贵州宽阔水国家级自然保护区生态健康评价

姚小刚，周长威，钟灿辉，严令斌，喻理飞

(1贵州宽阔水国家级自然保护区管理局，贵州 遵义 563300；2贵州大学生命科学学院，贵州 贵阳 550025)

自然保护区主要包括自然遗迹、自然生态系统以及珍稀或濒危野生动植物的天然集中分布地域，涵盖陆域、水域及海域等，依照相关法律法规，划出一定区域予以特殊保护和管理[1]。森林植被是我们人类不可或缺的重要环境资源之一，对我们人类的生存和发展具有重要意义。森林植被生态系统也是陆地生态系统中面积最大、组成结构最复杂、生物资源最丰富、功能相对最完善的一种自然生态系统[2]。森林植被对保护物种多样性和避免生态系统失衡方面也具有重大作用[3]。

我国的森林植被资源还是相对紧张，森林植被覆盖率和森林植被资源人均拥有量均低于世界平均水平[4]。但是，随着经济的急速发展，人们的生活水平的提高，迫于各种压力，森林植被遭到大量破坏，使森林资源变得更加的匮乏，生物多样性和森林植被遭到极大的破坏。关于对森林植被健康评价的研究对改善生态环境、保护物种多样性及林业的可持续发展等都具有重要意义。

本研究以绥阳县宽阔水自然保护区主要森林植被为对象，目的在于建立一套用于评价自然保护区主要森林植被健康状况的指标体系；同时，用建立的评价指标体系对宽阔水自然保护区的主要森林植被进行评价研究。

郭峰等[5]在评价华北土石山区的典型天然次生林生态系统健康的研究中，应用了评价指标综合分值法，在小班水平上利用评价指标来计算其各个指标的具体分值，将其评价的森林植被健康等级划分为疾病、不健康、亚健康、优质及健康5个等级；谭三清等[6]在基于复杂网络的森林植被健康评价研究中，在处理面积分布相对均匀的小班网络上，通过计算各个小班网络的景观斑块的具体健康指数，将森林植被的健康等级也划分为5个等级；王志波[7]在河北木兰围场人工林健康评价及健康经营技术研究中，建立层次分析结构模型，按基本等量和就近取整的原则来划分不同等级范围，将森林植被健康等级划分为优质、健康、亚健康、不健康4个等级；刘金良等[8]在研究渭北黄土高原区刺槐人工林健康评价体系的构建中，利用聚类分析法与层次分析法相结合，建立了刺槐人工林的评价体系模型，通过计算各个研究样地的健康评价指数，将处于不同龄级的刺槐林的健康等级划分为健康林、亚健康林、不健康林3个等级。

当前，对于森林的健康评价研究五花八门[9-10]，有着很多不同的体系与方法。查阅相关文献，在各专家学者的研究理论基础上试着探索切合于宽阔水自然保护区主要森林植被健康评价的研究方法，因此，在一定程度上发展和丰富了森林植被健康评价的研究理论体系。同时，评价了宽阔水自然保护区的主要森林植被的健康状况，更全面、深入的了解了宽阔水自然保护区的现状，为进一步的规划、发展和管理宽阔水自然保护区，充分实现其保护区的功能提供理论依据和技术支持，也为自然保护区森林生态系统的健康评价研究提供一定程度上的借鉴依据。

需指出的是，本研究与很多专家学者的森林健康评价研究有较大的区别。表现为评价对象的不同，他们是针对一个森林类型，本文针对的是一个保护区，以森林乔木为主的原始森林自然保护区，分核心、缓冲、实验区3个功能区，其植被类型多样、复杂。

1 研究区域概况

宽阔水自然保护区位于贵州省绥阳县西北部，属于大娄山山脉东部。海拔在650～1762 m之间，最高山峰在海拔1762 m的太阳山上。地理位置坐标为东经107°02′22″～107°14′09″，北纬28°06′25″～28°19′25″。东西长约19 km，南北宽约20 km，保护区所辖涉及黄杨镇、青杠塘镇、茅娅镇、宽阔镇、旺草镇和枧坝镇6个乡镇。保护区总的面积是26231 hm2，其中实验区的面积是 10960 hm2，缓冲区的面积是 6186 hm2，核心区的面积是 9085 hm2。保护区内的地形切割相对来说比较强烈，落差也较大，多为喀斯特地貌，山地土壤主要由黄壤、黄棕壤组成，比较适合林木的生存发展。成土母岩主要由砂页岩、绿色砂岩、泥岩及黄色砂岩构成。

保护区属于中亚热带气候区中，常年气温处于较低状况，云雾相对来说也多，日照相对少，降雨量较大，具有较低纬度的山地季风湿润气候的相关特点。年平均气温在11.5～15.5 ℃之间，年平均相对湿度在80%以上。

宽阔水自然保护区具有很好的地理环境和复杂多样的生境类型，具有我国原生性强、保护最完好、最具代表性集中连片的亮叶水青冈林1300 hm2，以及数量繁多的国家一级保护动物黑叶猴和最具宽阔水特色的鸟类红腹锦鸡。现已经查明的动植物资源共有517科2425种。其中有国家级重点保护的野生动植物36种，国家一级保护野生动植物7种，二级野生动植物保护物种共29种。其重点保护的野生动植物主要包括红豆杉(Taxuschinensis)、珙桐(Davidiainvolucrate)、南方红豆杉(Taxuschinensis)、云豹(Neofelisnebulosi)、黑叶猴(Trachypithecusfrancoisi)、林麝(Moschusberezovskii)等[11]。

2 研究方法

2.1 数据来源

本研究的数据以2016年完成的宽阔水自然保护区森林资源二类清查数据为主要数据来源，以林相图为底图，利用地理信息系统的处理软件(GIS)，构建小班水平上为基本单元的自然保护区森林植被资源数据库。数据库涵盖近80个指标，记录了8万多条森林植被资源数据，包括地籍类信息、林地相关信息、森林植被相关信息、立地环境以及其他的一些相关信息。

在宽阔水自然保护区森林资源二类清查数据，分为2031个小班样地，其中核心区小班数为636个，缓冲区461个，实验区934个。保护区内主要由≥25°坡耕地、人工造林未成林地、纯林、竹林、灌木林、混交林、宜林荒山荒地等几类地组成。

本研究还参考宽阔水自然保护区科学考察报告、总体规划、植被图、地形图等相关文献数据库。

2.2 指标体系的构成

构建的主要森林植被健康评价指标体系以具体指标层、准则层和目标层的三层评价指标体系。目标层：表征自然保护区森林植被的总体状态及其健康状况。根据评价结果为保护区实践提供指导依据。根据评价的基本原理，主要森林植被健康即为评价的总目标，其具体健康状况由目标层的综合评价得出。准则层：从某一方面反映保护区森林植被的行为和能力，包括森林植被的活力、组织结构和恢复力3个方面，各准则层上的健康指数利用权重，通过计算得出。指标层：指标层都由具体可描述性指标和其测量值组成。采用对比度高、有代表性、可直接测定的相关指标，直接表征准则层，是评价判断森林植被健康状况的资料数据直接来源，也是最根本、最主要的评价结构层次。

2.3 健康综合指数的计算

本研究是采用综合指标评价法来对自然保护区森林植被进行健康评价，其综合健康指数计算公式：

HI=ω1V+ω2O+ω3R

式中：HI为森林植被健康综合指数；V指森林植被的活力评价指数；O指森林植被的组织结构评价指数；R指森林植被的恢复力评价指数；ω1、ω2、ω3分别为V、O、R的权重，且ω1+ω2+ω3=1。

2.4 健康评价指标等级划分

森林植被健康评价指标的相关评价测度可直接应用具体的测量数值来衡量，对于一些不能确定或者不便测量的指标测度值的，采用定性研究中的等级划分法来进行定量化描述研究，将各个具体的指标对自然保护区森林植被健康的影响高低为标准划分为3个等级(赋分分别为1、3和5)。有些评价指标既可利用具体的数值来度量，也可根据具体情况应用定性的方法来做等级划分。本研究中，涉及此赋分方法的相关情况，及各指标具体等级划分见表1。

表1 “ 二调” 数据健康评价指标等级划分Tab.1 Grading of health evaluation indexes

2.5 健康等级的划分

根据以上建立的评价指标体系和健康评价模型，在结合前人对森林植被健康评价和健康评价标准的研究基础上[9，39，40]，根据保护区的特点与实际情况，结合相关专家的意见，将宽阔水自然保护区主要森林植被健康状况划分为3个等级，等级的划分范围为[0，1.000]。按照一定的原则来划分不同健康等级的范围及其生态学的涵义，具体划分标准如表2。

表2 宽阔水自然保护区森林植被健康标准等级划分及生态学涵义Tab.2 Health levels of forest vegetation in Kuankuoshui NatureReserve and their meanings

3 结果与分析

3.1 保护区森林植被健康综合指数

根据上述建立的宽阔水自然保护区主要森林植被健康评价模型，利用得到的数据，计算其健康状况结果如表3。

表3 宽阔水保护区健康评价综合指数Tab.3 Comprehensive health index of KuankuoshuiNature Reserve

由表3可知，总体健康综合指数为0.479，介于0.319～0.634之间，处于较健康等级，即宽阔水自然保护区主要森林植被总体处于较健康状态，同时实验区、缓冲区、核心区也都处于较健康等级(图1)。各个功能区健康综合指数状况：核心区(HI=0.510)>实验区(HI=0.471)>缓冲区(HI=0.451)。核心区、缓冲区和实验区的3个分指数均为组织力指数>恢复力指数>活力指数。

3.2 保护区森林植被小班水平健康状况评价

宽阔水自然保护区森林植被资源二类调查中，共有2031个小班样地。其中核心区有636个小班样地，缓冲区461个小班样地，实验区934个小班样地。根据以上建立的森林植被健康评价模型，对其进行评价，获得结果如图1。

图1 宽阔水保护区小班健康指数Tab.1 Health indexes of Kuankuoshui Nature Reserveon the level of small class

表4表明，从整个保护区来看，宽阔水自然保护区主要森林植被总体处于健康状态的小班有447块，占总小班数的47.12%，面积5766 hm2，占保护区总面积的24%；较健康状态的小班有957块，占总小班数的47%，面积12736 hm2，占保护区总面积的53%；不健康的小班有627块，占总小班数的31%，面积5544 hm2，占保护区总面积的23%(图2)。

表4 宽阔水保护区健康评价总体状况Tab.4 Overall health state of Kuankuoshui Nature Reserve

健康小班按不同功能区来看表5，在核心区中有147块，缓冲区103块，实验区197块，数量比例中核心区最大(32.89%)，其次缓冲区(23.04%)，最次为实验区(44.07%)，面积分别为2101.46 hm2、1491.81 hm2、2172.61 hm2，占健康小班总面积的36.45%、25.87%、37.68%。

图2 宽阔水自然保护区森林健康小班分布图Fig.2 Distribution of healthy small classes inKuankuoshui Nature Reserve

较健康小班在核心区有342块，缓冲区183块，实验区432块，面积分别为5327.26公顷、2482.71公顷、4925.83公顷和12735.8公顷，分别占较健康小班总面积的41.83%、19.49%和38.68%。

不健康小班在核心区有147块，缓冲区175块，实验区305块，面积分别是1325.46 hm2、1623.51 hm2、2595.46 hm2，各占不健康小班总面积的23.91%、29.28%和46.81%。

表5 不同功能区森林健康状况表Tab.5 Health status of forest of different functional zones in Kuankuoshui Nature Reserve

表6表明：宽阔水自然保护区森林植被健康状况处于较健康、健康状况的地类主要是混交林，分别占80.3%、56.8%；不健康状况地类包括为≥25°坡耕地(36.7%)、人工造林未成林地(25.0%)、宜林荒山荒地(19.5%)、灌木林(18.8%))；但人工造林未成林地类实际已经有幼苗幼树，经一段时间的恢复可达到健康，国家特别规定灌木林地类往往分布在山顶峭壁，已处于稳定阶段，因此，这两类地类不应成为宽阔水森林植被健康评价的不健康因素。

表6 不同地类森林健康状况表Tab.6 Health status of forest of different land types inKuankuoshui Nature Reserve

续表6

核心区的不同地类森林植被的不同健康状况如表6，表明：混交林对森林健康贡献最大，占72.79%，起主要作用。不健康的地类主要是≥25°坡耕地，占38.10%；宜林荒山荒地，占21.77%，是影响核心区森林健康的主要因素。采取退耕还林、植树造林等措施是恢复核心区森林植被健康的主要措施。

3.3 不同功能区森林植被健康状况

从各个功能区来看，各个功能区中大部分森林植被处于较健康以上状态，核心区健康的森林小班面积占核心区小班总面积的24%，较健康小班面积占61%，不健康小班面积占15%，处于健康以上状态的小班占比85%，所以核心区小班健康状况总体良好。缓冲区健康小班面积占缓冲区总面积的27%，较健康的占29%，不健康的占29%；实验区健康、较健康、不健康小班面积分别占实验区总面积的22%、51%、27%。

3.4 不同地类森林植被的健康状况

(1)保护区森林植被总体健康状况

不同的地类，其植被组成、用途等都有较大的区别，在森林植被健康评价中具有较大的影响。不同地类，其森林植被健康状况如表7所示。

表7 不同地类各健康状况的小班数目及比例(单位：个)Tab.7 Number and proportion of small classes of differentland types and health status

按不同地类类型来看，宽阔水自然保护区是纯林地类中健康小班面积占纯林总面积的比例是66%，较健康小班面积占34%，没有不健康小班。混交林健康小班面积占混交林总面积的25%，较健康小班占75%，没有不健康小班；竹林的健康地类面积占竹林总面积的3%，较健康小班面积占97%，没有不健康小班；特别灌木林较健康小班面积占特别灌木林总面积的20%；造林未成林地仅有少量较健康小班，其余都为不健康等级；其他灌木林、火烧迹地、宜林荒山荒地、>25度坡耕地全部为不健康小班。

4 结论与建议

4.1 结论

(1)依据所构建的森林植被健康评价模型，对宽阔水保护区森林资源二类调查已有的2031个小班数据进行计算，得到森林植被总体健康综合指数为0.479，保护区总体处于较健康等级，其中核心区(HI=0.510)>实验区(HI=0.471)>缓冲区(HI=0.451)。

(2)小班水平上，较健康以上的小班数为1404个，占总小班数的69.1%，其中核心区489个、实验区629个、缓冲区286个，分别在各个功能区的占比分别为76.9%、62.0%、67.3%；健康小班数量比例中核心区最大(23.1%)，其次是缓冲区(22.3%)，最次为实验区(21.1%)。

(3)评价为不健康的森林小班主要是由≥25°坡耕地(农用地)、灌木林、人工造林未成林地、宜林荒山荒地组成(这几类地小班数总和占比达90%以上)。但人工造林未成林地类实际已有幼苗幼树，经一段时间的恢复可达到健康；国家特别规定灌木林地类往往分布在山顶峭壁，已处于稳定阶段。因此，这两类地类不成为评价宽阔水森林植被不健康的地类情况。

(4)影响各功能区健康状况的主要因素，核心区是≥25°坡耕地(38.10%)，缓冲区为≥25°坡耕地(31.43%)，实验区是≥25°坡耕地(39.02%)和宜林荒山荒地(19.02%)。

4.2 建议

1)整体上看，保护区总体健康状况尽管处于较健康状况，但得分较低，需加强保护与管理；

2)从各个功能区上来说，核心区和缓冲区应该主要做好退耕还林工作；实验区主要是做好退耕还林工作和宜林荒山荒地的造林工作；

3)在评价上，人工造林未成林地和国家特别规定灌木林虽然不是主要影响因素，但是其幼苗幼树的抚育工作需要做好，在未来的5～10年才能顺利的发展为健康森林植被。总体上，要让附近居民意识到爱护森林植被的重要性，积极的参与到爱林护林中。