八达岭油松林生态系统健康评价及调控研究

我国森林覆盖率和森林面积特别是人工林面积持续提高。然而人工林存在树种单一，中幼林、纯林比例较高，生物多样性较低，生产力较低等问题，因此如何提高森林的健康水平，提高森林的生物多样性和生产力成为我们面临的新问题。森林生态系统健康作为一个当前林业和生态保护的新的研究领域，虽然目前还存在争议，但是其可以为制定科学的森林保护对策提供科学依据，对提高森林可持续经营水平有重要的指导作用，有较高的理论和实际意义。本研究是以八达岭林场森林健康试验示范区油松林生态系统和河北蔚县莲花山天然油松林生态系统为研究对象，对其健康状况进行评价，分析八达岭油松林生态系统健康的影响因子，提出调控方法，为华北地区油松林健康经营，发挥森林生态系统服务功能提供理论与技术支持。主要进行了以下研究： （1）以生态服务功能为依据，从活力、组织结构、恢复力3个方面入手，选取相对生产力值、群落垂直结构、乔木树种组成、演替幼树数量、更新幼树数量、乔木郁闭度、灌木盖度、草本植物盖度、枯落物盖度、乔木垂直层次结构复杂性、林分径级结构复杂性、乔木Gleason指数、灌木Gleason指数、草本植物Gleason指数、乔木Pielou指数、灌木Pielou指数、草本植物Pielou指数、乔木Simpson指数、灌木Simpson指数、草本植物Simpson指数、灌草生物量、平均枝下高、枯落物厚度等23个指标用以对八达岭林场油松林生态系统健康状况进行评价。 （2）为消除立地质量对油松林健康评价的影响，本文选取相对生产力值为油松林生态系统健康进行评价的指标之一，并给出其算法：通过对49块油松林标准地优势木数据以及7株油松解析木数据的计算并进行适用性（F）检验，得出八达岭立地指数模型及各标准地的立地指数；以各标准地立地指数为自变量，以其净第一生产力（NPP）为因变量进行模型拟和，得到立地指数—生产力的最优模型；用各标准地实测净第一生产力与立地指数—生产力模型得到的相应的理论值相比，即得出相对生产力值。 （3）根据实际情况，探索适合八达岭油松林的评价体系：由于所选取得指标较多且部分评价指标彼此之间存在一定程度的相关关系，本研究对所选取的23个指标用主成分分析法进行降维，通过满足累计贡献率达到85％这一条件，确定了7个相互之间无联系的主成分，并对其意义进行阐述；以这7个主成分综合指标数据为基础，采用欧式距离，对51组数据进行聚类分析，并以聚类过程中的R2统计量、半偏R2统计量、伪F统计量、伪t2统计量的值为依据，确定51个标准地应聚为5类；用判别分析法对聚类结果进行回判，得到共有4个标准地被错误分类，为7.84％。对不同健康等级油松林各指标平均值进行分析得到：处于Ⅰ级优质健康的油松标准地最少，为1块，占总数的2.04％；处于Ⅱ级良好健康的油松标准地为14块，占总数的28.57％；处于Ⅲ级一般健康程度的油松标准地为13块，占总数的26.53％；处于Ⅳ级亚健康的油松标准地最多，为17块，占总数的34.69％；处于Ⅴ级不健康的油松标准地为4块，占总数的8.16％。 （4）通过分析，指出八达岭油松林的目标结构应为天然油松林结构。分析出影响其健康程度的直接因子是林冠结构和较低的乔木物种多样性，在此基础上有针对性的提出以下4条调控方法：①对密度过大的亚健康和不健康油松林进行疏伐；②促进天然更新，并在疏伐后的林窗部位种植阔叶幼苗、幼树；③对平均枝下高较低的不健康林分应进行修枝以降低火险等级；④对于那些生态游憩区中沿路火险等级较高的不健康或亚健康油松林，采取生物措施和工程措施相结合的方法。