北京中美合作八达岭森林健康示范项目总结材料.docx
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北京中美合作八达岭森林健康示范项目总结材料
北京市中美合作八达岭森林健康示范项目
总结材料
一、项目基本情况
（一）项目背景
森林健康的概念是美国林学家上世纪90年代针对森林资源的过度开发和不合理经营而引起的森林面积减少、森林生态系统结构单一、生态系统破碎化加剧、环境恶化、自然灾害发生频繁、生态服务功能弱等缺陷提出来的一个新的森林经营理论，是生态系统健康理论在森林资源管理领域中的具体应用。
所谓森林健康就是森林能够维持其复杂性和多样性同时又能持续满足人类对森林的自然、社会和经济需求的一种状态，同时也是实现人与自然和谐相处的必要途径。
为了推进我国林业可持续发展的进程，提高森林经营管理水平，国家林业局把森林健康经营列入我国林业可持续发展的试验示范的主要内容之一，与美国国家林务局合作立项开展“中美合作森林健康经营示范项目”。
北京是我国的首都，北京的生态环境安全，历来是我国政府高度重视的战略问题。
而森林健康是北京林业新世纪、适应林业发展新阶段跨越式发展的主要目标，是北京林业从快速量的增长（造林）向质量和功能提高转变的标志，是促进人与自然和谐发展、办绿色奥运、建生态城市和宜居城市的主要途径。
鉴于北京推广示范森林健康建设成果的优势，国家林业局在北京市八达岭林场设立了北京森林健康经营试验示范点，并把八达岭森林健康项目区定位为中国北方原生植被保护区，提出了以近自然的方式经营森林，使之成为健康的、功能完备的生态系统，以此来促进当地的可持续发展及世界文化遗产长城的保护。
（二）项目目标
引进美国森林健康经营理念，试验示范景观型水源涵养林经营模式，提高北京市森林资源的生态、经济和社会服务效能功能，为北方广大地区提供森林健康经营模式。
具体目标包含以下几个方面：
1．建立面积为541.6公顷高标准的森林健康试验示范区；
2．探索国有景观型水源涵养林森林经营模式；
3．确定八达岭地区不同类型森林健康经营方案及实现途径；
4．提出适合中国北方地区森林资源特点的森林健康评价技术和指标体系；
5．建立符合森林健康理论的森林火险管理技术体系；
6．提出在中国北方地区符合森林健康理念的森林生态旅游开发模式。
（三）项目内容
根据主导功能，将项目区划分为水源保护区、生态旅游区和生态缓冲区。
开展以功能健康和可持续能力提高为导向的森林资源经营活动。
具体包括，森林火险管理、游憩林经营及相关设施建设、以功能为导向的健康森林经营、生物多样性保护。
此外还与国内外相关机构、科研院所密切合作，开展了多项森林健康技术试验和研究，共同为不同类型森林的健康经营服务。
二、项目执行情况
（一）森林健康经营规划
1.森林健康经营数据库建设
对项目区的121个小班，重新进行了全面调查，主要调查了各小班的生物多样性、土壤物理形状、圆形样地每木检尺、目标树经营调查，并在此基础上对121个小班进行了手绘实地细化规划图。
（1）基于Gis的项目区小班空间数据库的建立
以GIS技术为手段,在收集大量有关121个小班材料的基础上,完成了八达岭森林健康试验及示范区所有小班GIS空间数据库的建立。
利用数据库,可以进行图形信息与属性信息的双重查询,同时可以构造条件表达式,进行复杂的查询。
比较全面、系统地反映了八达岭项目区林分的密度、类型、生态特征、地理分布、主要保护动植物以及经营措施等。
（2）项目区小班的细化空间数据库的建立
根据林分内型、立地条件和经营措施对121个小班进行了细化，将121个小班细化为241个细班。
并结合森林近自然经营理论对241个细班进行了林分类型、立地条件、近自然度、演替阶段、更新树种、措施目标、完成情况划分。
根据各小班的综合条件，制定了以功能健康为导向的森林经营计划。
（3）监测样地空间数据库的建立
监测样地数据库的建立主要是16块动态监测样地的基本资料，主要为样地的经纬度、海拔、主要的乔灌草类型。
各种经营措施对森林生态系统健康引子的影响等。
2.森林健康监测与评价
对16块固定样地开展森林水文、土壤、大气、环境、生物多样性等方面的监测活动。
（1）森林火险等级划分
森林火险等级评价采用聚类分析方法对火险进行等级划分，在成火因子中，选择了海拔高度、郁闭度、距旅游点的距离、优势树种、经营措施、林道距离6个因子进行计算分析，并通过SAS统计软件对计算结果进行聚类分析，从而将火险等级划分为了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个等级标准。
（2）森林病虫害等级划分
森林病虫害灾害等级划分是从检疫重要性、危害程度、发生面积、森林类型四个方面，利用模型来计算森林病虫害灾害指数，按照计算出的森林病虫害灾害指数值的大小，将森林病虫害划分成Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级四个灾害等级。
（3）森林健康评价
2006年森林健康监测与诊断结果表明，项目区处于亚健康状态的小班47块，占总数的61.04%，不健康状态的小班17块，占总数的22.08%，而处于健康状态的林地仅有13块，占总数的16.88%。
由此可判断八达岭林场的森林总体处于亚健康状态。
3.以主导功能健康为导向的森林健康经营规划
根据项目区小班空间数据库和小班细化空间数据库以及实地探查情况，结合长期经营计划，制定了以主导功能健康为中心,多种效益最大化的项目年度实施方案，健康经营规划实施途径如下：
（二）原生森林植被恢复
根据不同地区的立地条件，进行了以恢复地带性原生森林植被为中心的乡土树种混交林营建和低质纯林的乡土化混交改造任务，以期形成功能健康、结构稳定、经济可行、效益多样的健康森林。
1.人工造林
对宜林荒山、采伐迹地、大面积的林间空地和主要林区道路干线两侧进行了人工造林，并结合周围小班现有林分状况，有目的地营造了生态和游憩效果俱佳的针阔混交林。
造林树种主要为当地适生的侧柏、栾树、白桦、辽东栎、黄栌、元宝枫、暴马丁香、白皮松等乡土树种。
完成总造林面积7公顷，植树6825株，造林成活率96.2%。
（见下表）造林后当年林木的树种比例由原来的灌木林地或针叶纯林转化为，树种结构（针:
阔=3:
7）及年龄，层次结构较佳的景观型水源涵养林。
表1：
原生森林植被恢复完成情况：
面积
株数
整地形式
混交比例
（针:
阔）
混交方式
苗木类型
成活率
（％）
新造混交林
7ha
6825
穴状整地
5∶5
块状混交
乡土树种
96.2
低质纯林改造
12.8ha
3840
穴状整地
5∶5
块状混交
乡土树种
95.3
补植补种
2ha
1620
穴状整地
乡土树种
93.5
2.残次林改造
主要对生长衰弱的刺槐残次纯林和宜林灌木林地进行了改造，营造成了针阔混交林。
在保护林内天然更新的臭椿、小叶朴、榆树等乡土树种的同时，引进了当地广为分布，适应性强,观赏
价值高的暴马丁香、白蜡、栾树等逐步替代现有的刺槐。
改造后形成了本地独特的乔木、亚乔木和灌丛景观，刺槐纯林的刺槐眉尺蠖发生率明显降低，森林健康等级由原来的不健康状态（健康指数4.2）上升到亚健康状态（健康指数4.9）。
完成残次林改造总面积为12.8公顷，植树3840株，造林成活率95.3%。
3.补植补种
对部分结构不合理的针阔混交林进行了补植改造，在林窗处补种了辽东栎、暴马丁香等树种，以期与现有的油松、侧柏等树种形成稳定的斑块状混交群落和森林生态系统，进而提高整个林分的总体质量和生物抗性。
同时对过熟的北京杨纯林进行了择伐，伐除了林内生长缓慢，枯枝枯梢严重的单株及枯立木。
在择伐迹地上补植了适应性强，耐脊薄、耐寒喜光、干型挺拔，树体美观的白桦大苗，以满足本地区生态建设和游憩的需求。
实施补植补种健康措施后，林分的树种结构、年龄和层次结构趋于稳定合理，森林健康等级由原来的亚健康（健康指数4.8-5.5）上升到健康状态（健康指数>5.6）。
补植补种总面积为2公顷，造林株数1620，成活率93.5%。
整地
菌根油松
浇水
初植苗木
（三）近自然化森林健康综合经营
根据近自然化森林健康经营理论，对成林进行了生态疏伐、修枝、清杂等优化抚育措施，以达到促进林木生长，改善健康状况，降低森林火险和病虫害等级；对幼林采取松土除草、割灌等抚育措施，以达到改善幼树营养和水份状况、确保幼树成活、加速幼树生长的目的，共完成面积160.3ha。
1.生态疏伐
生态疏伐任务主要在落叶松纯林中进行，先伐除密度过大、长势较差、干形不良的落叶松单株，使伐后的密度保持在1400株/公顷左右，这样可使健康单株有足够的生长空间和光照条件，生长速度加快。
根据近自然经营理论，把干形通直、长势旺盛的优势落叶松优良单株作为长期经营对象，进行标记后，进行以修枝、施肥和修树盘等活动为主要内容的抚育措施；伐除干扰树以促进目标树生长，最终提高整个林分的健康水平。
在生态疏伐的时，尽量保护林下天然更新的乡土阔叶乔灌木树种，使其形成物种多样性丰富、结构稳定、森林火险等级低、景观效果好、自我修复能力强、功能完备的健康森林。
实施生态疏伐措施后，落叶松林的健康状况明显提高,环境保护功能明显加强。
（见表2）
密度
（株/公顷）
树种比例
（针:
阔）
层次
结构
可燃物厚度
（厘米）
可燃物载量
（吨/公顷）
健康指数
健康等级
疏伐前
>1800
9:
1
简单
>5
10.5
5.4
亚健康
疏伐后
1400
8:
2
复杂
2.5
5.6
6.6
健康
表2落叶松生态疏伐效果
2.近自然化森林健康目标树经营
根据项目区条件，结合德国近自然森林经营理念，在对项目区重点小班的相关因子如林分结构、立地条件、林分近自然度等进行调查和量化估计后，制定了林分近自然经营规划和作业设计。
根据近自然森林健康经营理论，在确定当地群落生境和经营目标之后把林分内的树木分为目标树、干扰树、特殊目标树和其它树种。
把符合长期经营目标的优良单株作为长期经营对象（即目标树），进行标记后，进行综合单株定向抚育措施；同时充分利用自然力，保护特殊目标树、逐渐利用干扰树及其它非目的树种，以保证目标树的健康生长。
同类研究表明，实施近自然化健康经营措施后，林分的树种、年龄和空间结构逐渐改善，林内生物多样性逐渐提高，整个林分的近自然化程度有所提高、健康水平和多种效益逐渐展现。
3.土壤健康经营措施
功能健康的森林来肥沃的土壤，而项目区山高坡陡、土壤瘠薄，通过土壤肥力恢复措施可以从根本上改善林分的生长条件，从而有利于构建功能健康的森林。
开展土壤堆肥，首先把中幼林抚育下来的枯枝落叶进行粉碎，在不影响林地水土保持能力的前提下，把地表堆积过厚的地表枯落物收集粉碎，加入生物酶、添加剂和牛粪等有机肥料，混合均匀后放在堆肥坑内，腐熟后于春季造林前用作基肥或底肥。
堆肥方法不仅可以快速促进林地枯落物的分解，加速土壤养分循环，改善土壤的理化性质改善林木的生长条件，同时还可以提高林地持水能力、降低林地的枯落物厚度（可燃物）载量，进而降低森林火险等级（表3）。
表3林地土壤健康经营效果
腐殖质含量
%（0-20cm）
容重
（g/cm3）
总孔隙度
（％）
可燃物厚度
（cm）
可燃物载量
（吨/公顷）
健康等级
使用堆肥前
1.3
1.95
46
5
9.5
亚健康
使用堆肥前
2.1
1.38
55
2.4
4.8
健康
（四）游憩及环境教育设施建设
1
清理垃圾
垃圾清理
.道路建设，道路维护
在维护2.5公里长碎石路的基础上，结合项目区的防火公路及步道建设，新修了1公里长的森林综合经营道路，不仅方便了项目区森林经营活动，而且还方便了游人参观。
同时把砍伐下来的枯死杨树、刺槐等充分利用，作成台阶道路以促进生态游憩。
2.游憩与环境教育设施建设
由于缺乏野外游憩设施和环境教育基地，公众难以认识到森林在环境保护中的主体地位以及与人类密不可分的关系。
建立环境教育基础，使人们尤其是中小学生，走进森林，从小培训保护森林，爱护环境的意识，是一项迫切的任务。
就地利用枯死树做成护栏、护坡、木凳、石凳等设施，以达到方便游人，保护、美化环境的作用，同时降低森林经营成本，降低森林火险和病虫害等级，还为游人休息和环保教育提供了很好的场所。
林间教室
与此同时，依托项目成果和影响，在八达岭林场青龙谷建设了森林体验中心，体验区有400公顷，青龙谷谷口建有建筑面积856平方米的森林体验馆一座。
森林体验馆分上下二层，轻钢结构，建有四个展厅，一个多媒体厅，一个大厅，展示面积419平米，除此之外还配套有餐厅、商店、库房、管理用房、卫生间、急救室。
展厅1展示主题为森林生物多样性，具体内容包括八达岭林场典型森林生态系统、植物花果叶特征展示、林业碳汇等；展厅2展示主题为森林保护，具体内容包括森林破坏带来的问题、保护森林的方法（森林健康、森林经营、森林认证）等；展厅3展示主题为八达岭林场历史，具体内容包括八达岭林场今昔对比，林场为改变场区植被所进行的努力；展厅4展示主题为森林与人类，具体内容包括林产品、工艺品、手工制作等。
在室外，根据体验对象和体验时间的不同，设计了12种体验方案。
体验线路上建有森林教室、露营地、野花苗圃、避雨亭、动物跳远场、动物脚印模型、休闲桌椅等。
3.环境知识宣传
因项目区过往游客较多，为达到提高公众环保意识，普及环保常识，推广森林健康理念目的，在项目区树立了森林健康项目介绍牌匾、环保教育卡通画、森林健康经营措施监测样地标牌、森林科普知识宣传牌等，使不同知识层面的参观者对森林健康有一个直观的认识。
森林健康宣传画
（五）森林火险管理
项目区紧邻世界文化遗产八达岭长城，保护长城周边森林，防治森林火灾，历来该地区的首要任务。
本项目在国内首次引进并尝试了森林火险管理理念和技术（如：
划分森林火险等级，主动降低可燃物数量，防火林带建设等）主要工作有：
1.多功能防火了望塔
在西沟项目区的44小班海拔770米处，修建了一座仿古式多功能防火了望塔，配置了监控、通讯和录像设施，不仅可以用于监测森林火险情况，还可以观察森林生长状况和利于森林生态游憩。
2.防火公路及防火步道
在维护2km的防火公路的基础上，又新修了1公里长多功能森林防火道路，并铺上石子，不仅方便了项目区正常的森林经营活动，而且还方便游人参观。
在项目区的4个小班内新修了1条长1.5km的防火步道。
3.防火隔离带
在项目区主要道路两侧修1条长3km的防火隔离带，防火季节在道路两侧各5米处（重点路段各10米），清理杂草，枯枝等经粉碎后覆盖地表，降低火险等级的同时还促进养分循环及水土保持。
4.生物防火林带建设
在项目区内结合森林综合经营措施，有目的地进行树种结构调整，在人为干扰严重、容易发生森林火灾的路边适当保留比较阻燃、耐火的阔叶树种，在距离道路较远的山坡处，种植带状、小片状常绿的油松、侧柏（良种），以期形成稳定的针阔混交林，在降低森林火险的同时兼顾生态游憩。
（六）
林木病虫害生物防治设施
生物多样性保护
生物多样性保护面积共计535.7ha，进行了如下具体措施：
1．根据项目区植被特点，结合生态旅游，主要对暴马丁香、白梨等当地原生种质资源进行了疏伐、施肥、择优抚育等保护性经营措施。
2.通过封育和人工促进更新的方式，增加了森林、灌木林等地类的地带性植物种类，使数量处于濒危状态的植物种类（核桃楸、山荆子、椴树）得到了一定的恢复。
3．野生动物饮水点建设
在水源相对丰富、相对安静、野生动物活动频繁的50小班修建了4处纯自然式野生动物、鸟类和昆虫的饮水点以促进生物多样性保护。
（七）森林昆虫调查及有害生物防治
分别在生长季节在项目区进行了害虫和天敌种类、数量、密度、空间分布调查，分析找出主要害虫和主要天敌的种类和季节性变化，（表4）从森林生态系统食物链角度，为提出八达岭地区人工林最佳的乔灌草配置方案，并指导项目区森林健康经营。
表4：
八达岭西沟项目区主要害虫及天敌
植被类别
昆虫类别
优势种群
优势天敌类别
阔叶林
食叶类
刺槐眉尺蠖
蜘蛛、鸟类、食虫虻科
刺吸类
蚜虫类（槐蚜、绣线菊蚜等）
黑缘红瓢虫
蛀干类
天牛科
寄生性天敌、啄木鸟
针叶林
食叶类
松毛虫
蜘蛛、鸟类、胡蜂科
刺吸类
蚜虫类（松大蚜、柏大蚜、落叶松球蚜）
食蚜蝇科
蛀干类
天牛科、小蠹科
寄生性天敌、啄木鸟
灌木林
食叶类
叶甲科
螳螂、蜘蛛
刺吸类
蚜虫类（柏大蚜、绣线菊蚜）等
异色瓢虫、草蛉科
草地
食叶类
叶甲科
蜘蛛、食虫虻科
刺吸类
蚜虫类
异色瓢虫，七星瓢虫
（八）科技支撑情况
为确保森林健康项目的成功实施，项目以北京林业大学、中国林科院等科研院所为技术依托单位，开展了“北京山区森林健康经营关键技术研究与示范”项目，对项目区的16个长期森林健康固定样地进行了动态监测，分别开展了生物多样性、植物、动物、鸟类、昆虫、土壤、水土保持、森林水文、森林火险等级等相关调查研究，取得了3万多组详实的第一手数据，完成了如下方面的任务。
1.森林生态系统结构与功能健康研究
（1）北京山区森林生态系统结构与功能健康研究
通过设置北京山区主要森林类型调查样地、森林结构特征与功能特征因子的筛选、调查，确定了北京山区主要森林类型的健康结构与功能特征。
初步摸清了北京主要森林类型的健康结构与生态服务功能的耦合关系，并确定了基于GreenLab技术和DigiPlant模型系统的北京山区主要树种的结构-功能表达参数和关系模型。
（2）北京山区森林生态系统碳汇功能健康研究
设置了永久性北京山区典型森林生态系统碳汇监测研究样地，对样地进行了调查研究，通过模型测算，初步确定了北京山区主要森林类型的现实碳储量（表5）。
表5北京山区主要森林类型现实碳储量初步测定结果
森林类型
碳储量（吨/公顷）
植被层
枯落物层
土壤层
总量
混交林
54.83
2.94
115.45
173.22
辽东栎
67.58
2.27
106.57
176.41
桦木林
54.42
3.18
104.29
161.89
油松林
43.46
6.24
117.74
167.44
落叶松林
49.50
5.67
115.43
170.60
（3）北京山区主要森林类型结构功能模型和生长动态可视化模拟研究
研究掌握了所选定的FVS-BGC模型的基本原理，数据转换、输入、输出，目前正在进行数据处理工作，通过对已获得的相关数据的处理，开始对GreenLab内核进行深入了解，初步拟定采用XFrog进行植物生长的模拟。
成立了OSG林分可视化开发小组，利用OSG进行地形数据的装入、树木生长动态的显示，摄像机的控制、通过鼠标或键盘的场景漫游控制等关键技术已经基本解决，完成了基于数据的林地地形显示和单树种林分的三维景观实时渲染，实现了第一个开发原型的初步可视化。
2.森林健康监测与评价技术研究
根据北京山区森林植被类型的典型代表性，对2006年设置、代表21种植被类型的54块与国际接轨的公顷级森林健康固定监测样地进行了监测及调查因子调整，初步确定了基于生态服务功能健康的森林健康监测网络技术体系。
研究筛选并调整确立了北京山区不同层次的森林健康评价指标体系（基础性指标、结构性指标、功能性指标、抗干扰性指标），同时，初步确定了各个指标的健康标准。
在此基础上，简化提出了适合北京山区森林资源特点的森林健康快速监测因子与技术（表6）。
实际操作中，以八达岭林场为例，利用健康距离法和BP神经网络模型进行评价，并初步建立了北京山区森林健康预测预警技术体系。
表6北京山区森林健康快速评价指标及其标准
分值
指标标准
森林土层厚度（cm）
林分层次结构
标准株枝枯率（％）
1
<10
单层
极度受害，全株枯死
2
[10，20）
两层
重度受害，枝枯率为21%以上，但未全株枯死
3
[20，40）
三层
中度受害，枝枯率为11%~20%
4
[40，80）
四层
轻微受害，枝枯率10%以下
5
80
五层
植株健康、不受害
3.森林健康经营技术体系研究
通过北京山区主要森林类型健康经营样地的设置、调查、复查与功能定位，初步试验并提出了不同功能类型（水土保持林、水源涵养林、风景游憩林、防护林等）的北京山区典型森林健康经营关键技术。
对于北京山区近自然化森林健康经营原理、技术标准和规范的研究也初步完成，已经完成了北京地区油松林近自然化健康抚育技术标准及规程手册。
课题还根据不同功能类型的北京山区主要树种的健康经营关键技术进行了测试、研究工作，初步提出了水源涵养型、水土保持型、防风固沙型、景观游憩型以及复合功能类型的主要森林生态系统健康经营技术如土壤健康经营、森林火险管控、生态游憩体系建设、森林树种及密度调整等技术，为山区森林健康经营示范区建设提供了很多有益的借鉴与技术指导。
在广泛调查和研究基础上，通过对北京市各种高保护森林类型价值属性的研究，初步定义了北京市高保护价值及要素。
根据已有研究成果，初步判别了高保护价值参数的阈值水平，确定了高保护价值森林的初步判别标准。
通过对部分类型高保护价值森林保护与经营现状的调研，从保护与经营目标、存在问题、经营策略等方面开展了相应研究。
重点包括：
长城周边森林、两库一渠及天然水系周边森林、北京市古典园林及古树群、社区高保护价值森林。
4.典型森林健康经营模式示范
完成了不同功能健康类型的试验示范区（表7）建设实施方案和年度作业设计，全面开展了以功能健康为导向的森林健康经营技术试验示范区建设。
表7北京山区主要森林健康试验示范区
示范区名称
示范面积
森林健康经营类型
代表面积Km2
hm2
西山林场
510
城郊生态游憩林健康经营
900
八达岭林场
540
景观型水源涵养林健康经营
1200
十三陵林场
250
水土资源保护型退化森林健康经营
2600
松山保护区
500
生物多样性保护型森林健康经营
1100
三、制定配套政策情况
森林健康理念已被广泛接受，健康经营成为我市森林经营的主要指导思想。
2007年，北京所有市属国有林场已编制出森林健康经营十年规划，继而辐射和指导全市园林绿化建设。
目前，森林健康被列入首都林业发展“十一五”、“十二五”规划，“十二五”期间，北京市将对300万亩低效林开展森林健康经营。
依托在北京实施的森林健康项目，从2007年起，北京市委、市政府多次组织专家深入调研与论证,不断总结生态补偿机制实践经验教训，2010年6月25日，北京市政府发布了“关于建立山区生态公益林生态效益促进发展机制的通知”，规定“从2010年开始，本市建立山区生态公益林生态效益促进发展资金，按照600元/年/公顷的标准执行，其中包括360元/年/公顷的生态补偿资金和240元/年/公顷的森林健康经营管理资金”，全市约有130万农户将从中受益。
四、主要成效和经验
（一）项目成效
通过北京中美森林健康项目和北京市科委重大项目的实施，目前北京森林健康经营工作已取得了阶段性成果，得到了社会各界及国内外专家的关注与认可，为中国森林健康经营提供了有益的尝试，产生了良好的社会影响。
1.示范区森林健康水平显著提高
项目实施后，示范区森林生态系统日趋稳定、结构和功能得到完善、生物多样性更加丰富、水源涵养和水土保持功能进一步提高、森林自身抵御各种灾害的能力进一步增强，同时满足了市民所期望的森林多目标、多价值、多用途、多产
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