山西省疏林地主要树种生态功能评价

郝芳华，葛寒英

(1.山西农业大学林学院，山西 太谷 030801;2.山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

山西省疏林地主要树种生态功能评价

郝芳华1，葛寒英2

(1.山西农业大学林学院，山西 太谷 030801;2.山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

笔者主要对山西省疏林地主要树种油松、刺槐、落叶松和侧柏进行生态功能评价。首先采用专家咨询打分方法对影响生态功能的生态因子进行选取和划分，然后运用层次分析法分析生态因子的权重，并根据K= 1/∑WiXi求出疏林地主要树种的平均生态功能指数，最后对其树种的生态功能进行评价。结果得出，油松、落叶松、侧柏和刺槐的平均生态功能指数分别为0.628 5，0.583 7，0.438 5，0.436 9.表明油松和落叶松的生态功能相对较好，而侧柏和刺槐的生态功能相对较低。

山西省;疏林地;主要树种;专家咨询打分方法;生态功能指数;层次分析法

林地是一种资源、一种环境，更是我们赖以生存的依托。只有严格保护和管理好林地，才能使林业持续和健康地发展。疏林地是指附着有乔木树种，郁闭度在0.10～0.19之间的林地。山西省现有疏林地18×104hm2，主要树种为油松、落叶松、侧柏和刺槐。疏林地是林地的一种类型，对疏林地树种进行生态功能评价，可使疏林地结构优化，资源质量得到改善，提高了其社会、经济等综合效益。

1 数据来源与评价方法

1.1 数据来源与分析方法

1.1.1 数据来源

将山西省2010年林地资源清查本底数据和现地典型标准调查相结合，设置油松、落叶松、刺槐和侧柏疏林地标准地共58块，调查各标准地林分的平均胸径、平均树高、林木蓄积、植被总覆盖、坡度、坡向、土层厚度等数据。

1.1.2 分析方法

采用层次分析法和数学建模建立矩阵的方法分析数据，用和积法来判断矩阵的最大特征根和特征向量。

1.2 评价因子选取

通过咨询专家、专家评审，选定反应疏林地生态功能的评价因子有林木蓄积、自然度、群落结构、树种结构、植被总覆盖、平均树高、枯枝落叶厚度、立地类型等8项因子。笔者以这8类因子综合评定疏林地结构和生态功能。

1.3 评价因子划分标准

1.3.1 群落结构划分

群落结构划分标准及其参数见表1.

表1 群落结构划分标准及其参数

1.3.2 枯枝落叶层的厚度等级划分

枯枝落叶层厚度等级划分及其参数见表2.

表2 枯枝落叶层厚度等级及其参数

1.3.3 立地类型划分

立地类型划分标准及其参数见表3.

表3 立地类型划分标准及其参数

土层平均厚度≤30 cm的为薄土层，30 cm～60 cm的为中土层，≥60 cm的为厚土层。

坡度≤15°的为平缓坡，16°～35°的为斜陡坡，≥35°的为急险坡。

阴坡的坡向为北、东北，半阴坡的坡向为东、西北，半阳坡的坡向为东南、西，阳坡的坡向为南、西南。

1.3.4 自然度划分

自然度划分标准及其参数见表4.

表4 自然度划分标准及其参数

1.3.5 树种结构划分

树种结构划分标准及其参数见表5.

表5 树种结构划分标准及其参数

2 结果分析

2.1 评价因子分值处理

疏林地生态功能评价因子类型划分标准及得分值见表6.

表6 疏林地生态功能评价因子类型划分标准及得分值

2.2 评价因子权重确定

2.2.1 层次分析法

层次分析法是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标(或准则、约束)的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序(权数)和总排序，以作为目标(多指标)、多方案优化决策的系统方法。该方法是美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂于20世纪70年代初，在为美国国防部研究根据各个工业部门对国家福利的贡献大小而进行电力分配课题时，应用网络系统理论和多目标综合评价方法，提出的一种层次权重决策分析法。

2.2.2 权重确定结果及检验

Yaahp软件是层次分析法测权重的一种工具，通过yaahp软件，对生态功能评价中的目标层、中间层、决策层进行确定。将评价因子作为中间层对其进行重要程度相互比较，用数字1，3，5，7，9作为行因子与列因子相比，同等重要、稍微重要、比较重要、十分重要、绝对重要的标度;2，4，6，8介于上面几种类型的中间，从而进一步求出各评价因子的权重，具体情况见表7.

表7 各评价因子间的比较及其权重

2.3 未知参数λmax及其一致性检验CR的求解方法

2.3.1 未知参数λmax的求解方法

层次分析法的基本计算问题是如何计算判断矩阵的最大特征根及其对应的特征向量，即求解AW=λmaxW中的λmax及其对应的W，A为判断矩阵。常用的计算方法有幂法、方根法、和积法3种。笔者采用和积法，主要步骤如下:

1)构造两两判断矩阵。它满足以下性质:

2)将判断矩阵每一列正规化。

正规后的矩阵为:

3)每一列经正规后的判断矩阵按行相加，

为所求的特征向量。

上述表7中各因子的权重就是以上所求特征向量W中的各元素得来的。

5)计算判断矩阵的最大特征根

式中:(AW)i——向量AW的第i个元素。

2.3.2 一致性检验

式中: n——矩阵阶数;

λi——特征值;

λmax——最大特征值。

为了修订CI，引进平均随机一致性指标RI，判断矩阵RI的值见表8.

表8 判断矩阵RI值

从表8知，矩阵阶数为8，RI为1.41，则一致性检验指标为:

一般认为CR＜0.1满足一致性检验;CR＞0.1时认为不符合一致性要求，需要对该判断矩阵重新进行修正。

所以，上述判断矩阵A的最大特征根为λmax=8.782 8，CI=0.111 8，一致性检验指标为CR=0.079 3＜0.1，通过一致性检验。

2.4 生态功能评价与分析

疏林地生态功能可以通过生态指数来反映，评定疏林地树种的生态功能时，先按下式计算综合得分:

式中:Wi——各评价因子的权重;

Xi——第i项评级因子的类型得分值。

另外，将综合得分值的倒数定义为林地生态功能指数:K=1/∑WiXi，并以此作为评定疏林地生态功能的定量指标。该指数值小于等于1，数值越大，表明林地生态功能越好。

按树种来评价，油松的平均生态功能指数为0.628 5，落叶松的平均生态功能指数为0.583 7，侧柏的平均生态功能指数为0.438 5，刺槐的平均生态功能指数为0.436 9.

3 结论

1)林木蓄积、自然度、群落结构、树种结构、植被总覆盖、平均树高、枯枝落叶厚度、立地类型8项因子的权重分别为 0.182 7，0.277 5，0.158 8，0.181 2，0.057 7，0.065 1，0.026 4和0.050 5.

2)山西省疏林地的生态功能按林种来评价，油松的平均生态功能指数为0.628 5，落叶松的平均生态功能指数为0.583 7，侧柏的平均生态功能指数为0.438 5，刺槐的平均生态功能指数为0.436 9.

3)油松和落叶松的生态功能指数相对比较高，生态功能较好。侧柏和刺槐的生态功能指数相对较低，生态功能较差。

4)分析结果基本反映了山西省疏林地现状，油松和落叶松疏林地主要分布于国有林区，立地条件和林分条件相对较好。对于这类疏林地应通过封山育林或人工促进天然更新，使其尽快转为有林地。侧柏和刺槐疏林地主要分布在立地条件差、干旱和半干旱的土石山区和黄土丘陵区，大部分分布在坡度较大的阳坡上，主要是水土保持和水源涵养林。经营管理上不宜进行补植补种，宜封山育林，严禁任何人为破坏。

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Ecological Function Evaluation of Main Tree Species in Open Forest Land in Shanxi Province

Hao Fanghua1，Ge Hanying2
(1.Forestry College，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China;2.Shanxi Academy of Forestry Sciences，Taiyuan 030012，China)

This paper mainly evaluated the ecological function of the main tree species in open forest land in Shanxi province，such as Pinus tabulaeformis，Robinia pseudoacacia，Larix gmelinii and Platycladus orientalis.First，the ecological factors which influenced the ecological functions were selected and divided through expert scoring method.Then using AHP the weight of ecological factors was analyzed and calculated the average index of ecological function of main tree species in open forest land according to the K=1/∑WiXi.Finally，the ecological function of the tree species was evaluated.The results were as follows，the average index of ecological function of Pinus tabulaeformis，Larix gmelinii，Platycladus orientalis and Robinia pseudoacacia were respectively 0.628 5，0.583 7，0.438 5，0.436 9，which showed that the ecological function of Pinus tabulaeformis and Larix gmelinii were relatively good and the ecological function of Platycladus orientalis and Robinia pseudoacacia were relatively low.

Shanxi province;Open forest land;Main tree species;Expert scoring method;Index of ecological function;AHP

S727

A

1007-726X(2015)03-0010-05

2015-06-09

山西省林业厅科技创新项目:“山西省疏林地空间分布格局及提质增效技术研究”

郝芳华(1989— )，女，山西临汾人，山西农业大学在读硕士研究生。