森林群落稳定性是由MacArthur(1955)提出的，后来人们从生物多样性理论、种间竞争协调理论、顶极稳定群落理论等不同角度研究森林群落稳定性评价(Sennhauser，1991)，在国内外取得了一些研究成果(彭少鳞，1987；黄建辉，1994；Tilman，2000)。但这些成果的评价理论过于深奥，指标过于繁多，评价技术复杂，应用常用方法调查群落获取的林业数据难以应用，并不适用于森林经营管理实践(郑元润，2000)。因此，亟需建立一套简单明了、操作简便、应用常用方法调查群落获取林业数据的森林群落稳定性评价体系模型。

本研究以黄龙山主要森林群落类型为例，在确定森林群落稳定性各评价指标的因子后，通过模糊评判的隶属函数法比较各森林群落稳定性，为该区森林分类经营和明确森林培育方向提供理论依据。

1 研究区概况

研究区位于黄土高原东南部的黄龙山林区(109°48′—110°02′ E，35°45′—35°57′ N)，海拔1 000~1 300 m。属暖温带半湿润与半干旱气候的过渡地带，年平均气温10.6℃，年均降水量611.8 mm。土壤为褐土，pH为7.5~8.0。地带性植被为暖温带落叶阔叶林。辽东栎(Quercus liaotungensis)林、油松(Pinus tabulaeformis)林、油松+辽东栎林和白桦(Betula platyphylla)林是当地现存最为典型的森林类型。

辽东栎林主要分布在阳坡、半阳坡以及沟谷两侧。乔木层以辽东栎为主，平均胸径25 cm，林下更新差；林内散生有山杨(Populus davidiana)、白桦、漆树(Toxicodendron vernicifluum)等伴生树种；灌木层有红瑞木(Cornus alba)、华北丁香(Syringa oblata)、华北绣线菊(Spiraea frischiana)、黄蔷薇(Rosa hugonis)、刺五加(Acanthopanax senticosus)、南蛇藤(Celastrus orbiculatus)和栓翅卫矛(Euonymus phellomanes)；草本层有苔草(Carex lanceolata)、白莲蒿(Artemisia gmelinii)、野棉花(Urena lobata)和黄芩(Scutellaria baicalensis)等。

油松林在本区主要分布在阳坡、半阳坡和阴坡上部，多为纯林且生长较好，或混生有辽东栎。灌木层有陕西荚□(Viburnum schensianum)、南蛇藤、毛樱桃(Prunus tomentosa)、葱皮忍冬(Lonicera ferdinandii)、西北风毛菊(Saussurea petrovii)、水□子(Cotoneaster maltiflorus)、黄蔷薇和胡枝子(Lespedeza dahurica)等；草本层有苔草、羊茅(Festuca ovina)、白莲蒿、柴胡(Bupletum chinense)、败酱(Patrinia heterophylla)、野棉花、心叶缬草(Valeriana officinalis)等。

油松+辽东栎林主要分布在阳坡中部。乔木层油松和辽东栎混交均匀，生长旺盛，油松幼苗更新较好；灌木生长良好，主要有茶条槭(Acer ginnala)、长穗小檗(Berberis dolichobotrys)、葱皮忍冬、华北绣线菊、虎榛子(Ostryopsis davidiana)和黄蔷薇等；草本有苔草、羊茅、天名精(Carpesium abrotanoides)、白莲蒿、香青(Dracocephalum moldavica)和心叶缬草等。

白桦林分布广，种子或萌芽更新，是采伐迹地或火烧迹地更新的先锋树种。常见灌木有茶条槭、虎榛子、华北绣线菊、悬钩子(Rubus corchorifolius)、胡枝子、金银忍冬(Lonicera macckii)、鼠李(Rhamuns davurica)，生长茂盛；草本有苔草、羊茅、火绒草(Leontopodium leontopodioides)和野棉花等。

2 研究方法 2.1 样地设置及调查方法

在4种森林群落内布设20 m×20 m的典型样地共14块，样地概况见表 1。每块样地内沿对角线设5 m×5 m的灌木样方5个，2 m×2 m草本样方5个。调查内容：1)地形地貌，人为干扰状况、土壤、坡向、坡位等生境概况；2)物种的组成、高度、盖度、频度等；3)以样地一边为X轴，以垂直一边作为Y轴建立直角坐标系，记录每一株乔木树种的坐标值，测定胸径(幼苗量基径)、树高和冠幅；4)灌木调查分物种测定灌木物种的多度、盖度、高度、冠幅、长势、物候及生物量；5)草本调查分种计数个体数量、盖度、高度和频度；6)乔灌草生物量测定凡盖度在样方中大于10%的草灌物种，在每个样方内选择3个标准株(高度、基径、冠幅、生长状况接近平均值的个体)，全株挖出，地上部分分主径、一级分支、二级分支和叶片，地下部分部分主次根系，分别称鲜质量250 g，室内80℃恒温下烘干至恒质量，求出生物量干质量和鲜质量比，进而得出每个物种标准株单株生物量和单位面积的生物量；乔木生物量通过胸径和蓄积量查阅立木材积表，用蓄积量代替生物量(林业部林业建设局，1958)。

2.2 评价指标及其因子

1) 种群更新潜力  参与评价因子为种群更新潜力。以优势乔木树种的幼苗、幼树比例衡量种群更新潜力。规定胸径≤1 cm的优势乔木树种为幼苗，1~10 cm为幼树，＞10 cm为大树。分别统计幼苗、幼树占优势种群总植株数的比例，作为评价种群更新潜力的依据。

2) 土壤肥力  参与评价因子为全效氮、全效磷、速效氮、速效磷和有机质含量。在野外取4种森林群落中土样(0~60 cm)，带回室内分析其养分含量。采用常规土壤化学分析法(南京农业大学，1986)进行土壤肥力测定。全氮含量用凯氏蒸馏法测定；速效氮含量用碱解扩散法测定；全磷含量用NaOH烧融钼锑抗比色法测定；速效磷含量用NaHCO₃浸提钼锑抗比色法测定；有机质含量用重铬酸钾外加热氧化法测定。

3) 林地生产力  参与评价因子为乔木蓄积量、灌木生物量和草本生物量。灌、草生物量以样方数据为基础，分层次分别统计样地生物量平均值，乔木生物量通过胸径和蓄积量查阅立木材积表统计蓄积量，用蓄积量代替生物量。

4) 物种多样性  参与评价因子为物种丰富度指数、Simpson指数、Shannon-wiener指数、Pielou指数和Alatalo指数(张金屯，2004)。

5) 人为干扰强度  参与评价因子为人为干扰强度。根据实际调查结果，人为赋值，最大为1，最小为-1(张金屯，1995)。

2.3 评价方法

应用模糊数学中隶属函数的方法对森林群落稳定性进行综合评价，采用公式：

式中：U(X_ijk)为第i群落类型第j个组织层次第k项指标的隶属度，且U(X_ijk)∈[0，1]；X_ijk表示第i群落类型第j个组织层次第k个指标测定值；X_kmax和X_kmin分别为所有参试森林群落中第k项指标的最大值和最小值。用每一森林类型各项指标隶属度的平均值作为评价森林群落稳定性大小的依据。

模糊综合评判要求每个参与评判指标的权重都是相等的，因此本研究采用标准化处理方法，对每个指标中各因子的每个数据进行匀滑处理，以便能够更直观地进行评价。方法是将各群落参与模糊综合评判的同种指标因子的数据进行排列分析，选择参数最大值作为分母将每一个具体值作为分子，将此比值乘以1000就得到标准化后参数。用每一群落类型各项指标的标准化值作为森林群落稳定性综合评判的标准，进行稳定性等级评价。

3 结果与分析 3.1 种群更新潜力

油松林、油松+辽东栎林、辽东栎林和白桦林的幼苗和幼树个体数量分别占优势种群个体总数的14.63%，46.79%，49.33%和11.92%。可见，油松+辽东栎林和辽东栎林优势种群更新潜力较高，白桦林最低，其差异来源于树种繁殖特性和外界干扰影响。阳性的油松主要靠种子繁殖，只要有足够结实量，适合的生境条件，种群维持没有问题(吴涛等，2006)；辽东栎更新除实生苗外，从根部、茎基部等萌发的萌生苗较多，且成活率高、生长快，提高了辽东栎林抵御外界干扰的能力及受干扰后的恢复能力(卢彦昌等，2006)；而白桦种子小而轻，生命力较短，只有极少量种子落地、定居，形成幼苗，由于白桦萌蘖苗着生的伐桩或根基部易感病或腐烂，使得白桦幼苗储备严重不足，更新困难，易被其他优势树种入侵(薛瑶琴等，2008)，群落稳定性较差。

3.2 土壤肥力

从表 2可以看出：全效氮、全效磷、速效氮和速效磷含量均随着土层深度增加而减少；有机质含量则呈相反趋势；不同森林群落类型间土壤养分含量也存在明显差异，不同土壤层次养分以辽东栎林含量最高，油松+辽东栎林最低。

3.3 林地生产力

从表 3可以看出：下灌木和草本生物量表现为为辽东栎林＞白桦林＞油松+辽东栎林＞油松林；乔木蓄积量大小顺序为油松林＞白桦林＞油松+辽东栎林＞辽东栎林。生物量反映了生物对群落生境条件的适应性和对光、热、水和肥力等条件的利用情况，较高的生物量说明群落内种间关系协调，生境条件较好，有利于群落的稳定存在和发展。

3.4 物种多样性

群落物种多样性是描述群落功能和稳定性的重要指标(张文辉等，2004)，因此群落内物种的稳定是维持群落整体稳定性的前提。4种群落物种多样性存在一定差异(表 4)。辽东栎林物种丰富度指数和Shannon-wiener指数与其他群落均差异显著(P＜0.05)，其他3个群落之间物种多样性指数差异均不显著。这说明油松林、油松+辽东栎林和白桦林物种多样性变化较大，群落物种处于不稳定性状态；而辽东栎林物种多样性较为稳定。

3.5 人为干扰强度

在研究区人为干扰主要表现在油松采脂、白桦树剥皮、轻度放牧和中草药挖掘等活动，其中以前2种方式破坏最为严重。据调查发现样地中采脂的油松占该树种总数量的25%~30%；剥皮白桦达到了12%~15%。在油松+辽东栎林和辽东栎林采取了抚育间伐，即种间密留匀，留优去劣，使森林分布均匀，调整林分组成，同时伐去过密处生长不良的树种，能显著促进群落发育，提高群落稳定性。根据实地踏查结果，对油松林、油松+辽东栎林、辽东栎林和白桦林4个群落人为干扰强度分别赋值为-0.3，0.2，-0.1和-0.4。

3.6 评价过程及结果

对5项指标15个因子的参数进行标准化处理，结果见表 5—9。

综合统计以上森林群落稳定性评价的5项指标各因子参数标准化的平均值，用其平均值计算隶属函数值作为森林类型稳定性综合评判标准，依次进行比较，结果见表 10。

由评价结果可知，黄龙山4种森林群落的稳定性表现为：辽东栎林＞油松+辽东栎林＞油松林＞白桦林。

4 结论与讨论

运用模糊综合评判的隶属函数值来评价森林群落稳定性，所得的结果符合当地森林群落发育状况和演替趋势，与对黄土高原子午岭主要森林群落稳定性分析研究的结论相同(安丽娟等，2007)。辽东栎和油松种群都具有广生态幅和较强的环境适应能力，在黄土高原能形成稳定的群落(卢彦昌等，2006；吴涛等，2006)。在研究区的辽东栎林群落中，由种群因子的隶属函数值可知辽东栎纯林更新较好，乔木蓄积量、灌木和草本生物量在4种群落中也最大，且人为干扰较小，使得该群落在发育过程中能够处于较为稳定的阶段，其稳定性排名第一；辽东栎和油松混交林群落由于更新较好和物种多样性高，其稳定性排名第二；在实地踏查中发现油松纯林中多为30~40年生的中龄个体，密度大且幼苗少，物种多样性因子的隶属函数值较低，割脂对该群落发育的干扰较大，使得其稳定性位居第三；白桦林群落为典型落叶阔叶林恢复演替过程中的一个阶段(朱志诚，1994)，其会逐渐被更加稳定的油松林和辽东栎林所取代(郭其强等，2007)，其相对稳定性最差。

本研究证明，基于模糊综合评判的森林群落稳定性评价体系模型将反映森林群落稳定性的群落优势种群、土壤肥力、林地生产力、物种多样性和人为干扰5项指标因子纳入该模型，使得森林群落稳定性的评价更具有科学性和实用性，是一种值得推广应用的森林群落稳定性评价方法。

本研究旨在通过选择反映森林群落状况的特征指标，计算综合评价体系的隶属函数值，构建森林群落稳定性评价体系模型，重点是对评价指标的选择和评价过程。因此，在选择各评价指标时注重选择反映森林群落特征和发育现状的基本指标，突出对常用群落调查方法取得的林业数据的应用，评价过程也避免了繁琐的数学计算，可操作性强。

森林群落稳定性评价体系的结果只说明参与评价的各森林群落的稳定性的相对强弱，并不一定是该群落稳定性的实际值，但是对于区域性的森林分类经营和培育方向的确定具有很好的指导意义。另外对于不同特征的森林群落类型，应用该体系进行稳定性评价时各评价指标和对应因子的选择可根据当地森林群落的实际情况进行选择或调换。