基于专家知识与森林清查数据绘制野生食用菌潜在可采收生产力的空间分布图谱

《European Journal of Forest Research》：Mapping the potential harvestable productivity of wild edible mushrooms by integrating expert knowledge and forest inventory data

　　

野生食用菌是具有生态、文化和经济价值的非木材林产品，但其纳入森林资源评估与规划受到缺乏大规模生产力数据的制约。研究人员开发了一个空间显式的、基于专家的框架，用于估算并绘制在社会经济上重要的食用菌类群在有利出菇条件下的潜在可采收生产力（potential harvestable productivity）。以西班牙阿拉贡自治区为案例区，研究人员对西班牙森林图（Spanish Forest Map）中以栖息地类别、林分结构、土壤基质和地形为特征的图斑单元，对15个目标类群进行了建模。在两次独立的专家获取会议中，30位经验丰富的采菇者估算了栖息地特异性生产力、采收努力参数以及类群特异性校正系数。利用历史生产模式所确定的类群特异性高峰周产量分数（peak-week production fraction），这些估算值被转换为潜在可采收生产力的年化估计值。模型揭示了强烈的类群–栖息地分化与空间异质性，最高值集中于比利牛斯山脉森林和伊比利亚山地系统。模型估算的区域在有利条件下的潜在可采收总产量为15940 t·yr-1；其中乳菇属美味组（Lactarius group deliciosus）（42.2%）、羊肚菌属（Morchella sp.）（17.4%）和美味牛肝菌商业组（Boletus edulis commercial group）（12.2%）合计占71.8%，其余所有类群占28.2%。该框架为在数据匮乏区域绘制野生蘑菇的潜在可采收生产力提供了一种可操作方法，并为森林资源评估、多功能森林规划、可持续采收及蘑菇旅游提供了支撑。

一、研究背景与科学问题

野生食用菌作为非木材林产品（non-wood forest products），兼具生态、文化与经济价值，然而其在大尺度森林资源评估与规划中的整合长期受限于系统性生产力数据的匮乏。尽管真菌在森林生态系统中承担分解、养分循环及植物营养等关键生态功能，且蘑菇采收及相关旅游业可为农村经济带来可观收益，甚至在某些地中海与温带森林系统中可与木材收入相当，但现有研究主要依赖两种路径：一是基于野外样方与气候变量的经验模型，这类模型虽能提供局部校准的生产力估算，却因需要长期监测数据而在地理上高度受限；二是专家知识法，虽适用于数据稀缺区域，但其可靠性取决于专家组构成、获取协议及标准化程度。此外，现有的生态系统服务矩阵常因土地覆盖分类过粗而无法体现真菌类群的生态特异性。因此，亟需一种能够结合国家森林制图标准与环境预测因子、兼顾类群特异性生态需求的空间显式方法，以实现对野生食用菌潜在可采收生产力的区域尺度估算与制图。

二、研究内容与主要发现

本研究旨在开发并应用一套结构化专家获取框架，用于估算并绘制西班牙阿拉贡自治区社会经济重要野生食用菌类群的潜在可采收生产力（potential harvestable productivity）。具体目标包括：（1）建立融合结构化获取、国家森林制图与环境预测因子的专家空间方法论；（2）将该方法应用于区域尺度，生成潜在年生产力及潜在生产力指数（Potential Productivity Index, PPI）地图；（3）通过独立野外观测数据对选定目标类群的模型估算进行初步实地验证。研究发现，模型估算的区域在有利条件下潜在可采收总产量为15940 t·yr^-1，其中乳菇属美味组（Lactarius group deliciosus）（42.2%）、羊肚菌属（Morchella sp.）（17.4%）和美味牛肝菌商业组（Boletus edulis commercial group）（12.2%）合计占71.8%。聚合PPI显示明显的区域梯度，最高值集中于比利牛斯山脉与伊比利亚山地的森林区域，而埃布罗低地及其他非林地则普遍较低。该框架为将野生食用菌纳入森林资源评估与多功能规划提供了可操作的途径。

三、关键技术方法概述

本研究采用的核心技术方法包括：（1）结构化专家知识获取：通过两轮独立的焦点小组会议（每轮15人，共30位具有至少10年野外经验的采菇者），采用德尔菲式流程（独立问卷→引导讨论→小组共识）获取类群特异性每日最大采收量、采收日时长、平均采收速度、有效搜索带宽、栖息地适宜性评分（0–10分）及五类空间校正因子的偏好系数；（2）空间数据整合与建模：以1:50000比例尺的西班牙森林图（Spanish Forest Map, SFM50）为基础图斑单元，叠加数字高程模型（Digital Terrain Model, DTM，200 m分辨率）及基于GEODE地质图生成的二元岩性衍生土壤类别层，提取每个图斑单元的栖息地组成、郁闭度、发育阶段、土壤基质、坡向及地形位置属性；（3）年化转换与指数计算：利用来自伊比利亚山地1995–2004年产量的类群特异性高峰周产量分数（peak-week production fraction），将高峰周可采收生产力外推为潜在年生产力（PAP），并通过最小–最大归一化生成潜在生产力指数（PPI）。

四、研究结果详述

1. 专家推导的生产力估算与面积标准化采收率

两次焦点小组均识别出相似的主导类群–栖息地关联，但绝对值存在差异。最高值始终对应乳菇属美味组在松林中的表现、Boletus aereus在栎林中的表现以及Tricholoma portentosum在Pinus sylvestris林中的表现。从栖息地调整生产力（HAP）到高峰周面积标准化可采收生产力（R）的转换改变了部分类群–栖息地组合的相对重要性，表明高小时采收率并不总是转化为高单位面积生产力。

2. 各类群与栖息地的潜在年生产力（PAP）

PAP在不同类群和栖息地间差异显著。乳菇属美味组在松林中呈现最高估算值，B. aereus在栎林中最为高产，T. portentosum、B. edulis和Hygrophorus marzuolus主要与P. sylvestris关联，后两者在山毛榉林中也有一定生产力。羊肚菌属呈现更分散的栖息地格局，而非林地生产力普遍较低，主要与Pleurotus eryngii相关。两次小组在150个类群–栖息地组合中对零/非零分类的一致性达88.0%（Cohen’s κ = 0.671）。

3. 专家推导的类群特异性校正系数

郁闭冠层与成熟林分为多数森林关联类群获得较高系数，而开放冠层对Amanita caesarea、B. aereus、Calocybe gambosa、乳菇属美味组和羊肚菌属同样或更为有利。酸性土壤基质对多种森林类群（如B. aereus、B. edulis、Cantharellus cibarius）获得更高系数，而碱性基质对C. gambosa、Hygrophorus latitabundus、羊肚菌属和P. eryngii同等或更优。阴坡通常有利于森林关联类群，阳坡则对A. caesarea、C. gambosa和羊肚菌属更佳。山坡位置普遍获得较高系数。

4. 实地验证

针对21条固定多边形样带的比较显示，模型估算值与最大年野外观测值总体上处于同一数量级：乳菇属美味组的均值分别为8.78和9.75 kg·ha^-1·yr^-1，B. edulis为1.64和1.49 kg·ha^-1·yr^-1。模型估算分别约占相应野外均值的90%和110%，平均样带差异分别为?0.96和0.15 kg·ha^-1·yr^-1。乳菇属美味组的样带间差异较大，而B. edulis整体生产力较低且在67%样带中估算与观测值均为零。

5. 潜在生产力指数（PPI）的空间分布

聚合PPI显示清晰的区域梯度：两个高等级类别（PPI > 0.6）主要集中在比利牛斯山脉和伊比利亚山地的特定森林区域；中间两类（0.2 < PPI ≤ 0.6）延伸至山地森林地带；最低范围（PPI ≤ 0.2）主导埃布罗低地及其他非林地。对类群特异性高峰周产量分数（F_s）进行±20%扰动的情景分析显示，30个场景中有28个使不到2%的正基线PPI图斑发生类别变化，最大响应出现在乳菇属美味组F_s降低20%时，5.29%的图斑发生变化，且所有转变均发生在相邻PPI类别之间。

五、讨论与结论

方法学优势与局限性：本研究的核心优势在于提出了一套可复制的框架，能够在系统长期数据匮乏的区域实现野生食用菌潜在可采收生产力的空间估算，填补了经验模型地理受限与粗粒度土地覆盖矩阵之间的空白。通过结合国家森林制图（SFM50）、结构化专家获取与多源环境图层，该方法兼顾了类群特异性生态需求与空间异质性。局限性主要包括：专家判断固有的主观性（尽管通过双组独立获取与一致性检验加以缓解）；高峰周产量分数（F_s）对多数类群采用类比赋值而非实测曲线，灵敏度分析虽显示PPI分类总体稳健，但个别类群（如乳菇属美味组）的变动仍可能影响局部图斑；模型估算的是“有利条件下的潜在可采收生产力”而非实际年产量或真实采收量，后者还受天气、可达性、采收者行为及竞争等因素调控；实地验证仅覆盖两个类群且局限于单一区域，代表性有限。

研究结论：本研究开发并应用了一个空间显式的专家知识框架，用以估算并绘制西班牙阿拉贡自治区15个社会经济重要野生食用菌类群在有利出菇条件下的潜在可采收生产力。模型估算的区域总产量为15940 t·yr^-1，其中乳菇属美味组（42.2%）、羊肚菌属（17.4%）和美味牛肝菌商业组（12.2%）合计占71.8%。PPI地图揭示了明显的空间梯度，最高值集中于比利牛斯山脉与伊比利亚山地。实地验证表明，对于乳菇属美味组和B. edulis，模型估算与最大年野外观测值总体上处于同一数量级。该框架为将野生食用菌纳入森林资源评估、多功能森林规划、可持续采收管理及蘑菇旅游发展提供了一个可操作的方法论工具。