晋西黄土区域森林立地分类及GIS制图分析

第一章引言

森林资源是我国生态环境组成中的重要部分，其生长环境的质量高低对森林生态系统的结构与功能的有着重大影响。在林业上，我们把能够影响林木生长发育的各种环境因子，如地形地貌、气象气候条件、土壤结构以及组成、水文地质条件，植被状况以及微生物活动等各种生态环境因子的组合称为立地条件，把具有相同或者一致的气象气候、土壤水文、生物状况等生态环境特征的各个区域统称为某一立地条件类型，是林业立地分类的基本单元。同一立地类型内立地条件相似且植物生长效果类似，据此可有效开展林业规划以及生态建设。黄土高原千沟万壑，植被破坏严重，土壤结构松散，是我国水土流失最为严重的区域。
长期以来，水土流失不仅仅影响该地区农林水利等各个行业的可持续发展以及人民生活水平的提高，而且流失的水土资源顺河而下，对黄河下游地区也造成了一系列的生态环境影响。加快黄土高原丘陵沟壑区的林业建设，大力开展人工造林以及自然封育，保持水土资源，治理水土流失成为当下该区最紧迫的生态任务。立地类型划分和评价在林业科学中发挥着重要的基础性作用，同时也是实现科学人工造林、人工育林以及林业经营的关键技术。立地类型之间的差异主要体现在不同类别的造林地具有不同的土地生产力以及林木适应性，在此基础上可科学布置相应的造林技术，达到适地适树的目的。文章通过对造林地立地类型的研究，为该地区优势造林树种的选择以及之后的森林培育、森林经营以及后期的森林效益评价等提供有力的基础技术支撑。

1.1研究的目的与意义
立地类型划分是森林经营以及管理的重要组成部分，是林业工作的重要基础性工作之一，是科学地了解以及认识造林地综合生态条件的重要手段，是准确地实践适地适树造林原则，科学系统的开展无林地造林以及森林经营规划的前提。世界各国近一百年来为不断提高本国森林资源的生产力，合理地进行森林经营，在进行森林管理规划以及经营时常常把立地条件划分作为基础性工作，并占有重要地位。科学的划分立地类型有助于林业工作者选择最具有生产力的造林树种，并布置相应的适宜的造林技术措施以及规范，同时根据所选树种的生物学特性、生态学特性结合当地综合生态环境条件完善造林地区生态系统的最优组合，达到生物以及环境之间的和谐统一，进而在最大程度上发挥造林地的经济效益、社会效益以及生态效益，为科学评估造林地的综合价值提供相关参数。
黄土丘陵沟壑区是我国乃至全球水土流失情况最为严重的地区。长期以来，水土流失不仅成为困扰该地区可持续发展以及当地人民群众脱贫致富的主要问题，而且也成为黄河下游地区带来一些列的生态环境题。造成该地水土流失现象严的主要原因之一在不合理的土地利用，大量的毁林开荒、陡坡开垦、广种薄收等，不仅未能提高地的人民群众的经济收入，反而进一步加剧了当地的水土流失，致使形成了恶性循环。
山西省黄土丘陵沟壑区系要集中在山西吕梁晋西地区，是指山西省黄土残垣、梁侵蚀沟地区，是山西省水土流失最严重的地区，也是营造水土保持林的重要基地，是水土保持规划以及生态整治的难点和重点(傅伯杰，2002)。该区域地形地貌情况多变，生态环境形式严峻，林业树种资源不足，适地适树的造林原则没有得到妥善处置，当地的农业规划、林业生产布局以及可持续发展具有一定的复杂性以及困难性。多年以来，本地区在相关国家政策的大力支持下，一直大力进行人工植树造林工作，对当地生态环境的改善，防风固沙、水土保持起到了一定的积极效果，同时也积累了不少水土流失治理经验，但是也还存在一些突出的问题，主要表现在人工造林树种较为单一(傅伯杰，2002)，造林树种适生性不强，管理维护较少，树木成活率较低。
有林地的森林分类与经营方式、方法都须考虑其立地质量。造林地的立地条件对造林树种的选择、人工林的生长发育和产量、质量都起着决定性的作用，不同立地条件的造林地上必须采用不同的造林技术措施。因此结合本地区的生态环境特点科学划分造林地立地条件类型，择优选取优势树种，并开展相应的造林技术推广是当地水土保持工作以及林业工作的当务之急。另外，随着地理信息系统技术在林业生产上的逐步应用，通过GIS技术可逐步建立当地立地类型数据库，通过对地形数据的空间分析，结合黄土高原地区生态环境建设的基础研究理论，可进一步满足当地森林资源管理以及森林经营决策的系统性以及科学性的新要求，进而从根本上完善长期以来我国林业上管理效率较低，经营方式粗放，信息技术落后等问题，促进我国林业向世界先进水平迈进，提高科学发展水平。
本文应用GIS空间分析以及叠加功能对晋西黄土半干旱丘陵沟壑区立地类型的划分，编当地的立地条件类型表并做出立地类型图，这为该区域的造林立地类型选择提供了一个全面、科学、准确的技术支持，同时当地的为林业生产规划、人工造营林等活动提供了科学依据，对于进一步贯彻适地适树造林原则，解决造林成活率低等问题具有一定的理论和生产实际意义。

1.2森林立地分类及GIS制图研究
综述立地（site)的定义不同的学科有不同的解释，一般来说是指一定区域内对植物生长具有较大影响的生态环境因子的组合，如地形地貌、气候气象、水文地质等方面(詹昭宁，1995)。立地类型是地域上不相连接，但立地条件基本相同，林地生产潜力水平基本一致的地段的组合；也是森林立地分类的基本单位。立地分类是林业用地立地条件相林地生产潜力的自然分类；而立地类则是按立地分类系统实行分类的最终成果。
随着人类对大自然的逐步探索，人与自然二者之间的关系也得到人们的进一步认识，人类对立地的理解也有了新的发展。立地不仅仅是气候气象、地形地貌、土壤结构等非生物环境因子以及植被环境的综合体，同时也包含着动物和人的活动影响，即生物因素，因而和人类的生存与发展结合起来，使得立地的概念有了更深的生态、社会和经济内涵，形成一个综合非生物环境因子和生物因子的复杂的具有动态的概念。

第二章研究区概况 ..................20-24
    2.1 地理位置 ..................20-21
    2.2 地形地貌 ..................21
    2.3 气候气象 ..................21
    2.4 土壤水文 ..................21-22
    2.5 植被状况 ..................22
    2.6 社会经济概况 ..................22-24
第三章研究内容与方法 ..................24-30
    3.1 研究内容 ..................24-25
        3.1.1 立地因子数据的收集 ..................24
        3.1.2 环境因子分析 ..................24
        3.1.3 制作相关因子专题图 ..................24
        3.1.4 研究区立地类型制图 ..................24-25
    3.2 研究方法 ..................25-29
        3.2.1 立地分类原则 ..................25-26
        3.2.2 立地分类技术标准 ..................26-27
        3.2.3 基础数据资料 ..................27
        3.2.4 基础图件资料 ..................27-29
    3.3 技术路线 ..................29-30
第四章立地类型划分相关因子的选择及分析 ..................30-50
    4.1 相关因子对林木生长的影响分析 ..................30-46
        4.1.1 地貌因子 ..................30-31
        4.1.2 太阳辐射 ..................31-33
        4.1.3 降雨因子 ..................33-36
        4.1.4 植被因子 ..................36-37
        4.1.5 海拔因子 ..................37-38
        4.1.6 土壤水分 ..................38-41
        4.1.7 土壤因子 ..................41-43
        4.1.8 地形因子 ..................43-46
    4.2 主导因子结果分析 ..................46-50
第五章研究区立地分类、质量评价与制图 ..................50-56
    5.1 立地分类结果 ..................50
    5.2 乔木标准地调查 ..................50-51
    5.3 立地质量评价方法 ..................51-52
        5.3.1 计算各评价指标的效果测度值 ..................51
        5.3.2 计算综合决策元 ..................51-52
        5.3.3 最优局势决策 ..................52
    5.4 立地分类制图 ..................52-54
    5.5 立地类型分布统计 ..................54
    5.6 空间数据查询 ..................54-56

结论

本文以晋西黄土丘陵沟壑区为研究区域，系统的总结了各种非生物环境因子与林木生长之间的关系，综合运用定性分析以及定量分析的方法筛选出影响研究区森林立地分类的主导性因子，并应用地理信息技术GIS平台生成研究区的主导因子专题分级图，采用多边形多元信息叠置处理工具，最终得到研究区的森里立地分类专题图，研究的主要结论如下：
各环境因子对林木生长的影响情况研究区具有相似的地貌结构单元，地表支离破碎，沟壑纵横，土壤的分布以及时空变化规律相对比较一致，故可认为地貌因子对林木生长的影响相对较小。通过实地测量以及VEWGIS3.0工具模拟研究区的太阳辐射能，同时对比研究区的植物种的生理学特性，得出该区太阳辐射资源相对充足，能够满足该区的植物生长需要，研究区内太阳辐射的变化对林木生长无显著差异性。由于研究区特定的气候气象条件，各地降雨时空分布具有较大的不确定性，其变化规律与海拔因素相关性较大，且囿于研究区实验客观条件限制，该地区的降雨规律有待进一步的研究与探索。
研究区多为人工林，主要造林树种为油松、刺槐等以及部分经济林树种，灌木主要为沙棘、胡枝子、黄刺玫等。植被的地带性分布规律受海拔因素影响变化不明显，受地形影响显著，其根本原因在于不同地形环境下土壤水分含量之间的差异性。通过定性分析以及植被调査，研究区植被群落较一致，海拔变化不明显，内海拔因子对不同林木的生长环境不具有显著的影响。