基于柵格單元的瀏陽市林地質量評價

胡運清，王植槐

瀏陽市林業(yè)局，湖南瀏陽410300

林地為人類提供了良好的生存發(fā)展環(huán)境，同時又提供了木材和其他林、副、特產品等生產生活資料[1]，是重要的自然資源和戰(zhàn)略資源，對維護國土生態(tài)安全、保障社會經濟發(fā)展以及應對全球氣候變化等具有重要作用[2]。全面統(tǒng)籌和合理安排林地利用結構和方向，科學保護、合理配置、集約利用林地資源，對于提高林地保護利用綜合效率，推進林業(yè)高質量發(fā)展具有重大意義。林地質量評價是科學開展森林經營管理的基礎工作[3]，林地質量等級的劃分是開展林地質量綜合評價的前提[4]，是評價林地質量的重要指標[5]。科學劃分林地質量等級能夠為全面評價林地質量、有效保護及高效利用林地資源提供依據[6]。該研究基于多元柵格數據對瀏陽市林地質量等級進行了劃分和分析，并提出了林地質量分等利用措施，以期為研究區(qū)進一步提高林地資源管理水平、科學高效保護利用林地資源提供參考。

1 研究區(qū)概況

瀏陽市為湖南省轄縣級市，由長沙市代管，轄32 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）。屬幕阜連云山丘區(qū)，地勢東北高、西南低，海拔介于37.5m～1607.9m。系中亞熱帶季風濕潤氣候，年平均氣溫17.4℃，年平均降雨量1680.0mm。主要林業(yè)資源為馬尾松、杉木、楠竹、油茶等，2018 年森林面積32.69 萬hm2，森林總蓄積1461萬m3，森林覆蓋率66.2%。

2 研究方法

2.1 數據來源及預處理

地形特征數據使用地理空間數據云平臺（http://www.gscloud.cn）的ASTER GDEM 30M 分辨率數字高程數據，經柵格鑲嵌及掩膜提取后獲取研究區(qū)林地范圍內海拔數據，同時基于數字高程數據提取林地范圍內的坡度數據。土壤數據來源于世界土壤數據庫（Harmonized World Soil Database，HWSD），經掩膜提取及重采樣后獲取研究區(qū)林地范圍內30m 分辨率土壤柵格數據。土層厚度數據來源于研究區(qū)2020 年林地變更調查數據，經轉化后得到研究區(qū)林地范圍內30m 分辨率土層厚度柵格數據。

2.2 評價方法

（1）因子選取及等級劃分

選取與森林植被生長密切相關自然條件作為評價因素，包括海拔及坡度地形地貌因子，土層厚度、上層土壤（0cm～30cm）容重、上層土壤（0cm～30cm）有機碳含量及上層土壤（0cm～30cm）碎石體積百分比等土壤因子。將各評價因子等級劃分（表1），其中土層厚度和坡度劃分標準參照《林地保護利用規(guī)劃林地落界技術規(guī)程》（LY/T 1955-2011），海拔采用專家咨詢法劃分，上層土壤容重、上層土壤有機碳含量及上層土壤碎石體積百分比按湖南省全域取值范圍等間距劃分為五級。

表1 評價因子數量化等級值Tab.1 Quantitative Grade Value of Evaluation Factors

（2）綜合評定方法

采用層次分析法以30m×30m 柵格單元為評價單位對研究區(qū)林地質量進行綜合評定，見公式（1）。

式中，為評價因子數量（n=6）；EEQ 為林地質量綜合評分值（0～10）；Vi為各項指標評分值，I 級～V級分別賦1 分～9 分；Wi為各評價因子權重（0～1），采用熵值法確定各評價因子權重分別為：土層厚度0.07、海拔0.36、坡度0.31、上層土壤容重0.11、上層土壤有機碳含量0.08、上層土壤碎石體積百分比0.07。

根據林地質量綜合評分值，將研究區(qū)林地質量劃分為I 級（EEQ≤2）、II 級（2＜EEQ≤4）、III 級（4＜EEQ≤6）、IV 級（6＜EEQ≤8）和V 級（8＜EEQ≤10）。

3 結果與分析

3.1 林地質量等級劃分

研究區(qū)林地質量等級劃分及統(tǒng)計結果見圖1 和圖2。各林地質量等級面積占比為：II 級＞III 級＞I 級＞IV 級，無V 級質量林地。表2 統(tǒng)計結果顯示，研究區(qū)主要森林類型為闊葉混、杉木、毛竹、油茶、馬尾松、其他灌木及濕地松。油茶、馬尾松及濕地松主要分布在林地質量等級較高的I 級和II 級質量林地，此區(qū)域海拔和坡度適宜，土壤條件較好。杉木、闊葉混及毛竹分布較廣，幾乎各等級林地質量林地均有分布，其中杉木主要分布在林地質量中等的II 級和III 級質量林地，闊葉混和毛竹在海拔高、坡度較大的III 級和V 級質量林地分布較多。其他灌木樹種主要分布在海拔高、坡度大、土壤條件差，利用難度大的IV 級林地質量分布區(qū)域。

表2 各林地質量等級分類（%）Tab.2 Classification of Forest Land Quality Grades (%)

圖1 各林地質量等級分布Fig.1 Distribution of Woodland Quality Grades

圖2 各林地質量等級面積占比（%）Fig.2 Proportion of the Quality Area of Each Grade of Forest Land (%)

3.2 空間分布及經營管理

該研究采用莫蘭指數（Moran’s I）測度鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）尺度下各質量等級林地的空間相關性。結果表明，鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）尺度下各質量等級林地總體呈聚集分布特征，I 級、II 級、III 級和IV 級質量林地莫蘭指數分別為0.617、0.198、0.478 和0.579，表明各林地質量等級聚集程度為：I 級＞IV 級＞III 級＞II 級。

（1）I 級質量林地占林地總面積的5.7%，主要森林類型為油茶、馬尾松、杉木、闊葉混及濕地松。圖3（a）為I 級質量林地聚集狀況，分布最為集中，其中“高—高”聚集區(qū)分布在鎮(zhèn)頭鎮(zhèn)、沙市鎮(zhèn)、永安鎮(zhèn)、普跡鎮(zhèn)、北盛鎮(zhèn)、柏加鎮(zhèn)、官橋鎮(zhèn)及葛家鎮(zhèn)。所在區(qū)域交通條件好，地勢平坦，土壤肥沃，林地生產潛力大，適宜造林樹種多，且能實現(xiàn)高產穩(wěn)產。I 級質量林地以提高林地生產力為目的，采用規(guī)模化、集約化、標準化經營措施，大力發(fā)展速生豐產用材林、大徑級用材林、珍貴樹種用材林、名特優(yōu)經濟林等重點商品林基地。

（2）II 級質量林地占57.8%，為研究區(qū)林地的主體，主要森林類型為杉木、闊葉混、油茶、馬尾松及毛竹。圖3（b）為II 級質量林地聚集狀況，分布廣泛，其中“高—高”聚集區(qū)分布在高坪鎮(zhèn)、澄潭江鎮(zhèn)、文家市鎮(zhèn)及中和鎮(zhèn)。所在區(qū)域交通條件相對較好，地勢較平緩，土層較深厚，林地具有多宜性。II 級質量林地以優(yōu)化樹種結構、分類經營結構為突破口，提倡規(guī)模化、集約化經營措施，以發(fā)展速生豐產用材林和珍貴樹種用材林為主。在河流源頭、自然保護地等生態(tài)區(qū)位重要區(qū)域及公益林林地內，采取封山育林、人工造林相結合方式，促進天然更新，提高森林質量，增強森林生態(tài)服務功能。

（3）III 級質量林地占34.2%，主要森林類型為杉木、闊葉混及毛竹。圖3（c）為III 級質量林地聚集狀況，分布較廣泛，其中“高—高”聚集區(qū)分布在大圍山鎮(zhèn)、張坊鎮(zhèn)及達滸鎮(zhèn)。所在區(qū)域交通條件一般，水土流失時有發(fā)生，土層較薄，肥力等級中等，生態(tài)區(qū)位十分重要，生態(tài)比較敏感。III 級質量林地采取封山育林、人工造林相結合方式，促進天然更新形成近自然林，大力發(fā)展水源涵養(yǎng)林、水土保持林、風景林、自然保護區(qū)林。在交通相對便利丘陵區(qū)，采取改造和新造方式，積極發(fā)展毛竹豐產林、油茶等重點商品林基地以及杉木一般用材林，因地制宜適度發(fā)展珍貴用材林。

（4）IV 級質量林地占2.3%，主要森林類型為毛竹、闊葉混、其他灌木及杉木。圖3（d）為IV 級質量林地聚集狀況，分布相對較為集中，其中“高—高”聚集區(qū)分布與III 級質量林地“高—高”聚集區(qū)分布一致，都為大圍山鎮(zhèn)、張坊鎮(zhèn)及達滸鎮(zhèn)。所在區(qū)域交通條件較差，海拔較高，地勢相對陡峭，土壤肥力較差。IV 級質量林地森林植被恢復較難，主要采取封山育林等近自然培育措施，結合人工補植補造輔助措施，提高森林質量，構建穩(wěn)定的森林生態(tài)系統(tǒng)。

圖3 鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）尺度的林地質量等級LISA 聚類Fig.3 LISA Cluster of Forest Land Quality Grade at the Township (Street) Scale

4 結論與討論

4.1 結論

研究區(qū)各林地質量等級面積占比為：II 級＞III 級＞I 級＞IV 級，無V 級質量林地，主要的森林類型為闊葉混、杉木、毛竹、油茶、馬尾松、濕地松及其他灌木。各林地質量等級在鄉(xiāng)鎮(zhèn)（街道）尺度上表現(xiàn)為空間聚集性，且聚集程度為：I 級＞IV 級＞III級＞II 級，I 級質量林地集中分布在西北部和西南部的沙市鎮(zhèn)、鎮(zhèn)頭鎮(zhèn)等8 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，II 級質量林地集中分布在東南部高坪鎮(zhèn)等4 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，III 級和IV 級質量林地都集中分布在東北部大圍山鎮(zhèn)等3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

4.2 討論

該研究基于多元柵格數據以柵格單元作為評價對象，有效避免了傳統(tǒng)調查數據的人為主觀因素干擾，同時將影響林地質量的上層土壤容重、上層土壤有機碳含量及上層土壤碎石體積百分比等重要土壤因子納入評價指標體系，代替土壤類型定性因子，評價結果更加客觀。