趙亞寧 馬文艷 蓋含文

摘要：以大鳳川林場1986 — 2008年森林資源二類調(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)測模型，對大鳳川林區(qū)22年間的森林類型轉(zhuǎn)移變化進(jìn)行了分析，并對2020年大鳳川林場的森林類型狀況進(jìn)行了預(yù)測。結(jié)果表明，在過去的22年間，大鳳川林區(qū)有林地面積增加，其他類型林地面積減少，軟闊葉類林地是當(dāng)前的優(yōu)勢森林類型，但硬闊葉類林地是林區(qū)未來的優(yōu)勢類型。

關(guān)鍵詞：森林資源二類調(diào)查;動態(tài)研究;大鳳川林場

中圖分類號：S757? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號：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，也是慶陽市最大的國有林區(qū)，更是慶陽經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的綠色屏障，大鳳川林場位于子午嶺林區(qū)的核心區(qū)域。運(yùn)用馬爾可夫模型對大鳳川林場森林資源動態(tài)變化進(jìn)行分析并預(yù)測其發(fā)展趨勢，有助于了解林區(qū)森林形成、發(fā)展和演替的方向，通過森林規(guī)劃、經(jīng)營等途徑，施以科學(xué)的經(jīng)營管理方式，實(shí)現(xiàn)對森林資源的有效保護(hù)、恢復(fù)和永續(xù)利用[1 - 4 ]，這對提高甘肅子午嶺林區(qū)森林經(jīng)營水平、維持區(qū)域生態(tài)功能過程的動態(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

大鳳川林場位于甘肅省慶陽市華池縣境內(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型。地勢呈北高南低，海拔1 073～1 665 m，相對高差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 ℃，年無霜期165 d，年均降水量481.2 mm，土壤類型主要有灰褐土、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，有野生脊椎動物24目61科156種，其中魚類11種，兩棲類4種，爬行類9種，鳥類100種，獸類32種。國家一級保護(hù)動物有金錢豹、黑鸛、金雕、野雁等4種，國家二級保護(hù)動物有豺、石貂等13種。大鳳川林場總經(jīng)營面積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)來源

數(shù)據(jù)均來源于甘肅子午嶺林業(yè)管理局華池分局1986、1996、2008年3期森林資源二類調(diào)查資料，包括林相圖、小班屬性數(shù)據(jù)庫、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)庫作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.4? ?景觀分類

綜合森林資源清查數(shù)據(jù)和研究區(qū)經(jīng)營實(shí)際，將研究區(qū)森林景觀進(jìn)行兩級分類。第一級按地類劃分，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）;第二級對有林地按樹種組成來分類，為軟闊葉類林地（590）、硬闊葉類林地（490）和松類林地（1111）。硬闊葉類林地的優(yōu)勢樹種為櫟類和杜梨，軟闊葉類林地的優(yōu)勢樹種為楊類和樺類，松類林地的優(yōu)勢樹種為油松、落葉松、側(cè)柏。

2.5? ?景觀類型轉(zhuǎn)移分析

基于ArcGis10.2，對1986、1996、2008年3期矢量化數(shù)據(jù)進(jìn)行空間疊加分析，通過CIS的計(jì)算結(jié)果提取各地類之間相互轉(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)移的森林景觀類型面積除以相應(yīng)的森林景觀類型的基數(shù)[8 ]。轉(zhuǎn)移矩陣、轉(zhuǎn)移概率矩陣和馬爾可夫預(yù)測模型的具體公式如下所示。

式中，A（T+1）為T+1時(shí)期的狀態(tài)矩陣，也就是T+1時(shí)期森林景觀類型的狀態(tài);A（T）為T時(shí)期的狀態(tài)矩陣，P為T-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? ?一級森林資源類型轉(zhuǎn)移分析

由表1、表2可以看出，1986 — 1996年，大鳳川林場有林地、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。森林類型之間轉(zhuǎn)移明顯，林區(qū)土地利用和森林類型處于調(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)化的森林景觀類型看，有林地、疏林地和未成林地與各類森林類型均發(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，大鳳川林場有林地面積明顯增加，其他各森林類型面積減少，并向有林地發(fā)展。從絕對數(shù)量看，各類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，各類森林類型之間都有轉(zhuǎn)化，并且均有向有林地轉(zhuǎn)化的態(tài)勢，但疏林地、灌木林地、未成林地沒有向苗圃地發(fā)生轉(zhuǎn)化。

3.2? ?二級森林資源轉(zhuǎn)移分析

從表5、表6可知，1986 — 1996年大鳳川林場二級森林景觀面積變化明顯，硬闊葉類林地增加了287.15 hm2，軟闊葉類林地減少了477.08 hm2，松類林地開始出現(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，松類林地面積變化最大，凈增加603.72 hm2，主要由軟闊葉類林地和疏林地轉(zhuǎn)化而來。從轉(zhuǎn)化類型看，軟闊葉類林地、疏林地和硬闊葉類林地向其他森林類型發(fā)生轉(zhuǎn)化較多，灌木林地和苗圃地向其他森林類型轉(zhuǎn)移較少。

由表7、表8可知， 1996 — 2008年，大鳳川林場二級森林類型變化顯著，除軟闊葉類林地和疏林地外，其他森林類型面積趨向穩(wěn)定，面積變化較小，也反映出大鳳川林場森林群落演變穩(wěn)定。從絕對數(shù)值看，軟闊葉類林地和疏林地的面積變化最大，松類林地面積變化最小，軟闊葉類林地在大鳳川林區(qū)占據(jù)絕對優(yōu)勢，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)化的類型看，硬闊葉類林地、軟闊葉類林地和松類林地較為活躍，與其他各森林類型發(fā)生均發(fā)生轉(zhuǎn)移;從轉(zhuǎn)化方向看，軟闊葉類林地主要由硬闊葉類林地、疏林地、未成林地、松類林地轉(zhuǎn)移而來，這4類林地的轉(zhuǎn)入面積占2008年軟闊葉類林地面積的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勢頭，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。

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

3.4? ?2020年森林類型預(yù)測

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

由表9看出，2020年大鳳川林場一級森林類型基本保持穩(wěn)定態(tài)勢，各森林類型面積基本穩(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，其他土地利用類型均無變化，這與大鳳川林場經(jīng)營實(shí)際在一定程度上相符，大鳳川林場是一個(gè)純林林場，從建場至今，經(jīng)過30多年的植樹造林和植被恢復(fù)，林場轄區(qū)內(nèi)林地范圍基本確定，森林群落發(fā)展演變受人類活動干擾減小，受自然因子影響深刻。

由表9可以看出，2020年大鳳川林場二級森林類型面積有增有減，但變化幅度較小，硬闊葉類林地面積較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，其他類型森林面積都減小，以軟闊葉類林地和松類林地減少最多，分別為66.93、54.77 hm2，其他森林類型減少不大。這在一定程度上反映出大鳳川林區(qū)森林類型趨向穩(wěn)定，能夠看出森林群落的演替方向，以櫟類為主的硬闊葉類群落擴(kuò)張，以楊類和樺類為主的軟闊葉類群落縮減。

4? ?小結(jié)

大鳳川林場自1986年開展森林資源二類調(diào)查以來，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林地將成為林區(qū)未來的優(yōu)勢類型，軟闊葉類林地是目前林區(qū)的優(yōu)勢類型，松類林地變化較小。若在森林資源動態(tài)變化的基礎(chǔ)上，對林區(qū)變化的驅(qū)動力進(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）