森林是陆地生态系统的主体,是人类赖以生存和发展的物质基础,是人与自然和谐发展的桥梁与纽带,对改善生态环境、维持生态平衡起着决定性的作用。随着生态保护意识的增强,森林生态效益越来越受到人们的关注与重视。森林生态功能及其效益的高低取决于森林生态状况的好坏,森林生态状况主要从森林结构、森林健康、自然度、森林破碎程度、生物多样性和森林生态功能指数等方面来反映。
一、森林结构
森林结构包括群落结构、林层结构和树种结构。
1. 森林群落结构
森林群落结构是指森林内各种生物在时间和空间上的配置状况。根据森林所具备的乔木层、下木层、地被物层(含草本、苔藓、地衣)的情况,将森林群落结构分为完整结构、较完整结构和简单结构。全省乔木林中,具有乔木层、下木层、地被物层三个层次的完整结构的面积13.79万公顷,占3.70%;具有乔木层和其它一个植被层(下木层或地被物层)的较完整结构的面积156.57万公顷,占41.95%;只具有乔木层简单结构的面积202.83万公顷,占54.35%。以上数据表明,河北省森林群落结构比较简单。
天然乔木林中,完整结构的面积12.03万公顷,占7.20%;较完整结构的面积109.40万公顷,占65.50%;简单结构的面积45.59万公顷,占27.30%。人工乔木林中,完整结构的面积1.76万公顷,占0.85%;较完整结构的面积47.17万公顷,占22.88%;简单结构的面积157.24万公顷,占76.27%。
2. 林层结构
森林按林层结构分为单层林和复层林。全省乔木林中,单层林面积372.71万公顷,占99.87%,复层林面积0.48万公顷,占0.13%。天然乔木林中,单层林面积166.86万公顷,占99.90%,复层林面积0.16万公顷,占0.10%;人工乔木林中,单层林面积205.85万公顷,占99.84%,复层林面积0.32万公顷,占0.16%。
3. 树种结构
树种结构按森林针阔树种组成情况分为针叶纯林、阔叶纯林、针叶相对纯林、阔叶相对纯林、针叶混交林、针阔混交林和阔叶混交林。
乔木林中,阔叶林比重较大,阔叶林面积占乔木林面积的比例84.05%,其中阔叶纯林面积占63.64%,阔叶相对纯林占9.73%,阔叶混交林面积占10.68%。乔木林各树种结构类型面积按起源统计见表2-13。
表2-13 森林各树种结构类型面积按起源统计
单位:万公顷,%
(二)森林健康
1. 森林灾害
根据森林灾害的成因和受害立木的比例及生长状况,将灾害类型分为病虫害、火灾、气候灾害(风、雪、水、旱)和其它灾害,灾害程度分轻度、中度、重度三级。遭受森林病虫害、森林火灾、气候和其它灾害的森林面积15.40万公顷,占森林面积的3.68%,受灾程度轻、中和重等级面积占森林受灾面积的比例分别为57.21%、31.36%和11.43%。森林受害面积中,病害和虫害面积10.89万公顷,占70.71%;森林火灾面积0.32万公顷,占2.08%;风折(倒)和旱灾等气候灾害面积3.71万公顷,占24.09%;其它灾害面积0.48万公顷,占3.12%。森林各灾害类型面积按灾害类型和灾害等级统计见表2-14。
表2-14 森林各灾害类型面积按灾害类型和灾害等级统计 单位:万公顷、%
河北省有96.32%面积的森林没有遭受任何灾害,说明森林生长良好,有利于森林生态效益的有效发挥。
2. 森林健康
根据林木生长发育、外观(枝干、树叶、果实等)表象特征及受灾情况等,将森林的健康状况分为健康、亚健康、中健康、不健康4个等级。
森林按健康等级分,健康的森林面积363.61万公顷,占森林面积的86.92%;亚健康的森林面积45.73万公顷,占10.93%;中健康的森林面积6.58万公顷,占1.57%;不健康的森林面积2.41万公顷,占0.58%。健康和亚健康的面积比例达97.85%,其中健康和亚健康等级的天然林面积占天然林面积的比例为97.84%,健康和亚健康等级的人工林面积占人工林面积的比例为97.87%。整体上看,林木生长发育较好。森林面积按起源和健康等级统计表见表2-15。
乔木林中,健康的面积319.11万公顷,占85.51%;亚健康的面积45.25万公顷,占12.13%;中健康的面积6.42万公顷,占1.72%;不健康的面积2.41万公顷,占0.64%。达到健康和亚健康等级的乔木林占97.64%。国家特别规定的灌木林中,达到健康和亚健康等级的面积占99.65%,中健康的面积占0.35%。
表2-15 森林面积按起源和健康等级统计 单位:万公顷,%
乔木林健康等级按龄组划分,健康和亚健康等级的幼龄林面积196.45万公顷,占幼龄林的98.16%;健康和亚健康等级的中龄林面积77.87万公顷,占中龄林的96.99%;健康和亚健康等级的近熟林面积72.11万公顷,占近熟林的97.62%;健康和亚健康等级的成熟林面积15.59万公顷,占成熟林的94.26%;健康和亚健康等级的过熟林面积2.24万公顷,占过熟林面积的100.00%。乔木林各龄组达到健康和亚健康等级的面积比例都占94%以上。健康和亚健康等级的乔木林面积按龄组分布见图2.12。
图2-12 健康和亚健康等级的乔木林面积按龄组分布
(三)自然度
按照森林类型与地带性原始顶极森林类型的差异程度,或次生森林类型位于演替中的阶段,将森林演替状况或受干扰程度分为5自然度等级,从原始林向人工纯林演替依次为Ⅰ~Ⅴ级。
受人为影响很小而基本处于原始状态的森林(自然度为Ⅰ级)面积8.04万公顷,占森林面积的1.92%。有明显人为干扰或人为干扰程度较大而形成的次生林(自然度为Ⅱ级或Ⅲ级)面积101.57万公顷,占24.27%。人为干扰很大,处于演替逆行过程的残次林面积(自然度为Ⅳ级)84.09万公顷,占20.10%。人为干扰强度极大处于逆行演替后期、地带性植被难以恢复的森林类型,以及人工森林类型(自然度为Ⅴ级)面积224.63万公顷,占53.71%。区域内人为活动频繁,森林处于向顶级群落演替过程的中低阶段。森林面积按林种和自然度等级统计见表2-16。
表2-16 森林面积按林种和自然度等级统计 单位:万公顷
(四)森林破碎度
森林破碎度是指森林按水平分布的破碎化程度,它是反映森林景观特征的主要指标,在森林资源清查中,根据森林类型的连片面积大小来反映。全省连片面积1.0~4.9公顷的森林最多,占森林面积的18.69%;连片面积大于100公顷的森林占18.04%;连片面积5.0~9.9公顷的森林占17.59%;连片面积10~19公顷的森林占15.77%;连片面积小于1.0公顷的森林占11.90%;连片面积20~49公顷的森林占11.30%;连片面积50~99公顷的森林最少,占6.71%。森林面积按连片面积大小统计见表2-17。
表2-17 森林面积按连片面积大小统计表 单位:万公顷
(五)生物多样性
生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性三个层次,在森林资源清查中仅进行生态系统多样性的评定。反映生态系统多样性的指标包括:植被类型(或森林类型)的数量和各类型面积及所占百分比,各森林类型按龄组、林种的面积和百分比等。
1. 植被类型
由于气候与土壤等因子综合作用,全省的植被类型相对丰富。依据《中国植被》分类系统,将植被分为自然植被和栽培植被两大类别。其中,自然植被分6个植被型组,9个植被型,20个群系组;栽培植被分3个植被型组,10个植被型,12个群系组。
(1)自然植被
自然(天然)植被主要分布在太行山区和承德、张家口地区。包括针叶林、阔叶林、灌丛和灌草丛、荒漠(包括肉质刺灌丛)、草甸、沼泽和水生植被等植被类型,面积542.18万公顷,占植被类型面积的43.69%。其中,国有43.08万公顷,占7.95%;集体489.30万公顷,占90.25%;个人9.48万公顷,占1.75%;其它0.32万公顷,占0.05%。
① 针叶林植被类型
针叶林植被类型包括温性针叶林和温性针阔混交林,面积10.49万公顷,占自然植被面积的2.02%,主要分布在冀北山地、燕山山地和太行山北部。
② 阔叶林植被类型
阔叶林植被类型面积161.22万公顷,占自然植被面积的29.74%,全部为落叶阔叶林,主要分布在海拔700米以上的燕山山系、海拔800-2100米的恒山山系和海拔700-2000米的太行山系,以及燕山山系东段低山丘陵的局部。
③ 灌丛和灌草丛
灌丛和灌草丛植被类型包括落叶阔叶灌丛和灌草丛,面积322.08万公顷,占自然植被面积的59.40%。
④草原和稀树草原
草原和稀树草原植被类型面积42.31万公顷,占自然植被面积的7.80%,主要分布在坝上地区。
⑤草甸
草甸植被类型面积4.35万公顷,占自然植被面积的0.80%,全省均有分布。
⑥沼泽和水生植被
沼泽和水生植被类型面积1.28万公顷,占自然植被面积的0.24%,全省均有分布。
(2)栽培植被
栽培植被主要包括草本类型、木本类型和草本木本间作类型三个类型3类。面积1020.84万公顷,占植被类型面积的65.31%。其中,国有29.56万公顷,占2.90%;集体836.92万公顷,占81.98%;个人153.88万公顷,占15.07%;其它0.48万公顷,占0.05%。
① 草本植被
草本植被类型主要是以农作物为主的大田作物型、蔬菜作物型、草皮绿化型植被,面积757.18万公顷,占栽培植被面积的74.17%。
② 木本植被
木本植被类型主要包括针叶林型、针阔混交林型、阔叶林型、灌木林型和其它木本林型的人工林,面积250.01万公顷,占栽培植被面积的24.49%。绝大多数都是结构单一的同龄纯林,林下植被很少。
③草本木本间作类型
草本木本间作类型包括农林间作、农果间作、草木绿化等类型,面积13.65万公顷,占栽培植被面积的1.34%。
2. 多样性指数
生物多样性泛指生物的多样化和变异性以及环境的生态复杂性,通常包含两方面的含意,第一是种的数目或丰富度,第二是种的均匀度。本次清查在确定植被类型多样性、森林类型多样性、乔木林按龄组的多样性和按林种的多样性时,具体采用香农—威纳多样性指数(Shannon)和辛普森多样性指数(Simpson)作为评价指标。河北省生态系统各类型多样性指数见表2-18。
表2-18 各森林类型(植被类型)多样性评价指数
河北省有6个自然植被类型,植被类型比较丰富。下面以Simpson指数为例进行说明。
Simpson指数的取值范围为0到1之间,数值越大,均匀度越高。当分布极不均匀,如出现极端单极分布时,指数值会很小甚至可能接近于0;当表现为明显的双极分布时,指数值一般在0.5左右;当各类型面积分布绝对平均时,指数值最大,但其大小取决于类型的数量。类型数越大,其值也越大;类型数趋向于无穷大时,指数值就趋向于1。
河北省植被类型的Simpson指数为0.710,森林类型的Simpson指数为0.655,均匀度较高。乔木林龄组的Simpson指数为0.631,均匀度中等偏上,从清查结果看,全省乔木林龄组结构总体较好,但成过熟林的面积比重较小且分布不均,成过熟林面积只占0.60%。全省乔木林中的防护林和用材林面积占72.19%,特用林和薪炭林、经济林占到27.81%,乔木林林种的Simpson指数为0.671。应扩大以森林为主体的植被类型数量,进一步改善森林结构,以提高森林生态系统生物多样性,增强森林的功能。
(六)森林生态功能评价
森林生态功能是指森林生态系统产生的有利于人类生存与发展的生态环境效益,包括水源涵养功能、水土保持功能、气候调节功能、环境净化功能、生物多样性保护功能等。森林资源清查中,通过对森林蓄积量、森林自然度、森林群落结构、树种结构、植被总盖度、郁闭度、平均树高和枯枝落叶厚度的综合评价,将森林生态功能划分为好(生态功能指数大于0.6667)、中(生态功能指数大于0.4617小于或等于0.6667)、差(生态功能指数小于或等于0.4617)三个等级。全省生态功能评价等级为好的森林面积0.96万公顷,占0.23%;生态功能评价等级为中的森林面积196.87万公顷,占47.06%;生态功能评价等级为差的森林面积220.50万公顷,占52.71%。其中,天然林生态功能评价等级为好、中、差的面积分别为0.96万公顷、154.54万公顷和44.78万公顷,分别占天然林面积的0.48%、77.16%和22.36%;人工林生态功能评价等级为好、中、差的面积分别为0万公顷、42.33万公顷和175.72万公顷,分别占人工林面积的0%、19.41%和80.59%。全省森林生态功能指数平均为0.41,森林生态功能总体评价为较差。其中天然林的生态功能指数为0.48,人工林的生态功能指数为0.38,天然林的生态功能好于人工林。