全 文 ：中国生态农业学报 2010年 3月 第 18卷 第 2期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, March 2010, 18(2): 388−392


* 国家科技支撑计划项目(2006BAD03A0401, 2006BAD03A0903)和辽宁省生态公益林经营管理重点实验室项目资助
** 通讯作者: 朱教君(1965~), 男, 博士, 研究员, 主要从事森林生态方面的研究。E-mail: jiaojunzhu@iae.ac.cn
于立忠(1970~), 男, 博士, 高级工程师, 主要从事森林生态和森林培育学等方面的研究。E-mail: yuliz@iae.ac.cn
收稿日期: 2009-04-20 接受日期: 2009-07-24
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00388
森林干扰度评价方法及应用*
——以中国科学院沈阳应用生态研究所清原森林生态实验站为例
于立忠 1 朱教君 1** 闫巧玲 1 孙一荣 1 姚立平 2 李桂芹 2 方海霞 2
(1. 中国科学院沈阳应用生态研究所 清原森林生态实验站 沈阳 110016; 2. 辽宁省森林经营研究所 丹东 118002)
摘 要 基于不同森林类型所受干扰不同, 以中国科学院沈阳应用生态研究所清原森林生态实验站为例, 构
建一套适合于该区域的森林干扰度评价指标体系, 在此基础上应用最优距离法对不同类型的森林干扰度进行
定量化评价。根据多样性(5 个指标)、生产力(3 个指标)、林分结构(4 个指标)、生态功能(3 个指标)、林分健
康水平(3个指标)等指标, 以阔叶红松林为目标森林, 应用距离法评价了清原森林生态实验站现有 8 个林型的
森林干扰度。结果表明, 森林干扰度老龄林(0.317 8)和阔叶混交林(0.398 9)最小, 与目标森林的距离最近; 其
次是蒙古栎林(0.426 2)、水曲柳林(0.487 0)、花曲柳林(0.498 3)、胡桃楸林(0.501 6); 红松人工林(0.635 8)和落
叶松人工林(0.686 4)最大, 表明人工林与目标森林的距离最远。
关键词 森林干扰度 森林类型 人工林 目标森林 最优距离法
中图分类号: S718.5 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)02-0388-05
Method of evaluation of response extent of forests to disturbances
and its application
—A case study of Qingyuan Experimental Station of Forest Ecology,
Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences
YU Li-Zhong1, ZHU Jiao-Jun1, YAN Qiao-Ling1, SUN Yi-Rong1, YAO Li-Ping2, LI Gui-Qin2, FANG Hai-Xia2
(1. Qingyuan Experimental Station of Forest Ecology, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences,
Shenyang 110016, China; 2. Liaoning Institute of Forest Management, Dandong 118002, China)
Abstract Based on the phenomena that disturbances for different forest types are different, an index system for evaluating the re-
sponse extent of forests to disturbances (REFD) was constructed for Qingyuan Experimental Station of Forest Ecology, Institute of
Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences. Furthermore, REFD was also quantitatively evaluated for different forest types us-
ing the optimal distance method. Using the indices about diversity, productivity, stand structure, ecological function, stand health
level, etc, of forest, with the broadleaf-Pinus koraiensis forest as target forest, REFD for eight existing forest types at Qingyuan Ex-
perimental Station of Forest Ecology were evaluated via the optimal distance method. The results show that REFD of the old growth
forest and the broadleaf mixed forest is 0.317 8 and 0.398 9 respectively, which is the minimum among the eight forest types and
with the nearest distance to the target forest. REFD for Mongolian oak forest, Fraxinus mandshurica forest, F. rhynchophylla forest
and Juglans mandshuria forest is 0.426 2, 0.487, 0.498 3 and 0.501 6 respectively. However, REFD for Korean pine plantation and
larch plantation is 0.635 8 and 0.686 4 respectively, which is the maximum among the eight forest types. These findings imply that
the distance between the plantations and the target forest in the mountain regions of eastern Liaoning Province is the farthest.
Key words Response extent of forests to disturbances, Forest type, Plantation, Target forest, Optimal distance method
(Received April 20, 2009; accepted July 24, 2009)
干扰在自然界中普遍存在 [1], 干扰通过改变森
林生态系统的环境条件、物种组成和多样性等, 进
而改变森林植物群落的结构、功能、演替进程甚至
演替方向[2]。生态学家逐渐认识到自然干扰与人为
第 2期 于立忠等: 森林干扰度评价方法及应用 389


干扰对森林生态系统的发展和存在起着决定性作用,
并认为研究森林生态系统对干扰的响应更能加深人
们对生态系统的发展变化和存在的认识和理解[3]。
近年来, 对森林干扰的研究已成为国内外森林
生态系统研究领域的热点之一 [4−5], 目前对干扰的
研究主要集中于干扰因素(自然干扰与人为干扰)及
干扰状况的组成要素, 包括干扰发生季节(时间)、干
扰频次和干扰强度等。但现有森林受干扰到何种程
度, 何种类型的干扰对森林生态系统的影响程度如
何, 却一直没有得到很好的回答。探讨干扰对现有
森林的影响程度, 分析森林生态系统干扰作用后的
“自我恢复”和“自我愈合”的能力, 可以深刻揭
示森林生态系统的存在与发展机理。
森林干扰度(Response extent of forests to dis-
turbances)即干扰对森林的影响程度, 可反映干扰后
现有森林与目标森林(地带性顶极植被)的距离程度,
是评价干扰对森林影响程度的科学方法。它不反映
干扰的种类、强度、性质等因素, 只表现为干扰后
现有森林与目标森林的理想差距[6]。森林干扰度的
研究一直是生态学关注的科学问题, 德国、奥地利
等对森林生态干扰度进行了评价研究 [7], 但国内对
森林干扰度的研究较少。本文以辽宁省东部山区的
森林为研究对象, 探讨多年干扰对森林的影响程度,
应用距离法评价各种森林类型的森林干扰度, 并分
析了典型地区的森林干扰度, 为明确现有森林的演
替趋势和发展方向提供科学依据。
1 森林干扰度评价
森林干扰度是指由于干扰的存在造成森林生态
系统整体结构与功能的改变程度, 反映干扰后现有
森林与目标森林(地带性顶极森林或原有森林等)在
结构、功能等方面的距离程度[6]。森林干扰度评价
主要是对森林结构与功能改变程度的评价, 主要包
括林分生产功能、森林结构合理性、森林自然更新
能力、森林生物多样性水平、森林病虫害发生情况、
森林土壤的养分含量及循环、森林景观格局状况、
森林抗干扰、生态恢复水平等。但对于不同地区、
不同类型的森林, 评价的目的不同, 选择的指标也
略有区别。
在不同尺度上, 干扰对森林生态系统影响的程
度不同, 评价指标及表现结果也不同。一般将森林
干扰分为大尺度干扰、中尺度干扰(景观水平条件下
的干扰)和小尺度干扰(林分水平条件下的干扰)[8],
在不同尺度条件下, 评价森林干扰度可应用不同的
方法与指标体系[6]。
对森林干扰度评价通常按照以下程序进行: 首
先, 明确被评价森林与目标森林, 其中被评价森林
即为研究的对象, 而目标森林是原有森林(干扰前森
林)或地带性顶极森林植被; 其次建立森林干扰度评
价指标体系, 选择适宜的评价方法; 最后收集各种
指标的具体数据, 对被评价对象进行综合评价, 分
析评价结果。
2 森林干扰度评价指标体系建立与评价方
法选择
森林干扰度评价的关键是评价体系的建立与评
价方法的选择, 建立一个完善、可行的评价指标体
系可以保证森林干扰度评价的全面性、准确性, 而评
价方法的选择则可以保证评价的科学性与适用性。
2.1 评价指标的建立
根据研究对象不同 , 可选择不同的评价指标 ,
每一评价指标还包含可选指标与必选指标, 具体见
表 1。
2.2 评价方法
森林干扰度评价方法较多 [6], 本研究采用最优
值距离法。最优值距离法是以各项评价指标的实际
值与最优值(或标准值)之间距离的大小来衡量评价
对象效益的高低。对评价指标体系中的各评价指标
进行相对化处理后, 运用距离法进行综合, 其综合
值反映了各评价指标与相应最优值(或标准值)之间

表 1 森林干扰度评价指标体系
Tab. 1 Index system for evaluation of response extent of forests to disturbances
总体指标 Total index 具体指标 Specific index 具体指标数
Specific index number
森林生态系统多样性
Diversity of forest ecosystem
乔灌草各层物种多样性指数、丰富度指数和均匀度指数、珍稀濒危
植物种类与数量、外来物种数量、建群种所占比例、混交程度 5
森林生态系统生物生产力
Biological productivity of forest ecosystem
单位面积蓄积量、单位面积生物量、林分密度、单位面积年生长量、
林分郁闭度、非木质产品年收获量 3
森林生态系统林分结构
Stand structure of forest ecosystem
树种组成、垂直结构、水平结构、郁闭度、林龄结构、林内站杆或
倒木数量、林隙数量 4
森林生态系统生态功能
Ecological function of forest ecosystem
气候调节功能、保持水土功能、水源涵养功能、防风固沙及荒漠化
防治能力、防止空气污染及改善空气质量能力、护路护田增产功能、
环境净化功能、生物多样性保护功能
3
森林生态系统林分健康水平
Stand health of forest ecosystem
风倒木数量、病虫害情况、目的树种更新系数、林龄、森林质量、
森林退化程度、有害生物入侵程度 3
390 中国生态农业学报 2010 第 18卷


的距离。
最优距离法评价森林干扰度公式为:
REFD= 2 2 21 1 2 2(1 ) (1 ) (1 )j j nj nx w x w x w′ ′ ′− + − + + −L
(1)
式中, REFD表示森林干扰度; njx′ 是经相对化处理后
的各指标变量值 , 0/ij ij ix x x′ = , i 表示第 i 个评价
指标, i=1, 2, 3, ⋯, n, j表示第 j个参评林分, j=1, 2,
3, ⋯, m, xij 为第 j个参评林分第 i个评价指标的实
际值, xi0 为目标森林在第 i 项指标标准值; 权数 wi
是根据各项评价指标在森林干扰过程中的重要程度
分别确定相应的权数。REFD值越小, 与目标森林越
接近, 表明森林干扰度越小; REFD 值越大, 越远离
目标森林, 表明森林干扰度越大。进行相对化处理
时 , 对于正指标 , 以实际值对比标准值 ; 对于逆指
标, 以标准值对比实际值。
3 应用实例
3.1 研究区概况
本研究在中国科学院沈阳应用生态研究所清原
森林生态实验站(简称清原站)进行, 该站位于辽宁
省抚顺市清原县南部 , 属长白山脉的延伸地区
(41°51.102N, 124°54.543E), 海拔高度 456~1 116
m。属受季风影响的温带大陆性气候 , 年均气温
3.9~5.4 ℃, 最冷月出现在 1月, 最热月出现在 7月,
极端最高气温 36.5 ℃, 极端最低气温－37.6 ℃, ≥
10 ℃年活动积温 2 497.5~2 943.0 ℃, 年均降水量
700~850 mm, 多集中在 6~8 月, 平均日照 2 433 h,
无霜期 120~139 d, 植物生长季在 4~9月。本项调查
集中于清原站 1 000 hm2 的试验林地内, 其森林类
型、植被分布及土壤等基本代表该区的天然次生林
现状。
实验区属长白植物区系, 原生时期的代表植物
有红松(Pinus koraiensis)针阔混交林, 主要建群种有
沙松(Abies holophylla)、鱼鳞云杉(Picea jezoensis)、
红松、蒙古栎 (Quercus mongolica)、紫椴 (Tilia
amurensis)、色木槭(Acer mono)、黄檗(Phellodendron
amurense)、胡桃楸(Juglans mandshurica)、水曲柳
(Fraxinus mandshurica)和桦树(Betula Spp)等。
3.2 目标森林的选择
本研究以研究区的阔叶红松混交林为目标森林,
将清原站现有林分与阔叶红松林进行比较, 分析各
林分中能够反映干扰对森林结构与功能影响的各种
指标之间的差距, 综合反映现有林分的干扰程度[6]。
阔叶红松混交林是长白山地区基本植被类型 ,
在长白山地区分布很广泛, 分布高度 700~1 000 m,
林分总蓄积量 400~500 m3·hm−2[9], 其组成以红松
为主, 并混有多种阔叶树种 [10], 主要有紫椴、水曲
柳、蒙古栎、春榆(Ulmus davidiana)、枫桦(B. co-
stata)、色木槭、黄檗、大青杨(Populus ussuriensis)、
糠椴(T. mandshurica)和胡桃楸等 10余种, 立木通常
有 2~3层林冠, 上层主要为红松、椴树, 其他树种构
成第 2 和第 3 层林冠[11−12]。混生的树种也有很大不
同, 于山腹以下的缓坡地、山麓、河流两岸平坦地
或阴坡溪谷中, 土层较厚而湿润, 则水曲柳、白榆(U.
pumila)、大青杨等阔叶树种增多[13−14]; 而在山脊或
向阳陡坡上部, 坡度较大、土层瘠薄而干燥, 多数阔
叶树种无法适应, 常形成蒙古栎红松林。
阔叶红松混交林的灌木层多数为单生或丛生 ,
林冠疏开之处生长旺盛 , 主要为较耐阴的毛榛子
(Corylus mandshurica)、山梅花(Philadelphus schren-
kii)、 藨东北茶 子(Ribes mandshuricum)、小花溲疏
(Deutzia parviflora)和刺五加(Eleutherococcus senti-
cosus)等 , 其次为一些较喜光灌木 , 如疣皮卫矛
(Euonymus paucifiora)、小蘖(Berberis amurensis)、
蒾暖木条荚 (Viburnum burejaeticum)和 蒾鸡树条荚 (V.
sergeanti)等[15−16]。此外, 还常混有云冷杉林下常见
下木, 如花楷槭(A. ukurunduense)和青楷槭(A. teg-
mentosum)等。
阔叶红松混交林的草本植物组成较繁杂, 既有
耐阴植物, 又有阳生植物[9], 随着地形、土地的干湿
程度, 分布亦有不同。在排水良好的山坡, 主要为四
花苔草 (Carex quadriflora)、乌苏里苔草 (C. us-
suriensis)、羊胡子苔草(C. callitrichos), 其次为透骨
草(Phryma leptostachya)和龙常草(Diarrhena mand-
shurica)等, 在局部低湿处还有成块分布的大猫眼草
(Chrysosplenium trachyspermum), 随着林冠郁闭程
度增大除山茄子(Brachybotrys pariditormis)和铁线
蕨(Adiantum pedatum)等一些典型下草增多外, 并常
混有云冷杉林下小型耐阴草本植物 , 如酢浆草
(Oxalis corniculata)、舞鹤草(Maianthemum dilatatum)
和深山露珠草(Circaea caulescens)等[17−18]。
3.3 各种具体指标的收集
据在该地区的实地调查, 从 1936 年开始, 日本
侵略者开始盗伐大湖地区原始林中的红松、云杉、
冷杉等珍贵树种, 同时该地区绝大部分林地经受了
历史上不同时期的采伐干扰, 以及人为采摘果实和
药材等干扰, 还有部分林地受到近期(2003 年)发生
的雪/风害的干扰[19]。这些干扰结果导致该地区经过
上万年才形成的阔叶红松林地带性顶极群落, 在短
短的 100 年内发生了巨大变化, 使阔叶红松林变成
第 2期 于立忠等: 森林干扰度评价方法及应用 391


了现有的天然次生林和人工林。在复杂的干扰历史
中, 该区原有的地带性顶级群落——阔叶红松林经
过逆行演替逐渐形成目前的次生林[20]; 次生林类型
主要有以槭类为主的杂木林, 以胡桃楸、水曲柳、
黄檗为主的硬阔叶林——蒙古栎林和桦木林等几种
主要林型。同时还营造了大量的红松、长白落叶松
(Larix olgensis )和日本落叶松(L. kaemopferi)人工
林。根据胡理乐等[21]应用 TWINSPAN 分类与 DCA
排序结果及现有森林植被调查情况, 将清原站 1 000
hm2 现有林划分为以下几个主要类型, 其中花曲柳
(F. rhynchophylla)林和水曲柳林数量较少 , 面积比
例不到 1%。
(1) 老龄林: 在老龙岗北坡海拔 900~1 000 m处,
尚有少量老龄林存在, 此林分由于远离村庄, 人为
活动较少 , 主要是由于长期演替与自然干扰所形
成。多数树种平均胸径在 100 cm以上, 林龄在 100
年以上, 林分郁闭度为 0.7, 林分蓄积量为 120~160
m3·hm−2 之间, 虽然面积只有 175 hm2, 但异常珍
贵。林中大部分是阔叶树, 主要树种有蒙古栎、色
木槭、枫桦, 少有红松和云杉、冷杉分布。
(2) 蒙古栎林: 蒙古栎林多见于山梁阳坡位置,
坡度较大, 一般分布在海拔 600~900 m 的山岗处,
早期的采伐干扰较少, 多作为“压岗树”保存下来,
主要为采伐后天然萌发形成的混交林, 也有部分少
数纯林。现多因居民采蘑菇时的践踏受到干扰 [20],
其干扰主要来自自然干扰与人工采伐干扰等, 其林
龄一般在 30~70 年之间 , 林分蓄积量在 100~200
m3 · hm−2 之 间 。 蒙 古 栎 常 与 假 色 槭 (A.
pseudo-sieboldianum)、糠椴、花曲柳、色木槭混生, 灌
木层主要有假色槭、色木槭、胡枝子 (Lespedeza
bicolor)、山梅花、乌苏里鼠李(Rhamnus ussuriensis)
和忍冬等, 草本层主要有羊胡子苔草、北重楼(Paris
verticillata)、苦荬菜(Ixeris denticulata)、荨麻叶龙头
草 (Mechania urticifolia)、中华蹄盖蕨 (Athy-rium
sinense)和白花碎米荠(Cardamine leucantha)等。
(3) 阔叶混交林: 以水曲柳、核桃楸、黄檗为主
的硬阔叶树组成的混交林。分布在海拔 600~900 m
的坡中位置, 地形较平整[20], 林龄一般在 30~60 年
之间, 林分蓄积量在 50~150 m3·hm－2之间。乔木
层没有稳定和绝对优势种, 为多物种共存, 多以假
色槭、枫桦、色木槭为优势种; 灌木层常见乔木树
种主要有假色槭、色木槭, 其他常见种均为灌木京
山梅花(P. pekinensis)、毛榛子和翅卫矛(E. acrop-
terus)等 ; 草本层常见种有荨麻叶龙头草、木
贼(Equisetum hyemale)、掌叶铁线蕨(A. pedatum)、
粗茎鳞毛蕨(Dryopteris crassirhizoma)和短柱大叶芹
(Spuriopimpinella brachystyla)等。
(4) 胡桃楸林: 以核桃楸为主的硬阔叶树组成
的混交林。分布在海拔 550~700 m的山岗处, 林龄一
般在 30~55年之间, 林分蓄积量在 80~130 m3·hm−2
之间。乔木层主要有拧筋槭(A. triporum var. sub-
cariacea)、暴马丁香(Syringa reticulata var. mand-
shurica)和榆树(U. pumila)等, 灌木层主要有暴马丁
香、毛脉卫矛(E. latus var. pubescens)、拧筋槭和金
银忍冬(Loniceram aackii)等, 草本层主要有荨麻叶
龙头草、珠芽艾麻(Laportea bulbifera)、白花碎米荠
和宽叶山蒿(Artemisia stolonifera)等。
(5) 花曲柳林: 多分布于阳坡的中坡及中上坡。
中坡的花曲柳林中花曲柳重要值较高, 甚至为花曲
柳纯林。中上坡花曲柳林中花曲柳多与蒙古栎混生,
两者为群落优势种。色木槭和假色槭常为群落亚优
势种。灌木层中主要有蒙古栎、花曲柳和色木槭等,
草本层主要为毛缘苔草、宽叶山蒿、歪头菜(Vicia
unijuga var. unijuga)和莓叶委陵菜 (Potentillaf ra-
garioides)等。
(6) 水曲柳林: 乔木层主要有色木槭、千金榆
(Carpinus cordata)、裂叶榆(U. laciniata)和胡桃楸等,
灌木层主要有稠李(Padus asiatica)、青楷槭(A. teg-
mentosum)、色木槭、暴马丁香和京山梅花等, 草本
层主要有荨麻叶龙头草、珠芽艾麻、北重楼、北乌
头(Aconitumk usnezoffii)和木贼等。
(7) 红松人工林: 全部为天然次生林皆伐后人
工栽植的红松人工纯林, 林龄一般在 17~30 年之间,
林分密度在 440~1 300 株·hm−2, 林分郁闭度在
0.6~0.9之间, 林分蓄积量在 80~190 m3·hm−2之间,
森林经营程度较高, 林分生产力较高; 林下灌木层
植被较少, 主要有金银忍冬、刺五加和疣枝卫矛(E.
verrucosoidss) 等 ; 草 本 层 植 被 主 要 有 水 金 凤
(Impatiens noli-tangere) 、 黄 精 (Polygonatum si-
biricum)、酢浆草、透骨草(Speranskia tuberculata)、
蓝萼香茶菜 (Rabdosia japonica)和鸡腿堇菜 (Viola
acuminata)等。
(8) 落叶松人工林: 全部为天然次生林皆伐后
人工栽植的长白落叶松和日本落叶松人工纯林, 林
龄一般在 30~40 年之间, 林分密度在 1 000~2 000
株·hm−2, 只有少数中龄林和幼龄林, 森林经营程度
较高 , 林分生产力较高; 林下灌木层植被较少 , 主
要有金银忍冬、刺五加、乌苏里鼠李、接骨木
(Sambucus williamsii)、疣枝卫矛、山梅花和暴马丁
香等 ; 草本层植被主要有白屈菜(Chelidonium ma-
jus)、穿山薯蓣(Dioscorea nipponica)、二苞黄精(P.
involucratum)、鸡腿堇菜和尖萼耧斗菜 (Aquilegia
392 中国生态农业学报 2010 第 18卷


oxysepala)等。
根据 2006年森林资源二类清查结果, 对上述林
分的多样性、生产力、林分结构、生态功能、林分
健康水平等指标, 以及各指标的下一级具体指标进
行收集、整理, 并对具体数据进行数量标准化处理。
3.4 评价结果
根据该区域的森林类型特点等, 选择多样性指
标、生产力指标、林分结构指标、生态功能指标、
林分健康水平指标, 各指标的权重系数按 1/Ni计算,
Ni 为指标数, 应用森林干扰度计算公式对区域内的
8个森林进行森林干扰度(REFD)分析, 结果见表 2。
其中老龄林、阔叶混交林的 REFD 值最小, 表明其
与目标森林的距离最近, 其所受的干扰最小; 其次
是蒙古栎林、水曲柳林、花曲柳林、胡桃楸林; 红
松、落叶松人工林的 REFD值最大, 表明人工林所
受的干扰最大, 其与目标森林的距离最远。

表 2 清原森林生态实验站现有森林的森林干扰度表
Tab. 2 Response extent of forests to disturbances (REFD) for current forests in Qingyuan Forest Ecology Experimental Station

老龄林
Old-growt
h forest
阔叶混交林
Broadleaf
mixed forest
蒙古栎林
Q. mongo-
lica
forest
水曲柳林
F. mand-
shurica
forest
花曲柳林
F. rhyncho-
phylla
forest
胡桃楸林
J. mandshu-
ria
forest
红松人工林
P. koraiensis
plantation
落叶松人工林
Larix Spp
plantation
森林干扰度
REFD
0.317 8 0.398 9 0.426 2 0.487 0 0.498 3 0.501 6 0.635 8 0.686 4

4 结论
目前关于森林干扰的定量评价还不多见, 准确
评价干扰作用是森林干扰生态学研究的基础, 因此
科学地建立森林干扰度评价的指标体系, 不断完善
森林干扰度的评价方法, 将有利于更加客观地评价
森林干扰度。本文通过对森林干扰度及评价方法实
例分析表明, 距离法能方便、快捷地评价森林干扰
度, 可通过与目标森林的距离程度, 表征不同林分
类型的森林干扰度, 同时还可根据不同区域、不同
类型森林的特点, 选择不同的指标进行定量评价。
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