健康的森林生態(tài)系統(tǒng)是森林可持續(xù)性經(jīng)營以及社會、經(jīng)濟、生態(tài)環(huán)境目標得以實現(xiàn)的基礎(chǔ)和前提。“森林健康”越來越多地被生態(tài)學家、林業(yè)和自然資源管理學者們所接受和使用，并將其作為森林狀況評估和森林資源管理的標準和目標[1-4]。本研究以北京市十三陵林場小班作為評價對象，選取可從森林資源二類清查數(shù)據(jù)中直接或者通過簡單的計算獲取的指標，克服以往研究指標較難獲取、應(yīng)用性較差的問題，實現(xiàn)對目標的快速評價，旨在為北京地區(qū)建立一個具體的、可操作的森林生態(tài)系統(tǒng)健康綜合快速評價體系，從而為監(jiān)測和評估北京地區(qū)的森林健康狀況，制定森林可持續(xù)經(jīng)營的規(guī)劃和決策提供方法與依據(jù)。

1研究區(qū)概況

十三陵林場地處北京市西北郊昌平區(qū)境內(nèi)，距市區(qū)40km，總面積8622hm2，示范區(qū)位于十三陵林場蟒山分區(qū)。十三陵林場所轄山場屬燕山山系低山丘陵區(qū)，山脈向東南和西南延伸。平均海拔高約400m，溝崖中峰為山場海拔最高點。林區(qū)前臉山地大部分為石灰?guī)r，蟒山一帶有鞍山巖、頁巖、砂巖分布。山地坡向以陽坡、半陽坡為主，坡度一般在30～40°，山麓地帶一般為20°左右。山地大部分巖石裸露。林場林區(qū)全年平均氣溫為11.8℃。7月溫度最高、平均為25.7℃；1月份最低、平均為-4.1℃。＞0℃的活動積溫為4500℃，無霜期180～203d，年平均降水量631mm，且降雨分布極不均勻，6～8月降雨量是全年的75%以上。風向以西北風為主，主要在冬季和春季。林區(qū)土壤屬褐土類，多為pH值堿性或中性反應(yīng)的碳酸鹽褐色土壤，其水分條件差，肥力低，保墑能力弱。林區(qū)山地大部分巖石裸露，少量風化土層厚度一般在20～40cm之間，含石礫量在40%以上。目前示范區(qū)內(nèi)主要樹種為側(cè)柏（Platycladusor-ientalis）、油松（Pinustabulaeformis）、元寶楓（AcertruncatumBunge）、蒙古櫟（Quercusmongolica）等，且側(cè)柏面積較大。區(qū)內(nèi)多為人工林，且基本為中幼齡林。據(jù)調(diào)查，植物種類豐富，蕨類植物門有5科14種、裸子植物亞門有3科6種、被子植物69科412種，共計有植物種類為432種植物。現(xiàn)植被覆蓋率達到99%。

2數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于北京市十三陵林場基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)。按照《北京市“十五”森林資源調(diào)查技術(shù)規(guī)程》的小班劃分標準，利用地面調(diào)查和遙感調(diào)查相結(jié)合的方法，將十三陵林場典型示范區(qū)劃分為15個小班。其他搜集的數(shù)據(jù)包括北京西山林場小班圖、2005年LandsatTM/ETM數(shù)據(jù)遙感影像等基礎(chǔ)地理信息。

3評價指標體系的構(gòu)建

3.1評價指標選取

本文在系統(tǒng)分析和整合國內(nèi)外現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上[5-11]，結(jié)合北京市十三陵林場的實際情況，本著科學性、代表性、可操作性和系統(tǒng)性的原則，構(gòu)建北京市十三陵林場森林健康評價指標體系，包括完整性指標、穩(wěn)定性指標和可持續(xù)性指標3個方面。完整性指標包括群落層次結(jié)構(gòu)、林分郁閉度、物種多樣性；穩(wěn)定性指標包括病蟲害程度、火險等級、生態(tài)重要性、林分年齡；可持續(xù)性指標包括土壤厚度、枯落物厚度、近自然度、葉面積指數(shù)。

3.2評價指標的篩選

由于指標體系的量測在實際工作中很難實現(xiàn)，需要建立一套簡便易行的指標體系進行森林健康評價。指標篩選旨在保證指標涵蓋內(nèi)容盡可能全面的基礎(chǔ)上，篩掉造成信息重復的指標，而且對指標的篩選是在森林健康評價指標體系的各子系統(tǒng)內(nèi)部分別進行的。本研究采用定性和定量相結(jié)合的方法。即首先應(yīng)用SPSS數(shù)學統(tǒng)計分析軟件對各個指標進行定量篩選，然后對各個指標的測度分析進行定性分析，最后根據(jù)各個示范區(qū)的經(jīng)營目的不同來確定適合當?shù)氐脑u價指標體系。

3.2.1定量篩選

由于森林健康評價指標多且復雜，指標間存在相關(guān)性，因此，要探尋合理的研究方法，減少分析指標的同時，盡量減少原指標包含信息的損失，對所收集的資料作全面的分析。由于各變量間存在一定的相關(guān)關(guān)系，因此有可能用較少的綜合指標分別綜合存在于各變量中的各類信息。主成分分析就是這樣一種降維的方法。應(yīng)用SPSS16.0軟件中的Analyze/DataReduction/Factor過程對森林健康各評價指標進行分析，輸出結(jié)果見表1、表2。根據(jù)主成分的統(tǒng)計信息（表1），包括特征值由大到小的次序排列，各主成分的貢獻率及累計貢獻率：前5個主成分的特征值分別為3.546、1.829、1.320、0.971、0.914，它們的解釋占總變異的百分比分別為29.546%、15.242%、11.002%、8.096%、7.620%，前5個主成分的特征值都大于或接近1，取前5個主成分為綜合評價指標，此時的累計貢獻率達到71.506%，符合統(tǒng)計學的原理。根據(jù)因子負荷矩陣信息（表2），第一主成分主要包含林分郁閉度、群落層次結(jié)構(gòu)、枯落物厚度、平均生物量的信息，即第一主成分可作為群落特性的描述指標；依此類推，第二主成分可作為森林火險等級的描述指標；第三主成分可作為森林病蟲害程度的描述指標；第四主成分可作為土壤厚度的描述指標；第五主成分可作為葉面積指數(shù)的描述指標。

3.2.2定性篩選在應(yīng)用數(shù)學統(tǒng)計軟件對指標體系進行定量分析篩選的同時，還應(yīng)考慮到指標的可操作性和應(yīng)用性。因此，對指標進行篩選必須結(jié)合定性分析，篩選的最終目的不僅是使指標反映的內(nèi)容全面，而且盡量避免指標間的信息重復性，從而更好地滿足加法合成對評價指標的要求，得出更為準確、合理的評價結(jié)果。群落特性指標包含林分郁閉度、群落層次結(jié)構(gòu)、枯落物厚度、平均生物量的信息，由于群落層次結(jié)構(gòu)和林分郁閉度是反映群落特性的重要指標，以共同反映林分的群落特性。森林火險等級和森林病蟲害程度作為穩(wěn)定性指標可以全面反映森林恢復力和抵抗力。由于直接測量比較困難，通過森林火險等級和森林病蟲害程度間接反映森林的抵抗力和恢復力。土壤厚度反映森林土壤的特性，應(yīng)該保留。綜上所述，通過定量和定性篩選，森林健康評價指標體系包括3大類6個指標。完整性指標包括群落層次結(jié)構(gòu)和林分郁閉度；穩(wěn)定性指標包括森林病蟲害程度和森林火險等級；可持續(xù)性指標包括土壤厚度和葉面積指數(shù)。