根河地区森林火灾后生态现状评价指标体系构建 ·...

２０１７年１０月第５期

林业资源管理

ＦＯＲＥＳＴＲＥＳＯＵＲＣＥＳＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＯｃｔｏｂｅｒ２０１７Ｎｏ５

根河地区森林火灾后生态现状评价指标体系构建

石　亮，周　梅，冯倩倩，王梓璇，贺　敏，赵鹏武（内蒙古农业大学，呼和浩特０１００２０）

摘要：森林火灾的发生，在很多情况下是不可避免的，但森林火灾过后的生态状况，对于灾后生态恢复以及相关

林业活动却有着重要意义，因此构建森林火灾后生态现状评价指标体系就显得尤为重要。选择根河地区森林火

灾后的生态系统作为研究对象，通过对国内外各类生态系统评价指标体系的构建方式进行分析，以及对指标的

文献筛选、频度统计、可行性理论分析和敏感性分析，初步构建了以森林火灾后生态恢复现状评价为目标，以

生产力、更新能力、土壤条件、微生物因子、气象与立地条件和生物多样性为要素层，由２３个指标构成的根河地区森林火灾后生态现状评价体系，并运用熵权法确定指标体系中各项指标的权重。这种将定性分析与定量分

析相结合进行指标体系建立的方法可以达到使用最少的指标反映最大量原始信息的目的。研究思路和方法在一

定程度上丰富了森林生态系统评价研究理论与方法体系。

关键词：指标体系；森林火灾；指标筛选

中图分类号：Ｓ７１８５５７　文献标识码：Ａ　文章编号：１００２－６６２２（２０１７）０５－００９３－０８ＤＯＩ：１０．１３４６６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｌｙｚｙｇｌ．２０１７．０５．０１６

ＥｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔｏｆＥｖａｌｕａｔｉｏｎＩｎｄｅｘＳｙｓｔｅｍｆｏｒＥｃｏｌｏｇｉｃａｌＳｔａｔｕｓｏｆＦｏｒｅｓｔＦｉｒｅｓｉｎＧｅｎｈｅＢａｓｅｄｏｎＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎａｎｄＰｒｉｎｃｉｐａｌＣｏｍｐｏｎｅｎｔＡｎａｌｙｓｉｓ

ＳＨＩＬｉａｎｇ，ＺＨＯＵＭｅｉ，ＦＥＮＧＱｉａｎｑｉａｎ，ＷＡＮＧＺｉｘｕａｎ，ＨＥＭｉｎ，ＺＨＡＯＰｅｎｇｗｕ（ＩｎｎｅｒＭｏｎｇｏｌｉａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｕｈｈｏｔ０１００２０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｉｓｕｎａｖｏｉｄａｂｌｅｉｎｍａｎｙｃａｓｅｓ，ｂｕｔｔｈｅｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｔａｔｕｓａｆｔｅｒｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｐｏｓｔｄｉｓａｓｔｅｒｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｎｄｒｅｌａｔｅｄｆｏｒｅｓｔｒｙａｃｔｉｖｉｔｉｅｓＴｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔａｎｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｔａｔｕｓｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍｏｆｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅＡｆｔｅｒａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍｏｆｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓａｔｈｏｍｅａｎｄａｂｒｏａｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｈａｓｃｈｏｓｅｎｔｈｅｆｏｒｅｓｔｅｃｏｓｙｓｔｅｍｄｉｓｔｕｒｂｅｄｂｙｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅａｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔＴｈｒｏｕｇｈｔｈｅｉｎｄｅｘｓｅｌｅｃｔｉｏｎ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ，ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｔａｔｕｓｏｆｆｏｒｅｓｔｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓａｆｔｅｒｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｓｗａｓｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｉｌｙｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｗｈｉｃｈｗａｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｂｙｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｃａｐａｃｉｔｙ，ｓｏｉｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｍｉｃｒｏｂｉａｌｆａｃｔｏｒｓ，ｓｉｔｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓａｎｄｂｉｏｄｉｖｅｒｓｉｔｙ，ａｎｄ２３ｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｐｏｓｔｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｅｃｏｓｙｓｔｅｍａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍＷｅｕｓｅｔｈｅｅｎｔｒｏｐｙｍｅｔｈｏｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｔｈｅｗｅｉｇｈｔｏｆｔｈｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓＴｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｃｏｍｂｉｎｅｓｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｗｉｔｈｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓ，ｃａｎａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｇｏａｌｏｆｕｓｉｎｇｔｈｅｌｅａｓｔｉｎｄｅｘｅｓｔｏｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｍａｘｉｍｕｍａｍｏｕｎｔｏｆｏｒｉｇｉｎａｌｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＴｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｄｅａａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｈｏｕｌｄｅｎｒｉｃｈｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｙｓｔｅｍｏｆｆｏｒｅｓｔｅｃｏｓｙｓｔｅｍｅｖａｌｕａｔｉｏｎｒｅｓｅａｒｃｈｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍ，ｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅ，ｉｎｄｅｘｓｃｒｅｅｎｉｎｇ

收稿日期：２０１７－０７－１３；修回日期：２０１７－０９－２７基金项目：内蒙古科技计划项目（２０１３０４３５）；国家自然科学基金项目（４１５６３００６）作者简介：石亮（１９９１－），男，巴彦淖尔人，在读博士，主要从事森林生态、森林防火方面的研究。Ｅｍａｉｌ：３２７０８４６９４＠ｑｑｃｏｍ通讯作者：赵鹏武（１９８１－），男，呼和浩特人，讲师，主要从事森林防火方面的研究。Ｅｍａｉｌ：２４８９１０４１＠ｑｑｃｏｍ

林业资源管理第５期　

０　引言森林作为构成全球生态系统的重要组成部

分［１］，一直持续被生态学者们关注和研究，尤其

是随着经济的迅速发展、气候变化和自然灾害的

影响，森林在全球生态系统中的作用进一步得到

了人们的重视，所以对于森林生态系统的评价研

究也随之增多。森林生态系统评价研究是依托

传统的生态系统评价理论衍生的一种评价研

究［２］，而生态系统评价是对生态系统健康进行定

量分析的方法，是进行生态恢复和生态管理的理

论工具。

生态评价方法一般可分为指示物种法和指标

体系法两种。指示物种法是生态系统健康研究最

常见的方法。对于森林生态系统来说，很难选择到

合适指示物种和监测参数来表征其状态［３］。指标

体系法则适用范围更广，它是在不同组织水平和考

虑不同尺度的前提下对生态系统的各个组织水平

的各类信息进行综合评价［４］。由于森林生态系统

结构的复杂性，所以更适合指标体系法。指标体系

法中，评价指标体系构建的恰当与否，是评价工作

能否成功的重要基础。

国内外学者开展了许多的区域或单一地理

形态生态评价研究，建立了许多较为完善且有影

响力的生态系统评价指标体系。国外学者在森

林生态评价过程中，所选指标的理论性较强，更

注重理论上的创新和研究。其中Ｃａｉｍｓ等［５］从

生态系统与人类社会的关系出发，提出生态评价

的指标体系分为三大类，即理化指标（大气环境

质量、土壤质量和水体质量等）、生态学指标（稳

定性、恢复力、抵抗力等）和社会经济指标（经济

水平、政府干预程度、社会认知程度等）。相对于

国外学者的研究，国内学者在森林生态评价过程

中对指标的选择目的性更强、数量上也更为广

泛。其中张丽谦［６］以评价北京山地森林生态脆

弱性为目的，结合北京山地森林生态环境的实际

情况，选取了环境因子、结构和功能因子、干扰因

子等３个系统，２２个指标，构建以定量研究为主的山地森林生态脆弱性的环境质量评价指标体

系；严密等［７］对福州森林公园的生态环境的评

价，主要选取生态因子是从生态服务功能方面出

发，其指标包括固碳释氧量、大气粉尘含量、水环

境、声环境等。也有些学者是基于某个单一问题

对生态系统进行了评价，如战金艳等［８］则对森林

生态系统恢复力进行评价，从立地条件和生态储

存两个方面出发来反映森林生态系统的恢复

能力。

从上述可以看出，目前研究者们提出的生态系

统评价指标，大多都是从Ｒａｐｐｏｒｔ等［９］提出的系统

活力、系统组织、系统恢复力等３个方面演化而来，指标构成过于理论化且偏向主观定论，在评价

信息上会出现重复性。基于此，本文采用一种全

新的指标筛选模式，以森林火灾后生态系统恢复

现状为评价目标，以理论分析和指标量化为主体

思路，通过对指标的重复性和贡献率分析，构建森

林火灾后生态恢复现状评价指标体系，以期丰富

森林生态系统评价的研究理论和方法体系。本文

的研究对以后的林区工作和生态恢复具有一定的

指导意义。

１　材料与方法１１　研究区概况

研究地位于内蒙古大兴安岭林管局根河林业

局施业区内（５１°１′～５１°５１′Ｎ，１２１°１′～１２１°３２′Ｅ）。该区属寒温带大陆性季风气候，年平均气温为－５３～－５５℃，极端最高温度４００℃，极端最低温度为－５１６℃；年降水量为４５０～５００ｍｍ（其中１２％的降水来自于降雪），每年降水主要集中在７，８月份，年地表蒸发量为８００～１２００ｍｍ。研究区土壤类型主要以棕色针叶林土为主，主要乔木有兴安落叶松

（Ｌａｒｉｘｇｍｅｌｉｎｉｉ）、白桦（Ｂｅｔｕｌａｐｌａｔｙｐｈｌｌａ）［１０］。１２　样地设置与数据采集

根据内蒙古大兴安岭林管局防火办的森林

火灾记录，选择２００３年根河森林大火的火烧迹地为研究区域，过火面积约为２万ｈｍ２。１）样地设置。在整个研究区内随机设置４１个典型研究区，在每个研究区内设置标准样地（３０ｍ×３０ｍ）。标准样地的类型，以尽量包含不同建群种、不同

坡度、不同坡位、不同火烧程度等因素，达到能全

４９

　第５期石亮等：根河地区森林火灾后生态现状评价指标体系构建

面真实反映整个火烧迹地的恢复现状。２）数据采集。４１个标准样地的野外调查和取样后化验分析得到的数据及防火办提供的数据作为评价

指标的基础数据来源，以用于指标的敏感性

分析。

１３　研究方法１３１　构建思路与方法

具体的构建思路与方法如图１所示。

图１　森林火灾后生态恢复现状评价指标体系构建Ｆｉｇ１Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍｏｆｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎａｆｔｅｒｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅ

１３２　定性指标定量化处理在体系指标筛选过程中部分评价指标为定量

描述指标，需要对指标进行定量化处理，将其转化

为无量纲，再进行数据标准化处理。

１）坡向。坡向为定性指标，是非定量化的数据，且没有

次序，所以需要对坡向指标进行定量化处理，然后

才能进行数据分析。这里采用方位角来进行坡向

表达。方位角具有循环性，且不成序列，因此他们

的数值大小与地面的水热情况不成关系。研究过

程中采用坡向指数法实现坡向角度的数量化转换。

坡向决定了它接受太阳辐射的多少，由此导致土壤

温度、湿度、水分蒸发等一系列因子的变化［１１］。因

此从阴坡经半阴坡、半阳坡到阳坡就构成了一个水

热条件的生态梯度序列、再将每个性质的坡向细分

为２个，并从阴坡到阳坡顺序编号就构成了１—８的坡向指数等级（图２）。

图２　坡向指数的方位角范围Ｆｉｇ２Ａｚｉｍｕｔｈｒａｎｇｅａｓｐｅｃｔｉｎｄｅｘ

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　　２）坡位。坡位的定量化处理，是根据以往经验来进行划

分［１２］，即将坡位划分为５个等级。１—５级分别为下部、中下部、中部、中上部和上部，其中将平地归

为１级与下部同为一个等级。１４　数据处理

运用Ｅｘｃｅｌ２０１０对采集数据进行数据标准化和初步处理，运用ＳＰＳＳ２００进行Ｐｅａｒｓｏｎ相关分析，运用和ＳＡＳ９０进行主成分分析。通过２次分析的综合结果判断指标敏感性，并确定最终评价

指标体系。

２　结果与分析２１　评价指标初选

通过理论分析和对森林生态系统评价指标体

系在中国知网、万方数据库、Ｗｅｂｏｆｓｃｉｅｎｃｅ和Ｏｖｉｄ平台等几个主流数据库中相关文献搜索，选取

１９９８—２０１５年内１１６篇相关文献进行分析和研究，将具有代表性的指标进行统计。通过理论分类，共

筛选到７大类指标总计７１个，其中出现次数达到３次及３次以上的所有指标保留，经过筛选后剩余４３个指标（表１）。

表１　森林生态系统评价指标频度统计Ｔａｂ１Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｆｆｏｒｅｓｔ

ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓ

指标类型指标

生产力

平均树高（１２）；林分生物量（９）；草本生物量（９）；单位面积株数（９）；灌木生物量（９）；平均胸径（８）；单位面积生物量（６）；植被盖度（５）

更新能力幼苗数量（７）；幼苗基径（４）；幼苗高度（４）

土壤条件

土壤有机质（９）；土壤含水量（７）；土壤ｐＨ值（７）；土壤氮含量（７）；土壤磷含量（７）；土壤钾含量（７）；腐殖质厚度（６）；土壤类型（４）

微生物因子

脲酶（５）；转化酶（５）；细菌数量（４）；真菌数量（４）；放线菌数量（４）；微生物碳含量（３）；微生物氮含量（３）

气象与立地条件

年平均气温（１０）；年降水量（９）；坡向（６）；坡度（６）；海拔（６）；坡位（６）；道路距离（３）；风速（３）日照时数（３）

生物多样性

树种结构（７）；树种类型（７）；草本物种多样性（６）；草本均匀度（６）；草本丰富度（５）；灌木物种多样性（５）；灌木均匀度（５）；灌木丰富度（５）

　注：小括号“（）”内数字为文献中出现频次。

２２　评价指标的可行性与理论性分析通过指标初选的频度分析后，对于剩下的４３个

指标进行了可行性和理论性分析。

１）生产力指标。在生产力指标中，“林分生物量”和“单位面积生物量”两个指标在获取中是

包含乔木生物量的，而本次评价是基于火灾干扰

后的森林生态现状评价研究，并且在调查时，研究

区恢复时间仅为１２年，乔木恢复程度较差。即便是在火烧程度较轻的区域，原有乔木也出现了间

断性死亡的情况，所以认为对于乔木的生物量调

查意义不大，在生产力指标类型中剔除这２个指标。将乔木恢复情况置于更新能力类型指标中进

行研究。

２）土壤条件指标。在土壤条件指标中，认为“土壤类型”指标可以剔除，原因是由于本次指标体

系研究属于区域性评价研究，研究区范围较小，土

壤类型均为棕色针叶林土，没有太大差异。而将土

壤对Ｎ，Ｐ，Ｋ元素的含量进行细化，分为全效和速效来分别测定。

３）气象与立地条件指标。在立地条件指标中，“年平均气温”、“年降水量”、“日照时数”和“风速”

这４个指标，和土壤类型有相似原因，即区域性评价指标体系研究，研究区面积范围较小，温差、降水

量、日照和风变化差异较小。

４）生物多样性指标。在生物多样性指标中，“树种结构”和“树种类型”指标剔除，由于研究区内

均以兴安落叶松林为主，有少数次生白桦林，树种

结构简单，类型较少。

综上所述，森林火灾后生态系统恢复评价指标

体系在经过理论性分析后，剩余６大类型３７个指标。

２３　指标敏感性分析２３１　指标相关性分析结果

通过对初步筛选后的６大类３７个指标分别在各自要素层下进行Ｐｅａｒｓｏｎ相关性分析，剔除相关性较高的指标。当２个指标相关性达到极显著水平时，一个指标反映的信息量可以代替另一个指标，

只保留一个指标，这样可以有效地缩减评价体系的

指标数量且不丢失指标的信息量。分析后，在生产

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力要素层，入选平均胸径、草本生物量、植被盖度和

单位面积株数４个指标；在更新能力要素层入选幼苗数量和幼苗基径２个指标；在土壤条件要素层入选土壤含水量、ｐＨ值、土壤全Ｎ含量、土壤速效Ｐ含量、土壤全Ｋ含量、土壤速效Ｋ含量和腐殖质厚度７个指标；在微生物因子要素层入选脲酶、转化酶、细菌

数量、真菌数量、微生物氮含量和微生物碳含量６个指标；在气象与立地条件要素层入选坡向、坡度、海拔

和道路距离４个指标；在生物多样性要素层入选草本物种多样性、草本丰富度和灌木物种多样性３个指标。筛选后共保留了２６个指标（表２）。

表２　相关性达到极显著水平时筛选结果Ｔａｂ２Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｌｅｖｅｌ

要素层保留指标删除指标相关系数

生产力

更新能力

土壤条件

微生物因子


生物多样性

平均胸径平均树高０．９８０

草本生物量灌木生物量－０．５３４

植被盖度

单位面积株数

幼苗数量

幼苗基径幼苗高度０．９５６

土壤含水量

土壤ｐＨ值土壤全Ｎ含量土壤有机质０．８３１

土壤速效Ｐ含量土壤碱解氮含量０．５９７

土壤全Ｋ含量土壤速效Ｋ含量腐殖质厚度土壤全Ｐ含量－０．５８７

脲酶

转化酶

细菌数量

真菌数量放线菌数量０．６９９

微生物氮含量

微生物碳含量

坡向

坡度坡位０．７８５

海拔

道路距离

草本物种多样性草本均匀度０．７９３

草本丰富度灌木均匀度０．５７８

灌木物种多样性灌木丰富度０．４５９

　注：“”为在００１水平（双侧）上显著相关。所有指标都进行了

相关分析，只有达到了极显著水平的２个之间的相关系数被

列出。

２３２　指标主成分分析结果

通过对６大类别３７个指标，分别在各自要素

层下进行主成分分析，选取累积方差贡献率达到

８０％以上时各个主成分中因子负载绝对值较大的

指标，这些指标可以很好地反映原来要素层的主

体信息，并且达到缩减指标的目的，为后续评价提

供了一个较为全面系统的指标体系。根据主成分

分析筛选后，生产力指标有平均树高、平均胸径、

单位面积株数和植被盖度，更新能力指标有幼苗

数量、幼苗基径和幼苗高度，土壤条件指标有土壤

含水量、土壤ｐＨ值、土壤全Ｎ含量、土壤全Ｐ含

量、土壤速效Ｐ含量、土壤全Ｋ含量、土壤速效Ｋ

含量和腐殖质厚度，微生物指标有真菌数量、细菌

数量、微生物碳含量、脲酶和转化酶，气象与立地

条件指标有坡向、坡度、坡位、海拔和道路距离，生

物多样性指标有草本物种多样性、灌木物种多样

性灌、灌木均匀度和灌木丰富度。以上合计２９个

指标（表３）。

２４　指标体系建立

本次研究通过指标文献筛选、频度统计、可

行性分析、相关分析和主成分分析４个步骤对森

林火灾后生态系统现状评价指标体系进行了综

合分析和筛选。其中定量筛选过程是用相关分

析和主成分分析两种方法进行，为了确保筛选过

程更为科学严谨，最终评价指标需要同时通过两

种方法的检验，才能入选。本文森林火灾后生态

现状评价指标体系由２３个指标组成，结果如表４

所示。

本次研究运用熵权法来完成赋权［１３］。熵权法

的特点是在所评价的样本中，同一指标之间的差异

性越大，其权重值也越大，采用这样的方法可以很

好地反映出森林火灾后火烧迹地恢复差异。为了

符合区域内进行相对比较的目的，而不是与原始状

态进行比较的特点，因此，选定采用熵权法，最终权

重结果如表５所示。

７９


表３　累计贡献率达到８０％以上时主成分筛选结果

Ｔａｂ３Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｅｌｅｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｗｉｔｈｔｈｅｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎｒａｔｅｒｅａｃｈｉｎｇｍｏｒｅｔｈａｎ８０％

要素层指标层主成分１主成分２主成分３主成分４主成分５主成分６筛选结果

生产力

更新能力

土壤条件

微生物因子


生物多样性

平均树高０．５７４５０．２０６６０．２５３３保留

平均胸径０．５６１４０．１７９６０．３０７７保留

灌木生物量０．４３１０－０．４１７３－０．０５２６删除

草本生物量－０．３２７９０．５６６７０．３００６删除

植被盖度－０．１５４５－０．１４３８０．８０５９保留

单位面积株数０．１９３９０．６３９７－０．３０７２保留

幼苗数量０．４５０２０．８９２３保留

幼苗基径０．６３４７－０．２９４６保留

幼苗高度０．６２８０－０．３４１９保留

土壤有机质０．４９８６－０．１５４４０．１２０９０．２０８６－０．１３３００．１７２７删除

土壤含水量－０．２８５６０．０８４９０．４３４５０．２６２６－０．０９８３０．６５７９保留

土壤ｐＨ值０．１２２７０．１８２２－０．４９４９０．３２５６０．６０４３０．４３１４保留

土壤全Ｎ含量０．５３９７－０．００９００．０１５４０．０４０９－０．１５７８－０．０３９２保留

土壤碱解氮含量０．４４５６－０．１８８８－０．０４５１－０．１７０１０．２１６９０．０５７６删除

土壤全Ｐ含量０．３０８００．５１８２０．１５０４０．０４６９０．００４５－０．１６２５保留

土壤速效Ｐ含量０．０２８３－０．１２１６０．４４３４０．６８６４０．２５９４－０．３８７０保留

土壤全Ｋ含量－０．１５５００．５６７５－０．００７６－０．０４３３０．２６６９－０．３１５４保留

土壤速效Ｋ含量０．０２７１－０．２１３６０．４９１２－０．４８４５０．６１２３０．０５２７保留

腐殖质厚度－０．２１１２－０．４９９０－０．２９８２０．２０２１０．１４８７－０．２６０７保留

脲酶０．２８８８０．５３０９－０．２４５００．０４８３０．５９２９保留

转化酶０．３１２４０．２６５０－０．０１５４－０．７９３５０．０１２７保留

细菌数量－０．０３０２０．５７５１－０．４６９００．２４６７－０．５９３５保留

真菌数量０．６０７００．０５１９０．２９４００．３５９７－０．１６７６保留

放线菌数量０．５４４４－０．１０４２０．１４９６０．２３７５０．０４１１删除

微生物碳含量－０．１０９７０．４０８４０．７２４９－０．１６０６－０．２９４８保留

微生物氮含量－０．３７５８０．３６９８０．２９２５０．３０９３０．４２３６删除

坡向－０．０１４６－０．４８４８０．７５１８４保留

坡度０．６７２４０．１１１７２０．２１３７３保留

坡位０．６４４００．２０１１５０．１３６６４保留

海拔０．３４８５－０．３７４９－０．５９７０保留

道路距离－０．１０７８０．７５５９３０．１１８１５保留

草本物种多样性０．５５０２－０．４２８４－０．０８３９保留

草本均匀度０．３９７３－０．４３９２０．３３１０删除

草本丰富度０．３７７８－０．２７６６０．１３３６删除

灌木物种多样性０．４６４８０．４５５１－０．０７７５保留

灌木均匀度０．３２７９０．４５１９０．５８３２保留

灌木丰富度０．４１５２０．１９３２－０．７２０７保留

８９


表４　森林火灾后生态现状评价指标体系Ｔａｂ．４Ｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍａｆｔｅｒｔｈｅｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅ

序号要素层指标层相关分

析结果

主成分

分析结果

最终

结果

１２３４５６

７８９

１０１１１２１３１４１５１６１７１８１９

２０２１２２２３２４２５２６

２７２８２９３０３１

３２３３３４３５３６３７

生产力

更新能力

土壤条件

微生物因子

立地条件

生物多样性

平均树高删除保留删除

平均胸径保留保留保留

灌木生物量删除删除删除

草本生物量保留删除删除

植被盖度保留保留保留

单位面积株数保留保留保留

幼苗数量保留保留保留

幼苗基径保留保留保留

幼苗高度删除保留删除

土壤有机质删除删除删除

土壤含水量保留保留保留

土壤ｐＨ值保留保留保留

土壤全Ｎ含量保留保留保留

土壤碱解氮含量删除删除删除

土壤全Ｐ含量删除保留删除

土壤速效Ｐ含量保留保留保留

土壤全Ｋ含量保留保留保留

土壤速效Ｋ含量保留保留保留

腐殖质厚度保留保留保留

脲酶保留保留保留

转化酶保留保留保留

细菌数量保留保留保留

真菌数量保留保留保留

放线菌数量删除删除删除

微生物碳含量保留保留保留

微生物氮含量保留删除删除

坡向保留保留保留

坡度保留保留保留

坡位删除保留删除

海拔保留保留保留

道路距离保留保留保留

草本物种多样性保留保留保留

草本均匀度删除删除删除

草本丰富度保留删除删除

灌木物种多样性保留保留保留

灌木均匀度删除保留删除

灌木丰富度删除保留删除

为了进一步检验指标体系反映信息的全面性。

将筛选后的指标方差之和（ｔｒＳ）和海选指标的方差之和（ｔｒＳｈ）带入公式，得到筛选后指标对海选指标的信息贡献率：

Ｉｎ＝ｔｒＳ／ｔｒＳｈ＝１７０×１０１１／１７２×１０１１×１００％＝９９１％也就是说构成的指标体系可以反映出了９９％

的原始信息。

表５　森林火灾后生态恢复现状评价指标体系赋权结果

Ｔａｂ５Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｉｎｄｅｘ

ｓｙｓｔｅｍａｆｔｅｒｔｈｅｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅ

序号要素层权重指标层权重

１２３

４５

６７８９１０１１１２

１３１４１５１６１７

１８１９２０２１

２２２３

生产力０．１６５７

更新能力０．０８５９

土壤条件０．２４０６

微生物因子０．１８９０

立地条件０．２２７９

生物多样性０．０９０９

平均胸径０．０８１７植被盖度０．０３７３单位面积株数０．０４６７

幼苗数量０．０５１４幼苗基径０．０３４５土壤含水量０．０１４８土壤ｐＨ值０．０４２４土壤全Ｎ含量０．０３７０土壤速效Ｐ含量０．０５２８土壤全Ｋ含量０．０４８８土壤速效Ｋ含量０．０２４１腐殖质厚度０．０２０７

脲酶０．０３１１转化酶０．０３９９细菌数量０．０５０８真菌数量０．０３３９微生物碳含量０．０３３３

坡向０．０６０６坡度０．０４３６海拔０．０３２８道路距离０．０９０９

草本物种多样性０．０４５２灌木物种多样性０．０４５７

３　结论与讨论本文抛开传统的评价指标体系构建方式，以大

兴安岭林区２００３年根河大火的火烧迹地为研究区，以森林火灾后生态系统恢复现状为评价目标，运用

了文献筛选、频度统计的方法对森林火灾后生态恢

复现状评价指标体系进行了初选，使指标具有层次

性、系统性和全面性；在初选指标的基础上，再进行

理论性和可观测性分析，并对指标进行实地测定；

再运用不同的统计方法，对实测指标进行了进一步

的敏感性分析，最终建立了由２３个指标构成的指标体系。

在这个过程中不仅对指标完成了理论考察，而

且对指标进行定量分析，采用多种角度和方法综合

确定了评价指标体系，剔除了不可行指标、相关性

较大指标和负载信息较小的指标，使得整个指标体

系更具有科学性、合理性。这种将定量分析与定性

９９


分析相结合进行指标体系建立的方法可以更加全

面准确地反映原始信息。在赋权过程中采用熵权

法进行了赋权，这种方法可以充分反映同一片区域

内恢复现状的差异性，对于区域性评价指标体系赋

权是一个不错的方法。

在指标敏感性分析过程中发现土壤有机碳含

量较高且变异性较大，经过相关性分析和主成分分

析后，土壤有机碳被剔除。主要原因是由于本次研

究区域为火烧迹地，在以往的一些研究中表

明［１４－１５］，在受到林火干扰后，土壤有机碳有显著的

增高趋势，而不同火烧强度对土壤有机碳的影响也

是不同，因此导致了土壤有机碳含量处于非正常水

平且变异性较大。在微生物因子中各个指标的相

关性不强，指标较为独立，可能是由于采样点的位

置差异性和微生物自身更新周期较短导致。较短

的更新周期使得微生物水平不能处于一个稳定状

态［１６］。这也说明对于一些特殊区域或基于干扰后

的生态评价，在指标体系的选择上需要有一定的针

对性。人们关注热点的变化，研究区域的变化以及

时间变化，都可能影响到指标体系的适用性［１７］。因

此对于这种基于干扰后的生态评价指标体系构建

需要更有针对性，才能准备全面地反映生态现状，

从而达到服务于生态及林业工作目标。

参考文献：［１］刘世荣，代力民，温远光，等．面向生态系统服务的森林生态系

统经营：现状、挑战与展望［Ｊ］．生态学报，２０１５（１）：１－９．［２］刘晓光．城市绿地系统规划评价指标体系的构建与优化［Ｄ］．

南京：南京林业大学，２０１５．［３］周晓蔚．河口生态系统健康与水环境风险评价理论方法研究

［Ｄ］．北京：华北电力大学，２００８．［４］祁帆，李晴新，朱琳．海洋生态系统健康评价研究进展［Ｊ］．海洋

通报，２００７（３）：９７－１０４．［５］ＣａｉｒｎｓＪ，ＰｒａｔｔＪＲ．ＴｈｅＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐＢｅｔｗｅｅｎＥｃｏｓｙｓｔｅｍＨｅａｌｔｈａｎｄ

ＤｅｌｉｖｅｒｙｏｆＥｃｏｓｙｓｔｅｍＳｅｒｖｉｃｅｓ［Ｊ］．ＥｖａｌｕａｔｉｎｇａｎｄＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇｔｈｅＨｅａｌｔｈｏｆＬａｒｇｅＳｃａｌｅＥｃｏｓｕｓｔｅｍｓ，１９９５，２８：６３－７６

［６］张丽谦．北京山地森林生态脆弱性评价的研究［Ｄ］．北京：北京林业大学，２０１１．

［７］严密，张启翔，刘雁琪，等．福州国家森林公园生态环境质量评测研究［Ｊ］．河北林业技术，２００５（２）：４－６．

［８］战金艳，闫海明，邓祥征，等．森林生态系统恢复力评价———以江西省莲花县为例［Ｊ］．自然资源学报，２０１２（８）：１３０４－１３１５．

［９］ＲａｐｐｏｒｔＤＪ，ＣｏｓｔａｎｚａＲ，ＭｃＭｉｃｈａｅｌＡＪ．Ａｓｓｅｓｓｉｎｇｅｃｏｓｙｓｔｅｍｈｅａｌｔｈ［Ｊ］．Ｔｒｅｎｄｓｉｎｅｃｏｌｏｇｙ＆ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ，１９９８，１３（１０）：３９７－４０２．

［１０］石亮，周梅，王鼎，等．林火干扰对兴安落叶松林下植被多样性和生物量的影响［Ｊ］．东北林业大学学报，２０１６，４４（１）：４４－４７．

［１１］范柏乃，单世涛，陆长生．城市技术创新能力评价指标筛选方法研究［Ｊ］．科学研究，２００２，２０（６）：６６３－６６８

［１２］周勇，田有国，任意，等．定量化土地评价指标体系及评价方法探讨［Ｊ］．生态环境，２００３，１２（１）：３７－４１．

［１３］吕怀珍，统计学原理与实务［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２０１５．

［１４］ＬａｌＲ．Ｆｏｒｅｓｔｓｏｉｌｓａｎｄｃａｒｂｏｎｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｆｏｒｅｓｔｅｃｏｌｏｇｙａｎｄｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００５，２２０（１）：２４２－２５８．

［１５］ＨｙｏｄｏＦ，ＫｕｓａｋａＳ，ＷａｒｄｌｅＤＡ，ｅｔａｌ．Ｃｈａｎｇｅｓｉｎｓｔａｂｌｅｎｉｔｒｏｇｅｎａｎｄｃａｒｂｏｎｉｓｏｔｏｐｅｒａｔｉｏｓｏｆｐｌａｎｔｓａｎｄｓｏｉｌａｃｒｏｓｓａｂｏｒｅａｌｆｏｒｅｓｔｆｉｒｅｃｈｒｏｎｏｓｅｑｕｅｎｃｅ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔａｎｄｓｏｉｌ，２０１３，３６７（１－２）：１１１－１１９．

［１６］ＧｕéｎｏｎＲ，ＧｒｏｓＲ．Ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｍａｔｕｒｉｔｙｏｆｃｏｍｐｏｓｔｕｓｅｄａｆｆｅｃｔｓｔｈｅｓｏｉｌｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｔｈｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙａｌｏｎｇａｍｅｄｉｔｅｒｒａｎｅａｎｐｏｓｔｆｉｒｅｃｈｒｏｎｏｓｅｑｕｅｎｃｅ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｉｌＢｉｏｌｏｇｙ，２０１５，６６：１－１０．

［１７］袁菲，张星耀，梁军．基于干扰的汪清林区森林生态系统健康评价［Ｊ］．生态学报，２０１３（１２）：３７２２－３７３．

（上接第８５页）［３３］桑巴叶，朱玉伟，陈启民，等．新疆杨不同林龄农田防护林的碳

储量［Ｊ］．南方农业学报，２０１５，４６（８）：１４５５－１４６１．［３４］张丽华，陈亚宁，赵锐锋，等．干旱区杨树，榆树人工防护林地

土壤ＣＯ２释放通量研究［Ｊ］．植物生态学报，２０１０，３４（５）：５２６－５３４．

［３５］王永红，朱玉伟，桑巴叶，等．不同林龄新疆杨养分特征与生物量研究［Ｊ］．防护林科技，２０１５（１１）：４－６．

［３６］关晋宏，杜盛，程积民，等．甘肃省森林碳储量现状与固碳速率［Ｊ］．植物生态学报，２０１６，４０（４）：３０４－３１７．

［３７］杨晓菲，鲁绍伟，饶良懿，等．河南省西平县杨树人工林碳贮量及其分配特征研究［Ｊ］．林业资源管理，２０１０（２）：３８－４２．

［３８］李海奎，赵鹏祥，雷渊才，等．基于森林清查资料的乔木林生物

量估算方法的比较［Ｊ］．林业科学，２０１２，４８（５）：４４－５２．［３９］郭靖，王让会，张仁平，等．新疆荒漠区几种典型人工林生态服

务功能综合评价［Ｊ］．干旱区研究，２０１４，３１（６）：１１５３－１１５７．［４０］李海奎，雷渊才，曾伟生．基于森林清查资料的中国森林植被

碳储量［Ｊ］．林业科学，２０１１，４７（７）：７－１２．［４１］邓蕾，上官周平．基于森林资源清查资料的森林碳储量计量方

法［Ｊ］．水土保持通报，２０１１，３１（６）：１４３－１４７．［４２］陈章水，方奇．新疆杨元素含量与生物量研究［Ｊ］．林业科学研

究，１９８８，１（５）：５３５－５４０．［４３］胡莎莎．新疆典型森林类型生物量监测研究［Ｄ］．乌鲁木齐：

新疆农业大学，２０１２．［４４］张毓涛，胡莎莎，李吉玫，等．新疆３种主要森林类型根系生物

量变化特征研究［Ｊ］．２０１３，３６（２）：２６９－２７６．

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根河地区森林火灾后生态现状评价指标体系构建 ·...

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