全 文 ：中国森林健康生态风险评价 3
肖风劲1 3 3 　欧阳华2 　程淑兰2 　张　强1
(1 国家气候中心 ,北京 100081 ;2 中国科学院地理科学与资源研究所 ,北京 100101)
【摘要】　我国森林每年都在遭受诸如过度砍伐、火灾、病虫鼠害、酸雨、气象灾害等各种形式的干扰. 这些
干扰对我国森林生态系统的健康状况造成很大的威胁. 因此 ,如何有效地管理我国的森林资源 , 特别是对
森林的生态风险管理 ,提高森林生态系统抵御风险的能力 ,是森林生态系统健康研究和森林可持续管理的
首要任务之一. 森林健康生态风险评价是描述和评价人为活动、自然灾害和环境污染等胁迫因子对森林生
态系统结构和功能、森林生态系统的健康状况产生不利影响的可能性和危害程度的评估 ,是森林资源管理
的一个重要环节. 以我国森林生态系统为例 ,探讨森林健康生态风险评价的研究方法 ,并以森林火灾、病虫
害和酸雨为生态风险源 ,运用生态风险评价方法 ,分析了这些风险源对森林健康的主要危害 ,对我国森林
健康的风险进行了综合评价 ,并提出不同森林风险区的管理策略.
关键词 　森林健康 　风险评价 　森林资源管理
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 02 - 0349 - 05 　中图分类号 　S718155 + 7 　文献标识码 　A
Forest health ecological risk assessment in China. XIAO Fengjin , OU YANG Hua , CHENG Shulan ,ZHANG Qiang
(1 National Climate Center , Beijing 100081 , China; 2 Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Re2
search , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100101 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (2) :349～353.
Forest health ecological risk assessment is an important factor in forest resources management . In this paper , we
selected forest fire , forest disease2pest disasters and acid rain as main risk sources , described the risk resources by
probability , intensity and distributing , and mapped each risk source. The endpoints were the damages that the
risk acceptor might and these damages might cause ecosystems’organization and function changing under the un2
certainty risk sources. Endpoints of forest might compose of productivity descent , reducing biodiversity , forest
degrading, forest ecological function declining , furthermore , forest disappearing. We described exposure in
terms of intensity , space , and time. In the exposure and hazard analysis , we used fragile index to show frangi2
bility or resistibility (resistibility is reverse to frangibility) , and analyzed the damages by different risk sources.
Risk assessment and management was the integrated phase of the research. Because of the spatial heterogeneity
of risk sources , all risk index were overlaid in the China map by GIS , which divided the region into 30 ecological
risk sub2zones (provinces) , according to risk index of each risk sub2zone , and the forest in China was divided in2
to six levels of risk zones. In every level of risk zones , we also put forward the countermeasures for forest health
ecological risk management . The result of assessment could provide scientific basis for forest management .
Key words 　Forest health , Risk assessment , Forest resource management .3 中国科学院知识创新资助项目 ( KZCX22405) .3 3 通讯联系人.
2002 - 09 - 13 收稿 ,2002 - 12 - 18 接受.
1 　引 　　言
森林资源清查结果表明 ,自 20 世纪 70 年代以来 ,我国
森林面积和森林蓄积量呈双增长. 在我国森林资源持续增长
的同时 ,它们也遭受来自各方面的干扰 ,如过度砍伐、森林火
灾、森林病虫鼠害、酸雨、气象灾害等. 这些干扰对我国森林
质量和森林生态系统的健康状态造成很大的威胁. 因此 ,如
何有效地管理我国的森林资源、特别是对森林健康的风险管
理 ,使我国森林资源能够持续、稳定地增长 ,提高森林生态系
统抵御风险的能力 ,是森林健康研究和森林可持续管理的首
要任务之一.
生态风险是指一个种群、生态系统或整个景观的正常功
能受外界胁迫 ,在目前和将来会减小系统健康、生产力、遗传
结构、经济价值和美学价值的一种状况. 生态风险评价则是
指风险受体在一个或多个胁迫因素影响后 ,对不利的生态后
果出现的可能性进行评估. 早期的生态风险评价主要是针对
人类健康而言 ,也就是人类健康风险评价 ,主要评价化学污
染物进入水体后经过食物链的传递 ,最终可能对人类造成的
影响. 但生态风险的最终受体不仅仅是人类 ,还包括生命系
统的各个水平 ,如个体、种群、群落、生态系统乃至区域. 因
此 ,生态风险评价从最初对人类的影响发展到种群、群落、生
态系统、区域等的风险评价 [6 ] .
森林健康风险评价是描述和评价人为活动、自然灾害和
环境污染等胁迫因子对森林生态系统结构和功能、森林生态
系统的健康状况产生不利影响的可能性和危害程度的评估.
参考国内外生态风险评价的方法 ,森林健康风险评价包括风
险源分析、暴露与危害性分析以及风险综合评价等几个部
分[1 ,2 ,5 ,12 ,13 ,16 ,18 ] .
应 用 生 态 学 报 　2004 年 2 月 　第 15 卷 　第 2 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Feb. 2004 ,15 (2)∶349～353
2 　风险受体分析
211 　森林分区
以我国的森林作为风险受体 ,根据森林资源分布特点和
本研究的需要 ,把中国的森林分成 7 个区域 :华南热带林区 ,
西南高山林区 ,华东中南林区 ,东北林区 ,华北林区 ,蒙新林
区和青藏高原林区. 在这些林区 ,生长着不同类型的森林群
落 ,它们对各类生态风险的承受能力也不一样.
212 　生态终点
生态终点[10 ,14 ,15 ]是指在具有不确定性风险源作用下 ,
风险受体可能受到的危害 ,以及由此而发生的系统结构和功
能的变化. 对于森林生态系统而言 ,可能的生态终点包括森
林生产力下降 ,物种多样性减少 ,森林退化 ,森林的生态功能
下降或丧失 ,成片的森林死亡以致森林的消失等.
3 　森林健康的生态风险分析
311 　风险源识别
　　森林健康的风险源可分为两大类 :自然风险源和人为风
险源. 自然风险源也就是我们所指的森林的自然胁迫因素 ,
包括森林火灾、生物灾害、气象灾害、污染灾害和地质灾害
等 ;人为风险源是指干扰和危害森林生态系统的人为活动 ,
如森林的过度采伐、林区内工程建设等. 对于以上风险源 ,根
据其发生的概率、强度及范围以及对森林生态系统的干扰和
危害程度 ,忽略那些强度小、发生范围不大、对森林健康影响
较轻的次要风险源 (虽然人为风险源对森林的干扰和影响很
大 ,但由于其干扰的随意性和不确定性 ,很难进行定量研究 ,
因此我们在这里不讨论人为风险源) ,从而确定火灾、森林病
虫害和酸雨为本研究的主要生态风险源.
312 　风险源描述
　　我们以风险源发生的概率和强度以及风险源的区域范
围来描述风险源. 各风险源发生的概率见表 1 ,强度和区域
范围见图 1. 其中 ,森林火灾数据来源于中国林业统计资料
和中国森林火险调查与区划 [10 ,14 ,15 ] ,森林病虫害数据来源
于中国林业统计资料 [10 ,15 ,20 ]和森林病虫害通讯 ,酸雨数据
来源于中国环境统计数据和有关酸雨对森林危害的数据和
资料[3 ,8 ,11 ] .
313 　暴露与危害分析
　　暴露与危害分析主要分析各风险源在区域中的分布及
其与森林之间的接触关系 ,以及对森林的影响及危害. 我们
分别从森林火灾、森林病虫害和酸雨 3 个方面来分析其对森
林的影响和危害.
表 1 　中国森林生态系统主要风险源概率
Table 1 Probability of forest ecological risk sources in China
风险源
Forest
risk
sources
概率 Probability( ‰)
总概率
Total
probability
1 级风险概率
Grade 1 risk
probability
2 级风险概率
Grade 2 risk
probability
3 级风险概率
Grade 3 risk
probability
森林火灾 Forest fire 6. 37 - 1. 85 4. 52
森林病虫害 Forest disease & pest 82. 71 12. 45 24. 62 45. 64
酸雨 Acid deposition 6. 62 0. 34 2. 15 4. 13
31311 　森林火灾 　我国是森林火灾发生严重的国家之一.
森林火灾是我国的首要风险源. 根据统计资料 [10 ] ,1950 年
到 2000 年全国共发生森林火灾 6. 76 ×105 次 ,平均每年发
生森林火灾 1. 35 ×104 次 ,平均受害森林面积 82. 2 ×104
hm2 ,大约占世界每年火灾次数的 14 % ,年均森林火灾受害
面积为世界的 20 %. 森林火灾是威胁我国森林健康和安全
的主要因素之一. 森林火灾受森林类型、森林的发展演替阶
段、气候和人类活动等诸多因素的影响. 我国森林资源分布
不均 ,原始森林多分布在边远地区 ,人少交通不便 ,林火管理
薄弱 ;另外我国有大面积的次生林. 由于这些森林遭到反复
破坏 ,林相残缺 ,疏密不均 ,林中杂草丛生 ,增加了林分易燃
性 ,也增加了我国森林火灾发生的几率.
　　我国的森林火灾多集中在东北和西南林区 ,且东北林区
大于西南林区. 火灾发生最严重的是黑龙江和内蒙古东部林
区 ,是全国一级火险区 ,该地区森林火灾的次数多 ,危害大 ;
其次是云南、四川和吉林省. 森林火灾受害面积最大的省是
黑龙江省、内蒙古、云南和广西. 以上 4 省过火森林面积占全
国过火森林面积的 74 %. 此外 ,受害森林面积较大的省是贵
州、四川、广东、福建 ,受害森林面积占全国过火森林面积的
20 %左右.
31312 　森林病虫害 　除森林火灾外 ,我国也是森林病虫害
多发国家 ,而且森林病虫害发生面积正逐年递增. 森林病虫
害也是我国森林的主要风险源 ,成为制约中国林业可持续发
展的重要因素的. 中国森林病虫害的发生面积 20 世纪 50 年
代为 1. 0 ×106 hm2 ,60 年代为 1. 4 ×106 hm2 ,到了 90 年代上
升至 1. 1 ×107 hm2 ,平均年递增 25 % ,每年因森林病虫害造
成的经济损失达超过 50 亿元. 全国森林病虫害的发生面积
占总森林面积的 8. 2 % ,占人工林面积的 23. 7 %[15 ,16 ] . 对我
国森林造成重大危害的森林害虫主要是松毛虫 ( Den2
drolim us) 、松材线虫 ( B ursaphelenchus xylophilus) 、杨树害
虫. 其发生规律和危害作用如下 [19 ] :1) 由于针叶林占我国森
林面积的近 1/ 2 , 因此松毛虫在我国森林的危害很大. 在一
般情况下 ,东北林区的落叶松毛虫 ( D. superans butter) 危害
落叶松、红松、云杉等针叶树种 ,约 20 年大发生 1 次 ;在华
北、山东、辽东发生的油松毛虫 ( D. tabulaef ormis) 和赤松毛
虫 ( D. spectabilis) ,约 10 年发生大灾 1 次 ;南方发生的马尾
松毛虫 ( D. punctatus) ,北至河南南部 ,南到海南 ,包括湖
北、湖南、广西、广东、江西、江苏等省 ,马尾松分布广泛 ,这些
地方松毛虫发生严重 ,一般 3 至 5 年成灾 1 次 ,而且常年发
生 , 面积也高达 2. 0 ×106～3. 3 ×106 hm2 ,减少木材生长量
约 3. 0 ×106 m3 ,是发生面积最广、危害最为严重的森林害
虫. 2) 1982 年在南京中山陵首次发现松材线虫引起黑松大
量枯萎死亡. 松材线虫现已在山东、江苏、安徽、浙江、湖北和
广东等 6 省发生 ,面积达 7. 0 ×104 hm2 ,死亡松树 1 600 万
株 ,目前已严重威胁到安徽黄山、浙江西湖等风景名胜区的
安全 ,以及整个中部及南部的大面积松林. 3) 对我国杨树危
害最严重的害虫主要是光肩星天牛 ( A noplophora glabripen2
nis) 和黄斑星天牛 ( A noplophora nobilis) .“三北”防护林由于
053 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
图 1 　森林健康主要生态风险源分布
Fig. 1 Distribution of main ecological risk sources of forest health.
杨树天牛的危害 ,1 代林网已几乎完全毁灭 ,2 代林网据统计
也有 80 %以上的杨树林受害. 1995 年 ,三北防护林地区有 4.
7 ×106 hm2 新植防护林受杨树害虫的严重危害 ,受害面积占
三北新造防护林的 77 %. 杨树天牛成为北方杨树发展的一大
障碍. 这些地区杨树受害后其寿命缩短到 10 年左右 [9 ,19 ] .
31313 　酸雨 　我国是继欧美之后的第三大酸沉降区. 酸雨
主要分布在长江以南地区 ,降水年均 p H 小于 5. 6 的地区覆
盖了全国大约 40 %的面积. 长江以南绝大部分地区降雨 p H
低于 4. 5 ,成为我国酸雨重污染区. 酸雨对森林健康的影响很
大 ,是我国森林的重要风险源. 酸雨对森林的影响可分为直
接影响和间接影响 :直接影响包括酸雨对植物的叶片表层结
构和膜结构的伤害 ,干扰植物的正常代谢过程 ;间接影响是
通过改变土壤性质而造成的 ,包括土壤酸化引起盐基离子的
淋溶造成养分的缺乏 ,土壤的铝毒作用等 [3 ] . 从 20 世纪 70
年代我国发现酸雨对我国森林造成影响起 ,其危害范围和程
度正在不断扩大 ,已经给国民经济造成了巨大的损失. 仅我
国酸雨污染较为严重的江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、
湖南、广东、广西、四川、贵州等 11 个省 ,酸沉降引起森林危
害所造成的经济损失就高达 180. 32 ×108 元人民币[8 ,19 ] .
　　酸雨造成森林衰亡的现象最早是在我国西南地区出现
的. 重庆南山 1 500 hm2 马尾松已经死亡 46 % ;四川峨眉山
冷杉死亡率达 40 % ;四川奉节县芭草坝林场 6 000 hm2 华山
松已经死亡了 96 %. 此外 ,广西柳州市郊、广东广州市郊、浙
江杭州市郊和天目山等地也发生较严重的酸雨对林木的危
害[7 ] .
314 　各风险源的权重系数
　　各风险源对森林生态系统的作用强度是不同的 ,对生态
系统健康风险的作用大小也有差异. 根据各风险源对森林生
态系统作用的强弱以及所发生的概率 ,采用层次分析法得到
各风险源的权重系数 :森林火灾 0. 488 ,病虫害 0. 316 ,酸雨
0. 196.
4 　森林健康生态风险综合评价
　　风险指数是区域内健康风险的表征 . 风险指数包括风险
源的强度、发生频率、森林类型特征、风险源对森林的危害等
信息 ,是这些信息指标的综合体现. 我们采用以下指标和方
法来计算各风险小区 (省)的风险指数.
411 　森林脆弱性
　　不同类型的森林生态系统抗干扰能力是不同的. 有些森
林生态系统较为脆弱 ,对外界干扰敏感 ,在风险源的作用下
易受到损害 ;而另一些森林类型抗逆能力强 ,在相同的风险
源作用下仍能保持其正常的结构和功能. 以生态脆弱指数
( F)来反映不同森林类型的脆弱性. 生态脆弱指数是指生态
系统对胁迫因子干扰的敏感程度 ,敏感性强 ,生态脆弱指数
就大 ;敏感性弱 ,其生态脆弱指数就小. 森林生态系统的脆弱
指数与森林的演替阶段、物种多样性和森林所处的气候、土
壤条件有很大的关系. 一般情况下 ,处于初级演替阶段、生物
多样性指数小的森林生态系统较为脆弱 ,如人工林的脆弱指
数比天然林大 ,水热条件好的地方的生态脆弱指数相对较
小. 在本研究选择的 7 种森林类型中 ,综合考虑以上因素 ,脆
弱指数的大小以次为 :青藏高原林区、蒙新林区、华北林区、
华东中南林区、东北林区、西南林区、华南热带林区.
412 　综合风险概率
　　每个风险小区 (省)内因受到不同种类、不同级别风险源
的叠加作用 ,而有着一致的综合风险源 ,从而可以求出该小
区的综合风险概率 ,其公式为 :
　　Pk = ∑aj pjl 　(1 ≤k ≤30 , 1 ≤j ≤3 , 1 ≤l ≤4) (1)
式中 , Pk 为 k 为风险小区 (省)的综合风险概率 , pjl为 k 风险
小区内 j 类 l 级生态风险的概率 , aj 为 j 类风险源的权重.
413 　综合生态损失度
　　各个风险小区内的森林所受的干扰不同 ,脆弱指数也各
异 ,因此每个风险小区的损失各不相同. 风险小区内可能存
在不同的森林类型 , 因此需要把各个生态系统的生态损失
度按面积比例合成 ,并假设只要达到某个脆弱指数 ,其森林
损失是一样的. 我们用一个系数与脆弱性指数相乘便可得到
生态损失度 ,这样我们可以得到该风险小区的综合生态损失
度 ,其公式为 ;
　　Dk =β[ ∑ ( S ki / S k) Fi ] (1 ≤i ≤7) (2)
1532 期 　　　　　　　　　　　　　　　　肖风劲等 :中国森林健康生态风险评价 　　　
式中 , Dk 为第 k 个风险小区的综合生态损失度 ,β为脆弱指
数与生态损失指数之间的转换系数 , S ki为第 k 个风险小区内
i 类森林类型面积 , S k 为第 k 个风险小区森林总面积 , Fi 为 i
类森林类型的生态脆弱指数.
414 　综合生态风险指数
　　根据下面公式来计算每个风险小区的风险值 :
　　Rk = Pk·Dk (3)
式中 , Rk 为第 k 个风险小区的风险指数 , Pk 为第 k 个风险小
区内的综合风险概率 , Dk 为第 k 个风险小区的综合生态损
失度. 以上数据通过 GIS 进行管理 ,形成综合生态风险等级
图 (图 2) .
图 2 　中国森林健康综合生态风险评价图
Fig. 2 Map of integrated ecological risk assessment of forest health in
China.
5 　森林生态系统健康风险管理对策
　　1 级生态风险区主要是东北林区和四川省 ,这里有我国
天然林基地 ,无论对我国的林业产业还是生态环境都具有重
要的意义 , 同时也是我国火灾发生最严重的地区 ,森林火灾
所造成的损失是巨大的. 因此 ,在这地区主要是加强森林防
火.森林火灾的发生跟气候变化有很大的关系 ,所以要加强
和重视林火的预报工作 ,严防森林大火. 四川省不仅森林火
灾发生严重 ,而且酸雨发生也很严重 ,也是一个多灾、重灾
区. 因此 ,一方面要加强森林防火工作 ;一方面要加大大气环
境整治力度 ,减少二氧化硫气体的排放.
　　2 级风险区是我国的三北防护林地区 ,包括内蒙古中西
部、新疆、甘肃、宁夏、山西、陕西、青海等地区 ,是我国的风沙
防护林带 ,其生态意义重大. 这些地方大多是以杨树为主的
人工林 ,每年遭受病虫危害很严重. 杨树食叶害虫、蛀杆害虫
以及森林鼠害对此地的森林造成较严重的危害 ,而且此地区
的气候干燥 ,风沙侵蚀大 ,生态环境脆弱 ,森林一旦遭到破坏
将难以恢复. 因此 ,在二级风险区我们应该加强杨树害虫和
鼠害的防治工作 ,加强森林病虫鼠害的预测预报 ;在营林过
程中要注意营造混交林 ,采取林、灌、草相结合的方式. 由于
这些区域的生态条件恶劣 ,对森林的早期培育很不利 ,因此
要加强对幼林的抚育工作和对森林的后期管理工作.
　　3 级风险区主要分布在我国的亚热带地区 ,包括湖南、云
南、福建、广东、广西等地区. 此类地区由于人工林分布广泛 ,
以马尾松和杉木林等纯林为主 ,病虫害特别是松毛虫的危害
特别严重 ,同时也是我国酸雨发生严重的地区 ,风险种类多.
因此 ,在这些地区应加强森林病虫害特别是松毛虫的防治工
作. 由于这些地方林火次数多 ,虽然过火灾面积小 ,但是如果
防火工作不到位的话 ,很可能造成较大的损失 ,特别要注意
冬季防火工作. 这些地区也是我国酸雨重污染区 ,酸雨对本
区域的森林造成很大的危害. 严格控制本区域的大气污染物
排放 ,减少酸沉降对森林的危害 ,也是本地区森林风险管理
的重要工作.
　　4 级风险区主要分布在我国东部暖温带和亚热带地区 ,
包括山东、安徽、河南、湖北、江西、浙江等省. 这些地方的主
要风险源是森林病虫害. 山东、河南等省主要是以杨树害虫
为主 ,而湖北、江西、安徽等省主要是以松毛虫为主. 近年来
在湖北、安徽、山东、江苏、浙江和广东地区都有不同程度地
发生松材线虫危害. 森林线虫虽然发生面积不是很大 ,但是
其危害是毁灭性的. 因此 ,加强病虫害管理 ,特别是松毛虫和
松材线虫的管理 ,是本地区的主要风险管理任务.
　　5 级风险区主要分布在贵州、海南、北京和天津等地区.
这些地区由于风险源相对较少 ,其危害程度也相对够弱 ,因
此其风险相对小.
　　6 级风险区分布在青藏高原林区 ,风险源类型少而且发
生的概率小 ,风险值也最小. 因此 ,对我国森林健康的风险管
理 ,应该注意以下几点 : 1) 建立生态风险监测和管理系统 ,
针对不同级别的风险区采取不同的风险管理对策 ; 2) 加大
国家大气环境的综合整治力度 ,净化大气环境 ,加强我国的
酸雨控制区管理 ,减少酸沉降对森林和其它生态系统的危
害 ;3) 提高公民的防火意识 ,建立完善的防火体系 ;4) 坚持
“预防为主 ,综合防治”的方针 ,建立完善的森林病虫害防治
体系 ,抓好预测预报工作 ,加强植物检疫 ,严格防治外来威胁
性或毁灭性病虫害的入侵、蔓延和扩展 ;5) 以营林技术措施
为基础 ,对林业生产各个环节 (如选择良种、培育壮苗、营造
混交林等)要严格地进行科学管理 ,以改善林木生长环境 ,提
高森林本身的抵抗力 ,保障森林健康.
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3532 期 　　　　　　　　　　　　　　　　肖风劲等 :中国森林健康生态风险评价