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欧美现代森林生态系统健康监测的指标与方法

2014-04-27来源:世界林业研究关于森林健康问题的探讨

森林健康监测指标

从监测指标来看,美国林务局从可操作性入手,将森林健康的评价与森林健康监测和森林资源调查相结合,标准体系则直接采用了蒙特利尔进程中关于森林可持续经营的指标体系,但剔除了法律政策框架部分,包括林地生产力维护、生物多样性保护、森林生态系统健康与活力、水源涵养、土壤保持、全球碳循环等6个领域的多个指标,其中森林健康与活力是指狭义的健康,包括3个指标:超过某些干扰因素(如病虫害、外来物种、林火、风暴、采伐、洪水、盐渍、牲畜)历史正常范围的森林面积和比例,受严重的空气污染(硫酸、硝酸或臭氧)或足以造成伤害的紫外线影响的面积和比例,基本生态过程(如土壤养分循环、种子传播、授粉)以及生态连续性(检测到重要的功能性物种如真菌、乔木、附生植物、线虫、甲虫、黄蜂等)发生改变的森林面积和比例。

欧洲森林健康监测包括5个方面的主要内容:

 1)森林中的大气污染沉降物取样监测,指标包括其对叶片表面角质层及叶片光合作用和叶绿素浓度的影响以及土壤酸化、土壤氮饱和和养分不平衡及土壤微生物变化等方面。

2)森林生长和收获监测,指标包括林分平均高和优势高、森林蓄积生长量及收获量、林分密度、林分结构和树种多样性等。

3)对树冠落叶和退色的直接观测估计,主要是叶脱落和退色2个指标。

4)森林土壤及土壤溶液抽样分析,指标包括土壤的物理特征如含水量、土壤粒径等,化学特征如碳酸钙、有机碳、交换性酸根、阳离子交换量及盐基饱和度等化合物及土壤中的磷、钾、钙、镁等元素的含量等,土壤溶液(主要是空气污染和大气酸沉降对森林的影响)。

5)针叶叶片抽样对树木营养状态的监测,主要是有害元素的累积作用。

监测方法

在监测方法和手段方面,美国和欧洲开展得较好。美国的监测手段和方法包括:在全国范围内建立永久性的监测采样点,具体包括地面样地调查、森林资源监测、航空调查(应用直升飞机和GPS定位技术)进行监测。欧洲森林健康监测体系是基于德国的监测体系发展而来的[21],与美国相比,监测强度更大,更偏重地面监测,主要以样地监测为主。

评价方法与基准

目前的评价方法主要有单项评价和综合评价2个方面。单项评价是只依据一项指标,通过适当对比就可以从某一侧面做出判断,而综合评价是根据多项指标、从多个不同侧面对有关现象进行全面的综合判断。从评价角度来看,包括相对评价方法与绝对评价方法。所谓相对评价方法,是将若干待评事物的评价结果进行相互比较,最后对各待评事物的综合评价结果排出优劣次序;所谓绝对评价方法,是根据对事物本身的要求,评价其达到的水平,包括较原状增长水平和接近潜力势状态水平。具体的评价方法从大的方面来讲有指示物种法和结构功能法。结构功能法目前在具体应用中主要有:

 1)直接应用活力、恢复力和组织力模型,即利用VOR模型来评估森林健康状况;

 2)趋势模拟法,将多空间尺度、多时间尺度有效结合与互补,使用多样化的研究方法,如网络分析、模型模拟和信息技术; 

3)健康距离法、综合构成指数法。此外,存在价值逐渐被认为是评估森林生态系统健康的有效工具,具有极大的应用前景。存在价值采用基于支付意愿调查的条件价值评估法。同时,遥感和地理信息系统已经广泛应用于森林资源监测、决策管理,景观格局变化等相关研究。GIS对于森林时间序列分析、时空分析及信息数据库的管理具有明显的优势,结合遥感技术对森林结构、功能、动态过程进行分析将是一种很好的研究途径。从森林健康来讲,目前缺乏对健康森林理想状态的描述。从理论角度出发包括以下几种途径:

1)时空替代。这是一个现今揭示森林生态系统一般状态和进行健康评估便宜而有效的工具。

2)历史途径。古生态学。古生态学对定义生态系统原初状态、确定偏离原初状态的范围、设定恢复生态系统健康的理想目标及预示一个系统对特殊胁迫和管理策略可能反映的格局等方面都是有可能做出贡献的。‚年轮生态学研究。年轮年代分析已经成为森林生态学研究的一个重要手段和方法。树木年轮资料具有定年准确、连续性强、分辨率高和易于获取复本等特点,能应用复杂的统计技术,在不同尺度(个体、林分、景观及区域)上辨别树木生长的格局。以上只是寻找理想状态的途径,但是,从实际的可操作性来看,需要按照不同类型区确定相应的指标分级表和基准值,以利于开展森林健康评价。森林健康监测和评价是了解森林健康状态的重要手段,无论在时间上还是空间上都需要巨大的投入,获得足够的基础信息,并建立基础数据库和评估的标准,建立适合我国国情和满足可持续发展要求的森林健康监测与评价技术体系,监测与评价应将指示者的长期监测与网络分析和模型模拟研究相结合,采用多种研究手段,点面结合,不同的空间和时间尺度结合、互补,充分利用现代3S等科学技术(航空和航天遥感、人工智能地理信息系统和全球定位技术),同时结合环境学、社会学、经济学等多学科开展森林生态健康综合评价工作。(曹国江)