基于二類(lèi)調(diào)查的大鳳川林場(chǎng)森林資源動(dòng)態(tài)研究

趙亞寧 馬文艷 蓋含文

摘要：以大鳳川林場(chǎng)1986 — 2008年森林資源二類(lèi)調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，借助地理信息系統(tǒng)技術(shù)和馬爾科夫預(yù)測(cè)模型，對(duì)大鳳川林區(qū)22年間的森林類(lèi)型轉(zhuǎn)移變化進(jìn)行了分析，并對(duì)2020年大鳳川林場(chǎng)的森林類(lèi)型狀況進(jìn)行了預(yù)測(cè)。結(jié)果表明，在過(guò)去的22年間，大鳳川林區(qū)有林地面積增加，其他類(lèi)型林地面積減少，軟闊葉類(lèi)林地是當(dāng)前的優(yōu)勢(shì)森林類(lèi)型，但硬闊葉類(lèi)林地是林區(qū)未來(lái)的優(yōu)勢(shì)類(lèi)型。

關(guān)鍵詞：森林資源二類(lèi)調(diào)查;動(dòng)態(tài)研究;大鳳川林場(chǎng)

中圖分類(lèi)號(hào)：S757? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1001-1463（2021）08-0038-07

doi：10.3969/j.issn.1001-1463.2021.08.010

Abstract：Based on the secondary forest resource survey data of Dafengchuan Forest Farm from 1986 to 2008， the article analyzes the forest type transfer changes in the past 22 years with the help of GIS and Markov's model， in the end forecasts the forest type status of Dafongchuan Forest Farm in 2020. The results showed that in the past 22 years， the study area of forestland in Dafengchuan Forest Farm has increased， while the area of other types of forestland has decreased. Soft broad-leaved forestland is the dominant forest type at present， but hard broad-leaved forestland is the dominant forest type in the future.

Key words：Second class survey of forest resources;Dynamic study;Dafengchuan forest farm

子午嶺林區(qū)是黃土高原目前保存較好的一塊天然植被區(qū)，是黃土高原中部地區(qū)重要的生態(tài)公益林之一。甘肅子午嶺林區(qū)是隴東地區(qū)重要的水源涵養(yǎng)林，也是慶陽(yáng)市最大的國(guó)有林區(qū)，更是慶陽(yáng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的綠色屏障，大鳳川林場(chǎng)位于子午嶺林區(qū)的核心區(qū)域。運(yùn)用馬爾可夫模型對(duì)大鳳川林場(chǎng)森林資源動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析并預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)，有助于了解林區(qū)森林形成、發(fā)展和演替的方向，通過(guò)森林規(guī)劃、經(jīng)營(yíng)等途徑，施以科學(xué)的經(jīng)營(yíng)管理方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)森林資源的有效保護(hù)、恢復(fù)和永續(xù)利用[1 - 4 ]，這對(duì)提高甘肅子午嶺林區(qū)森林經(jīng)營(yíng)水平、維持區(qū)域生態(tài)功能過(guò)程的動(dòng)態(tài)平衡、增強(qiáng)區(qū)域森林群落的完整性和穩(wěn)定性也有重要價(jià)值[5 - 7 ]。

1? ?研究區(qū)概況

大鳳川林場(chǎng)位于甘肅省慶陽(yáng)市華池縣境內(nèi)，介于東經(jīng)108° 12′～108° 24′、北緯36°07′～36° 18′，屬黃土高原丘陵溝壑地貌類(lèi)型。地勢(shì)呈北高南低，海拔1 073～1 665 m，相對(duì)高差200～400 m，坡度一般15～35°。屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫8.4 ℃，年無(wú)霜期165 d，年均降水量481.2 mm，土壤類(lèi)型主要有灰褐土、黃綿土、黑壚土、草甸土。森林植被以暖溫帶闊葉林為主，區(qū)內(nèi)共有木本植物43科82屬172種，有野生脊椎動(dòng)物24目61科156種，其中魚(yú)類(lèi)11種，兩棲類(lèi)4種，爬行類(lèi)9種，鳥(niǎo)類(lèi)100種，獸類(lèi)32種。國(guó)家一級(jí)保護(hù)動(dòng)物有金錢(qián)豹、黑鸛、金雕、野雁等4種，國(guó)家二級(jí)保護(hù)動(dòng)物有豺、石貂等13種。大鳳川林場(chǎng)總經(jīng)營(yíng)面積16 110 hm2，其中林地面積16 060.4 hm2，非林地面積49.6 hm2?；盍⒛究傂罘e量684 118 m3，森林覆蓋率95.84%，林木綠化率96.31%。

2? ?研究方法

2.1? ?數(shù)據(jù)來(lái)源

數(shù)據(jù)均來(lái)源于甘肅子午嶺林業(yè)管理局華池分局1986、1996、2008年3期森林資源二類(lèi)調(diào)查資料，包括林相圖、小班屬性數(shù)據(jù)庫(kù)、地形圖以及相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料。

2.2? ?數(shù)據(jù)預(yù)處理

對(duì)研究區(qū)林相圖、地形圖進(jìn)行掃描、地理配準(zhǔn)等進(jìn)行數(shù)字化預(yù)處理。

2.3? ?矢量化

在ArcGis10.2支持下，以林相圖為底圖進(jìn)行矢量化，建立1986、1996、2008年3期小班屬性數(shù)據(jù)庫(kù)作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.4? ?景觀分類(lèi)

綜合森林資源清查數(shù)據(jù)和研究區(qū)經(jīng)營(yíng)實(shí)際，將研究區(qū)森林景觀進(jìn)行兩級(jí)分類(lèi)。第一級(jí)按地類(lèi)劃分，有林地（100）、疏林地（120）、灌木林地（130）、未成林地（140）、苗圃地（150）、宜林地（170）和非林地（200）;第二級(jí)對(duì)有林地按樹(shù)種組成來(lái)分類(lèi)，為軟闊葉類(lèi)林地（590）、硬闊葉類(lèi)林地（490）和松類(lèi)林地（1111）。硬闊葉類(lèi)林地的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為櫟類(lèi)和杜梨，軟闊葉類(lèi)林地的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為楊類(lèi)和樺類(lèi)，松類(lèi)林地的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為油松、落葉松、側(cè)柏。

2.5? ?景觀類(lèi)型轉(zhuǎn)移分析

基于ArcGis10.2，對(duì)1986、1996、2008年3期矢量化數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，通過(guò)CIS的計(jì)算結(jié)果提取各地類(lèi)之間相互轉(zhuǎn)化的面積，根據(jù)轉(zhuǎn)化面積結(jié)果，建立研究區(qū)森林景觀類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣，進(jìn)而建立轉(zhuǎn)移概率矩陣。轉(zhuǎn)移概率是發(fā)生轉(zhuǎn)移的森林景觀類(lèi)型面積除以相應(yīng)的森林景觀類(lèi)型的基數(shù)[8 ]。轉(zhuǎn)移矩陣、轉(zhuǎn)移概率矩陣和馬爾可夫預(yù)測(cè)模型的具體公式如下所示。

式中，A（T+1）為T(mén)+1時(shí)期的狀態(tài)矩陣，也就是T+1時(shí)期森林景觀類(lèi)型的狀態(tài);A（T）為T(mén)時(shí)期的狀態(tài)矩陣，P為T(mén)-1時(shí)期向T時(shí)期發(fā)生轉(zhuǎn)移的概率矩陣。

3? ?結(jié)果與分析

3.1? ?一級(jí)森林資源類(lèi)型轉(zhuǎn)移分析

由表1、表2可以看出，1986 — 1996年，大鳳川林場(chǎng)有林地、灌木林地、未成林地、苗圃地和宜林地面積都在增加，疏林地和非林地的面積減小。森林類(lèi)型之間轉(zhuǎn)移明顯，林區(qū)土地利用和森林類(lèi)型處于調(diào)整階段。從轉(zhuǎn)化方向看，疏林地轉(zhuǎn)出面積最大，為2 163.00 hm2，占1986年總面積的52.08%;有林地次之，轉(zhuǎn)出面積為1 635.01 hm2，占1986年總面積的15.01%;1996年轉(zhuǎn)入面積最多的有林地為2 048.80 hm2，占1996年有林地總面積的18.12%;轉(zhuǎn)入占比最大的是未成林地，占1996年未成林地總面積的65.32%。從發(fā)生轉(zhuǎn)化的森林景觀類(lèi)型看，有林地、疏林地和未成林地與各類(lèi)森林類(lèi)型均發(fā)生轉(zhuǎn)化，而灌木林地、苗圃地和非林地只與部分森林類(lèi)型發(fā)生了轉(zhuǎn)化。

林區(qū)森林資源的變化與這一時(shí)期研究區(qū)的林業(yè)發(fā)展政策密切相關(guān)。大鳳川林場(chǎng)1984年以后，逐步改農(nóng)還林，農(nóng)業(yè)用地逐漸消失，取而代之的是林地面積的擴(kuò)充和與造林、森林資源保護(hù)等配套設(shè)施的增加。

由表3、表4可知，1996 — 2008年，大鳳川林場(chǎng)有林地面積明顯增加，其他各森林類(lèi)型面積減少，并向有林地發(fā)展。從絕對(duì)數(shù)量看，各類(lèi)型變化由大到小依次為有林地、疏林地、未成林地、灌木林地、宜林地、非林地、苗圃地，有林地凈增加了4 174.91 hm2，而疏林地減少了2 752.49 hm2。從相對(duì)百分比看，疏林地轉(zhuǎn)化為有林地的占比高達(dá)98.19%，未成林地轉(zhuǎn)化為有林地的占比達(dá)97.87%。從轉(zhuǎn)化方向看，各類(lèi)森林類(lèi)型之間都有轉(zhuǎn)化，并且均有向有林地轉(zhuǎn)化的態(tài)勢(shì)，但疏林地、灌木林地、未成林地沒(méi)有向苗圃地發(fā)生轉(zhuǎn)化。

3.2? ?二級(jí)森林資源轉(zhuǎn)移分析

從表5、表6可知，1986 — 1996年大鳳川林場(chǎng)二級(jí)森林景觀面積變化明顯，硬闊葉類(lèi)林地增加了287.15 hm2，軟闊葉類(lèi)林地減少了477.08 hm2，松類(lèi)林地開(kāi)始出現(xiàn)，灌木林地、未成林地、苗圃地和宜林地都有所增加，疏林地和非林地面積縮減。從具體數(shù)值看，松類(lèi)林地面積變化最大，凈增加603.72 hm2，主要由軟闊葉類(lèi)林地和疏林地轉(zhuǎn)化而來(lái)。從轉(zhuǎn)化類(lèi)型看，軟闊葉類(lèi)林地、疏林地和硬闊葉類(lèi)林地向其他森林類(lèi)型發(fā)生轉(zhuǎn)化較多，灌木林地和苗圃地向其他森林類(lèi)型轉(zhuǎn)移較少。

由表7、表8可知， 1996 — 2008年，大鳳川林場(chǎng)二級(jí)森林類(lèi)型變化顯著，除軟闊葉類(lèi)林地和疏林地外，其他森林類(lèi)型面積趨向穩(wěn)定，面積變化較小，也反映出大鳳川林場(chǎng)森林群落演變穩(wěn)定。從絕對(duì)數(shù)值看，軟闊葉類(lèi)林地和疏林地的面積變化最大，松類(lèi)林地面積變化最小，軟闊葉類(lèi)林地在大鳳川林區(qū)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，面積從1996年的6 832.82 hm2增加到2008年的11 151.76 hm2。從發(fā)生轉(zhuǎn)化的類(lèi)型看，硬闊葉類(lèi)林地、軟闊葉類(lèi)林地和松類(lèi)林地較為活躍，與其他各森林類(lèi)型發(fā)生均發(fā)生轉(zhuǎn)移;從轉(zhuǎn)化方向看，軟闊葉類(lèi)林地主要由硬闊葉類(lèi)林地、疏林地、未成林地、松類(lèi)林地轉(zhuǎn)移而來(lái)，這4類(lèi)林地的轉(zhuǎn)入面積占2008年軟闊葉類(lèi)林地面積的52.52%。

3.3? ?森林資源變化分析

由圖1可以看出，1986 — 2008年，大鳳川林區(qū)有林地面積保持增長(zhǎng)勢(shì)頭，疏林地、非林地持續(xù)減小，灌木林地、未成林地、苗圃地和宜林地面積表現(xiàn)出先增加后減小的趨勢(shì)。

從圖2可以看出，1986 — 2008年，大鳳川林區(qū)硬闊葉類(lèi)林地面積先增后減，2008年的面積大于1986年的面積;軟闊葉類(lèi)林地面積先減后增，2008年的面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1986年的面積;松類(lèi)林地在1986年后形成，面積比較穩(wěn)定。

3.4? ?2020年森林類(lèi)型預(yù)測(cè)

根據(jù)馬爾可夫預(yù)測(cè)模型，以12 a為預(yù)測(cè)尺度，由公式（3）計(jì)算可獲得大鳳川林場(chǎng)2020年一級(jí)和二級(jí)森林類(lèi)型面積（表9）。

由表9看出，2020年大鳳川林場(chǎng)一級(jí)森林類(lèi)型基本保持穩(wěn)定態(tài)勢(shì)，各森林類(lèi)型面積基本穩(wěn)定，有林地較2008年僅增加了0.18 hm2，灌木林地比2008年增加了98.43 hm2，其他土地利用類(lèi)型均無(wú)變化，這與大鳳川林場(chǎng)經(jīng)營(yíng)實(shí)際在一定程度上相符，大鳳川林場(chǎng)是一個(gè)純林林場(chǎng)，從建場(chǎng)至今，經(jīng)過(guò)30多年的植樹(shù)造林和植被恢復(fù)，林場(chǎng)轄區(qū)內(nèi)林地范圍基本確定，森林群落發(fā)展演變受人類(lèi)活動(dòng)干擾減小，受自然因子影響深刻。

由表9可以看出，2020年大鳳川林場(chǎng)二級(jí)森林類(lèi)型面積有增有減，但變化幅度較小，硬闊葉類(lèi)林地面積較2008年增加了171.53 hm2，灌木林地增加了6.04 hm2，非林地增加了2.72 hm2，其他類(lèi)型森林面積都減小，以軟闊葉類(lèi)林地和松類(lèi)林地減少最多，分別為66.93、54.77 hm2，其他森林類(lèi)型減少不大。這在一定程度上反映出大鳳川林區(qū)森林類(lèi)型趨向穩(wěn)定，能夠看出森林群落的演替方向，以櫟類(lèi)為主的硬闊葉類(lèi)群落擴(kuò)張，以楊類(lèi)和樺類(lèi)為主的軟闊葉類(lèi)群落縮減。

4? ?小結(jié)

大鳳川林場(chǎng)自1986年開(kāi)展森林資源二類(lèi)調(diào)查以來(lái)，有林地面積逐年增加，疏林地、灌木林地、未成林地、苗圃地、宜林地和非林地的面積減少。有林地中的硬闊葉類(lèi)林地將成為林區(qū)未來(lái)的優(yōu)勢(shì)類(lèi)型，軟闊葉類(lèi)林地是目前林區(qū)的優(yōu)勢(shì)類(lèi)型，松類(lèi)林地變化較小。若在森林資源動(dòng)態(tài)變化的基礎(chǔ)上，對(duì)林區(qū)變化的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析，能夠更全面的了解森林資源變化的外在因子[9 ]。

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（本文責(zé)編：陳? ?偉）