessment theory and method of ecosystem health. Taking the Korean pine and broadleaved mixed forest e2
cosystem as an example ,an originally creative idea on ecosystem health was put forward in this paper based on
the idea of mode ecosystem set and the idea of forest ecosystem health ,together with its assessment . This creative
idea can help understand what ecosystem health is. Finally ,a formula was deduced based on a new effective health
assessment method —health distance ( HD) ,which is the first time to be brought forward in China. At the same
time ,aiming at it’s characteristics by status understanding and material health questions ,a health index system of
Korean pine and broadleaved mixed forest ecosystem was put forward in this paper ,which is a compound ecosys2
tem based on the compound properties of nature ,economy and society. It is concrete enough to measure sub2in2
dex ,so it is the foundation to assess ecosystem health of Korean pine and broadleaved mixed forest in next re2
searches.
Key words 　Ecosystem health , Assessment , Mode ecosystem set , Health distance , Index system.3 国家自然科学基金项目 (30170744 ,70373044) 和国家科技攻关资
助项目 (2002BA516A20 ,2001BA510B07) .3 3 通讯联系人.
2004 - 01 - 09 收稿 ,2004 - 03 - 15 接受.
1 　引 　　言
生态系统健康理念的提出 ,作为环境管理和可
持续发展的新思路、新方法 ,使得人类在面临全球生
态环境恶化 ,生态系统受到前所未有的胁迫挑战的
时候 ,寻找到一条解决之路. 生态系统健康作为环境
管理的最终目标和可持续发展的基础已成为共
识[2 ,3 ,7 ,20 ,21 ,24 ] . 针对处于具体社会经济价值背景下
的一类自然生态系统 ,其健康内涵及相应的评估研
究成为 21 世纪生态系统学研究的主要内容和迫切
任务[1 ,5 ,6 ,9～11 ,16 ,18 ,19 ] ,大量的人力、物力和财力投
入到生态系统健康的评估理论和方法研究中 ,但有
效评估生态系统健康的方法和技术手段仍没有产
生 ,概念理解上存在的众多分歧和质疑依旧存
在[16 ,22～24 ,31 ] .在生态系统内还不能对系统健康进
行有效的测定 ,一个主要原因是现在使用的整套评
价方法 ,不能确定一个特定的系统究竟与背景值状
态相距多远. 这就意味着试图发展评价生态系统健
康的框架很可能是徒劳的[12 ] . 要获得对具体生态系
统健康评估的认识 ,首先需要明晰直观的概念理解
和可操作性的定义 ,这样才有可能通过建立具体有
效的指标体系对一个系统的现状成功地进行评价 ,
应 用 生 态 学 报 　2004 年 10 月 　第 15 卷 　第 10 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Oct . 2004 ,15 (10)∶1743～1749
并表征该系统的哪些方面与理论推测有关联 ,由此
则可能对生态系统健康做出比较恰当的评价. 往往
决定评价能否成功的关键除了概念模式的可操作性
外[7 ,10 ] ,选择适宜的评价指标与标准 ,根据比较范
畴建立相应的指标体系也是一个关键[13 ,32 ] . 因此立
足于对生态系统特性 (结构、功能及过程)的理解 ,进
行可操作的方法论探讨将是生态系统健康评估研究
的突破口. 这方面学者们曾经有过尝试 , Rapport
等[20 ]发展以活力、组织和恢复力的测量及预测公
式 ,试图利用这些公式计算出生态系统健康的程度.
Costanza[7 ]也表达了这一想法 ,通过综合考虑活力
(O) 、组织 ( G) 和弹性 ( R) ,他提出一个生态系统健
康指数 (health index ,HI) ,初步形式 HI = V ×O ×R
的概念模型 ,来强化生态系统健康的可操作性 ,但直
到目前还没有人应用这些公式对某一具体生态系统
的健康进行评估的实践 ,都只停留在理论探讨阶段.
因此 ,生态系统健康学研究的突破 ,可操作性思维应
该起到决定作用 ,包括概念和定义都不应该仅仅停
留在理论探讨层面上. 本文在这一背景下 ,以长白山
阔叶红松林为对象对建立可操作的生态系统健康概
念理解模式、具体的评估方法和构建一个适宜的生
态系统健康评估的指标体系框架进行探讨.
2 　生态系统健康理解模式和评估方法
211 　健康生态系统模式
对生态系统健康 (学)的关注实际上就是对生态
系统为人类提供的服务功能的关注[22 ] ,以及保障这
些服务功能的生态系统的结构和功能 ,即生命支持
系统的可支持能力的关注. 其根本应该是生态系统
自身的结构和功能的完整和保持 ,这样才能保证生
态系统没有病症反应、稳定且要可持续发展 ,即生态
系统随着时间的进程有活力并且能维持其组织及自
主性 ,在外界胁迫下容易恢复 ,保护和增强区域环境
容量的恢复力 ,维持生产力并保持自然界为人类服
务的功能. 结构和功能的时空保持是理解生态系统
健康的关键 , 也是获得可操作的评估手段的基
础[5 ,6 ,29 ] . 森林是一个极其复杂的生态系统 ,从结
构、功能及过程诸方面多角度地认识是必要的 ,尽管
付出巨大努力 ,目前研究所获得的认识仍旧很有
限[27 ] ,影响着对森林生态系统健康理解上的分歧和
争论[5 ,10 ,18 ,19 ] . 本文以国内外多年对阔叶红松林生
态系统结构和功能的研究为基础 ,通过研究认识来
阐释生态系统健康的理念 ,提出我们对森林生态系
统健康的理解模式并建立易操作的生态系统健康评
估方法.
健康森林生态系统是一个模式生态系统集 (图
1) : ①这个集存在多个有具体状态和结构形态的模
式生态系统 ; ②每种模式生态系统具有对当地气候、
水文环境、土壤等环境因子的最佳适应能力 ,是局部
小区域上的自稳定系统 ; ③每一种模式生态系统之
所以是健康的 ,是因为它们具有对外界压力和干扰
的良好自我吸收能力和恢复力 ; ④模式生态系统集
是动态可扩充的 ,它可以依据认识和研究的范围和
大小的需要进行调整 ,因此这不仅仅是一个林型组
集合的概念 ; ⑤模式生态系统之间可以互相地转化 ,
这种转化应该看成是健康的 ,比如阔叶红松林和云
冷杉红松林的可能转化 ,以及环境因子引起的具体
的椴树红松林和云冷杉红松林的转化 ,也许会导致
具体的系统结构和功能的变化 ,但是这种因适应自
然因素而产生的变化不应该被认为不健康. 这就把
区域自然环境因子变化引起的生态系统结构变化排
除出计算. 避免目前许多健康监测计划和评估计划
的误区 ,这一点是在目前众多的生态系统监测计划
和评估案例中得到的启示[1 ,5 ,9 ,29 ] .
图 1 　模式生态系统集和健康距离示意图
Fig. 1 Sketch map about mode ecosystem set and health distance.
1)次生白桦林 Secondary birch forest ;2) 皆伐或其它严重干扰后的裸
地 Naked land from clear cutting or other heavy disturbances ;3)择伐林
Selective cutting forest ;4)椴树红松林 Tilia2Korean pine mixed forest ;
5)云冷杉红松林 Spruce2fir and Korean pine mixed forest ;6)其它 Oth2
ers ; 3 Mode ecosystem set .
212 　评估方法 ———健康距离 ( HD)法
每一模式生态系统受到压力和干扰后 ,其结构
和功能必然产生变化 ,并偏离原来的区域 ,进而影响
到为人类的生态服务. 因此 ,可以通过它与原来健康
状态 (或目标)的对比来评估这种变化 ,健康的度量
可采用健康损益值2健康距离 ( HD)来表示 (图 1) ,健
康距离表示受干扰生态系统 (或群落)的健康程度偏
离模式生态系统的健康程度 (即所谓的背景值状态)
的距离 ,可以用于解释生态系统 (或群落) 的健康评
估计算.
距离实际上是事物之间的一种函数关系 ,是难
4471 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
于接近的程度的一种表征[17 ] . 一般地 ,干扰越大 ,压
力越大 ,健康损益值越大 , HD 越大 ,该生态系统 (群
落)就偏离模式生态系统越远 ,越不健康 ,对人类的
服务功能就越弱.
一般地 ,生态系统可以理解为一个集合 ,其结构
和功能更是可以用一个指标体系集来描述 ,例如用
一个多维指标组合 ,其维数采用指标因子 ,如物种
数、最有价值物种、各项生态服务功能、稀有物种的
存在可能等来表达 ,图 1 所示的应该是一个 Gn G维
空间 ,坐标轴表示基于生态系统结构和功能的各指
标因子. 所以 ,通过建立一个指标体系集来综合说明
将可以很方便地对森林生态系统健康进行评估操
作.
213 　计算公式及说明
假设 A 和 B 是两个生态系统 , X1 , X2 ,1111 X n
是 A 与B 的共同特征 ,为所采用的评价健康的指标 ;
A 到 B 的绝对距离为 B ( x i) - A ( x i) ( i = 1 ,2 ,
⋯⋯n) , A 到 B 的 相 对 距 离 为 [ B ( x i) -
A ( x i) ]/ A ( x i) ,即Δ( A , B ) / A ;反之 , B 到 A 相对
距离为 [ A ( x i) - B ( x i) ]/ B ( x i) , 即Δ( B , A ) / B .
评价指标的权重为 k1 , k2 , ⋯⋯kn ( k1 + k2 + ⋯⋯+
k n = 1) , A 到 B 的 综 合 距 离 HD ( A , B ) =6n
i = 1
B ( x i) - A ( x i)
A ( x i) ·Ki ,就是 A 到B 的相对综合
的健康距离 HDAB .
利用模式生态系统集的思想可以建立一个对生
态系统健康的直观理解模式并获得一个易操作的评
估方法. 有些问题需要明确 ,首先 ,理论上健康距离
应该是一个 n 维空间上的矢量距离 ,但在实际操作
中 ,可以用标量距离来简化处理 (图 1) . 其次 ,描述
生态系统的各指标 ,由于指标选择上的人为因素很
强 ,所以健康距离并不是一个真正能表示自然生态
系统演替变化自然规律的时间距离. 同时 ,各指标度
量的距离在实际的生态系统变化中 (各时空或组织
尺度上)并不一定是线性关系 ,统一在一起需要进行
权重处理. 因此 ,健康距离评估是弹性的 ,针对不同
的评估要求由于选择的指标不一样 ,权重不同 ,因此
结果会不一样 ,甚至差别很大 ,需要进行合适的指标
选择. 健康距离法虽然没有克服权重因素 ,但是克服
了量纲的限制 ,并且能够解决单一指标上 ,原始健康
基准不是最大时 ,无法利用简单的比较法进行比较
的不足. 最后还应该继续探讨研究对于每一个模式
生态系统 (群落) ,它们之间的关系 (内部距离) 如何
度量等 ? 这也许是一个有意义的问题.
3 　指标体系构建
311 　指标选择的原则
生态系统健康学缘于医学的’健康’概念 ,必然
吸收和融合一些健康学的思想和理解. 同时和环境
学、经济学、社会学等学科相交叉和互相借鉴 ,最终
归结到生态系统生态学的范畴. 生态系统的健康评
价作为一门交叉科学的实践 ,不仅包括系统综合水
平、群落水平、种群及个体水平等多尺度的生态指标
来体现系统的复杂性 ;还兼收了物理、化学方面的指
标 ,以及社会经济、人类健康指标. 因此 ,指标选择要
遵循这样的原则 :要从生态系统的综合整体角度考
虑 ,空间尺度合适 ,指标选择简明规范并且要易于操
作 ,以达到正确反映生态系统健康状况 ,提供生态系
统的现状面貌及变化的趋势 ;反映生态系统为人类
社会提供生态系统服务的质量与可持续性 ;以及反
映出生态系统变化的原因并且能够为决策提供依据
和解释等目标[13 ,32 ,33 ] .
312 　指标体系
根据以往研究结果[4 ,8 ,14 ,15 ,26 ,28 ,30 ] ,构建阔叶
红松林生态系统健康指标系统. 整个框架从自然2经
济2社会三个基本方面出发 ,表明了能够表征阔叶红
松林生态系统健康状态表征的各项指标及相关具体
度量内容 (表 1) . 在这个综合性的指标体系中 ,每个
指标在选择具体的度量指标时 ,原则是选择说明生
态系统健康一般性特征的指标. 指标的测度可以直
接用数值度量 ,对于无法确定具体数量值的 ,可以采
用定性评分中的等级评分法对这些指标进行数量
化 ,将指标根据好坏分为几个等级 ,如 1、2、3、4、5.
有些指标既可以采用数值度量 ,也可以根据具体的
度量情况采用定性的等级标准.
(1) 自然指标包括组织、活力和弹性三种成分 ,
分别从结构和生物多样性、物质流和能量流及生态
系统自身对格局和过程的维持力几个角度出发进行
评估. 结构度量采用群落尺度上的结构完整性和结
构稳定性进行度量 ,度量指标结构完整性根据原生
阔叶红松林生态系统的群落结构特征 ,用异龄林结
构特征、立木径级、下木、下草和附生植物等几个方
面表示 ,结构稳定性采用长寿命种比例和不同类型
组成比表示. 生物多样性度量从生境多样性和物种
丰富度两个方面进行 ,健康的生态系统应该最大程
度地包含多样性生境 ,度量采用特殊栖息地生境和
不同食物链生物生境两个基本方面 . 物种丰富度采
547110 期 　　　　　　　　　　陈 　高等 :森林生态系统健康评估 Ⅰ. 模式、计算方法和指标体系 　　　　　　　　　　　
表 1 　阔叶红松林生态系统健康组成成分和相关度量指标体系
Table 1 Ecosystem health component and relative index system of Korean pine and broadleaved mixed forest
健康成分
Health component
相关度量
Relative measurement
指标
Index
具体度量指标
Concrete factor
自然 Nature
　组织 Organize
　结构 Structure
结构完整性
Structure integrity
异龄林结构
Hetero2age forest structure 林分垂直层次1)林窗和不同年龄结构的斑块2)
腐倒和枯立木数量、种类和分解级3)
立木径级
Stumpage diameter
主林层指示乔木种径级比4)
乔木层径级变差5)
下木下草
Understory grass and shrub
灌木盖度≥30 %6)
草本盖度≥30 %7)
附生植物程度 Aerophyte 附生植物数量和盖度8)
结构稳定性
Structure stability 长寿命种比例 Longevity species 红松、椴树、臭松、水曲柳等
9)
不同类型组成比
Proportion of different types
r 对策种/ k 对策种 (乔木) 10)
外来种/ 乡土种 (乔木) 11)
　生物多样性
　Biodiversity
多样性生境
Diversity of environment
特殊栖息地生境的存在
Special habitat environment
腐倒木和枯立木数量12)
鸟巢、蚂蚁堆、树洞、地洞等13)
岩石、湿地、峡谷、溪流等14)
不同食物链级别存在的生境
Environment of different groups
生产者的生境质量15)
消费者的生境质量16)
分解者的生境质量17)
物种丰富度
Species abundance
各类群生物种类和数量
Species and number of various groups
植物 (乔、灌、草和苔藓) 18)
大型爬行动物、鸟类19)
土壤动物和土壤微生物20)
珍稀保护物种的种类和数量
Species and number of rare species
所有生物类群的21)
　活力 Vigor
　物质流 Material flow
物质循环
Material cycle
涵养水源 Water conservation
水土保持 Soil conservation
气体交换 Gas exchange
养分循环 Nutrient cycle
植被截流、枯落物和土壤蓄水量22)
表土保持、养分维持23)
固定 CO2 和释放 O224)
养分吸收、养分存留、循环速率25)
　能量流 Energy flow 能量利用和积累
Energy utility and accumulation
能量流动性 Energy flow
光资源的利用
Utilization of light
生产力 Productivity
生物量 Biomass
分解速率 Decomposition velocity
时间利用、层次利用26)
初级生产力27)
不同类群生物的生物量28)
枯落物分解速率29)
林地凋落量的 B/ E 比值30)
　弹性 Resistance
　维持力 Maintenance
抵抗力 Resistance 生长范围 Growth bound 林分最大生长年限31)
优势种的最佳生长年限32)
最大可承受胁迫程度 (MS) 33)
恢复力 Recovery MS/ RT 恢复时间 (RT) 34)
经济 Economy
　价值产出 Output
　使用价值 Use value
直接使用价值
Direct use value
森林资源提供 Forest resources
生态旅游 Ecotourism
科教文化价值 Science and culture
木材、药材、林副产品等35)
旅游收入、旅游的可持续性36)
科教基地的级别和贡献值37)
间接使用价值
Indirect use value
水土保持 Water and soil conservation
养分循环和积累
Nutrient cycle and accumulation
固定 CO2 和释放 O2
CO2 fixation and O2 release
污染物降解和防治病虫害
Pollutant decomposition and pest control
具体适合的经济度量法38)
具体适合的经济度量法39)
具体适合的经济度量法40)
具体适合的经济度量法41)
潜在使用价值
Potential use value
选择价值 Option value
遗产价值 Bequest value
当代选择利用资源支付费用42)
为后代保留资源支付的费用43)
　经济投入 Input
　非使用价值
　Non2use value 价值投入量Value input 存在价值 Existence value自然保护区 Nature reserve 确保生态系统健康存在而投入的费用44)管理健康生态系统的费用和投入45)
管理投入量
Management input
人力投入 Manpower input
物力投入 Material resources input
财力投入 Financial input
恢复和管理非健康生态系统的投入46)
恢复和管理非健康生态系统的投入47)
恢复和管理非健康生态系统的投入48)
社会 Society
　社会健康度Society health
　人类健康 Human health
人口动态和素质
Human dynamic and diathesis
人口动态 Population dynamic
当地人的健康状况
Health of indigene
目标生态系统区的密度、分布49)
目标生态系统区人口变化趋势50)
主要疾病发生情况51)
环境因子对健康的潜在危害52)
　社会化水平
　Socialization level
教育程度
Education level
当地人的认识程度
Education of indigene
学术界的认识程度
Cognition of academia
一般民众的认识水平
Cognition of commons
当地教育水平53)
对目标生态系统的研究和认识水平54)
对目标生态系统的认识和伦理态度55)
政策法规
Policy and law
政策和措施 Policy and measure
法律有效性和执行情况
Validity and performance of law
政策的保护性效果56)
破坏性政策和不适当的保护性措施57)
目标生态系统的相关法规执行情况58)
　社会环境
　Society environment
内在环境
Intrinsic environment
区域环境
Region environment
国家环境
Nation environment
当地经济水平59)
当地产业结构对目标生态系统的影响60)
国家经济水平61)
国家产业结构62)
外围环境
Extrinsic environment
学术环境 Science
政治影响 Polity
国际学术界的研究、认识和技术水平63)
国际保护运动的力量和影响64)
6471 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
1) Vertical layer of stand ;2) Gap and patch ;3) Number ,species and decomposition class of rotten and fallen and withered woods ;4) Diameter class of in2
dicator trees in main forest layer ;5) Diameter class change of arbor layer ;6) Shrub coverage ≥30 % ;7) Herb coverage ≥30 % ;8) Number and coverage of
aerophyte ;9) Pinus koraiensis , Tilia , A bies nephrolepis , Fraxinus mandshurica ;10) r2species/ k2species(arbor) ;11) Exotic species/ native2born species
(arbor) ;12) Number of rotten and fallen and withered woods ;13) Bird’s nest ,ant hill ,tree hole and ground hollow ;14) Rock ,wetland ,gorge ,rivulet ;
15) Living environment of producer ; 16) Living environment of consumer ; 17) Living environment of decomposer ; 18) Plant (arbor , shrub , herb and
moss) ;19) Big acrawl animals and birds ;20) Soil animals and soil microbes ;21) Biome ;22) Vegetation cut off ,litters and soil leakage ;23) Soil conserva2
tion and nutrient maintenance ;24) Fixation and O2 releasing ;25) Nutrient absorbing and keeping and cycle velocity ;26) Utilization of time and layer ;27)
Primary productivity ;28) Biomass of different bio2groups ;29) Decomposition velocity of litters ;30) B/ Eratio of litters ;31) Maximal age of stand ;32) Op2
timal living age of dominant species ;33) Most acceptable stresses(MS) ;34) Recovery (RT) ;35) Woods ,medicinal materials and byproduct of forest ;36)
Tourism income and sustainable development ;37) Level and contribution as the base of science and education ;38 ,39 ,40 ,41) Suitable economy measure2
ment ;42) Payment of people for selecting and using recourses ; 43) Payment for holding resources for offspring ; 44) Payment for ensuring ecosystem
health ;45) Fare and input for managing healthy ecosystem ;46 ,47 ,48) Input for recovering and managing non2healthy ecosystem ;49) Density and distri2
bution in object ecosystem region ;50) Population trend in object ecosystem region ;51) Ill happening ;52) Potential danger of environment on health ;53)
Local education levels ;54) Research and cognition on object ecosystem ;55) Cognition and ethic attitude on object ecosystem ;56) Protection of policy ;57)
Devastating policy or unsuitable protecting measures ;58) Relative law of object ecosystem ;59) Local economy levels ;60) Effect of local industry structure
on object ecosystem ;61) Economy level of nation ;62) Industry structure of nation ;63) Research ,cognition and technique level of international academia ;
64) Power and effects of international protection movement .
用各种生物类群的物种种类和数量指标 ,及珍稀保
护物种的种类和数量进行度量.
活力的度量有物质流和能量流两个方面. 物质
流采用物质循环量和循环效率指标 ;能量流用能量
利用和积累量和能量的流动效率指标. 弹性度量主
要表示生态系统维持自身格局和过程的能力 ,一般
分为抵抗力和恢复力两个方面. 抵抗力采用生长范
围和最大可承受的胁迫程度 (MS)来表示 ,恢复力用
恢复时间 (RT)和 MS/ RT 的比值来表示.
　　(2)经济方面包括价值产出和经济投入两个方
面 : ①价值产出用使用价值表示 ,分为直接使用价
值、间接使用价值和潜在使用价值 ,它们都可以用具
体的经济度量法度量. ②经济投入包括价值投入和
管理投入. 它们指对健康的生态系统 ,确保和希望它
的存在所自愿投入的费用 ,以及建立自然保护区 (如
国家级长白山自然保护区 ,1960 年建立 ,是我国面
积最大、自然环境和生态系统保护最为完整的森林
生态系统保护区之一[25 ])和管理健康生态系统的费
用和各种投入 ,以及进行不健康生态系统管理时的
人力、物力和财力投入. 一般来说 ,对于前面两个方
面 ,经济投入越大 ,生态系统就越健康 ,潜在的为人
类服务和保障生命支持系统的功能就越强大 ,而后
一种投入越大 ,说明了生态系统受到的损害越大 ,需
要恢复的时间长和程度也大. 健康程度很低. 经济的
因素是对生态系统健康产生很重要影响的因子. 现
在世界上的各种生态系统所受到的干扰和破坏的主
因归根结底都源于经济发展的因素. 如目前长白山
阔叶红松林生态系统遭受到的一个特殊的破坏性干
扰 ———采集松子. 采集是人类干扰的一种特殊形式 ,
从 20 世纪 90 年代开始 ,长白山自然保护区及周边
林业局的红松种子遭受了大量非法采集的威胁. 红
松籽是长白山的重要资源 ,保护区内有红松林近
610 ×104 hm2 ,80 %分布在核心区内 ,受经济利益驱
动 ,每到松籽丰收年份 ,就有数万人非法进入长白山
保护区采集松籽 ,引发“松籽大战”,导致大部分松籽
被打光. 一些红松树冠严重受损 ,甚至被伐倒. 计算
机模拟表明[25 ] ,这种种子采集活动有极大的潜在危
害作用. 虽然红松种群在几十年内看不出退化迹象 ,
但时间再长一点 ,红松种群将明显减少. 如果红松种
群减少 ,以红松种子赖以为食的松鼠、松鸦等也将减
少直至消失 ,这势必对长白山的生态平衡造成严重
影响 ,阔叶红松林的生态学功能将大大降低. 类似这
种间接破坏作用并不比直接砍伐作用轻多少 ,必须
引起高度重视. 因此 ,在评估这类破坏对生态系统潜
在威胁的时候就不能仅仅针对松子的数量变动来
做 ,这可能还涉及到存在价值和遗产价值的问题 ,对
于它们的调查可以采用基于支付意愿 ( Willing to
pay ,WTP)调查的条件价值评估法 (Contingent valu2
ation method ,CVM)等.
(3)社会方面是 3 个主要影响因素之一. 它包括
人类健康状况、社会化水平和社会环境. 具体指标选
择根据是否对地区的目标生态系统造成影响而进
行.人类健康方面目标生态系统区的人口动态和健
康状况与自然生态系统的互动是考虑的主要因子 ;
在社会化水平方面选择教育程度和政策法规两个方
面. 教育水平高 ,相应对目标生态系统健康保护程度
高 ,破坏可能性和程度降低 ,尤其当地人的教育和认
识程度对目标生态系统的保护至关重要 ,学术界和
一般民众的认识水平和伦理态度也很重要. 政策法
规对目标生态系统的健康与否和健康程度有时候起
着决定性的作用 ,政策可能有保护性的政策措施和
破坏性的政策措施. 林业生产措施就是一个典型例
子. 同时 ,许多目标生态系统区因进行的保护性政策
和措施实际上也许并不是保护目标生态系统健康
的 ,反而阻碍和干扰了目标生态系统的健康 ,如用铁
网将生态系统分隔开 ,名义上是防止人的干扰 ,实际
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上对野生动物的捕食、栖息、基因交流等活动制造了
障碍 ,并且可能对它们造成伤害. 这也说明目标生态
系统区的社会化水平程度.
社会环境方面 ,选择了内在环境 (目标生态区和
国家)和外围环境两个方面. 区域环境将在目标生态
系统区的经济水平和产业结构方面影响目标生态系
统的健康. 同时国家的整体经济水平和产业结构也
从宏观控制角度影响着目标生态系统的健康. 外围
环境主要来自于对目标生态系统的研究认识和相关
的管理保护技术 ,以及国际保护运动的力量和影响.
各种国际生态系统保护组织、协会和个人为保障和
恢复全球的不同类型的生态系统健康做出了巨大的
贡献.
4 　讨 　　论
生态系统健康是一个将生态2社会经济2人类健
康三个领域整合在一起的综合性定义 ,它提供了一
种试图通过科学的生态学、健康学和经济社会学的
全面认识理解达到人类和自然和谐发展生存的希
望. 如果生态系统健康没有明确的可操作的内容 ,仅
仅表示成一种价值判断 ,将会阻碍详细的科学分析
进程. 有效的定义应该是能够操作 ,并用于生态系统
健康研究中的[12 ] . 通过自我的知识背景和认识可以
对生态系统健康下一定的定义 ,但是定义的可操作
性直接影响着该定义的接受程度和是否具有推动生
态系统健康评估研究发展的可能. 可操作性还可以
用来说明对背景值状态的理解上 ,它应该告诉我们
这个背景值不是海市蜃楼 ,不是虚幻的 ,是通过一定
的方法测量可以获得的具体范围. 生态系统的健康
管理需要明确的目标和参数 ,就是要在生态学属性
和社会期望之间获得某种统一和平衡 ,并表现为人
为的行为和政策执行. 这才是我们应该去追求的可
操行性的生态系统健康内涵. 本文提出的模式生态
系统集和健康距离的评估方法就是基于这样一种考
虑. 一般地 ,健康评估可以理解为’健康状态评估’或
包括状态、诊断与预警评估等的’综合健康评估’,在
具体的指标体系上就会有不同的选择和侧重 ,但作
者认为不能仅仅局限于‘状态’含义 , Rapport 等 [20 ]
将生态系统健康的概念总结为‘以符合适宜的目标
为标准来定义的一个生态系统的状态、条件或表
现’. 包含两个方面 :满足人类社会合理要求的能力
和生态系统本身自我维持与更新的能力 ,即结构和
功能的完整和保持达到目标和状态的统一. 本文接
受这种思想 ,认为可将生态系统健康理解为一种目
标 ,尤其是对目前绝大多数受到胁迫的森林生态系
统来说 ,是一种目标 ,一种需要恢复的理想化目
标[5 ] .这样在实际评估中就具有可操作性 ,从而能
够很好地解决当前我们所面临的生态系统健康评估
问题.
对于指标体系 ,一般各个独立指标很难统一 ,单
一的生态指标的变化也许表示了生态系统在某一方
面的变化程度 ,但是往往难以说明整个系统的评估
问题. 我们提出基于模式生态系统集的生态系统健
康理解模式并通过直观的健康距离表示法来说明如
何去理解并直观有效地操作一个生态系统的健康评
估 ,这是第一步. 接着需要建立对具体生态系统合适
的指标体系 ,这是第二步 ,据此 ,将可以对具体的生
态系统进行健康评估实践. 上面提出的关于长白山
阔叶红松林生态系统健康评估的指标体系框架 ,是
一个从能够反映阔叶红松林生态系统自然2经济2社
会复合特性方面加以考虑的综合性指标系统. 整个
体系主要结合群落和区域尺度 ,并且可以利用具体
的各分量指标分别在时间和空间尺度上进行评估研
究 ,反映出时间动态和区域对比等. 整个指标体系综
合起来将是能够对阔叶红松林生态系统健康进行评
估的一个完整的指标体系框架. 以这个指标体系为
基础的具体评估实例将在后面的文章中探讨.
参考文献
1 　Alexander SA ,Palmer CJ . 1999. Forest health monitoring in the U2
nited States : First four years. Envi ron Monit Assess ,55 (2) :267～
277
2 　Callicott JB. 1992. Aldo Leopold’Metaphor Ecosystem Health : New
Goals for Environmental Management . Washington DC:Island Press. 42
～56
3 　Callicott JB. 2000. Aldo Leopold and the foundations of ecosystem
management . J For ,5 :5～13
4 　Chen B2H(陈炳浩) . 1993. Crisis and protection significance of bio2
diversity in the world. World For Res , (4) :1～6 (in Chinese)
5 　Chen G(陈　高) ,Dai L2M (代力民) , Fan Z2H (范竹华) , et al .
2002. On forest ecosystem health and its evaluation. Chin J A ppl
Ecol (应用生态学报) ,13 (5) :605～610 (in Chinese)
6 　Chen G(陈 　高) ,Deng H2B (邓红兵) , Wang Q2L (王庆礼) , et
al . 2003. Approaches for assessing forest ecosystem health. Chin J
A ppl Ecol (应用生态学报) ,14 (6) :995～999 (in Chinese)
7 　Costanza R. 1992. Toward an operational definition of ecosystem
health. Ecosystem Health : New Goals for Environmental Manage2
ment . Washington ,D. C. : Island Press. 239～256
8 　Guo H2Y(郭海燕) , Ge J2P (葛剑平) . 1995. Outline of ecological
literatures on Korean pine forest in China. J Northeast For U niv
(东北林业大学学报) ,23 (3) :57～62 (in Chinese)
9 　Hodges DG ,Regens JL . 1996. Methodological issues in valuing for2
est ecosystem health. Ecosyst Health ,2 (1) :52～56
10 　Kolb TE , Wagner MR , Covington WW. 1994. Concepts of forest
health - Utilitarian and ecosystem perspectives. J For ,6 :10～15
11 　Kong H2M (孔红梅) ,Zhao J2Z(赵景柱) ,Ji L2Z(姬兰柱) . 2002.
Assessment method of ecosystem health. Chin J A ppl Ecol (应用生
态学报) ,13 (4) :486～490 (in Chinese)
12 　Kristiina KA ,John GC. 2002. Ecosystem :A Balance and Manage2
8471 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
ment Science. New York :Springer2Verlag.
13 　Li J (李 　瑾) ,An S2Q (安树青) , Cheng X2L (程小莉) , et al .
2001. Advances in assessment of ecosystem health. Acta Phytoecol
S in (植物生态学报) ,25 (6) :641～647 (in Chinese)
14 　Li J2W(李景文) . ed. 1997. Korean Pine Mixed Forest : Ecology and
Management . Harbin :Northeast Forestry University Press. (in Chi2
nese)
15 　Li W2H(李文华) , Deng S2M (邓申枚) ,Li F (李 　飞) . 1981.
Study on biomass and primary production of the main ecosystem in
Changbai Mountain. Res For Ecosyst (森林生态系统研究) ,11 :34
～50 (in Chinese)
16 　Ma K2M (马克明) , Kong H2M (孔红梅) , Guan W2B (关文彬) , et
al . 2001. Ecosystem health assessment : Methods and directions.
Acta Ecol S in (生态学报) ,21 (12) :2106～2116 (in Chinese)
17 　Meng K2T (孟凯韬) . ed. 1991. Introduction on Thinking Mathe2
matics. Beijing :Science Press. (in Chinese)
18 　O’2Laughlin2J ,Livingston RL , Their R , et al . 1993. Defining and
measuring forest health. In : Sampson RN ed. Assessing Forest E2
cosystem Health in the Inland West . New York : Food Products
Press. 65～86
19　O’2Laughlin J . 1996. Forest ecosystem health assessment issues :
Definition , measurement , and management implications. Ecosyst
Health ,2 (1) :19～40
20 　Rapport DJ ,Costanza R , et al . 1998. Assessing ecosystem health.
Tree ,13 :397～402
21 　Rapport DJ . 1989. What constitute ecosystem health ? Perspect Bi2
ol Medic ,33 :120～132
22 　Rapport DJ . 1995. Ecosystem services and management options as
blanket indicators of ecosystem health. J A quat Ecosyst Health ,4
(2) :97～105
23 　Ren H(任　海) ,Wu J2G(邬建国) ,Peng S2L (彭少麟) . 2000. E2
valuation and monitoring of ecosystem health. Trop Geogr (热带地
理) ,20 (4) :310～316 (in Chinese)
24 　Schaeffer DJ , Henricks EE , Kerster HW. 1988. Ecosystem health
1. Measuring ecosystem health. Envi ron M an ,2 :445～455
25 　Shao G2F(邵国凡) , Zhao S2D (赵士洞) ,Shugart H. 1996. Forest
Dynamical Simulation - On Optimized Management of Korean Pine
Forest . Beijing :China Forestry Press. (in Chinese)
26 　Tao Y(陶 　炎) . 1994. Revolution and succession trends of forest
vegetation in Changbai Mountain. Res For Ecosyst (森林生态系统
研究) , Ⅶ:137～185 (in Chinese)
27 　Wang Q2L (王庆礼) ,Deng H2B(邓红兵) . 2001. Flections on stud2
ies of forest ecology. I m pact Sci Soc (科学对社会的影响) ,3 :42～
47 (in Chinese)
28　Wang Y2J (王业遽) ed. 1995. Broadleaved Korean Pine Forest .
Harbin :Northeast Forestry University Press. (in Chinese)
29 　Woodley S. 1993. Monitoring and measuring ecosystem integrity in
Canadian national parks. In :Woodley S , Kay J ,Francis G ,eds. Eco2
logical Integrity and the Management of Ecosystems. Ottawa ,Cana2
da :St . Lucie Press. 155～176
30 　Xu H2C(徐化成) ed. 2001. Korean Pine Natural Forest in China.
Beijing :China Forestry Press. (in Chinese)
31 　Yazvenko SB ,Rapport DJ . 1996. A framework for assessing forest
ecosystem health. Ecosyst Health ,2 (1) :40～52
32 　Yuan X2Z(袁兴中) ,Liu H (刘 　红) ,Lu J2J (陆建建) . 2001. As2
sessment of ecosystem health —Concept framework and indicator
selection. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,12 (4) :627～629 (in
Chinese)
33 　Zhang R2G(臧润国) ,Zhu C2Q (朱春全) . 1999. An indirect assess2
ment system for biodiversity in the Korean pine broadleaved forest
region under the framework of sustainable forest management .
Chin Biodiv (生物多样性) ,7 (3) :189～196 (in Chinese)
作者简介 　陈 　高 ,男 ,1977 年生 ,博士 ,主要从事生态系统
健康、森林生态研究 ,发表论文多篇. E2mail : chengao @vip.
sina. com
947110 期 　　　　　　　　　　陈 　高等 :森林生态系统健康评估 Ⅰ. 模式、计算方法和指标体系