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  世界林业研究  2010, Vol. 23 Issue (3): 48-53  
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引用本文  

耿晓, 李海奎, 郑立生, 等. 非木质森林资源抽样调查方法与监测[J]. 世界林业研究, 2010, 23(3): 48-53.
Geng Xiao, Li Haikui, Zheng Lisheng, et al. Advance in Sampling Survey and Monitoring Methods of Non-timber Forest Resources[J]. World Forestry Research, 2010, 23(3): 48-53.

基金项目

"十一五"国家科技支撑计划课题非木质森林资源调查监测技术(2006BAD23B0203)

通信作者

李海奎(1965-), 男, 博士, 副研究员, 硕士生导师, E-mail:lihk@caf.ac.cn

作者简介

耿晓(1985-), 男, 硕士, 主要从事非木质森林资源调查监测技术研究, E-mail:gxiao112501@163.com

文章历史

收稿日期:2009-12-03
非木质森林资源抽样调查方法与监测
耿晓1 , 李海奎1 , 郑立生2 , 李风华2     
1. 中国林业科学研究院资源信息研究所,北京 100091;
2. 黑龙江省鹤北林业局,黑龙江鹤北 154212
摘要:非木质森林资源正受到越来越多的关注, 而摸清非木质森林资源的分布和数量是开发、利用和保护的基础。文中在界定非木质森林资源的定义和分类的基础上, 根据国内外有关研究成果和实践资料, 从抽样设计、样地数量和统计分析等方面对非木质森林资源的调查方法进行了综述, 并介绍了监测方法, 分析了这些方法中存在的问题, 展望了抽样调查和监测方法的发展趋势。
关键词非木质森林资源    抽样调查    监测    
Advance in Sampling Survey and Monitoring Methods of Non-timber Forest Resources
Geng Xiao1, Li Haikui1, Zheng Lisheng2, Li Fenghua2     
1. Research Institute of Forest Resource Information Techniques, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China;
2. Hebei Forestry Bureau of Heilongjiang Province, Hebei 154212, Heilongjiang, China
Abstract: Non-timber forest resources have aroused more and more concerns and the understanding of its quantity and distribution is the base of better development and conservation.Based on the definition and classification as well as the study results and practices at home and abroad, the paper reviewed the survey methods of non-timber forest resources in terms of sampling design, plots number and statistical analysis. Monitoring methods of non-timber forest resources were also introduced.The problems of these methods were discussed and analyzed, and the foreground and development tendency was prospected.
Key words: non-timber forest resources    sampling survey    monitoring    

在人类掌握伐木技术之前, 就已经开始了狩猎和采集非木质森林资源的活动, 非木质森林资源一直是林区人民生活的重要部分[1]。对不发达国家和地区来说, 采集和利用非木质森林资源是脱贫致富的重要途径。合理的开发利用非木质资源, 可以实现森林的多种附加效益, 缓解木材过伐的压力, 对保护生态环境和促进林业可持续发展有着重要作用。

1 非木质森林资源的定义

对于木材以外的森林资源, 我国学者的研究中多称之为非木质森林资源, 国外研究学者使用非木材林产品(non-timber forest products)的较多, 以及非木质林产品(non-wood forest products)、林副产品(minor forest products)、多种利用林产品(multi-use forest products)和特殊林产品(special forest products)等名称。非木质森林资源和非木材林产品在本质上是一样的, 非木质森林资源的范围更广[2]

非木质森林资源第一次被提出并使用是在1989年, 当时被定义为"人类从森林中获取的除木材之外的所有生物资源"。不同研究者对非木质森林资源有着不同的定义, 这取决于研究者的研究方向和目的。联合国粮农组织(FAO)在泰国曼谷召开的"非木材林产品专家磋商会"上, 将非木材林产品定义为森林中或任何类似用途的土地上生产的所有可更新的产品(木材、薪材、木炭、石料、水及旅游资源不包括在内), 主要包括纤维产品、可食用产品、药用植物及化妆品、植物中的提取物、非食用性动物及其产品等。FAO把非木材林产品划分为两大类, 即适合于家庭自用的产品种类和适合于进入市场的产品种类。前者是指森林食品、医疗保健产品、香水化妆品、野生动物蛋白质和木本食用油, 后者是指竹藤编织制品、食用菌产品、昆虫产品(蚕丝、蜂蜜、紫胶等)、森林天然香料、树汁、树脂、树胶、糖汁和其他提取物。

2 非木质森林资源的分类

1) 按类型学分, 可以分为植株和部分植株、动物和动物产品、原料和制成品以及基于森林的服务[3]

2) 按生命形式和收获部位分。McCormack A.按生命形式把非木质资源分为多年生物种和产品、多年生物种的周期性产品和一年生物种。多年生资源包括乔木资源(如木材、树皮等)和非乔木资源(攀援植物和非攀缘植物, 如棕榈、竹子等), 多年生物种的周期性产品包括水果、坚果、种子、叶子等, 一年生物种包括草本植物、食用菌类、蜂蜜等[4]

3) 按用途分。根据目前我国对非木质资源利用的情况, 可以把非木质森林资源分为以下几类:(1)木本植物食品, 如果品类、木本油料等。(2)木本脂、生漆和蜡、虫胶, 如油桐、漆树和松树等。(3)林产香料, 如山苍子油、桉油。(4)森林饮料、浆果, 如中华猕猴桃、沙棘。(5)食用菌和森林蔬菜, 如松茸、香菇、蕨菜、可食用的根和块茎等。(6)森林药材, 如天麻、杜仲、鹿茸、小连翘、臭菘、缬草、大侧柏、荨麻等。(7)森林饲料, 如松针粉饲料等。(8)野生动物及动物产品, 如蜂蜜等。(9)竹藤产品。(10)染料植物。(11)森林花卉。

3 调查方法

非木质森林资源调查是对某一地区的一个或者多个物种进行量化的过程, 实际调查中有以下几个目的:调查该地区非木质资源的利用情况、采集的品种和数量, 查清有待开发的非木质资源; 调查商业性收集的质量、初加工和销售情况; 对没有进行木材收获和非木质资源采集的地区进行抽样, 估计非木质森林资源的生产能力; 调查非木质资源收获的程度及收获对生态系统的影响; 初步建立森林经营管理与非木质资源生产能力的关系模型等。

定量调查设计的基本结构可以分为:1)调查总体的界定、调查区域的选择、对象物种植物学特点的研究; 2)抽样设计、根据目标的不同决定设置样地的方式; 3)样地分布、样地的尺寸和调查精度对样地数量的要求; 4)调查对象的统计方式、根据调查目标的生物学特点选择合适的计数方法。

样地数量是决定抽样误差的关键因素, 样地的数量越多, 抽样误差就越小, 取得的结果就越精确。样地数量取决于3方面:1)调查的精度要求。2)资源的变动程度, 变动范围大的物种比变动范围小的物种需要更多的样地, 资源的变动系数要通过预调查得到。3)每个样地的调查成本。一般样地的数量以使误差控制在可接受的范围内即可, 该误差范围根据调查目的和实际需要来决定, 一般控制在10%~20%。Rabindranath等[5]在对小区域生物量监测的研究中, 针对不同类型的物种给出一个样地规格和数量的参考数据:1)乔木样地规格为25 m × 20 m, 在植被种类变动高时的样地数量为15~20个/hm2, 植被种类较为一致时的样地数量为10~15个/hm2。2)次生乔木样地规格为5 m × 5 m, 样地数量为20~30个/ hm2。3)灌木样地规格为5 m × 5 m, 样地数量为20 ~30个/hm2。4)草本植物样地规格为1 m × 1 m, 样地数量为40~50个/hm2; 或者样地规格为4 m × 4 m, 样地数量为4~5个/hm2

3.1 单一物种资源的调查

这类调查的主要目的是为了获得某一物种的分布情况和数量。

1) 乔木。一般采用在样地内每木检尺的方法调查, 如棕榈调查。Clay Trauernicht等[6]为了研究墨西哥南部热带森林中非木材林产品的经营对群落结构的影响, 在人工林和天然林两种条件下各选择4个大小相近(0.5~1 hm2)、树龄接近(1~3年)的地块, 每个地块中随机设置12个直径10 m的样地进行测量。对群落结构的对数线性分析结果证明径级分布依赖于林地的管理类型。从总体来看, 天然林的物种丰富度都超过了人工林, 在胸径<20 cm的乔木和林下乔木、灌木中, 物种分布的差异很明显。只有在棕榈和苏铁及胸径≥20 cm的乔木以及未开垦土地上的棕榈中, 物种分布的差异才不明显。立木度基本也是同样的情况, 天然林在总体上优于人工林。

2) 非乔木。此类调查的目的一般是为了了解植物的种类, 如藤本植物调查。Robyn J.Burnham[7]为了调查厄瓜多尔叶苏尼国家公园中的藤本植物的种类和分布, 设置了12个1 hm2的样地, 洪泛地区和正常地区各6个, 每个样地内设5个4 m × 100 m的调查带, 每个相隔16 m, 在调查带内记录所有直径≥1 cm的藤本植物, 测量直径和归类。结果显示, 每个样地中的藤本种类从62到109不等(平均每个样地88种), 12个样地共311种藤本植物。正常地区的每个样地的平均藤本种类(98种)明显高于洪泛区(77种)(t检验, P<0.002), 分布较多的38种藤本占调查藤本总数的50%。

3) 寄生植物。一般主要调查寄生植物的数量和形态大小, 如槲寄生调查。Lcuy Rist等[8]为了研究印度BRT (The Biligiri Rangaswamy Temple)野生动物保护区中树木被槲寄生侵染的情况, 选择60个500 m 2的样地, 调查时间为2005年9月到2006年4月。记录槲寄生的株数和形态大小, 结果显示被槲寄生侵染的树种种类存在着显著的差异, 但这与每个树种树木的数量并没有显著的联系, 槲寄生的再生率和分枝的再生情况在两个树种间也没有显著差异。

4) 草本植物。一般调查草本植物的种类和数量, 如林下草本植物调查。2006年夏富才等[9]为了研究长白山红松阔叶林林下草本植物物种多样性和季节动态, 在研究区内设置100 m × 100 m的永久样地, 在样地内用机械布点的方法设置100个1 m × 1 m的小样方进行调查。调查共发现草本植物125种, 其中被子植物118种, 蕨类植物7种, 草本植物的发育生长与林分生长有着密切的关系。5月份草本植物种类最少, 株数却最多; 6、7月份草本植物种类、数量和盖度都增加; 8、9月份林分郁闭度变大, 草本植物相对减少。

5) 菌类调查。一般采用踏查的方式进行调查, 如2003年Xuefei Yang等[10]在中国云南西北部对松茸分布的生态环境的调查, 随机设置抽样点, 记录抽样点内是否有松茸, 以及以抽样点为中心25 m × 25 m样地内的森林覆盖情况和平均树高, 5 m × 5 m小样地内的灌木覆盖情况, 以及2 m × 2 m小样地内的枯枝落叶覆盖情况。在取得的163个有效样地中, 通过回归分析发现, 森林类型是影响松茸的最重要因素, 占方差的68%;枯枝落叶覆盖情况其次, 占17.3%, 海拔高度占6.8%。

3.2 单一目的多种资源的调查

这种调查研究针对多个物种资源, 主要是为了了解资源丰富度和分布或调查策略等。

Ajay Kumar Mahapatra等[11]在对印度干燥落叶森林中非木质森林资源经济价值的研究中, 为了研究花、种子、叶子、果实的收获量, 用随机抽样在2个调查区域内分别设置6个50 m × 50 m的固定样地, 记录胸径≥10 cm树木的株数, 在每个样地的对角设置2个10 m × 10 m的小样地, 记录草本植物和胸径≤ 10 cm的灌木数量。第1调查区的31个物种中有15个非木质资源物种具有市场价值, 8个硬木资源和10个软木资源; 第2调查区的41种资源中, 有11种作为木材和非木质资源被收获, 以及其他13种只作为非木质资源的物种, 通过每种资源样地收获量和市价估计每公顷非木质资源的价值。

Henry J.Ndangalasi等[12]在对非洲东部两个山地林的非木质林产品收获研究中, 为了研究非木质资源利用的种类和用途, 采用了参与式乡村评估(Participatory Rural Appraisal)和系统抽样结合的方法。在Uzungwa森林保护区的4个调查区中, 城镇周围的调查采用的是访问调查的形式, 记录植物种类和用途。对远离城镇的未被采集活动涉及的林区, 在每个调查区内随机设置1 000 m × 10 m的调查带, 调查带再分成10个0.1 hm2的样地, 分别记录每个样地中的植株种类。对Bwindi国家公园藤蔓植物和夹竹桃的调查, 在随机设置的调查带中, 用系统抽样的方法设置100个20 m × 20 m的样地, 分别记录干径和地径。从调查结果来看, 在Uzungwa地区各种用途的非木质资源利用是不平衡的(χ2=97.5, df=6, P<0.000 1), 有57个物种(20.2%)被采集作为药用, 50个物种作为建筑材料, 27种可食用资源中只有2种作为蔬菜被采集。4个调查区中, 未被采集活动涉及的林区的物种分布和密度都要优于采集活动进行的地区, 差异显著(P<0.05)。在Bwindi国家公园, 调查结果显示藤本植物的径级分布的差异也是很明显的(χ2= 10.21, P<0.001)。

3.3 多目的资源调查

这种调查除对数量和质量进行调查外, 还要兼顾调整经营策略、物种与生态的保护等。

B.H.Pandit等[13]在对尼泊尔山区Malekhukhola河流域的非木质资源的研究中, 应用了包括基于家庭调查和群落估计的第一手资料, 以及基于官方报告、期刊论文等的第二手资料。在为期8个月的调查中, 有324个家庭(占研究地区总住户数3 060户的10.6%)参与到资源评价调查中, 其中在Malekhukhola河上游抽取152户, 下游172户, 记录每个家庭非木质资源采集的种类和数量。在群落评估中, 上游和下游各随机选择2个村庄作为代表, 每个家庭再选出一男一女两名年长者参与资源评估。资源的丰富程度分为10个等级, 最丰富的记10分, 最匮乏的记1分, 其余的程度介于1~10分的则基于受访者的主观判断。待评价的资源种类有耕地、野生动物、水源、森林和非木质资源, 调查这5类资源在20年前、10年前和当前3个时期的变动情况。调查显示, 16种经济价值高的非木质资源被采集得最多, 包括6个乔木树种、3个藤本物种和7种药用植物, 非木质资源在下游家庭中占的比例比在上游家庭中明显要低(P<0.05)。从资源评估的结果看, 各种资源较20年前和10年前都有不同程度的减少, 非木质资源的减少程度比木材资源更大, 其中上游比下游的资源减少得更多。

3.4 非木质森林资源调查的特点

非木质森林资源的调查相对于木材资源来说更为复杂, 不同的资源种类性质也各不相同, 不仅具有不同的分布模式, 而且计量方式也有所不同。总结起来非木质森林资源有以下特点:

1) 稀有性。由于一些非木质森林资源比较稀有, 像菌类和一些珍贵的药材, 它们在调查区域内不是随机分布的, 而是呈一定的规律和特征, 这就不能用传统的木材资源调查的方法, 应该选择有针对性的方法来调查。

2) 隐蔽性。在草本植物和苔藓类的调查中, 很多资源的个体很小或是容易被遮盖住, 加大了调查的复杂性。

3) 季节性。非木质森林资源利用植株的部位有根、径、叶、花、果实、种子、树皮等, 而这些部位发育成熟的时间各不相同, 这就要求调查要根据对象选择合适的时机。如花的调查适宜在春、夏季, 种子的调查则一般在秋季。

4) 移动性。动物昆虫等资源是移动的, 常因为人为的介入引起趋避, 需要通过引诱捕捉来调查。

5) 收获程度。在乔木和灌木资源的利用中, 对于花、果实、种子、树皮、树枝等的采集都是依据人为的经验来控制采集量, 没有一定的标准来参考, 很难确定整个植株的收获水平。

从以上的研究案例可以看出, 非木质森林资源的调查有生物统计学方法和社会科学方法两种。生物统计学方法是从所调查资源的特点出发, 设计调查方案, 采用随机抽样或者系统抽样的方法设置样地(一些稀有资源则采用主观选择样地的方法), 根据调查对象的不同设置规格不同的样地, 通过不同立地上的样地调查数据来估计整个地区的物种数量和产量等, 不同调查对象的最佳调查时间也不相同。社会科学方法则是依靠参与式调查的方法来获取所需的信息, 通过对资源采集者的访问调查, 来获取资源利用种类、数量、用途等问题。生物统计学方法可以对合理的收获政策、资源的估价和经营的策略提供帮助, 并具有相当的可信度, 而社会科学方法则是从人的角度出发, 从市场的因素对资源进行评价。

4 监测方法

监测是对某一地区的资源动态进行观察的过程, 包括监测非木质森林资源采集活动对植株和种群密度造成的影响, 通过监测来决定管理措施是否要实施或改变, 以及采集活动的强度等。有代表性的监测成果是评估经营管理效果的关键指标。监测对象包括生态学的变化, 如物种、生态系统和地貌的变化; 社会文化的变化, 如知识态度以及影响人与环境相互作用的活动。经过对采集数据的处理, 可以分析不同立地条件下非木质森林资源的产量以及各种因素对产量影响的程度、不同收获方案的差异, 以及资源随时间变化的情况。

进行监测前首先要明确一些问题:确定可能的参与者, 明晰监测工作的目的, 选择合适的方法, 确定监测的频率和时间等。有两条基本的监测途径, 即监测残余群落的健康状况和监测收获的数量和质量。

1) 监测残余群落。主要是用来调查非木质资源收获后, 种群密度、种群结构的变化以及对生态系统造成的影响。Bryan A.Endress等[14]在对棕榈叶收获影响的研究中, 选取10个样地, 每个样地中各有成年棕榈50株, 每个样地再分成5个小样地, 在每个样地中随机选择小样地作不同处理。结果分析显示:5种处理下的棕榈的存活率有着显著的差异, 其中不进行收获的存活率最高(84%), 每年收获4次处理的存活率最低(63%)。不同处理的花和果的产量也有着明显差异, 但每株棕榈果实的平均产量没有明显差异。

2) 监测非木质资源收获。主要是用来调查可收获的非木质森林资源的数量和在一段时期内的变化情况。Alana J.Clason等[15]在对加拿大西部的不列颠哥伦比亚省的非木质森林资源的研究中, 按林分的立木度和成熟情况以及土地的肥沃程度将林分划分成不同的类型, 每种类型林地中随机设置3个贯穿林地的永久调查带来研究林下植被。调查带中设置5 m × 5 m, 3 m × 3 m, 1 m × 1 m的调查样地各5个, 分别调查乔木、灌木和草本植物。从调查的数据看出, 总共记录了54种非木质森林资源(26种草本植物和28种灌木, 大约占林下植被的60%), 每公顷的植被冠幅体积与土壤的肥力情况有明显的联系, 与林分密度则没有显著的联系。物种的平均丰富度受到林分密度和土壤肥力的影响也很小。

5 存在的问题及建议 5.1 存在的问题

1) 样地的选择。植物学研究多依赖于1 hm2左右的样地(这个大小最初是由物种─区域曲线计算出的, 但是现在已被当作一种标准), 并认为它完全可以代表这个地区的植物情况。当用某种方法来调查一种植物时, 它就存在操作上的局限性, 特别是许多分散的稀有资源, 自身分布的不均匀导致样地不具代表性, 得不到可靠的调查结果。样地和次级样地之间的差异经常引起误解, 样地应当与其他样地独立以避免它们之间存在的关联, 次级样地也一样。两块样地相邻, 常被认为不是独立的样地, 一些研究中将次级样地以及邻近样地看作独立样地是不合理的, 这种情况称为伪重复。为了减小样地之间的相互影响, 很有必要控制样地的间距。

2) 统计的方法。由于非木质森林资源的种类和形态的多样性, 给资源的统计带来了很多困难。在对资源产量的调查中, 大多数的资源都不能在植株上直接测量质量或是精确测定数量, 必须采集下来才能进行测量或者根据收获量来估计。丛生的灌木、菌类和草本在株数的统计上也存在问题, 因为没有比较合适的办法, 在不能进行重量统计的时候只能忽略大小按丛数来统计, 这就在一定程度上影响了调查结果的准确性。

5.2 建议

要取得更加准确和有效的调查监测结果, 有必要制订出一个非木质森林资源收获和利用程度的指标, 这样就可以对非木质森林资源的储量和收获量进行数量的统计, 从而提高调查结果的精度。非木质森林资源的调查监测主要建立在生物统计的方法上, 它的发展改进也借助于统计技术的改进。粗略来说有以下几个方面:

1) 新的抽样设计方法的发展应用。虽然在几乎所有的非木质资源调查中, 利用传统的调查方法以及借鉴其他领域的技术也能得到在允许误差内可以接受的调查结果, 但是这种调查的成本高且效率较低。在非木质森林资源的调查中, 有2种抽样方法可能会更为有利和减少成本:(1)适应性抽样(又叫最适取样), 可以有效和无偏地运用到对攀援和稀有资源的调查中。(2)有序抽样, 可以利用当地对资源分布的了解提高小样本调查的效率。

2) 可持续收获水平的测定。植株的收获水平没有一个固定的衡量标准, 为了追求最大的效益, 就必须要寻找出一种最佳的收获制度。当前植株的收获水平一般采用马尔可夫的人口统计学矩阵模型来评定, 这些都依赖于对繁殖力、死亡率和生长率等的假设估计, 而这些参数又都来源于非常有限的数据。同时植物的最佳收获量又受到诸多因素的影响, 如立地、气候、年龄、密度以及其他物种的竞争, 所以确定不同条件下植株的可持续收获水平是一个复杂的问题。

3) 当地知识与系统科学知识的结合。应用当地知识, 可以快速地了解当地资源的种类和分布情况、有经济价值的物种、植被类型、资源收获技术和频率、非木质资源利用的历史、人类活动对环境的影响等。在很多案例中, 森林调查和监测都是由当地人完成的, 当地的生态知识在可持续收获应用中发挥了很大的作用, 因此要重视和利用这种信息。要把当地知识和系统的科学知识结合起来, 就要做到把物种的地方名称和学名匹配起来, 充分发挥当地的生态知识在调查监测中的作用。

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