全 文 ：第 32卷 第 5期 生 态 科 学 32(5): 624-630
2013年 9月 Ecological Science Sept. 2013
收稿日期：2012-09-15收稿，2013-01-19接受
基金项目：林业公益性行业科研专项经费项目（201104029）资助
作者简介：张建亮（1983—），男，博士研究生，主要从事自然保护区规划设计、自然保护区保护成效相关研究
*通讯作者：王清春，讲师，E-mail: wangqch96@yahoo.com.cn

张建亮，王清春，崔国发，陈永财. 长白山自然保护区阔叶红松林质量快速评价[J]. 生态科学, 2013, 32(5): 624-630.
ZHANG Jian-liang, WANG Qing-chun, CUI Guo-fa, CHEN yong-cai. Rapid assessment on quality of the mixed broadleaf and Korean
pine forest in Changbai Mountain Nature Reserve[J]. Ecological Science, 2013, 32(5): 624-630.

长白山自然保护区阔叶红松林质量快速评价
张建亮 1，王清春 1*，崔国发 1，陈永财 2
1.北京林业大学自然保护区学院，北京，100083
2.长白山自然保护管理中心，安图，133600
【摘要】 根据林地的自然性、林地质量、林分生长状况、群落完整性和稳定性五方面特征，选择 17个指标构建评价模型，对
长白山自然保护区阔叶红松林质量进行了评价。结果表明：长白山自然保护区阔叶红松林“一级”小班 9个，占 2.190%，“二
级”小班个数和面积分别占 97.080%和 97.627%，“三级”小班 3个，没有“四级”小班。自然保护区阔叶红松林总体质量得分
0.858，等级为“二级”，表明长白山自然保护区对阔叶红松林的总体质量较好。类准则层质量评价中，群落完整性质量等级为
“三级”，群落稳定性“三级”的小班个数和面积占 20%以上，表明人类长期的林下干扰对阔叶红松林质量造成一定负面影响。
关键词：阔叶红松林；快速评价；层次分析法；森林类型自然保护区
doi:10.3969/j.issn. 1008-8873.2013.05.017 中图分类号：S718.5 文献标识码：A 文章编号 1008-8873(2013)05-624-07
Rapid assessment on quality of the mixed broadleaf and Korean pine forest in
Changbai Mountain Nature Reserve
ZHANG Jian-liang1, WANG Qing-chun1* , CUI Guo-fa1, CHEN yong-cai2
1.College of Nature Conservation, BeijingForestryUniversity, Beijing 100083,China
2.Changbai Mountain Nature Reserve, Antu 133600,China

Abstract: From the aspects of naturality, forest land quality, condition of forest growth, community integrity and community stability,
we selected 17 indicators and set up an evaluation model to assess the quality of the mixed broad-leaf and Korea pine forest in Changbai
Mountain Nature Reserve. The results showed that there were 9 forest subcompartments on level 1, accounting for 2.190% of the total
subcompartment number. Both the number and the area of subcompartments on level 2 were dominant, accounting for 97.080% and
97.627% respectively. The number of level 3 subcompartment was only 3, and there was no subcompartment on level 4. The general
quality score of the mixed broad-leaf and Korea pine forest in the nature reserve was 0.858, and the quality grade was level 2. These
indicate the general quality of mixed broad-leaf and Korea pine forest in the nature reserve was good. However, the quality grade of
community integrity was level 3, and both the number and the area of subcompartments with community stability were more than 20%.
These suggest that the long-term human activities have brought negative effect on the quality of mixed broad-leaf and Korea pine forest.

Key words: mixed broad-leaf and Korea pine forest; rapid assessment; analytic hierarchy process; forest type nature reserve
5期 张建亮，等. 长白山自然保护区阔叶红松林质量快速评价
1引言(Introduction)

自然保护区已成为保护生物多样性国家战略
的基础[1,2]。截止至 2012年，我国已经建立自然保
护区 2 640个，其中森林生态系统类型自然保护区
（以下称森林类型自然保护区）达 1 356 个，占
51.36%[3]。森林资源质量的优劣，直接关系到该类
自然保护区功能的发挥与保护价值的实现。如何科
学、客观、快速地评价森林资源质量，成为森林类
型自然保护区生境研究和森林管理的首要任务之
一，是森林类型自然保护区建设和管理中亟待解决
的科学问题。
自 20世纪 80年代起，加拿大、澳大利亚、美
国等国家在长期监测项目的基础上，开始对森林生
态系统健康进行评价[4,5]，一些国际组织在森林保护
与可持续经营方面提出了一些标准与指标框架[6]。
国内学者也在尝试着建立各种指标体系评价森林资
源质量[7-11]，比较有代表性的是崔国发（2011）在
评价森林可持续性经营时提出了的由 28 个指标构
成的评价体系[12,13]。该评价体系主要从森林资源的
利用状况、森林受干扰状况及森林群落质量三方面
对森林可持续性进行评价，涉及森林采伐利用、自
然干扰和人类干扰方面的指标较多。而本研究是以
发挥自然保护区森林保护功能为目的，专门针对自
然保护区森林资源质量的评价。
本文紧密结合森林资源清查数据，构建了一套
适合森林类型自然保护区森林质量评价的指标体
系，提出了一种简便易行、实践性强的方法。同时，
对长白山自然保护区阔叶红松林的资源质量进行了
评价。

2材料与方法 (Materials and methods)

2.1 研究区概况
长白山自然保护区位于我国吉林省中东部（图
1B），属于受季风影响的温带大陆性山地气候。地
形由下而上可以明显的分为山前熔岩台地、山前熔
岩高原和火山锥体 3个环状地带，熔岩台地海拔在
1 000 m以下，地势较平缓，熔岩高原介于熔岩台
地与火山锥体之间，海拔约在 1 000 m-1 800 m之
间，是陡峭的火山锥体向熔岩台地的过度地带（如
图 1A）。区内植物属于长白山植物区系，随环境梯
度呈垂直变化，自下而上依次形成次生阔叶林、寒
温带针阔混交林、亚寒带针叶林、亚寒带岳桦林及
北极圈高山苔原五个植被分布带[14]。森林植被主要
分布在海拔 2 000 m 以下[15]。其中，阔叶红松林主
要分布在自然保护区北坡海拔 720 m-1 100 m之间
的熔岩台地上（图 1A），是我国山地植物水平分布
的地带性植被。由于红松与其它伴生树种生态位的
最佳组合，阔叶红松林成为长白山地区生物多样性
最为丰富的生态系统类型。

图 1 长白山自然保护区位置及地理概况
Fig.1 Geographic location and topography of the Changbai
Mountain Nature Reserve

2.2 研究方法
2.2.1评价指标体系构建
采用目标法，将评价指标体系分为四个层次：
目标层、准则层、类准则层和指标层。首先将阔叶
红松林的小班数据全部转化为具体指标，再对指标
进行归类调整，得到阔叶红松林质量评价指标体系，
总计 17个指标（见表 1）。
2.2.2指标权重的确定
利用层次分析法，确定各层评价指标的权重。
通过软件 YAAHP 0.5实现。权重计算结果见表 1。
2.2.3指标基准值的分级量化及赋值
指标基准值的分级采用参照技术规定、查阅专
业用表及 K-均值聚类法等三种方法，将每个评价指
标基准值划分为“好”、“中”、“差”三个等级。利
用黄金分割法[16,17]，依次为各指标赋值 1.000、0.618
和 0.382。见表 2。
2.2.4 评价模型构建
B A
长白山自然保护
吉林省
625
生 态 科 学 Ecological Science 32卷 626
阔叶红松林小班 j各类准则层质量 Cj和小班综
合质量 Aj由下式得出：
å
=
¢×=
m
1
j )(C
i
Diij WD

å
=
×=
17
1
j )(A
i
Diij WD

式中，WDi＇为各指标相对于类准则层的权重，
其值为指标权重与类准则层权重的商。m为类准则
层中评价指标的数目。WDi为指标层中各评价指标
的权重。
类准则层总体质量C及自然保护区阔叶红松林
总体质量 A采用以小班面积 Sj加权的方法：
)(
1
1
C j
n
j
n
j
j
j C
S
S
×= å
å=
=
)(
1
1
A j
n
j
n
j
j
j A
S
S
×= å
å=
=

2.2.5评价结果与分级
根据质量指数 A(j)/C(j)的值域范围[0.382,1]，
依据黄金分割法划分为四个等级。一级：
0.910≤A(j)/C(j)≤1.000，二级：0.764≤A(j)/C(j)<0.910，
三 级 ： 0.618≤A(j)/C(j)<0.764 和 四 级 ：
0.382≤A(j)/C(j)<0.618。

2 结果与分析 (Results and analysis)

2.1阔叶红松林质量状况指数统计特征分析
从正态显著性检验 Kolmogorov-Smirnov 检验和
Shapiro-Wilk 检验可知，自然性、林地质量、林分
生长状况、群落完整性和群落稳定性均不服从正态
分布。自然性、林地质量和林分生长状况的偏态系
数小于 0（表 3），为负偏态分布，其质量指数分布
峰值分别集中在 1.000、0.738和 1.000，由峰度系数
可知，自然性与林分生长状况指数集中趋势更加明
显，表明自然性和林分生长状况指数集中分布在指
数较大的区域。群落完整性指数分布的峰值为
0.682，偏度系数 0.659，峰度系数-1.104小于 0（表
3），表明群落完整性质量指数为正偏态分布，且质
量指数多分布在值较小的区域。群落稳定性指数偏
态系数为-0.001，偏态不明显，峰度系数小于 0，分
布较为离散。阔叶红松林综合质量状况指数分布为
负偏态分布，集中分布在其峰值 0.868 附近，数值
较小的区域分布较少，总体质量较高。
表 1 阔叶红松林质量状况评价指标体系及权重
Table 1 Indicators and weights for quality of the mixed broadleaf and Korea pine forest
目标层
Object
hierarchy
准则层
Rule hierarchy
类准则层
Category rule
hierarchy
指标层
Indicator hierarchy
指标权重
Indicator
weights
林分起源 Forest source(D1) 0.085 森林自然性(B1)
Forest naturality
自然性
Naturality(C1) 龄组 Age group(D2) 0.127
立地级 Site class(D3) 0.089
土壤质地 Soil texture(D4) 0.073
林地质量
Forest land
quality(C2) 土壤厚度 Soil thickness(D5) 0.073
单位面积活立木蓄积 Living wood growing stock per
hectare(D6)
0.124
平均胸径 Average DBH(D7) 0.056
森林生产力
Forest
productivity
(B2)
林分生长状况
Condition of forest
growth(C3)
平均树高 Average height(D8) 0.056
群落结构类型 Type of community structure(D9) 0.047
郁闭度 Canopy density(D10) 0.047
下木盖度 Understory coverage(D11) 0.022
下木高度 Understory height(D12) 0.016
活地被物盖度 Living mulches coverage(D13) 0.015
群落完整性
Integrity of
community
structure(C4)
活地被物高度 Living mulches height(D14) 0.012
建群种蓄积比 Constructive species stock ratio(D15) 0.087
幼树中建群种组成状况 Composition of Constructive
species in regeneration layer(D16)
0.039
森林质量
Forest
quality
（A）
森林群落结构的
完整性和稳定性
Integrity and
stability of forest
community
structure
(B3)
群落稳定性
Stability of
community
structure(C5) 更新等级 Update level(D17) 0.032


5期 张建亮，等. 长白山自然保护区阔叶红松林质量快速评价

表 2评价指标基准值的分级量化及赋值
Table 2 Classification of reference value of indicators
评价指标 指标优劣等级 Relative merit of indicators
Indicators 好 Good（赋值 1.000） 中Medium (赋值 0.618) 差 Poor（赋值 0.382）
林分起源 Forest source(D1)a 天然林 Natural forests 人工、天然混交林 Natural and
artificial mixed forests
人工林 Planted forests
龄组 Age group(D2)a 成熟、过熟林Mature and
overmature forests
近熟林 Nearly mature forests 幼龄林、中龄林 Yong
and middle-age forests
立地级 Site class(D3)b Ⅰ级、Ⅱ级 Ⅲ级 Ⅳ级、Ⅴ级
土壤质地 Soil texture(D4)a 壤土 Loam 粘壤土 Sandy loam、砂壤土 clay loam 粘土 clay、砂土 Sand
土壤厚度 Soil thickness(D5)a ≥60 cm 30 cm ≤ D5<60 cm ＜30 cm
单位面积活立木蓄积 Living
wood growing stock per
hectare(D6)c
≥150 m3/hm2 50 m3/hm2 ≤ D6<150 m3/hm2 ＜50 m3/hm2
平均胸径 Average DBH(D7)c ≥25 cm 13 cm ≤ D7< 25 cm ＜13 cm
平均树高 Average height(D8)c ≥15 m 5 m ≤ D8< 15 m ＜5 m
群落结构类型 Type of
community structure(D9)a
完整结构 complete
Structure
复杂结构 Complex structure

简单结构 Simple
structure

郁闭度 Canopy density(D10)a ≥0.7 0.40-0.69 0.20-0.39
下木盖度 Understory
coverage(D11)a
≥70% 50%-69% ≤49%
下木高度 Understory
height(D12)d
≥2 m 1 m-1.9 m ＜1 m
活地被物盖度
Living mulches coverage(D13)a
≥70% 50%-69% ＜50%
活地被物高度
Living mulches height(D14)d
≥1 m 0.6 m-0.9 m ＜0.6 m
建群种蓄积比
Constructive species stock
ratio( D15)e
＜65% 65%-90% ＞90%
幼树中建群种组成状况
Composition of Constructive
species in regeneration
layer(D16)a
有建群种幼树且占优势
Constructive species exist
in regeneration layer
有建群种幼树但优势不明显
Constructive species exist in
regeneration layer, but its dominance is
not obvious
无建群种幼树
Constructive species
doesn’t exist in
regeneration layer
更新等级
Update level(D17)a
苗高（sapling height）<30
cm ， 株 数 （ individual
number）≥5 000株/hm2；
苗高 30 cm-49 cm，株数≥
3000 株 /hm2；苗高≥50
cm，株数≥2 500株/hm2
苗高<30 cm，株数 3 000株/hm2-4 900
株/hm2；苗高 30 cm-49 cm，株数 1 000
株/hm2-2 900株/hm2；苗高≥50 cm，
株数 500 株/hm2-2 499株/hm2
苗高<30 cm，株数<3
000 株 /hm2；苗高 30
cm-49 cm，株数<1000
株/hm2；苗高≥50 cm，
株数<500株/hm2
注：a. 指标基准值来自《森林资源规划设计调查主要技术规定》、《森林资源规划设计调查技术规程》；b. 指标基准值通
过查阅《中国北方林业技术大全》地位级表、《森林调查常用表》获得地位级；c. 指标基准值来自《国家森林资源连续清查
技术规定》；d. 指标基准值通过 K-均值聚类法划分等级；e. 指标等级划分参考《森林可持续状况评价导则》。

3.2阔叶红松林质量等级及分布
长白山自然保护区阔叶红松林自然性总体得分
0.992（表 4），质量等级“一级”的小班个数 387
个，面积 19 870 hm2，分别达到 94.461%和 96.809%，
这些林分均为天然的成、过熟林。“二级”小班个数
18，面积占 2.787%，主要是由天然的近熟林组成。
“三级”小班是天然的中龄林，小班个数、面积仅
占 1.460%和 0.404%。自然性质量等级的空间分布
见图 2A。林地质量总体质量等级为“三级”，“三级”
小班个数和面积明显占优，“二级”和“四级”也较
多（图 2B）。主要由于阔叶红松林带土壤主要为暗
棕壤，是地带性土壤，成土过程为黏化和森林腐殖
627
生 态 科 学 Ecological Science 32卷 628
化过程，土层不厚，在 40 cm左右，质地较粗，有
一部分粘土。林分生长状况“一级”小班个数占绝
对优势（图 2C），达 405 个，面积占 99.298%。阔
叶红松林单位面积蓄积平均在 300 m3·hm-2以上，
平均胸径大于 28 cm，平均树高也在 22 cm以上，
林分生长状况总体质量“一级”。群落完整性方面，
“二级”和“三级”小班个数和面积占优，其中，
“二级”小班主要分布在头道管理站的西北部和头
西站的南部，“三级”小班则集中分布在白河管理站
的东部和头道管理站的西南及南片（图 2D）。完整
性总体质量“三级”，这主要是由于阔叶红松林下木
盖度较小未成层，导致群落结构类型不完整。群落
稳定性“一级”和“二级”小班占多数，“三级”小
班 85个，小班个数和面积都占 20%以上（图 2E），
这些林分幼苗的更新状况较差。

表 3 阔叶红松林质量指数统计特征
Table 3 Statistical characteristics of quality indices of the mixed broad-leaf and Korea pine forest
正态显著性检验
质量指数
Quality index
范围
Range
峰值
Peak value
偏度系数
Skewness
峰度系数
Kurtosis Kolmogorov-
Smirnov test
Shapiro-
Wilk test
自然性指数 naturality index 0.629-1.000 1.000 -4.188 16.976 0.000 0.000
林地质量指数 Forest land quality index 0.471-1.000 0.738 -0.473 0.197 0.000 0.000
林分生长状况指数 forest growth index 0.620-1.000 1.000 -4.467 28.046 0.000 0.000
群落完整性指数 Community integrity index 0.569-0.916 0.682 0.659 -1.104 0.000 0.000
群落稳定性指数 Community stability index 0.714-1.000 0.923 -0.001 -1.492 0.000 0.000
综合质量指数 General quality index 0.715-0.933 0.868 -1.017 2.167 0.000 0.000

表 4阔叶红松林质量等级状况
Table 4 Quality grades of the mixed broad-leaf and Korea pine forest
小班个数/面积
The number/area of Subcompartment
一级
Level 1
二级
Level 2
三级
Level 3
四级
Level 4
总体得分 /质量等级
General score/Grade
个数 number
比例 proportion
387
94.461%
18
4.380%
6
1.460%
0
0% 自然性
Naturality 面积 area
比例 proportion
19870
96.800%
572
2.787%
83
0.404%
0
0%
0.992/Level 1
个数 number
比例 proportion
1
0.243%
62
15.085%
278
67.640%
70
17.031% 林地质量
Forest land quality 面积 area
比例 proportion
54
0.263%
2727
13.286%
13420
65.384%
4324
21.067%
0.696/Level 3
个数 number
比例 proportion
405
98.540%
5
1.217%
1
0.243%
0
0% 林分生长状况
Condition of forest growth 面积 area
比例 proportion
20381
99.298%
128
0.624%
16
0.078%
0
0%
0.992/Level 1
个数 number
比例 proportion
13
3.163%
128
31.144%
268
65.207%
2
0.487%
群落完整性
Integrity of community
structure
面积 area
比例 proportion
643
3.133%
6491
31.625%
13255
64.580%
136
0.663%
0.744/Level 3
个数 number
比例 proportion
148
36.010%
178
43.309%
85
20.681%
0
0%
群落稳定性
Stability of community
structure
面积 area
比例 proportion
7245
35.298%
8986
43.781%
4294
20.921%
0
0%
0.833/Level 2
个数 number
比例 proportion
9
2.190%
399
97.080%
3
0.730%
0
0% 综合质量
General quality 面积 area
比例 proportion
451
2.197%
20038
97.627%
36
0.176%
0
0%
0.858/Level 2


5期 张建亮，等. 长白山自然保护区阔叶红松林质量快速评价

阔叶红松林总体质量评价中，“一级”小班 9
个，面积 451 hm2。“二级”小班个数和面积明显占
优，小班个数 399，占总数的 97.080%，面积 20 038
hm2，占 97.627%。“三级”小班仅 3个。没有质量
等级为“四级”小班。质量等级为“一级”的小班
零散分布在白河管理站和头西管理站，“三级”小班
为白河管理站第 8林班的第 6小班、白山管理站 17
林班的第 5小班和 21林班的第 9小班（图 2F）。根
据面积加权法，长白山自然保护区阔叶红松林总体
得分为 0.858，总体质量级别为“二级”。
图 2 阔叶红松林质量等级空间分布. A—自然性，B-林地质
量，C-林分生长状况，D-群落完整性，E-群落稳定性，F-
阔叶红松林总体质量
Fig. 2 The spatial distribution for different quality grades of
the mixed broad-leaf and Korea pine forest. A- naturality,
B- Forest land quality, C- Condition of forest growth, D-
Integrity of community structure, E- Stability of community
structure, F-General quality

4 讨论 (Discussion)

长白山自然保护区阔叶红松林总体质量等级为
“二级”，表明自然保护区阔叶红松林的总体质量较
好。保护区建立后，对区内森林采取了严格的禁伐
措施，全区针阔混交林乔木层相对稳定，整体空间
格局保存完好，这是保护区阔叶红松林整体质量较
好的主要原因。群落完整性质量等级“三级”、稳定
性质量“三级”的小班数目较多，可能与长期以来
对林下人类活动采取了开放式的管理方式有关。阔
叶红松林主要分布在北坡海拔低的熔岩台地上，地
势较平缓，且紧邻二道白河镇，长期的人类干扰致
使林分灌木层平均盖度较小，常不足 20%。过去红
松籽的采集面积占到原生阔叶红松林的 47%，在核
心区占到 43%[18]。人类长期采集红松籽的林下活动
对红松的更新造成一定的负面影响，虽然在 2000
年自然保护区内红松籽的采集被禁止，然而，在
2000年到 2006年间，红松籽的产量却下降了 2/3[19]。
另外，人类长期林下对地面的践踏常常使得一些地
面芽和地上芽植物比例下降，一年生植物和地下芽
植物比例上升[20]，改变草本层的外貌结构，降低草
本层的稳定性，影响到群落的总体质量。
本研究所有评价指均可从国家森林资源清查数
据中直接或者通过简单的计算获取。森林资源清查
资料属于本底资料，几乎全国任何一个森林类型自
然保护区都具备，只要能获取自然保护区森林资源
清查数据，即可快速得到评价结果，克服了以往研
究指标难获取，应用性较差的问题。另外，本方法
所涉及的理论知识易于理解，没有深奥的理论推理，
各评价指标涵义明确，注重实践应用，可操作性较
强。
与崔国发（2011）[12]森林可持续状况评价涉及
的森林资源质量指标相比，在森林群落完整性方面
增加了下木盖度、下木高度、活地被物盖度和活地
被物高度四个指标，群落稳定性方面增加了幼树中
建群种组成状况指标，更加全面反映了群落结构的
完整性和群落的稳定性状况。在评价结果的等级划
分中，崔国发（2011）在指标的赋值中利用黄金分
割原理，在评价结果等级划分时采用了 0-1 区间等
分法，将评价结果划分“优”（质量指数≥0.80）、“良”
（0.60≤质量指数＜0.80）、“中”（0.40≤质量指数
＜0.60）、“差”（质量指数＜0.40）四个等级，由于
指标最小赋值为 0.382，这样的划分导致质量等级
“差”的得分区间实际为[0.382, 0.4），从而整体上
高估了实际森林质量。本研究在指标的赋值和评价
结果等级划分时均采用了黄金分割法，根据质量指
数 A(j)/C(j)的值域范围 [0.382,1]，最小值从 0.382计
起，对评价结果的划分则更具合理性。
目前，森林类型自然保护区保护效果评价已成
为自然保护区研究领域的热点问题，国际开展了不
少研究[21-23]。自然保护区保护效果评价被国家林业
局列为林业公益性行业科研专项经费项目
（201104029）。借助自然保护区开展的森林资源连
续清查的优势，基于森林小班，在时间上分析森林
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生 态 科 学 Ecological Science 32卷 630
资源质量的变化，在空间上与周边相似地理条件区
域的森林对照，评估自然保护区对森林资源的保护
效果，本研究所提出的方法具有一定的应用前景。
由于长白山自然保护区地处中朝边界，其周边林场
森林资源清查数据属于涉密资料，本研究未能获得
该部分的数据，所以在森林资源质量评价时未能将
自然保护区与周边林场进行对照。这是本研究的不
足之处。

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