森林是陆地生态系统的重要组成部分，是重要的生态和自然资源，在生态系统中占有重要的经济、生态和社会价值。森林生态脆弱性反映了生态系统对外界干扰的承受能力，已成为当前的研究热点。对森林生态系统脆弱性进行定量评价，能准确揭示森林生态系统应对干扰的胁迫状态、响应机制、健康状况、稳定性和多样性变化等重要特征。近年来，国内外学者针对森林生态系统的恢复和重建已有较多探讨^[1-3]，但至今仍缺乏系统、全面的评价方法体系。

森林生态系统脆弱性是自然属性和人为干扰共同作用的结果，是在特定的时空范围内，森林生态系统受外界干扰后的自我恢复能力和敏感性^[4]。具体来说，无论森林生态系统脆弱性的成因、脆弱程度、内部结构或外在表现形式如何，只要外界干扰使森林生态系统向生态恶化或退化发展，都可将其归为脆弱的森林^[5]。森林生态系统脆弱性可导致自身系统功能衰退，甚至使系统稳定性和抗逆性减弱、生物多样性丧失以及各种衍生灾害的发生，是生态环境恶化的根源，严重威胁着人类生存和社会经济的可持续发展。因此，脆弱森林生态系统的恢复与重建是当前生态学研究的热点问题之一^[6]。

近十几年来，各界学者对生态系统脆弱性的研究不断深入，由最初的定性分析逐步转变为定量评价。同时，地理信息系统和遥感技术的广泛应用提高了评价的准确性。目前，生态系统脆弱性研究领域主要涉及农田生态系统^[7]、森林生态系统^[8]、草地生态系统^[9]以及湿地生态系统^[10-11]等。本研究分别从森林生态系统脆弱性的主要影响因素、评价指标体系的构建、评价指标权重的赋予、评价方法的选取等方面进行归纳和评述，旨在为今后森林生态系统脆弱性评价研究提供参数借鉴。

1 森林生态系统脆弱性的影响因素

森林生态系统脆弱性是自然因素与人为因素相互作用和叠加的结果。自然条件的恶劣程度是形成脆弱性的直接相关因素，但恶劣的自然条件仅说明有环境脆弱性存在的可能性，而人类的破坏活动将此可能性激化成生态环境的脆弱化^[12]。脆弱的森林生态系统一般表现出以下特征：森林面积减少、植被退化、次生林被破坏后难以恢复、生物多样性逐渐丧失、森林生态功能衰退^[13]；土壤日渐贫瘠、水土流失严重^[14]；生态环境容纳量降低、系统稳定性变差、自然灾害频繁发生^[15]。

影响森林生态系统脆弱性的自然因素一般包括：地质结构、地貌特征、气候状况、生物群体结构以及地表组成物质等，是生态环境的物质和能量基础。其中，地质脆弱因子是通过地质构造断裂，影响地表物质和能量分配，从而使生态环境产生变化^{[4, 14]}；地貌脆弱因子主要指因山地陡坡的不稳定而分化形成的深厚母质山体、山地粗骨质薄土层阳坡、石灰岩山地丘陵等，易使生态环境逆向演替^[16]；气候脆弱因子包括水、光和热的含量及变率，如干旱半干旱的环境易抑制植物的生长甚至死亡，从而导致生态系统脆弱^[17]，於琍^[18]研究表明，干旱会增加生态系统的脆弱性，尤其是森林生态系统和农业生态系统，且对农业生态系统的影响较大，周广胜等^[19]研究青藏高原优势树种对气候变化的适应性和脆弱性时得出，未来的气候条件不适宜急尖长苞冷杉的生存，而适于方枝柏和大果红杉的发展；生物群体结构作为生态环境的物质结构特征之一，其复杂程度将影响内部物质能量的转换过程，促使生态环境脆弱的形成^[4]；地表组成物质通常与其他脆弱因子共同作用，综合导致生态环境脆弱^[20]。另外，林火风险、冰雪、洪涝、土壤侵蚀、地震以及病虫害等自然灾害也会破坏植被，导致森林生态系统脆弱^[21-22]。

干扰森林生态系统的人为因素包括：过度开发利用有限的旅游资源、污水排放^[23]、修路开道、滥捕乱杀动物、盲目引入外来物种、大气污染^[24]以及不良造林技术等。如果人类活动程度在森林生态系统的承载及再生能力之内，森林生态系统将不会向脆弱方向发展；如果人类对森林生态系统过度开发和利用，森林生态系统将会逆向演替，使之向脆弱化方向发展。

当然，自然因素即自然脆弱因子的存在和森林生态系统脆弱性的形成没有必然的联系，即存在自然脆弱因子，森林生态系统不一定脆弱，而不存在自然脆弱因子，森林生态系统就一定不会脆弱。森林生态系统可以通过合理的调节和建设以及自身的恢复能力得以改善^[14]。另外，即便森林生态系统中同时存在自然脆弱因子和人类不良活动影响，只要破坏程度在其承载范围内，就不会向脆弱的方向发展。森林生态系统脆弱性是相对的，不存在绝对稳定的森林生态系统^[25]。

2 森林生态系统脆弱性的评价 2.1 评价指标体系的构建

生态环境脆弱性评价涉及生态学、生物学、土壤学等学科领域，具有较强的综合性。目前对生态环境脆弱性研究仍未形成一套完整的评价指标体系^[26]。国内外学者在构建森林生态系统脆弱性评价指标体系方面的研究相对较少。刘利^[27]、张丽谦等^[28]研究了北京典型山地森林生态系统脆弱性，提出山地森林脆弱性指标体系的建立应基于3个层次，即山地环境脆弱因子、森林结构和功能脆弱因子、干扰脆弱因子，选取了土壤质地、枯落物厚度、坡度、海拔、群落结构、群落更新、涵养水源、固氮释氧、病虫害侵袭等22个指标，构建了指标体系。赵曦琳^[29]以射洪县为例，基于GIS技术对森林生态环境脆弱性进行评价，从土壤、地形地貌、水分、森林结构及人为活动等5个方面构建了评价指标体系。于法展等^[4]采用层次分析法研究了苏北低山丘陵森林生态系统，选取土壤厚度、坡位、群落多样性、郁闭度、净化大气、砍伐采挖、土壤侵蚀等14个指标，构建了4个层次的评价指标体系。孙道玮等^[30]通过植被、物种、气候、土壤、灾害及旅游活动和管理等方面构建了山岳型旅游风景区脆弱性评价指标体系。

归纳相关研究成果^{[9, 27-29]}中所构建的评价指标体系，总结出森林生态系统脆弱性评价标准 (表 1)。生态脆弱度分值范围为0~100分，可将评价指标的脆弱度划分为5个级别，即轻度、低度、中度、高度和极度脆弱，对应的生态脆弱度分值分别为0~20、20~40、40~60、60~80和80~100分^{[28, 30]}。表中部分定性评价指标，如净化大气、保持水土、固氮释氧等是通过专家打分使其定量化，再根据分值范围确定对应评价指标的生态脆弱度值，故在评价标准中使用百分制。

2.2 评价指标权重的计算

森林生态系统脆弱性评价指标体系由众多基本指标构成，由于研究区域、各生态环境脆弱特征的差异性以及各选取指标内涵的不同，在进行定量综合评价时需要用权重来描述各指标在指标体系中的重要程度^[20]，评价结果受权重变化的影响较大^[31]。目前确定指标权重的方法主要有：主成分分析法、经验法、Delphi-AHP法^[32]、生态系统脆弱度关联评价法^[33]等。其中，主成分分析法主要用于指标过多、指标间相关性较强的指标体系^[34]；Delphi-AHP法是依据专家经验与专业知识确定权重，将复杂系统的思维简单化，一般可根据脆弱生态系统的具体特征来选择影响因素和权重，具有一定的科学性和应用性；生态系统脆弱度关联评价法适用于生态系统内部、相邻生态系统之间脆弱性程度比较；韦莉^[35]曾尝试采用客观赋权法结合ArcGIS确定因子权重。

2.3 定量评价方法的选择

生态系统脆弱性评价涉及的区域有：干旱地区^[36]、江河流域^[37-39]、山地^[40]、湿地^[41]以及农业生态系统^[42-43]等，但森林生态系统脆弱性评价涉及的区域相对较少，且因研究区域的不同特征而采用不同的评价方法，至今仍未形成较为公认的评价方法。森林生态系统脆弱性常用的评价方法 (表 2) 主要包括：主成分分析法^[44-45]、模糊评价法^[46-47]、生态脆弱性指数 (EFI) 法^{[33, 36, 38]}、指数指标法^[48-49]和综合评价法^[50]。各方法均有其适用范围及优缺点，可根据所掌握的基础资料选择合适的评价方法。其中，模糊评价法适用范围最广，根据最大隶属度原则，在大、小尺度范围均可使用，但对脆弱度的反映不够敏感；综合评价法综合性最强，但涉及内容较多，且需收集长期的基础数据，适用的范围小；主成分分析法对基础数据要求较高，但能以少数主成分变量指标反映多维原始指标；EFI法适用于一个区域内部生态脆弱度的分析和比较；指数指标法计算过程复杂，且不同研究区的计算方法不一，适用范围较窄。因此，进行生态脆弱性评价时，应根据所掌握的数据、研究区域范围以及研究的预期结果选择适合的评价方法。

除上述几种常用的评价方法外，还有学者使用其他方法对脆弱性进行评价，Polsky et al^[51]为统一不同脆弱性评价体系中复杂的指标体系及缺乏系统组织的数据、指标和信息，建议使用基于“暴露—敏感—适应” (vulnerability scoping diagram, VSD) 综合评价模型来度量脆弱性；李平星等^[39]以太湖流域为研究对象，利用VSD模型建立了经济发达地区生态脆弱性评价体系，既检验了VSD模型的实用性，又揭示了经济发达地区生态脆弱性；秦磊等^[41]运用“压力—状态—响应”(pressure-state-response，PSR) 模型对七里海湿地生态脆弱性进行了分析评价。

3 存在问题及展望

森林生态系统脆弱性对人类生存环境的影响愈加严重，其所涉及的领域较大，且不同学科领域的学者研究的出发点不同。在广泛了解国内外相关研究现状和进展的基础上，总结并归纳了森林生态系统脆弱性评价存在的问题及今后的发展方向。

3.1 指标体系构建不够完整，评价方法选取不够系统

由于森林生态系统结构和功能的复杂性，目前对其脆弱性的评价大多基于理论分析。探讨研究区域生态系统脆弱性评价因子时，多数研究以定性为主，在评价指标选取方面没有统一的参考标准，常导致选取的指标过于冗杂，重点不突出，实用性和可操作性不强。因此，需要构建一套完整、综合、涉及各种尺度和对象的森林生态系统脆弱性评价指标体系，应以森林生态系统脆弱性的主导因子以及不同的经营目标为依据，根据评价的脆弱度等级提出相应的保护、恢复和重建措施，构建健康、稳定、高质量、可持续发展的森林生态系统。

目前有关生态系统脆弱性的评价方法很多，但对森林生态系统脆弱性评价尚未形成系统、全面的评价方法，多以实例研究为主，即通过选取一定的评价指标和方法，对研究区森林生态环境脆弱性进行评价及分析。探讨森林生态系统脆弱性的内在形成机理、阐述评价方法的原理、分析评价模型的使用范围及优劣势的研究相对偏少，有待于进一步加强。

3.2 数据收集不够全面，研究区域和内容有待延展

森林生态系统脆弱性评价是多方面各角度的综合评价，对数据量的要求很大，所涉及的范围很广，如自然环境、社会环境以及经济情况等，目前的研究大多收集自然环境以及人为干扰方面的数据，但数据量不够全面，且没有针对性地分析森林生态系统脆弱性形成机制和主导因子，很难找到科学、合理的评价结果。因此，应考虑所涉及的领域，收集比较全面的数据进行分析，如影响因子方面应加强收集人工栽培技术体系 (尤其是人工林生态系统)、环境污染 (如酸雨) 以及外来物种入侵等方面的数据。

目前，国内外学者对森林生态系统脆弱性的研究多以山地、低山丘陵森林生态系统为主，研究思路大多为“选择代表性研究区域—分析脆弱性现状—介绍研究方法—选取评价指标—确定指标权重—定量分析—阐述结果”，意在说明研究区域的脆弱性现状或脆弱程度，对平原、高原以及盆地森林生态系统脆弱性的研究较少，故今后可以将研究区域延展到平原、高原及盆地等森林生态系统脆弱性的分析评价，研究内容进一步丰富。

3.3 新技术应用较少

“3S”技术的发展为现代自然环境监测提供了重要的技术支持，被广泛应用于各生态系统领域^[52-54]，但在森林生态系统脆弱性评价方面的应用较少。因此，在今后的研究中，可将环境科学、系统科学、可持续发展理论、人林关系理论等与森林生态系统脆弱性的研究结合起来，采用定性与定量相结合的方法，从数学角度探讨诱发森林生态系统脆弱性形成的内在规律；通过GPS、RS技术采集资料，适时更新各因子的脆弱性指标，利用RS技术提取相应的信息，反映森林生态系统脆弱性的空间格局以及表现形式，将获取的森林生态系统环境信息通过GIS技术进行处理和动态分析，通过加强学科之间的交叉融合，构建一个跨学科、多尺度、系统的森林生态系统脆弱性研究框架，规范和完整评价指标体系及评价方法，建立一个森林生态系统脆弱性的实时监测系统，实现对森林生态系统环境的动态监测与评价。