专利名称：一种森林干扰度的测定方法
技术领域：
发明涉及林学和生态学技术领域中的森林测量技术，具体地说是一种用于评价各种干扰对森林影响程度即森林干扰度的测定方法。
背景技术：
森林是陆地生态系统的重要组成部分，每年都在遭受诸如过度砍伐、火灾、病虫鼠害、酸雨、气象灾害等各种形式的干扰，这些干扰对森林生态系统的健康状况造成很大的威胁。随着干扰的加剧，近年来生态学界更加关注现有森林生态系统的干扰状况。
干扰对森林生态系统的影响主要体现在干扰对森林更新、演替的影响、对森林生态系统稳定性、生态系统多样性及个体水平多样性的影响。目前对森林干扰的研究主要集中于干扰因素(自然干扰与人为干扰)及干扰状况的组成要素，包括干扰发生季节、干扰时间、干扰频次和干扰强度等。对森林干扰程度的研究中，无论是人为干扰还是自然干扰，均是以人为划分干扰等级作为标准，来讨论不同干扰程度对森林生态系统的影响，但现有森林是多种干扰因子共同作用的结果，不同类型的干扰，其对森林生态系统的影响程度如何，现有森林干扰到何种程度，却一直没有得到很好的回答；各种类型的干扰均可破坏或改变原有的森林景观，形成复杂多样的森林生态系统。
由于现有森林处于不断的干扰进程之中，而且干扰的种类与类型较多，干扰强度、时间均不能准确确定，因此现有森林是外界各种干扰与系统自身进化的结果，与外界环境等其它因素共同处于不断变化的干扰之中。干扰影响了森林生态系统的稳定性，造成森林生态系统结构和功能的变化，使森林生态系统处于一种过渡状态，同时森林生态系统时刻处于演替进程之中，干扰一方面改变森林生态系统的稳定性，同时也是森林生态系统演替的外在驱动力之一，推动了系统的进化和演变。但现有森林处于干扰的何种阶段，在现有干扰状态下发展方向如何？在干扰变化或停止后森林将向何方向演替等问题一直是干扰生态学所未能回答的问题。同时干扰的种类不同、干扰状况(频率、强度和时间)不同对森林的影响程度如何？目前还缺乏较为系统的研究，且关于森林干扰度评价的技术方案及研究尚未见报道。因此，发明一种评价现有森林干扰程度的测定方法，为今后森林干扰生态的研究提供具体方法具有重要现实意义。
发明内容
为解决现有技术中缺少评价森林干扰度的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于评价现有森林干扰程度即森林干扰度的测定方法。
为解决上述问题，本发明采用的技术方案是 本发明一种森林干扰度的测定方法包括以下步骤 明确目标森林为干扰前森林或潜在森林植被或地带性森林； 建立森林干扰度评价指标体系，确定具体评价指标或相对值； 应用森林干扰度计算公式评价现有森林的干扰度。
所述森林干扰度评价指标体系至少包括 多样性指标乔木层物种多样性指数、灌木层物种多样性指数、草本层物种多样性指数、珍稀濒危植物种类与数量、外来物种数量； 生产力指标单位面积蓄积量、单位面积生物量、林分密度； 林分结构指标树种组成、垂直结构、水平结构、郁闭度； 生态功能指标气候调节功能、保持水土功能，水源涵养功能； 健康水平指标风倒木数量、病虫害情况、目的树种更新系数、林龄。
所述多样性指标还包括乔木层丰富度指数、乔木层均匀度指数、灌木层丰富度指数、灌木层均匀度指数、草本层丰富度系数、草本层均匀度指数、建群种所占比例、混交程度；所述生产力指标还包括单位面积年生长量、林分郁闭度、非木质产品年收获量；所述林分结构指标还包括林龄结构、林内站杆或倒木数量、林隙数量；所述生态功能指标还包括防风固沙及荒漠化防治能力、防止空气污染、改善空气质量能力、护路、护田增产功能、环境净化功能、生物多样性保护功能；所述健康水平指标还包括森林质量、森林退化程度、有害生物入侵程度。
所述森林干扰度计算公式为 其中FDD为森林干扰度，xij/是经相对化处理后的各指标变量比值，i表示第i个评价指标，i＝1，2，3，...，n；j表示第j个参评林分，j＝1，2，3，...，m；xij为第j个参评林分的第i个具体评价指标的实际值(或％)，xi0为目标森林在第i项指标标准值，权数wi是根据各评价指标在森林干扰过程中的重要程度分别确定相应的权数。
本发明具有以下有益效果及优点 1.本发明实现了对森林干扰程度的定量评价，为今后森林干扰度研究提供具体方法。
2.本发明不受地区、森林类型、干扰类型限制，选择指标灵活，可因地制宜评价现有森林的干扰程度，容易操作。
具体实施例方式 (一)森林干扰度 本发明方法中所述的森林干扰度是指干扰后现有森林与目标森林(地带性顶极森林植被或干扰前森林等)的距离程度，通过对多种指标进行定性与定量分析，评价干扰对森林的影响程度，它不反映干扰的种类，强度、性质等因素，只反映干扰后现实森林与目标森林的差距。
本发明方法通过评价干扰后现有森林与目标森林(干扰前森林、地带性顶极森林或原始森林)在相应指标上的差距，综合反映干扰对现有森林的影响程度。本发明方法包括以下步骤 1、选择合适的目标森林选择干扰前原有森林植被、地带性顶极森林植被或原始森林作为评价的目标森林。
2、评价指标的选择依据评价指标选择的原则，建立森林干扰度评价指标体系，选择具体的评价指标并确定其相应数值。
3、应用森林干扰度计算公式，对现有森林的干扰程度进行科学评价。
(二)实验地点 本实施例以某森林实验站为例，该实验站位于辽宁省东部山区清原县南部，属于长白山脉的延伸地区(41°51.102′N，124°54.543′E)，海拔高度在456～1116m。本区气候属于受季风影响的温带大陆性气候，年平均气温3.9℃～5.4℃，最冷月出现在1月，最热月出现在7月，极端最高气温为36.5℃，极端最低气温为-37.6℃，＞10℃的年活动积温2497.5℃～2943.0℃。年均降水量700～850mm，多集中在6～8月，平均日照2433h，无霜期120～139d，植物生长季在4～9月。
该地区绝大部分林地经受了历史上经营的干扰、果实和药材采摘，以及拾薪的干扰，还有部分林地受到近期(2003年)发生的雪/风害的干扰。在复杂的干扰历史中，该区原有的地带性顶级群落——阔叶红松林经过长期干扰逐渐形成目前的次生林；主要的森林类型有以蒙古栎(Quercusmongolica)、色木槭(Acer mono)、枫桦(Betula Spp)等为主的老龄林、蒙古栎林、以胡桃楸(Juglans mandshurica)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)、黄波罗(Phellodendron amurense)为主的硬阔叶混交林、胡桃楸林、花曲柳(Fraxinus rhynchophylla)林、水曲柳林、红松(Pinus koreansis)人工林、长白落叶松(Larix olgensis)人工林等主要林型，具体如下 (1)老龄林 在老龙岗北坡海拔900-1000m处，尚有少量老龄林存在，此林分由于远离村庄，人为活动较少主要是由于长期演替与自然干扰所形成。多数树种平均胸径在1.00m以上，林龄在100年以上，林分郁闭度为0.7，林分蓄积量为120-160m3/hm2之间，主要树种有蒙古栎、色木槭、枫桦，少有红松和云、冷杉分布， (2)蒙古栎林 蒙古栎林多见于山梁阳坡位置，坡度较大，一般分布在海拔600-900m的山岗处，早期的采伐干扰较少，多作为“压岗树”保存下来，主要为采伐后天然萌发形成的混交林，也有部分少数的纯林。现在多因居民采蘑菇时的践踏受到干扰，其干扰主要来自自然干扰与人工的采伐干扰等，与林龄一般在30-70年之间，林分蓄积量在100-200m3/hm2之间。蒙古栎常与假色槭(A.pseudo-sieboldianum)、糠椴(Tilia mandshurica)、花曲柳、色木槭混生，色木槭是乔木层中常见种，灌木层主要有假色槭、色木槭、东北山梅花(Philadelphus incanus)、乌苏里鼠李(Rhamnus ussuriensis)，草本层主要有羊胡子苔草(Carex callitrichos)、北重楼(Paris verticillata)、苦荬菜(Ixeris denticulata)、中华蹄盖蕨(Athyrium sinense)、白花碎米荠(Cardamine leucantha)等。
(3)阔叶混交林 以水曲柳、核桃楸、黄波萝为主的硬阔叶树组成的混交林。分布在海拔600-900m的坡中位置，地形较平整，林龄一般在30-60年之间，林分蓄积量在50-150m3/hm2之间。乔木层没有稳定和绝对优势种，为多物种共存，多以假色槭、枫桦、色木槭为优势种，灌木层常见乔木树种主要有假色槭、色木槭，其它常见种均为灌木京山梅花(Philadelphus pekinensis)、毛榛(Corylus mandshurica)、翅卫矛(Euonymusm acropterus)；草本层常见种有荨麻叶龙头草、木贼(Equisetum hyemale)、掌叶铁线蕨(Adiantum pedatum)、粗茎鳞毛蕨(Dryopteris crassirhizoma)、短柱大叶芹(Spuriopimpinellabrachystyla)等。
(4)胡桃楸林 以核桃楸为主的硬阔叶树组成的混交林。分布在海拔550-700m的山岗处，林龄一般在30-55年之间，林分蓄积量在80-130m3/hm2之间。乔木层主要有拧筋槭(A.triPorum var.subcariacea)，暴马丁香(Syringa reticulatavar.mandshurica)、榆树(Ulmus pumila)。灌木层主要有暴马丁香和毛脉卫矛(Euonymusa latus var.pubescens)、拧筋槭、金银忍冬(Loniceram aackii)。草本层主要有荨麻叶龙头草和珠芽艾麻(Laportea bulbifera)，白花碎米荠、宽叶山蒿(Artemisia stolonifera)等。
(5)花曲柳林 多分布于阳坡的中坡及中上坡。中坡的花曲柳林中花曲柳重要值较高，甚至为花曲柳纯林。中上坡花曲柳林中花曲柳多与蒙古栎混生，两者为群落优势种。色木槭和假色槭常为群落亚优势种。灌木层中主要有蒙古栎、花曲柳、色木槭。草本层主要为宽叶苔草(Carex siderosticta)、宽叶山蒿(Artemisia stolonifera)，常见种有歪头菜(Vicia unijuga var.unijuga)，莓叶委陵菜(Potentillaf ragarioides)等。
(6)水曲柳林 乔木层主要有色木槭、千金榆(Carpinus cordata)、裂叶榆(U.laciniata)、胡桃楸。灌木层主要有稠李(Padus asiatica)、青楷槭(Acer tegmentosum)、色木槭，常见灌木有暴马丁香、京山梅花。草本层主要有荨麻叶龙头草、珠芽艾麻(Laportea bulbifera)，北重楼、北乌头(Aconitumk usnezoffii)、木贼等。
(7)红松人工林 实验站区内的红松(Pinus koraiensis)全部为天然次生林皆伐后人工栽植的红松人工纯林，林龄一般在17-30年之间，林分密度在440-1300株/hm2，林分郁闭度在0.6-0.9之间，林分蓄积量在80-190m3/hm2之间，森林经营程度较高，林分生产力较高；林下灌木层植被较少主要有，金银忍冬、刺五加，疣枝卫矛(Euonymus verrucosoidss)；草本层植被主要有水金凤(Impatiens noli-tangere)，黄精(Polygonatum sibiricum)，酢浆草(Oxaliscorniculata)，透骨草(Speranskia tuberculata)，蓝萼香茶菜(Rabdosiajaponica)，鸡腿堇菜(Viola acuminata)等。
(8)落叶松人工林 实验站区内的落叶松全部为天然次生林皆伐后人工栽植的长白落叶松人工纯林，林龄一般在30-40年之间，林分密度在1000-2000株/hm2，只有少数中龄林和幼龄林。森林经营程度较高，林分生产力较高；林下灌木层植被较少主要有金银忍冬，刺五加，乌苏里鼠李，接骨木(Sambucuswilliamsii)、疣枝卫矛，东北山梅花、暴马丁香(Syringa reticulata)；草本层植被主要有白屈菜(Chelidonium majus)，穿山薯蓣(Dioscoreanipponica)，二苞黄精(Polygonatum involucratum)，鸡腿堇菜，尖萼耧斗菜(Aquilegia oxysepala)等。
(三)建立评价指标体系 根据现有森林在下列各指标与原始阔叶红松林的差距应用下述公式计算其森林干扰度； 1.多样性指标 A必选指标乔木层物种多样性指数、灌木层物种多样性指数、草本层物种多样性指数、珍稀濒危植物种类与数量、外来物种数量； B可选指标乔木层物种丰富度指数、乔木层物种均匀度指数、灌木层物种丰富度指数、灌木层物种均匀度指数、草本层物种丰富度指数、草本层物种均匀度指数、建群种所占比例、混交程度。
2.生产力指标 A必选指标单位面积蓄积量、单位面积生物量、林分密度； B可选指标单位面积年生长量、林分郁闭度、非木质产品年收获量。
3.林分结构指标 A必选指标树种组成、垂直结构、水平结构、郁闭度； B可选指标林龄结构、林内站杆或倒木数量、林隙数量。
4.生态功能指标 A必选指标气候调节功能、保持水土功能，水源涵养功能； B可选指标防风固沙及荒漠化防治能力、防止空气污染、改善空气质量能力、护路、护田增产功能、环境净化功能、生物多样性保护功能。
5.健康水平指标 A必选指标风倒木数量、病虫害情况、目的树种更新系数、林龄； B可选指标森林质量、森林退化程度、有害生物入侵程度。
本实施例以红松人工林为例，其森林干扰度评价指标体系见表1。
表1 评价红松人工林干扰度的具体指标表 (四)计算结果 根据实验站现有森林的种类与干扰情况，建立森林干扰度评价表。
应用下述公式计算森林干扰度(FDD) 上式中，FDD表示森林干扰度，xij/是经相对化处理后的各指标变量值，i表示第i个评价指标，i＝1，2，3，...，n；j表示第j个参评林分，j＝1，2，3，...，m。xij为第j个参评林分的第i个评价指标的实际值，xi0为原始阔叶红松林在第i项指标标准值，权数wi是根据各项评价指标在森林干扰过程中的重要程度分别确定相应的权数。
各林分的森林干扰度分别见表2，其中FDD值越小，表明其与原始森林的距离越近，其所受的干扰越小，如老龄林、蒙古栎林、阔叶混交林等；FDD值越大，表明该林分与原始森林的距离越远，其所受的干扰越大，如红松人工林、落叶松人工林。
表2某实验站现有森林干扰度表
权利要求
1.一种森林干扰度的测定方法，其特征在于包括以下步骤
明确目标森林为干扰前森林或潜在森林植被或地带性森林；
建立森林干扰度评价指标体系，确定具体评价指标或相对值；
应用森林干扰度计算公式评价现有森林的干扰度。
2.按权利要求1所述的森林干扰度的测定方法，其特征在于所述森林干扰度评价指标体系至少包括
多样性指标乔木层物种多样性指数、灌木层物种多样性指数、草本层物种多样性指数、珍稀濒危植物种类与数量、外来物种数量；
生产力指标单位面积蓄积量、单位面积生物量、林分密度；
林分结构指标树种组成、垂直结构、水平结构、郁闭度；
生态功能指标气候调节功能、保持水土功能，水源涵养功能；
健康水平指标风倒木数量、病虫害情况、目的树种更新系数、林龄。
3.按权利要求2所述的森林干扰度的测定方法，其特征在于所述多样性指标还包括乔木层丰富度指数、乔木层均匀度指数、灌木层丰富度指数、灌木层均匀度指数、草本层丰富度指数、草本层均匀度指数、建群种所占比例、混交程度。
4.按权利要求2所述的森林干扰度的测定方法，其特征在于所述生产力指标还包括单位面积年生长量、林分郁闭度、非木质产品年收获量。
5.按权利要求2所述的森林干扰度的测定方法，其特征在于所述林分结构指标还包括林龄结构、林内站杆或倒木数量、林隙数量。
6.按权利要求2所述的森林干扰度的测定方法，其特征在于所述生态功能指标还包括防风固沙及荒漠化防治能力、防止空气污染、改善空气质量能力、护路、护田增产功能、环境净化功能、生物多样性保护功能。
7.按权利要求2所述的森林干扰度的测定方法，其特征在于所述健康水平指标还包括森林质量、森林退化程度、有害生物入侵程度。
8.按权利要求1所述的森林干扰度的测定方法，其特征在于所述森林干扰度计算公式为
其中FDD为森林干扰度，xij/是经相对化处理后的各指标变量比值，i表示第i个评价指标，i＝1，2，3，...，n；j表示第j个参评林分，j＝1，2，3，...，m；xij为第j个参评林分的第i个具体评价指标的实际值(或％)，xi0为目标森林在第i项指标标准值，权数wi是根据各评价指标在森林干扰过程中的重要程度分别确定相应的权数。
全文摘要
本发明涉及一种森林干扰度的测定方法，其特征在于包括以下步骤明确目标森林为干扰前森林或潜在森林植被或地带性森林；建立森林干扰度评价指标体系，确定具体评价指标或相对值；应用森林干扰度计算公式评价现有森林的干扰度。本发明实现了对森林干扰程度的定量评价，为今后森林干扰度研究提供具体方法，不受地区、森林类型、干扰类型限制，选择指标灵活，可因地制宜评价现有森林的干扰程度，容易操作。
文档编号A01G23/00GK101622950SQ20081001227
公开日2010年1月13日 申请日期2008年7月11日 优先权日2008年7月11日
发明者于立忠, 朱教君 申请人:中国科学院沈阳应用生态研究所