森林立地分类方法研究进展

朱万才 李亚洲 李 梦

(黑龙江省林业科学研究所，哈尔滨 150081)

森林立地分类和质量评价是林业生产重要的基础工作之一，森林立地分类和质量评价的研究在世界各国广泛开展，并在理论和技术应用上取得了很大进展。随着现代信息技术的发展，森林立地分类与评价技术正向着综合技术、多目标的方向发展。

1 国内外研究概述

近代国外森林立地类型研究始于18世纪，C.A.Karns (1926)在德国最早开展森林立地分类研究，他倡导的多因子森林立地分类发展成为一种以气候、地形、土壤和植被等为基础的综合多因子分类方法，此法在欧洲和北美被公认为最有效的立地分类方法，并在奥地利、加拿大和美国广泛流行、应用和发展，其中最有代表性的是Hill在加拿大安大略省发展的全生境森林立地分类(TotalSiete Classification),以Jurdant为代表的生物—物理立地分类(Bio-physical site Classification),和以Krajina为代表的不列颠哥伦比亚省生物地理气候立地分类(Biogeoclimatic site classification)。20世纪40年代，苏联形成了两个林型学派，即苏卡乔夫为首的生物地理群落学派和波格莱勃涅克为首的生态学派，至今仍对前苏联的林型和立地分类研究具有深刻的影响。近年来，随着计算机技术和多元统计分析等数学方法的介入，不仅使综合多因子分类成为可能，也使森林立地分类逐渐从定性迈向定量化或定性和定量相结合的分类阶段。

我国系统的立地分类研究起步相对较晚，1958年林业部造林设计局、北京林学院等单位应用苏联波格来勃涅克林型学说，开始对我国造林地区进行“立地条件类型”的划分，在全国各省(区)一些造林地区编制了“立地条件类型表”，并进行了造林类型的典型设计，该研究工作由于各种原因没有得到进一步推广，但其研究成果对我国森林立地研究却产生了较大影响。70年代末，由于我国造林发展的需要，且吸收了德国、美国、加拿大和日本等国的先进经验，结合土壤造林树种再次广泛开展立地分类、评价研究。南方14省(区)组织协作开展了杉木产区区划、立地分类与评价研究，华北石质山地、黄土高原、珠江三角洲、东北西部地区及华北中原平原地区等也相继开展了大量的森林立地研究工作，建立了局部的森林立地分类系统和编制了杉木、落叶松和马尾松等地位指数表、数量化地位指数表。当前，我国森林立地分类与评价研究己进入新的历史阶段，在分类基础上的立地质量评价、立地类型树种间生产力代换评价、计算机绘制立地图、遥感图像应用于立地分类与制图、立地数据库管理系统的建立等应用技术研究都不同程度取得新进展，同时立地研究成果在大面积营造速生丰产林中也得到应用。

2 森林立地类型分类的指标确定

由于各国的自然地理条件、森林集约经营强度、科学技术的发展水平以及研究人员的认识、研究角度和深度的不同，在森林立地类型分类指标方面形成了不同的观点。有关森林立地类型分类指标主要包括：(1)植被和环境是统一的，许多学者都认为植被本身就是立地条件的最佳反映者和最好指示者，因而主张把植被作为立地类型划分的重要依据。利用植被因子进行立地分类和评价主要包括以林木生长效果和植被组成、结构等性质特征为指标。(2)以影响林木生长的环境因子气候、地形、地质、地貌、水文和土壤等为指标，根据它们的差异可以从性质上划分各种立地类型。(3)国内外在森林立地分类研究上应用最多的还是以综合多因子为指标，即通过对气候、地形、土壤和植被的综合研究来划分立地类型或立地单元，可分为因子路线和景观路线两类，前者以前苏联——乌克兰学派和德国巴登——符腾堡立地分类为代表，后者则以加拿大的生物物理分类为代表。按照立地分类指标选择研究的进程，主要有两种筛选方式。一是定性方式，即从立地类型的涵义出发，根据立地类型分类的原则，结合研究区域的实际情况和分类目的，借鉴专家经验进行选择。二是定量分析、数学模型筛选方式，即采用“数学分类”方法(包括逐步回归、数量化方法I或主量分析等)找出与立地类型密切相关的重要指标。

3 森林立地分类的技术方法

根据立地类型分类的指标确定，在立地类型分类技术方法研究方面，概括起来主要有3种方法。

3.1 定性分析分类法

即根据研究区域的具体实际，借助专家经验分析林木生长与各环境因子关系，确定若干个对立地分类有重要影响的主导因子，然后进行分级组合并通过野外实地踏勘划分立地类型。如1981—1983年由北京林学院主持的以提高造林成效为目的地“黄土高原立地条件类型划分和适地适树研究”，按全国气候区划、植物区土壤区划和林业区划实行控制，依据地形部位和坡向、土壤类型的组合对立地条件类型进行划分，将黄土高原划分为125个立地条件类型。

3.2 数学模型定量分析分类法

主要是运用多元回归分折、数量化理论、主成分分析、灰色关联度分析、聚类分析及其他多元统计分析技术，研究林木生长与立地因子间的定量关系，根据立地因子对林木生长的贡献大小找出主导因子，并以主导因子的分级组合通过实地踏勘来进行立地分类和评价。如伍海芳等(1996)在对西宁南北山造林立地类型划分研究中，对定性分析所选取的坡向、坡度、坡位、地表侵蚀强度(以植被盖级直观判断)和海拔等指标进行系统聚类分析，以距离系数λ=2.0截集而把全部样本分成两个立地类型组，以距离系数λ=1.0附近截集而把全部样本分成了10个立地类型。

3.3 基于GIS,GPS和RS与数学模型集成技术分类法

随着计算机和航空航天遥感技术的发展，为森林立地分类研究提供了现代化的技术手段，推动森林立地分类技术方法的不断创新和发展，提供了应用空间数据综合分析的立地分类的新方法。空间数据可以是指单个地或群体地以位置为参照的数据，常以图、图表或图像形式表示，林业中常用的林相图、森林土壤图、采用多元信息迭置分析法，借助GIS软件实现森林立地类型的自动分类。所谓多元信息叠置分析，即多种要素的空间合成。它是把两幅或两幅以上同一地区、相同比例尺、同一数学基础、不同空间信息表示的图件叠置在一起，以地理多变量计算分析为基础，对地域和结构上既相互重叠又相互联系的多种变换进行综合分析和评价。根据数据形式的不同可将多元信息叠代分析分为多边形叠置和网格(栅格)叠置两种，网格叠置方法简单，运算速度快，但精度不高，多边形叠置法数据量大，但精度较高。根据多边形叠置分析的基本原理，借助ARC/INFO空间分析模块，将相同比例尺的林地坡度、坡向、土层厚度和物理性黏粒含量空间和属性数据进行叠加分析，根据主导因子属性相同的原则进行多边形的融合归类，划分出森林立地类型并建立相应的空间和属性数据库。余其芬(2003)借助遥感与地理信息系统，将各分类层次的主导因子及辅助因子专题图叠置，编制了纸坊沟流域立地类型图。张晓丽(1998)针对目前森林立地分类和立地质量评价研究中存在的问题，从立地分类和评价方法上开展技术创新研究，以生态学和景观生态学理论为基础，以遥感(RS)、地理信息系统(GIS)和专家系统(ES)为主要技术手段，借助相关数学分析，对北京市森林进行立地类型划分，并在此基础上进行立地质量评价及多目标动态监测。

4 森林立地分类发展趋势

森林立地分类和质量评价，将在森林生态学基础上进一步统一起来，形成一个完整的，包括各层次水平的森林立地分类和质量评价体系。特别是计算机的普及应用，为我们全面准确地获取立地信息和进行信息加工提供了科学手段，多因子、多层次的综合立地分类和质量评价代表了未来方向。

森林立地分类和评价的进步愈来愈依靠林业科学技术的发展。生态综合多因子分类，应用现代数学方法和计算机、遥感技术进行的定量分类，多目标、多功能的森林立地分类和质量评价，从定性到定量再到数字化分类，是森林立地分类发展趋势。

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