全 文 ：五道河林场天然次生林林种结构的研究 3
黄庆丰1 3 3 　亢新刚2
(1 安徽农业大学森林利用学院 ,合肥 230036 ;2 北京林业大学资源与环境学院 ,北京 100081)
【摘要】　对五道河林场天然次生林分布的土层厚度和坡度因子分析表明 ,土层厚度小于 30cm 的薄土层
以及坡度 > 25°的中、厚土层次生林总面积为 2390. 1hm2 ,占全场天然次生林总面积的 83. 5 % ;而土层厚度
≥30cm 同时坡度又 ≤25°的次生林总面积只有 474. 2hm2 ,占全场天然次生林总面积的 16. 5 % ,说明该场
次生林分布地段“生态脆弱性”大 ;提出五道河林场天然次生林以发展水源涵养林、用材林、经济林的林种
结构 ,并用层次分析法确定 3 林种的适宜发展比例为 72. 7 %、18. 6 %、8. 7 %.
关键词 　天然次生林 　林种 　结构 　层次分析
文章编号 　1001 - 9332 (2002) 05 - 0519 - 04 　中图分类号 　S750 　文献标识码 　A
Species structure of natural secondary forest in the Wudaohe farm. HUAN G Qingfeng1 , KAN G Xingang2
(1 College of Forest Utiliz ation , A nhui A gricultural U niversity , Hef ei 230036 ;2 College of Resources and Envi2
ronment , Beijing Forest ry U niversity , Beijing 100081) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2002 ,13 (5) :519～522.
The analysis of soil thickness and slope gradient in natural secondary forest of the Wudaohe forest farm showed
that the area of the secondary forest whose soil thickness was lower than 30 cm and slope gradient was higher
than 25°was 239011hm2 ,covering 8315 % of its total area , while the area with soil thickness of higher than or
equal to 30cm and slope gradient of lower than or equal to 25°was only 47412hm2 , covering 1615 % of the to2
tal. It is suggested that the secondary forest is ecologically fragile ,and this forest farm should develop a mulriple
forest including waterhead2protection forest ,lumber stand and economic forest . It was shown by analytic hierar2
chy process (AHP) that the suitable ratio of three forest types is 7217 % ,1816 % ,817 % ,respectively.
Key words 　Natural secondary forest , Forest species , Structure , Analytic hierarchy process.
3 国家“九五”科技攻关资助项目 (962011203204) .3 3 通讯联系人.
2000 - 01 - 10 收稿 ,2000 - 05 - 15 接受.
1 　引 　　言
次生林资源是我国重要的后备森林资源 ,它不
仅是我国木材生产的主要基地 ,而且还是我国森林
生态系统的主要成分 ,起到维持我国陆地生态系统
平衡及涵养水源、防风固沙、保持水土等作用. 因此 ,
经营和管理好现有的次生林具有重要的生态意义.
分类经营是经营管理好次生林资源的必由之路. 按
照对森林多种功能主导利用的不同 ,相应地把森林
(含林地)划分为“公益林”和“商品林”,形成按各自
的特点和规律运营的一种新型的林业经营体制和发
展模式[1～3 ,6 ,11 ] . 次生林分类经营首先要解决林种
结构配置问题. 本文以坡度和土层厚度作为主要指
标 ,分析五道河林场次生林的“生态脆弱性[8 ]”;在
此基础上用分析层次法[4 ,12 ,13 ,15～18 ]确定该场水源
涵养林、用材林、经济林的适宜比例 ,为合理经营和
管理好现有次生林资源提供科学依据.
2 　研究地区与研究方法
211 　自然概况
研究地点位于河北省承德市五道河林场 ,41°2′～14′N ,
118°11′～29′E ,经营总面积 7108. 4hm2 ,天然次生林面积
2865hm2 ,属暖温带气候特征 ,最高温度 36 ℃,最低温度零下
26 ℃,年平均降水量 550mm ,土壤为棕色森林土、壤土和沙
壤土. 植被类型属于暖温带落叶阔叶林.
212 　研究方法
以五道河林场 1994 年森林资源 2 类调查数据为基本资
料 ,选择坡度和土层厚度 2 因子作为分析五道河林场次生林
林地“生态脆弱性”的主要指标 ,分析该场天然次生林适宜的
林种组成 ;确定土层厚度 ≥30cm ,同时坡度又 ≤25°的中厚土
层天然次生林小斑发展用材林和经济林 ;土层厚度 < 30cm
以及坡度 > 25°的中、厚土层天然次生林小斑发展水源涵养
林 ;在此基础上选用分析系统递阶层次结构的层次分析法 ,
确定五道河林场适宜的林种比例.
3 　结果与分析
311 　生态脆弱性分析
“生态脆弱性”是指森林生态系统一经破坏后就
难以恢复完整生态环境的地段 ,及生态环境极易因
自然条件改变而造成偶发或多发性自然灾害的地
应 用 生 态 学 报 　2002 年 5 月 　第 13 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,May 2002 ,13 (5)∶519～522
段 ,其主要指标有坡度、土壤厚度、土壤质地、地质结
构类型、海拔高度等[8 ] . 根据五道河林场所能提供
的森林资源 2 类调查资料 ,选用坡度、土层厚度作为
“生态脆弱性”的主要分析指标 ,不同坡度和土层厚
度的天然次生林面积分布见表 1.
表 1 　土层厚度、坡度不同的次生林面积分布
Table 1 Secondary forest area distribution according to soil thickness
and slope gradient( hm2)
项目
Itern
≥60cm
> 25° ≤25°
30～60cm
> 25° ≤25°
< 30cm
> 25° ≤25°
合计
Total
面积 Area 104. 9 40. 7 1869. 7 433. 5 412. 6 2. 9 2864. 2
　　由表 1 可知 ,土层厚度 ≥30cm 同时坡度又 <
25°的中、厚土层天然林小斑面积为 474. 2hm2 ,占天
然林总面积的 16. 5 % ;而土层厚度 < 30cm 的薄土
层以及坡度 > 25°的中、厚土层天然林小斑总面积为
2390. 1hm2 ,占天然林总面积的 83. 5 %. 由此可见 ,
五道河林场天然次生林林地的“生态脆弱性”大 ,考
虑到该场特殊的地理位置 ,周围有北京、天津、承德
等大中城市 ,再加上建立生态林业县的战略要求 ,所
以 ,在次生林林种划分时应遵循“生态公益林”为主、
兼顾“商品林”的原则. 故土层厚度 ≥30cm 同时坡度
又≤25°的中、厚土层天然林小斑应发展“商品林”;
而土层厚度 < 30cm 以及坡度 > 25°的中、厚土层天
然林小斑应作为“公益林”经营.
在商品林中土层厚度 ≥30cm ,坡度 < 16°的全
坡、中坡和下坡 ,易于作业的天然林小斑可发展经济
林 ,剩下的发展用材林 ,分析结果见表 2.
表 2 　天然林中厚土层、坡度 < 16°、不同坡位的面积分布
Table 2 Secondary forest area distribution according to soil thickness ,slope gradient below 16°and slope( hm2)
项目
Item
≥60cm
坡中
Mid2slope 下坡Down2slope 全坡Whole2slope 30～60cm坡中Mid2slope 下坡Down2slope 全坡Whole2slope 合计 Total
面积 Area 29. 3 42. 5 14. 3 20. 7 0. 5 0. 8 0 0 15. 5 22. 4 9. 4 13. 6 69 100 %
　　由表 2 可知 ,适宜发展经济林的天然林小班面
积为 69. 0hm2 ,占天然次生林总面积的 2. 4 % ,在商
品林中扣除经济林的面积 ,只剩下 405. 1hm2 发展
用材林 ,占天然次生林总面积的 14. 1 %. 至于“公益
林”的次级林种划分问题 ,就五道河林场来说是以发
展水源涵养林为主. 定性分析表明 ,五道河林场优先
发展的林种依次是水源涵养林、用材林和经济林 ,分
别占天然林小班总面积的 83. 5 %、14. 1 %和 2. 4 %.
以此定性分析的林种比例作为下一步层次分析构造
判断矩阵的依据 ,进一步用数学方法优化各林种的
比例.
312 　层次分析结果
31211 层次分析模型 　层次分析 (AHP)是美国匹兹
堡大学 Saaty 教授于 70 年代提出的 ,是一种定性和
定量分析相结合的多目标决策分析方法. 特别是将
决策者的经验判断给予量化 ,对目标 (因素) 结构复
杂且缺乏必要的数据情况下更为实用. 它的基本思
想是按问题要求建立起一个描述系统功能或特征的
内部独立的递阶层次结构 ;通过两两比较因素 (或目
标、准则、方案) 的相对重要性 ,给出相对比例标度 ,
构造上层要素对下层要素的判断矩阵 ,以给出相关
元素对上层某要素的相对重要系列.
层次分析的工作步骤主要是构造 AHP 模型、构
造判断矩阵、层次排序及一致性检验. 根据上述的定
性分析结果 ,五道河林场天然次生林经营的主要目
标是发挥次生林的生态效益和社会效益 ,因此 ,确定
该场次生林经营的递阶层次结构见图 1. A 是经营
次生林的总目标 ,确保次生林经营发挥最佳的整体
效益 ;B1 生态效益 :指涵养水源、保持水土、防风固
沙、调节气候等 ;B2 经济效益 :指经营森林的纯收益
的净现值 ;B3 社会效益 :指满足人们对森林游憩、科
研等的需要.
目标层 A 　　　　　　　　　A 良好的森林生态系统
Objective 　　　　　　　　Healthful forest ecosystem
　　|
　　
　　|
准则层 B 　　　B1 生态效益　　　B2 经济效益　　　B3 社会效益
Standard 　　Ecological benefit 　　Economic benefit 　　Social benefit
　　|
　　
　　|
指标层 C 　　C1 用材林　　　　C2 水源涵养林　　　C3 经济林
Indicator 　　Timber forest 　　Waterhead forest 　　Economic forest
图 1 　递阶层次结构
Fig. 1 Hierarchy structure.
31212 判断矩阵 　采用 AHP 两两比较的方法 ,构造
上层要素对下层要素相对重要性的判断矩阵. 赋值
办法及标准为 :1 表示两个因素相比 ,具有同等重要
性 ;3 表示两个因素相比 ,一个因素比另一个因素稍
微重要 ;5 表示两个因素相比 ,一个因素比另一个因
素明显重要 ;7 表示两个因素相比 ,一个因素比另一
个因素很重要 ;9 表示两个因素相比 ,一个因素比另
一个因素绝对重要 ;2、4、6、8 为上述两相邻判断的
中值 ;若因素 i 与因素 j 比较得判断 aij ,则因素 j 与
因素 i 的重要性为 aji = 1/ aij . 各层判断矩阵如表 3.
025 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷
表 3 　各层的判断矩阵
Table 3 Judge matrix
A2B 层 A2B Hierarchy
A B1 B2 B3
B1 1 6 3
B2 1/ 6 1 1/ 5
B3 1/ 3 5 1
B12C 层 B12C Hierarchy
B1 C1 C2 C3
C1 1 1/ 7 2
C2 7 1 7
C3 1/ 2 1/ 7 1
B22C 层 B22C Hierarchy
B2 C1 C2 C3
C1 1 7 5
C2 1/ 7 1 1/ 3
C3 1/ 5 3 1
B32C 层 B32C Hierarchy
B3 C1 C2 C3
C1 1 1/ 6 3
C2 6 1 7
C3 1/ 3 1/ 7 1
31213 AHP 计算及一致性检验 　采用方根法计算
判断矩阵的特征向量 ( W) 和最大特征根 (λmax) ,并
进行一致性检验[17～19 ] .
1)判断矩阵 A2B (各准则相对于总目标的相对
重要性权重值)
W =
0. 635
0. 078
0. 287
　
λmax = 3. 093 　R I = 0. 58
CI = 0. 0465 CR = 0. 08 　
2)判断矩阵 B12C(各指标层相对于生态效益的
相对重要性权重值)
W =
0. 139
0. 773
0. 087
　
λmax = 3. 053 　R I = 0. 58
CI = 0. 027 　CR = 0. 047
3)判断矩阵 B2 - C (各指标层相对于经济效益
的相对重要性权重值)
W =
0. 731
0. 081
0. 188
　
λmax = 3. 064 　R I = 0. 58
CI = 0. 032 　CR = 0. 055 　
4)判断矩阵 B32C(各指标层相对于社会效益的
相对重要性权重值)
W =
0. 172
0. 750
0. 078
　
λmax = 3. 098 　R I = 0. 58
CI = 0. 049 　CR = 01084 　
5) B2C 层总排序及一致性检验如下 :
B1 B2 B3 层次 C 的总排序 ( W)
C 0. 635 0. 078 0. 287
C1 0. 139 0. 731 0. 172 0. 186
C2 0. 773 0. 081 0. 750 0. 727
C3 0. 087 0. 188 0. 078 0. 087
　　CI = 0. 028 ×0. 635 + 0. 032 ×0. 078 + 0. 049
　×01287 = 0. 034
　　R I = 0. 58 　CR = 0. 059
上述公式中 ,λmax为判断矩阵的最大特征根 , R I
为判断矩阵的平均随机一致性指标值 , CI 为一致性
或判断可靠性的度量 , CR 为一致性比例. 当 CR <
0. 1 时 ,则认为判断矩阵的一致性是可以接受的. 结
果表明 ,五道河林场天然次生林适宜发展的林种结
构比例为水源涵养林占 72. 7 % ,面积2082. 2hm2 ;用
材林占 18. 6 % ,面积 532. 7hm2 ;经济林占 8. 7 % ,面
积 249. 2hm2 .
4 　讨 　　论
次生林分类经营已势在必然 ,为满足次生林分
类经营的需要 ,有必要改进传统的森林资源调查方
法和内容. 传统森林资源调查的主要目的是为用材
林经营提供服务 ,其调查方法经典落后 ,调查内容过
分强调对森林面积和蓄积的调查. 因此 ,改进后的森
林资源调查 ,应根据不同的林种特点 ,分别制定其调
查方法和内容. 在调查方法上除保持传统的样地、标
准地调查外 ,还应增加如遥感 ( RS) 、地理信息系统
( GIS) 、全球定位系统 ( GPS)简称“3S”等先进技术的
应用 ;调查内容上既重林分因子如直径、树高、面积、
蓄积量、生长量、出材率等 ,又重立地因子及其它因
子的全面调查 ,如土壤厚度、坡度、坡向、坡位、海拔、
土壤质地、结构、地利级、与主要水体和铁路公路的
距离、林下的动物、植物、微生物等.
林种划分只是次生林分类经营的手段 ,而不是
目的 ,关键在于建立“商品林”投资机制和“公益林”
生态效益补偿制度 ,尤其是生态效益补偿制度. 如果
这一制度不能落实 ,森林经营者因放弃“商品林”经
营 ,而得不到经济补偿 ,那么 ,森林分类经营就不可
能得到真正实施. 可喜的是国家已明确将现有国营
林场分为两大类型 ,即以发展“商品林”为主的林场
和以发展“公益林”为主的林场 ,有关生态效益补偿
制度问题也将会得到解决[5 ,7 ,9 ,10 ,14 ,19 ] .
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作者简介 　黄庆丰 ,男 ,1963 年生 ,硕士 ,副教授 ,主要从事
森林经理学教学和可持续经营研究 ,发表论文 10 余篇. E2
mail :huangqf @mail. hf . ah. cn
225 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷