全 文 ：第 !" 卷 第 # 期
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林 业 科 学
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北京山区森林健康的多尺度评价!
张国祯&7甘7敬&7朱建刚$
"&2北京市园林绿化局7北京 &%%%$?# $6中国科学院生态环境研究中心7北京 &%%%C>$
摘7要!7北京山区森林是北京市重要的绿色屏障!其健康状况事关首都生态安全等重大问题% 基于森林资源二
类调查数据和样地调查数据等!利用多层模糊综合评价法!从林分(景观和区域多尺度对北京山区森林健康状况进
行耦合评价% 结果表明& 在区域尺度上!北京山区森林整体处于亚健康状态# 在景观尺度上!&C 类森林景观要素类
型中!健康的森林 ! 类!亚健康的 &$ 类!不健康的 $ 类# 在林分尺度上!8% &#!个森林经营小班中!亚健康的最多!数
量为&$ $$#个!面积比例 !$2$&d# 不健康和疾病的数量为? >8!个!面积比例 $"2>"d% 因此!北京山区森林急需进
行健康经营和管理以提高健康等级%
关键词&7森林健康# 模糊综合评价# 多尺度# 北京山区
中图分类号! ’" B?C777文献标识码!-777文章编号!&%%& B"!CC#$%&&$%# B%&!8 B%?
收稿日期& $%%? B%> B%># 修回日期& $%&& B%$ B$C%
基金项目& 北京市科委重大科技项目" %^"%#%%&%%%%?&$ %
!甘敬为通讯作者%
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G@95HW40I@D5&7W95 3F5H&7G@4 3F95H95H$
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;,< ="&5(&7L0MD;<@D91<@# L4IIQ;Q5<@D77森林能够提供多种物质产品和生态产品"靳芳
等! $%%># ,‘9NI#3&.6! $%%"$% 然而!由于人类活动
加剧!森林破碎化程度增加!导致森林更容易受到病
虫害(火险和极端气候的胁迫 ",FD:DA955 #3&.6!
$%%%# ,‘9NI#3&.6! $%%"# m10;#3&.F! $%%?$% 因此!
森林健康成为现代森林经营管理的目标"RD55D<#3
&.F! $%%C$% 对现有森林实施以森林健康为目标的
经营和管理活动!其重要意义在于& 一方面!使人类
健康不至受到由病变森林引发的各种灾害的威胁#
另一方面!使人类能从健康森林可持续地获得各类
产品和生态服务价值% 为了满足这一目标!对现有
森林质量"即森林健康程度$进行诊断与评价!以此
来揭示森林病变原理和健康调控机制!是一条可行
途径%
目前!国内外学者和机构已从诸多方面对森
林健康评价进行大量研究!涉及的评价指标不同
"(0;<959I9#3&.F! &??$# =N(45D#3&.6! $%%%#
G9M50N@ #3&.F! $%%! $ !评价方法各异 "陈高等!
$%%!# 肖风劲等! $%%!# M^DTDM#3&.6! $%%C# 王义
平等!$%%C$ % 但此类研究多关注于某单一尺度!
如林分尺度 " 4^N@D;5D#3&.F! $%%$ $ (景观尺度
"GFM1DU9HD5 #3&.F! $%%" $或区域尺度 "Z00:91#3
林 业 科 学 !" 卷7
&.F! $%%>$等!并未针对同一对象从多尺度进行研
究% 森林作为一个具有时空异质性和等级结构的
复杂系统!其健康本质很难通过单一尺度上的评
价得以全面揭示!而多尺度耦合评价是阐明森林
健康本质的关键%
北京山区森林是北京市重要的绿色生态屏障!
其健康程度直接关系到首都生态安全等重大问题%
本文从林分(景观和区域 8 个尺度对北京山区森林
质量进行诊断与评价!并实现尺度之间的耦合过程!
旨在察明北京山区森林健康状况% 在实践工作中!
林分尺度的森林健康评价结果可直接作为森林健康
调控与维护等经营管理实践工作的参考依据!而景
观尺度和区域尺度的健康评价结果可为制定北京山
区森林健康经营(管理规划提供重要依据%
&7研究区概况
@?@A自然地理
北京山区位于北京市的北部和西部"&&>a$>b)
&&"a8%b*! 8?a&$b)!%a%>b+$!由两大山系组成!西
部属太行山脉!北部属燕山山脉% 北京山区面积
&% %"$2> ‘A$!占北京市国土总面积的 #&2!d% 北
京山区属暖温带半湿润季风大陆性气候!气候垂直
地带性明显!年均降水量 !"% j##% AA!年均气温
&% j&$ c% 山地土壤带属于暖温带半湿润地区的
褐土地带!土壤垂直地带性明显% 山区地带性植被
类型为暖温带落叶阔叶林!垂直分异明显%
@?>A森林资源
根据北京市,十五-森林资源二类调查结果"北
京市 园 林 绿 化 局! $%%> $! 北 京 山 区 林 地 面 积
CC% ?%"28 @A$!占全市林地面积的 C82>#d% 北京
山区森林面积!#? %$82& @A$!森林覆盖率 !#2>>d!
林木绿化率 #"2C>d"表 &$%
表 @A北京山区林地面积
C%1D@A70%0’(0’8%.0%1.,"*=""5.%)5%&,% ’)
#"9)0%’)"9(%&,% "*6,’X’)-
类别 ’0M< 面积 -MD9e@A$
合计 ’4AA9森林 S0MD;< !#? %$82&
疏林地 \OD5 L0MD;<195: ! #$
灌木林地 R4;@ L0MD;< 8$% ?"!2C
林地 Z00:195: 无立木林地 +05X;<0N‘D: L0MD;<195: 8 %"C2?
苗圃地 +4M;DMQ195:; #>!2>
未成林地 n05H9L0MD;<92#
荒山荒地 R9MMD5 @F1;9L0MD;<9辅助 生 产 林 地 ’ODNF91195:;L0M
L0MD;&?82C
四旁占地 .95: 0NN4O9 >"C2%
$7数据与方法
>?@A尺度确立
根据 =95H4;05"&??%$和 _941"&??&$提出的针
对不同研究等级的空间尺度判别标准!结合北京山
区森林可持续经营的实际需要!本文基于 8 个尺度!
即林分"或小班$(景观和区域尺度!评价研究北京
山区森林的健康状况%
在林分尺度上!评价对象为森林资源二类调查
的各小班!共计 8% &#! 个!本文视其等同于景观生
态学中的斑块% 在景观尺度上!本文将地类(森林类
型(起源和优势树种作为景观区划因子!运用森林资
源二类调查与遥感影像相结合的方法!对北京山区
进行景观区划% 本文将北京山区的 &C 类森林景观
要素类型作为景观尺度的评价对象!基本涵盖所有
森林景观要素类型"天然针阔混交林和人工针阔混
交林由于份额较小或尚未成林!未在本研究中单
列$!包括& 人工阔叶混交林(人工针叶混交林(天然
阔叶混交林(天然针叶混交林(人工刺槐 "B+2%’%&
E7#=:+&-&-%&$ 林( 其 他 人 工 阔 叶 林( 人 工 杨 树
")+E=.=7;OO6$林(人工麻栎"Z=#*-=7&-=3%77%9&$林(
天然白桦"N#3=.& E.&30E"0.&$林(其他天然阔叶林(
天然山杨")+E=.=7:&,%:%&’9$林(天然麻栎林(人工
侧柏 ").&30-.&:=7+*%#’3&.%7$ 林(人工华北落叶松
" 1&*%LE*%’-%E%7]*=EE*#-"3%$ 林( 人 工 油 松 " )%’=7
3&2=.+*9%7$林(天然侧柏林(天然油松林和经济
林% 在区域尺度上!评价对象为北京山区森林整体%
>?>A评价思路
本文评价思路可描述为& 首先是基于二类调查
数据和样地调查数据进行森林经营小班的健康评
价# 其次!将小班健康评价结果作为 &C 类景观要素
类型健康评价的一项重要指标!并结合其他指标进
行景观要素类型健康评价# 第三!通过 &C 类景观要
素类型的健康评价结果推求北京山区整体森林健康
状况%
>?BA数据来源
数据来源包括 8 部分& 一是北京市,十五- "第
# 次$森林资源二类调查数据"北京市园林绿化局!
$%%>$% 二是北京山区 $? 块公顷级典型森林植被类
型样地调查数据% 对于部分面积较小但其森林类型
典型(生态区位重要的林分!采用小样方"$% Ag$%
A或 $% Ag>% A$进行补充调查% 三是其他搜集数
据!包括北京市土地利用图(北京市林相图(小班图(
水系图(道路图(北京山区 &p>万地形图($%%> 年遥
感影像数据等%
!!&
7第 # 期 张国祯等& 北京山区森林健康的多尺度评价
>?KA评价主控模型
本文采用多层模糊综合评价法实现北京山区森
林健康多尺度耦合评价!模型描述为&
>UBG"N&!N$!N8!0!N$$7$G&!$!8!0!’!
"&$
式中& $表示评价等级!本文分为 > 级 " ’ h>$& 优
质(健康(亚健康(不健康和疾病# N$为评价结果隶
属于某等级的隶属度"可信度$# >为指标权重向量
>h">&!>$!>8!0!>%$!%h&!$!8!0!9!其中 >%为
某指标权重!并有&
’
%G&
>%G&# B为单因素模糊评价
矩阵!即&
BG
*&& *&$ 0 *&$
*$& *$$ 0 *$$
4 4 4 4
*%& *%$ 0 *


%$
其中!*%$为第 %个指标隶属于第 $等级的隶属度!根
据指标取值和指标标准确定%
一般采用最大隶属度作为评价结果% 但该方法
未考虑从一个等级到另一个等级中介过渡性质!因
而容易产生不合理的评价结果% 胡守忠等"&??>$(
熊德国等"$%%8$提出加权平均原则求评价结果隶
属等级的方法!将等级看作一种相对位置"如 &!$!
8!0!9$!使其连续化!并加权求和!则可以得到被
评事物的相对位置!即&
XG
&
’
$G&
NS$’$
&
’
$G&
NS$
! "$$
式中& X为评价结果隶属等级"相对位置$# S为待
定系数"取 & 或 $$!目的是控制较大的 N$所起的
作用%
多层模糊综合评价可将某层次评价结果隶属度
判别向量作为更高层次单因素评价矩阵中一个指标
的隶属度向量!如此实现高层次评价% 本文基于多
层次模糊综合评价原理!实现多尺度评价之间的
耦合%
>?YA评价辅助模型
$2>2&7采用定性与定量结合法筛选指标7森林健
康评价指标体系的确立分 $ 步完成& 首先根据评价
指标选取的系统性(可测性(简易性等原则及依据的
核心理论!结合现实情况!初步构建北京山区森林健
康评价指标体系# 其次!由于初步确定的各指标之
间的独立性有待检验!因此!在保证指标涵盖内容尽
可能全面的基础上!筛除那些造成信息重复的指标%
指标定性筛选即为指标测度分析!包括指标的
定义与内涵(指标与森林健康的潜在关系(指标的获
取途径(与其他指标信息的重叠度等方面分析% 指
标定量 筛 选通 过相关 分 析 完成! 分 析 工 具 为
’_’’ &82%%
$2>2$7采用正态分析及等距分组法确定评价指标
标准7根据样本量与总体的关系!本文提出 $ 个假
设& &$ 如果研究对象为样本来自的总体!那么样本
健康评价标准可在该总体内部划分!而无需参考总
体以外的情形# $$ 如果样本来自的总体符合正态
分布!那么其标准可采用常用的等距分组法来确定%
对于假设 &!由于待评价的北京山区森林面积为
!## !88 @A$!面积较大!并受气候(地形等响应!形
成一类特殊的地带性植被% 因此本文将北京山区森
林整体视为总体!即论域为北京山区森林% 林分或
景观健康标准的划分在论域内部划分!无需参考论
域以外的情形% 对于假设 $!本文对各指标的总体
做频数分析!确定各指标的总体是否符合正态分布!
据此进行指标各级别标准的等距划分% 频数分析工
具为 ’_’’ &82%%
$2>287采用层次分析法和隶属等级法确定评价指
标权重7林分和景观尺度的健康指标权重采用层次
分析法"/9F:Q9#3&.6! $%%#$!分 ! 步完成& &$ 建立
递阶层次结构# $$ 采用德尔菲法" D^1O@F=D<@0:$
确定指标间的相对重要性# 8$ 层次单排序和一致
性检验# !$ 层次总排序和一致性检验% 其中!确定
指标间的相对重要性是层次分析法的关键所在!为
此!本文的指标比较征询来自北京林业大学(中国林
业科学研究院(北京市园林绿化局(中国科学院植物
研究所(八达岭林场(西山林场近 8% 位专家的意见%
在区域尺度上!健康评价指标"&C 类森林景观
要素类型$的权重根据所属各个森林景观要素类型
的小班生态重要性统计得到!即将小班生态重要性
等级的面积比例作为森林景观要素类型的权重隶属
度向量% 根据求隶属等级的方法"公式 $$计算生态
重要性指数!再将和映射到 & 即可%
87结果与分析
B?@A森林健康评价指标体系
在林分尺度上!首先以现代系统科学的耗散结
构论(协同论和渐进突变理论为依据!考虑系统性(
科学性等评价指标选取原则!从完整性(稳定性和可
持续性 8 个方面初步构建健康评价指标 &! 个!设定
这 8 个方面的权重值相同% 完整性指标集包括植被
总盖度(单位面积蓄积量(群落结构(单位面积生物
>!&
林 业 科 学 !" 卷7
量指标# 稳定性指标集包括土壤侵蚀度(生态脆弱
性(火险指数(病虫害程度指标# 可持续性指标集包
括腐殖质层厚度(枯枝层厚度(土壤厚度(叶面积指
数(近自然度和地位指数指标% 根据森林经营和管
理的实践经验!上述指标能够解释影响森林健康作
用机制的绝大部分因素% 然后!考虑独立性(可测性
等原则!对评价指标进行定性和定量筛选% 筛选后!
最终确立林分健康评价指标 C 个"图 &$%
图 &7选定的林分健康评价指标
SFH6&7’D1DN77在景观尺度上!指标确定原则与林分尺度类似!
首先以景观生态学理论为依据!从结构与格局(功能
与过程 $ 个方面初步构建健康评价指标 # 个!设定
这 $ 个方面的权重值相同% 结构与格局指标集包括
分形维数(景观多样性(景观优势度和景观均匀度指
标# 功能与过程指标集包括& 小班健康分级指数和
病虫害程度指标% 然后!经定性和定量筛选后!最终
确立森林景观要素类型健康评价指标 ! 个"图 $$%
图 $7选定的森林景观要素类型健康评价指标
SFH6$7’D1DN77在区域尺度上!将 &C 类森林景观要素类型健康
隶属度作为整体评价指标% 区域尺度的指标无需筛
选而直接确定%
B?>A森林健康评价指标标准
在林分尺度上!本文将健康评价指标分为 8 种
类型"甘敬等! $%%"$& &$ 定性描述的指标!包括群
落结构(土壤侵蚀度和近自然度!其标准划分根据北
京市森林资源二类调查技术规程直接确定% $$ 无
限制可比定量指标!包括植被总盖度和土壤厚度%
该类指标对于同种地带性植被均适用!即无论具体
#!&
7第 # 期 张国祯等& 北京山区森林健康的多尺度评价
的林分类型"或林分所属的森林景观要素类型$如
何!该类指标均可比"表 $$% 8$ 半限制可比定量指
标!包括单位面积生物量和叶面积指数% 该类指标
在不同林分类型之间不可比较"如树种固有的遗传
特性导致针叶林与阔叶林不可比$!只能在同种林
分类型内部进行比较"表 8$% 除定性指标外!对其
他选定指标做频数分析!结果符合正态分布!因此采
用等距划分法确定指标标准% 另外!林分尺度的火
险指数为多因子"易燃度(郁闭度(坡向(坡度(海拔
高度(灌草生物量(林龄$合成指标!该合成指标无
需确定标准!直接表达为由各因子标准和取值确定
的隶属度向量%
表 >A植被总盖度和土壤厚度等级标准
C%1D>AP&%5’)- 8&’0,&’")"*0"0%.E,-,0%0’")8"E,&%-,%)5("’.04’8a),((
指标
)5:DY
健康等级 lD91<@ HM9:D
优质
]0K4;<
健康
lD91<@Q
亚健康
’4KX@D91<@Q
不健康
k5@D91<@Q
疾病
)15D;;
植被总盖度 /DHD<9土壤厚度 ’0F1<@FN‘5D;;eNA *C%!#""+ *#%!C%$ *!%!#%$ *$%!!%$ *%!$%$
表 BA单位面积生物量和叶面积等级标准
C%1DBAP&%5’)- 8&’0,&’")"*0"0%.1’"#%(($,&9)’0%)5I:M
森林景观要素类型
S0MD;<195:;N9OD
D1DAD5<指标
)5:DY
等级标准 WM9:D;<95:9M:
优质
]0K4;<
健康
lD91<@Q
亚健康
’4KX@D91<@Q
不健康
k5@D91<@Q
疾病
)15D;;
人工阔叶混交林
=FYD: KM09:1D9L
O195<9生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&%!2C&!&8%2!!+ *"?2&C!&%!2C&$ *>82>>!"?2&C$ *$"2?$!>82>>$ *$2$?!$"2?$$
*!2$8!!28>+ *!2&&!!2$8$ *82??!!2&&$ *82CC!82??$ *82"#!82CC$
人工针叶混交林
=FYD: N05FLDM
O195<9生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*C>2#C!&%#2>>+ *#!2C$!C>2#C$ *!82?>!#!2C$$ *$82%?!!82?>$ *$2$$!$82%?$
*82&"!828?+ *$2?>!82&"$ *$2"8!$2?>$ *$2>&!$2"8$ *$2$?!$2>&$
天然阔叶混交林
+9<4M91AFYD:
KM09:1D9LL0MD;<
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&%82$%!&$>2%%+ *C&2!%!&%82$%$ *>?2#%!C&2!%$ *8"2C%!>?2#%$ *%%!8"2C%$
*!2%#!!2&?+ *82?8!!2%#$ *82"?!82?8$ *82##!82"?$ *82>8!82##$
天然针叶混交林
+9<4M91AFYD:
N05FLDML0MD;<
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*##%2&&!C$!2>>+ *!?>2#"!##%2&&$ *88&2$%!!?>2#"$ *&##2C%!88&2$%$ *$28!!&##2C%$
*&2?!!$2%%+ *&2CC!&2?!$ *&2C$!&2CC$ *&2"#!&2C$$ *&2"%!&2"#$
人工刺槐林
_195<9B+2%’%&
E7#=:+&-&-%&
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&?#2$!!$!!2C%+ *&!"2#C!&?#2$!$ *??2&$!&!"2#C$ *>%2>#!??2&$$ *$2%%!>%2>#$
*82>!!82"%+ *828C!82>!$ *82$$!828C$ *82%#!82$$$ *$2?%!82%#$
其他人工阔叶林
\<@DMAFYD:
KM09:1D9LO195<9生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*C%2>#!&%%2$8+ *#%2CC!C%2>#$ *!&2$&!#%2CC$ *$&2>8!!&2$&$ *&2C#!$&2>8$
*!2>#!!2?%+ *!2$$!!2>#$ *82CC!!2$$$ *82>!!82CC$ *82$%!82>!$
人工杨树林
_195<9)+E=.=7;OO2
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*!%82>"!>%82?>+ *8%82$%!!%82>"$ *$%$2C$!8%82$%$ *&%$2!%!$%$2C$$ *$2%"!&%$2!%$
*#2C%!C2%%+ *>2#%!#2C%$ *!2!%!>2#%$ *82$%!!2!%$ *$2%%!82$%$
人工麻栎林
_195<9Z=#*-=7&-=3%77%9&
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*>"2$&!"%2?&+ *!82>&!>"2$&$ *$?2C%!!82>&$ *&!$?2C%$ *$2!%!&$
*!2C#!>28%+ *!2!$!!2C#$ *82?C!!2!$$ *82>!!82?C$ *82&%!82>!$
天然白桦林
+9<4M91L0MD;<0L
N#3=.& E.&30E"0.&
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&$>28#!&>#2&$+ *?!2#&!&$>28#$ *#82C>!?!2#&$ *882&%!#82C>$ *$28!!882&%$
*82>$!82C%+ *82$!!82>$$ *$2?#!82$!$ *$2#C!$2?#$ *$2!!$2#C$
"!&
林 业 科 学 !" 卷7
77续表 (05森林景观要素类型
S0MD;<195:;N9OD
D1DAD5<指标
)5:DY
等级标准 WM9:D;<95:9M:
优质
]0K4;<
健康
lD91<@Q
亚健康
’4KX@D91<@Q
不健康
k5@D91<@Q
疾病
)15D;;
其他天然阔叶林
\<@DM59<4M91
KM09:1D9LL0MD;<
生物量 RF0A9;;e
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叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*$C2$C!8!2C%+ *$&2"#!$C2$C$ *&>2$8!$&2"#$ *C2"&!&>2$8$ *$2&?!C2"&$
*82&$!82>%+ *$2"!!82&$$ *$28#!$2"!$ *&2?C!$28#$ *&2#%!&2?C$
天然山杨林
+9<4M91L0MD;<0L
)+E=.=7:&,%:%&’&
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&%%2>8!&$>2&&+ *">2?>!&%%2>8$ *>&28#!">2?>$ *$#2"C!>&28#$ *$2$!$#2"C$
*!2$%!!2?%+ *82>%!!2$%$ *$2C%!82>%$ *$2&%!$2C%$ *&2!%!$2&%$
天然麻栎林
+9<4M91L0MD;<0L
Z=#*-=7&-=3%77%9&
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&"C2!#!$$$2!&+ *&8!2>&!&"C2!#$ *?%2>#!&8!2>&$ *!#2#%!?%2>#$ *$2#>!!#2#%$
*!28$!>2!%+ *82$!!!28$$ *$2&#!82$!$ *&2%C!$2&#$ *%!&2%C$
人工侧柏林
_195<9).&30-.&:=7+*%#’3&.%7
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&8"2"C!&"&2#C+ *&%82C"!&8"2"C$ *#?2?"!&%82C"$ *8#2%#!#?2?"$ *$2&#!8#2%#$
*&2#$!&2C%+ *&2!!!&2#$$ *&2$#!&2!!$ *&2%C!&2$#$ *%2?%!&2%C$
人工华北落叶松林
_195<9E*%’-%E%7]*=EE*#-"3%
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*C>2>&!&%#2!$+ *#!2#%!C>2>&$ *!82#?!#!2#%$ *$$2"C!!82#?$ *&2C"!$$2"C$
*&2?%!$28%+ *&2>%!&2?%$ *&2&%!&2>%$ *%2"%!&2&%$ *%28%!%2"%$
人工油松林
_195<9)%’=73&2=.+*9%7
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&&$2%8!&8?2>8+ *C!2>!!&&$2%8$ *>"2%!!C!2>!$ *$?2>>!>"2%!$ *$2%>!$?2>>$
*&2?C!$2%%+ *&2?#!&2?C$ *&2?!!&2?#$ *&2?$!&2?!$ *&2?%!&2?$$
天然侧柏林
+9<4M91L0MD;<0L
).&30-.&:=7+*%#’3&.%7
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*>!&2"?!"$&2"!+ *!8"2%C!>!&2"?$ *$?!2">!!8"2%C$ *&>$2!%!$?!2">$ *&%2%?!&>$2!%$
*&2#C!&2?%+ *&2!#!&2#C$ *&2$!!&2!#$ *&2%$!&2$!$ *%2C%!&2%$$
天然油松林
+9<4M91L0MD;<0L
)%’=73&2=.+*9%7
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&%!28C!&$?2?8+ *"C2C8!&%!28C$ *>82$C!"C2C8$ *$"2"8!>82$C$ *$2&C!$"2"8$
*$2?C!82%%+ *$2?#!$2?C$ *$2?!!$2?#$ *$2?$!$2?!$ *$2?%!$2?$$
经济林
*N050AFN91L0MD;<
生物量 RF0A9;;e
"<’ @AB$ $
叶面积指数
.D9L9MD9F5:DY
*&2"?!&2?"+ *&2#&!&2"?$ *&2!8!&2#&$ *&2$>!&2!8$ *&2%"!&2$>$
*82CC!!2&&+ *82#>!82CC$ *82!&!82#>$ *82&C!82!&$ *$2?>!82&C$
77在景观尺度上!经频数分析!分形维数和景观多
样性指标符合正态分布!可采用等距分组法确定其标
准!见表 !% 分形维数是刻画景观斑块边界褶皱程度
的一个理想参数"马克明等! $%%%$% 不同景观类型
褶皱程度的差异可以导致许多相关生态学过程的差
异!如影响边缘物种的分布!斑块边界的能流(物流交
换等% 分形维数愈大!说明景观斑块边界褶皱程度愈
大% 景观多样性指数表达斑块体的丰富度和异质性%
各森林景观要素类型的小班健康分级指数是直接将
林分尺度的评价结果按照森林景观要素类型进行统
计!将林分健康等级面积比例作为该类森林景观要素
类型隶属于各个健康等级的隶属度而得到% 各森林
景观要素类型的病虫害程度也是基于样地调查数据
进行统计!将各等级病虫害株数比例作为该类森林景
观要素类型隶属于各个健康等级的隶属度而得到%
因此!小班健康分级指数"隶属度向量$和病虫害程
度"隶属度向量$无需确立指标标准%
在区域尺度上!健康评价指标无需确定标准!直
接表达为 &C 类森林景观要素类型的健康隶属度
向量%
B?BA森林健康指标权重
在林分尺度上!健康评价指标层次总排序见
表 >%
在景观尺度上!健康评价指标层次总排序见
表 #%
在区域尺度上!健康评价指标"&C 类森林景观
要素类型$的权重根据隶属等级法"公式 $$确定!见
表 "%
C!&
7第 # 期 张国祯等& 北京山区森林健康的多尺度评价
表 KA分形维数和景观多样性等级标准
C%1DKAP&%5’)- 8&’0,&’")"**&%80%.5’#,)(’")%)5.%)5(8%$,5’E,&(’0<
指标
)5:DY
健康等级 lD91<@ HM9:D
优质
]0K4;<
健康
lD91<@Q
亚健康
’4KX@D91<@Q
不健康
k5@D91<@Q
疾病
)15D;;
分形维数 SM9N<91:FAD5;F05 *&2&>% #!&2$$$ #+ *&2%"C #!&2&>% #$ *&2%%# #!&2%"C #$ *%2?8! #!&2%%# #$ *%2C#$ #!%2?8! #$
景观多样性 .95:;N9OD:FTDM;F!"2"$8 8$ *>2?#> "!#2C!! >$ *>2%C# ?!>2?#> "$ *!2$%C &!>2%C# ?$
表 YA林分健康评价指标层次总排序
C%1DYA[’,&%&84’8%.-,),&%.8"#$"(’0"&"*’)5’8,(*"&*"&,(0(0%)54,%.04%((,((#,)0
指标
)5:FND;
完整性 R&
)5稳定性 R$
’<9KF1F可持续性 R8
’4;<9F59KF1F层次总排序权重
ZDFH@<;0L@FDM9MN@FN91
HD5DM91N0AO0;F<0M
植被总盖度 (& /DHD<9群落结构 ($ (0AA45F单位面积生物量 (8 RF0A9;;ODM45F<9MD9(8 %2"!$ ? %2$!" #
土壤侵蚀度 (! ’0F1DM0:FKF1F火险指数 (> SFMD:95HDMF5:DY(> %2?%% % %28%% %
土壤厚度 (# ’0F1<@FN‘5D;;(# %2$>C 8 %2%C# &
叶面积指数 (" .D9L9MD9F5:DY(" %2#8" % %2$&$ 8
近自然度 (C +9<4MDN10;D5D;;(C %2&%! " %2%8! ?
表 LA森林景观要素类型健康评价指标层次总排序
C%1DLA[’,&%&84’8%.-,),&%.8"#$"(’0"&"*’)5’8,(*"&*"&,(0.%)5(8%$,,.,#,)00<$,4,%.04%((,((#,)0
指标
)5:FND;
景观结构与格局 R&
.95:;N9OD;95: O9景观功能与过程 R$
.95:;N9ODL45N95: OM0ND;;R$
层次总排序权重
ZDFH@<;0L@FDM9MN@FN91
HD5DM91N0AO0;F<0M
分形维数 (& SM9N<91:FAD5;F05 (& %2$>% % %2&$> %
景观多样性 ($ .95:;N9OD:FTDM;F% % %28"> %
小班健康分级指数 (8 WM9:F5HF5:DY0LN0AO9M % %2!8" >
病虫害程度 (! D^HMDD0LOD;<95: :F;D9;D(! %2&$> % %2%#$ >
表 ^A区域森林健康评价指标权重
C%1D^AT,’-40("*’)5’8,(*"&&,-’")%.*"&,(04,%.04%((,((#,)0
森林景观要素类型
S0MD;<195:;N9OD
D1DAD5<生态重要性等级比例
D^HMDDM9一般重要
WD5DM91
FAO0M<95ND
比较重要
(0AO9M9FAO0M<95ND
非常重要
/DMQ
FAO0M<95ND
极端重要
’DTDMD
FAO0M<95ND
生态重要
性指数
*N010HFN91
FAO0M<95ND
F5:DY
权重
ZDFH@<
人工阔叶混交林 =FYD: KM09:1D9LO195<9 > %2$&! 8 %2&%# ? %2$88 8 &2"!" C %2%"& ?
人工针叶混交林 =FYD: N05FLDMO195<9天然阔叶混交林 +9<4M91AFYD: KM09:1D9LL0MD;< %2>&? ? %2&!# ! %2&&C $ %2$&> # &2>8> ? %2%#8 $
天然针叶混交林 +9<4M91AFYD: N05FLDML0MD;< %2!#& > %2$>? ! %2&C# $ %2%?$ ? &2>%$ $ %2%#& C
人工刺槐林 _195<9 C &2$%! # %2%!? >
其他人工阔叶林 \<@DMAFYD: KM09:1D9LO195<9 %2&?C " %2&8% & %2$%! " &2#8% % %2%#" %
人工杨树林 _195<9! > %2%8# # %2%%$ & &2%%# C %2%!& !
人工麻栎林 _195<9" % &2&># # %2%!" #
天然白桦林 +9<4M91L0MD;<0LN#3=.& E.&30E"0.& %2!?% ! %28>8 " %2&>> ? %2&8$ # &2>>> # %2%#! %
其他天然阔叶林 \<@DM59<4M91KM09:1D9LL0MD;< %2>C& C %2&"$ # %2&&$ C %2&8$ ? &2$"& 8 %2%>$ 8
天然山杨林 +9<4M91L0MD;<0L)+E=.=7:&,%:%&’& %2#8% > %2$&# ! %2&>$ 8 %2%%% ? &2&?? ! %2%!? 8
天然麻栎林 +9<4M91L0MD;<0LZ=#*-=7&-=3%77%9& %2#&C & %2$?> & %2%#? & %2%&" " &2$%> C %2%!? #
人工侧柏林 _195<9!? & %2$>> # %2%C$ & %2&&8 $ &28%8 > %2%>8 #
人工华北落叶松林 _195<9 %2&!# $ %2&"& > %2%&% ? &2&#% ! %2%!" "
人工油松林 _195<9 > %2&#> # %2%?& ? %2%!" & &2%?" # %2%!> &
天然侧柏林 +9<4M91L0MD;<0L).&30-.&:=7+*%#’3&.%7 %2!%$ C %2!C" C %2%CC > %2%$% ? &2#$! & %2%## C
天然油松林 +9<4M91L0MD;<0L)%’=73&2=.+*9%7 %2!&? ! %2$#! # %2$8% > %2%C> ! &2#!# ? %2%#" "
经济林 *N050AFN91L0MD;< &2%%% % %2%%% % %2%%% % %2%%% % &2%%% % %2%!& &
?!&
林 业 科 学 !" 卷7
B?KA森林健康评价结果
在林分尺度上!对北京山区森林8% &#!个小班
林分的评价结果"表 C!图 8$表明!北京山区林分处
于亚健康的最多!达&$ $$#个!面积比例为 !$2$&d!
属于优质和疾病的林分较少!面积比例分别为
&%2?$d和 "2"!d!不健康的林分占 &?28Cd!说明
北京山区急需进行森林健康可持续经营!提高森林
健康等级%
表 ‘A林分健康评价结果分级统计
C%1D‘A+,(9.0(0%0’(0’8("**"&,(0(0%)54,%.04%((,((#,)0’)5’**,&,)0-&%5,(
统计项
’<9优质
]0K4;<
健康
lD91<@Q
亚健康
’4KX@D91<@Q
不健康
k5@D91<@Q
疾病
)15D;;
) % & $ ’
合计
’4AA9数量 +4AKDM 8 &$! > $C% &$ $$# # #?> $ C8? 8% &#!
数量比例 +4AKDMOM0O0M% !%2>8 $$2$% ?2!& &%%
面积 -MD9e@A$ >% ?8$2>8 ?% %!%2&? &?# C"$2"& ?$ !""28? 8# &&%2&C !## !88
面积比例 -MD9OM0O0M图 87北京山区林分健康等级分布图
SFH687 F^;F5 RDFPF5HA045<9F504;9MD9
77在景观尺度上!对北京山区 &C 类森林景观要素
类型的评价结果"表 ?$表明!亚健康的数量最多为
&$ 类!健康的 ! 类!不健康的 $ 类!无优质和疾病的
森林景观要素类型%
在区域尺度上!将 &C 类森林景观要素类型的权
重向量"即为 & g&C 的矩阵$乘以单因素模糊评价
矩阵"由森林景观要素类型的隶属度向量构成的
&C g>的矩阵$!得到北京山区森林整体的健康等级
隶属度 Nh>gBh"%2&&% ?7%2$%# $7%28># ?7
%2$8$ $7%2%?8 "$!根据隶属等级法计算相对位置
为$2??& 8!属于第 8 等级!即可认为北京山区森林
整体的健康等级为亚健康%
!7结论与建议
在林分尺度上!北京山区8% &#!块小班林分处
777表 RA森林景观要素类型健康评价结果
C%1DRA+,(9.0(0%0’(0’8("*4,%.04%((,((#,)0"**"&,(0.%)5(8%$,,.,#,)00<$,
森林景观要素类型
S0MD;<195:;N9ODD1DAD5<优质
]0K4;<
健康
lD91<@Q
亚健康
’4KX@D91<@Q
不健康
k5@D91<@Q
疾病
)15D;;
/& /$ /8 /! />
相对位置
]D19O0;F健康等级
lD91<@
HM9:D
人工阔叶混交林 =FYD: KM09:1D9LO195<9# ! %2&># C %2$"C ? %2&"! ? %2888 % 82>"& 8 不健康 k5@D91<@Q
人工针叶混交林 =FYD: N05FLDMO195<9 # %2!"" # %28%" % %2%?C $ %2%8& " $2>&8& 亚健康 ’4KX@D91<@Q
天然阔叶混交林 +9<4M91AFYD: KM09:1D9LL0MD;< %2%"! # %2&># ? %2$&> & %2%!! % %2>%? ! 82"># " 不健康 k5@D91<@Q
天然针叶混交林 +9<4M91AFYD: N05FLDML0MD;< %2%"C C %2&$% ! %2>&& # %2$"? > %2%%? # 82%$% ! 亚健康 ’4KX@D91<@Q
人工刺槐林 _195<9 %2%#% $ 82%%! > 亚健康 ’4KX@D91<@Q
其他人工阔叶林 \<@DMAFYD: KM09:1D9LO195<9 ? %2%#? > %28>$ > %2!?" % %2%!> $ 82!!# ! 亚健康 ’4KX@D91<@Q
人工杨树林 _195<9& % %2$## % %28C> $ %2&8& & %2%## C $2#?" % 亚健康 ’4KX@D91<@Q
人工麻栎林 _195<9 %2!#$ > %288! C %2%>? $ 82$"# C 亚健康 ’4KX@D91<@Q
天然白桦林 +9<4M91L0MD;<0LN#3=.& E.&30E"0.& %2%"C & %2%?" " %2$>? ! %2>!? > %2%&> 8 828$# $ 亚健康 ’4KX@D91<@Q
其他天然阔叶林 \<@DM59<4M91KM09:1D9LL0MD;< %2%#$ $ %2$$! & %2!C" > %2&>> ? %2%"% ! $2?!C > 亚健康 ’4KX@D91<@Q
天然山杨林 +9<4M91L0MD;<0L)+E=.=7:&,%:%&’& %2%>> C %2&!C " %28!& " %2!&8 % %2%!% C 82$8! 8 亚健康 ’4KX@D91<@Q
天然麻栎林 +9<4M91L0MD;<0LZ=#*-=7&-=3%77%9& %288% % %2$C" $ %2$!" & %2&8> " % $2&CC > 健康 lD91<@Q
人工侧柏林 _195<9 %2&&" " %2%#& 8 $2!8> ! 健康 lD91<@Q
人工华北落叶松林 _195<9E*%’-%E%7]*=EE*#-"3%
%2%&# # %2&>? ? %28"& C %28?" ? %2%>8 C 828&$ ! 亚健康 ’4KX@D91<@Q
人工油松林 _195<9> ? %2&?! % %2&&" > %2%#8 " $28>& $ 健康 lD91<@Q
天然侧柏林 +9<4M91L0MD;<0L).&30-.&:=7+*%#’3&.%7 %2%#" 8 %2$&C % %2#8! > %2%"% % %2%&% & $2"8" 8 亚健康 ’4KX@D91<@Q
天然油松林 +9<4M91L0MD;<0L)%’=73&2=.+*9%7 %2%"# ! %2$%& & %2$"> C %28#! C %2%C& ? 82&"! " 亚健康 ’4KX@D91<@Q
经济林 *N050AFN91L0MD;< %2!>$ 8 %2$$" % %2&C> $ %2%?& # %2%!! % $2%!C 8 健康 lD91<@Q
%>&
7第 # 期 张国祯等& 北京山区森林健康的多尺度评价
于亚健康的最多!小班数量达&$ $$#个!面积比例为
!$2$&d!属于优质和疾病的小班较少!面积比分别
占 &%d左右% 在景观尺度上!北京山区 &C 类森林
景观要素类型中属于健康的 ! 类!亚健康的 &$ 类!
不健康的 $ 类!无优质和疾病的景观类型% 在区域
尺度上!北京山区森林整体的健康状况为亚健康%
因此!北京市急需进行森林健康可持续经营!提高森
林健康等级%
由于数据有限!本文在评价时对森林健康社会
属性特征值(林分生物多样性指标(林分生产力指标
和林分病虫害指标等做了简化处理!建议在数据可
获的情况下!在森林健康评价中尽可能融入上述指
标信息!以提高指标的全面性和评价结果的精度%
参 考 文 献
陈7高! 代力民! 姬兰柱6$%%!6森林生态系统健康评估 )& 模式(计
算方法和指标体系6应用生态学报!&>"&%$ & &!"8 B&!"?6
甘7敬! 朱建刚! 张国祯! 等6$%%"6基于 R_神经网络确立森林健
康快速评价指标6林业科学! !8"&$$ & & B"6
胡守忠! 顾建勤6&??>6模糊综合评价法及应用6中国纺织大学学
报! $&"&$ & "! BC%6
靳7芳! 鲁绍伟! 余新晓! 等6$%%>6中国森林生态系统服务功能及
其价值评价6应用生态学报! &#"C$ & &>8& B&>8#6
马克明! 傅伯杰6$%%%6北京东灵山地区景观格局及破碎化评价6
植物生态学报! $! "8$ & 8$% B8$#6
王义平! 吴7鸿! 徐华潮6$%%C6以昆虫作为指示生物评估森林健
康的生物学与生态学基础6应用生态学报! &? " " $ & &#$>
B%6
肖风劲!欧阳华!孙江华!等6$%%!6森林生态系统健康评价指标与方
法6林业资源管理!"&$ & $" B8%6
熊德国! 鲜学福6$%%86模糊综合评价方法的改进6重庆大学学报!
$#"#$ & ?8 B?>6
RD55D<^ !^ ,‘9NIR=6$%%C6S0MD;<@D91<@ A05F<0MF5HF5 <@Dk5F’<9B$$C6
(0;<95I9]!+0M<05 RW!l9;‘D1R 6^&??$6*N0;Q;H091;L0MD5TFM05AD5<91A959HDAD5<6Z9;@F5H<05 (^& );195: _MD;;6
M^DTDM=(! -F<‘D5 m*l! +0MMF;-]! #3&.6$%%C6Z00:ODN‘DM;9;
MD1F9K1DF5:FN9<0M;0LKFM: MFN@5D;;! L0MD;<@D91<@ 95: @9MTD;<6
RF010HFN91(05;DMT94^N@D;5D.! \4FAD<]! l041D 6^$%%$6R9;919MD9HM0U<@ 0L;4H9M
A9O1DF5 MD1954m10;]3! Z95HWW! R94DM1DZ .6$%%?6 M^04H@HM0U<@ 95: A0M<91F@D91<@ 95: A05F<0MF5H:9<96*N010HFN91-OO1FN9"%C6
=95H4;05 336&??%6,@DF5TF;FK1DOMD;D5<6RF0’NFD5ND! !%""$ & !?> B
>%&6
=N(45DR6$%%%6.FN@D5 N0AA45FRMQ010HF;8 B8>#6
_941W ]6 &??&6 .05HXODM;ODN,FD:DA955 -]! m1DAAD:;05 3\! R41.6$%%%6’014@D91<@ OM0K1DA;UF<@ OMD;NMFKD: LFMD& 9MDL0MD;UF1:1FLD9,‘9NIR! =00:QR! /F19(9;-ADMFN96,@D’NFD5/9F:Q9\’! m4A9M’6$%%#6-591Q9OO1FN9B$?6
Z00:91(Z! WM9AK;N@ _.! ,@0A9;Z6$%%>6’4MTFT919591Q;F;L0M9
19MHDX;N91DL0MD;<@D91<@ F;;4D& AF;;04MF09‘ :DN1F5D6*5TFM05AD5<91
=05F<0MF5H95: -;;D;;AD5 B8%"6
G9M50N@ ’ 3! RDN@<01: Z -! ’<01T9MF9K1D;9;F5:FN9<0M;0LL0MD;<@D91<@6(959:F95 304M5910LS0MD;<
]D;D9MN@! 8!& &%>" B&%"%6
GFM1DU9HD5 !^ ]9KD5 W! ZDF;D=6$%%"6G05F5H0LL0MD;<@D91<@
N05:FO9M9AD>6
!责任编辑7郭广荣"
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