东北重点国有林区天然林生态区划

王兵，刘祖英，赵雨森，牛香

天然林是我国森林资源最重要的组成之一，其丰富的珍稀物种和珍贵的野生动植物基因是自然给予人类的资源宝库;同时，天然林在生态平衡中起到至关重要的作用［1］。我国天然林资源保护工程(简称“天保工程”)目前已进入二期阶段，天保工程生态效益监测成为该工程本期的一项重要任务，是为重大林业工程生态效益定量评估提供基础、科学数据的重要手段。

生态区，即展现出生态系统相对同质性的区域，在环境评估和管理中成为越来越重要的分析单元，能够为比较分析复杂的环境问题提供一个灵活的整体框架［2-3］，用以改善生态系统管理，提高生态系统服务功能［4］。生态区划最早由美国生态学家R．G．Bailey［5］提出，按照生态系统空间关系来组分自然单元，分别编制了从国家、大洲到各大陆不同尺度的生态区域图。在其理论基础上，E．M．Wiken等［6］采用生态地带、地区、区、地段、地点和元素6个等级，对加拿大陆地和海洋的生态区进行划分。区域尺度方面，S．R．Denton等［7］对美国密西根的生态气候分区，G．M．Wickware等［8］对安大略省进行生态分区，A．L．Gallant等［9］对阿拉斯加的生态区域进行划分，J．S．Harding等［10］划分了新西兰南部岛屿生态区域;但这些分区主要从气候、土壤和地形等自然生态因素出发，几乎未考虑人类在生态系统所起的作用。近年来，结合人口、资源和环境等因素的生态分区成为主要研究方向［11］。竺可桢［12］的“中国气候区域论”是我国现代自然区划的开端。随后，根据不同的研究目的，不同学者完成了多种区划方案。其中，全国尺度的区划方案主要有中国综合自然区划［13］、中国植被区划［14］、中国森林区划［15］和中国生态地理区域系统［16］等。这些典型的区划研究中，大多以研究区域的水热条件、地形地貌、土壤条件、行政单元以及植被条件为区划指标［17］。在区域尺度上，蔡霞等［18］和韩旭［19］从森林生态环境敏感性和森林生态系统服务功能性着手，选取区划指标，对浙江省淳安县、青岛市进行了区划。汤晓华［20］将福建省划分为2个生态区，5个生态亚区和107个生态功能区，并根据各功能区的生态环境特点、主要生态环境问题和主导生态功能，提出生态保育与建设的重点任务和具体措施。孙彬淳等［21］主要应用土地利用情况，将双鸭山市划分为森林涵养水源生态功能区、生物多样性保护与农田生态功能区和丘陵漫岗水土保持生态功能区。祝志辉等［22］采用定性分区和定量分区相结合的方法，对江西省进行了三级生态功能区划分。李贵祥等［23］依据地形地貌、气候类型以及植被类型，将云南金沙江流域天然林划分为3个森林生态区、10个森林生态分区和16个森林小区。张超等［24］以太行山东部山地丘陵区为例，针对水土保持功能，进行了三级区划，明确具有重要生态功能的水土保持服务功能区。然而，目前还缺少针对天保工程监测评估区的科学合理区划，这就大大降低了人们对天保工程范围内实际地理分域规律的了解。

笔者旨在运用多级区划指标，将东北重点国有林区的天保工程实施区域，系统、科学的划分成生态功能区，以生态监测中主要的水分、土壤和气象要素作为分区条件，能够突出研究区域内的各个单元的监测重点与环境特征。为该地区天保工程生态效益监测提供归类参考，同时为工程区的生态效益评估提供科学的分析和依据。

1 研究区概况

研究区主要分布于黑龙江省、吉林省和内蒙古自治区东部(E 117°06'～ 135°05'，N41°25'～53°23')，东西跨度约1 300 km，南北距离达1 400 km。该区地形地貌、气候、土壤和植被类型差异明显，森林广袤，野生动植物资源丰富。主要地貌类型有山地、丘陵、平原和高原，海拔在30～1 600 m之间。位于亚欧大陆东部，大部分地区属中温带，只有北部少部分地区属寒温带，从东南向西北依次由湿润气候过渡到半湿润半干旱气候再到干旱气候。降雨量分布季节、区域差异较大，东北天保工程区年平均降雨量在400～600 mm，内蒙古东部降水在150～450 mm。由于小兴安岭、完达山、张广才岭纵贯黑龙江省天保工程区，吉林省天保工程区内密布丘陵漫岗，内蒙古天保工程区分布于大兴安岭地区，研究区的土壤类型分布受这些山脉的水、热分布影响，呈现明显的地带性分布规律。由于地形地貌、气候和土壤类型的差异，其植物区系分布复杂多样，主要植被类型有落叶松(Larix gmelinii(Rupr．)Kuzen．)、樟子松(Pinus sylvestris L．var．mongolica Litv．)、白 桦 (Betula platyphylla Suk．)、柳树(Salix babylonica L．)、柞树(Quercus mongolica Fisch．ex Ledeb．)、针叶林、落叶混交林、针阔混交林和落叶阔叶林等。研究区自然环境条件的多样性，形成多种生态因子生态位点的重叠组合，从而构成了一定地区和一定空间范围内，各种生境和不同垂直系列组成的复合镶嵌体。这一复合生境的作用，造成森林植被组合的差异，同时也体现了不同空间气候与植被类型的组合条件对森林生态功能需求的差异性。

2 材料与方法

研究区生态功能区区划采用区域等级层次原则［25-26］，结合该区域主要生态环境问题、生态危机轻重程度和地域分布特征，拟定以水热条件为一级区划指标，植被类型为二级区划指标，土壤侵蚀类型和强度为三级区划指标。

中国行政区划数据来源于国家测绘局;天保工程范围示意图来源于国家林业局;水热条件参照《中国生态地理区域系统研究》，选取气候带与干湿程度描述相应区域的水热条件;植被类型选取《中国植被》植被图中二级分类单元植被型，即建群种生活型相同或相近，同时对水热条件生态关系一致的植物群落;土壤侵蚀类型和强度选取《中国地理图集》中的中国土壤侵蚀，以土壤侵蚀类型和强度作为三级区划依据。具体区划步骤如下。

1)依据上述元数据，借助ESRI公司(美国)开发的ArcGIS桌面产品，对图层属性中的坐标系进行编辑，规范地理坐标系为WGS84坐标系。

2)对天保工程范围示意图，结合行政区图进行配准，矢量化研究区工程范围图。

3)将水热条件、土壤侵蚀和植被类型图层，同时与天保工程范围图做“相交”处理，用不同色值代表多字段唯一值，用“气候带”“土壤侵蚀”“植被类型”代表不同字段。

4)对各生态功能区进行命名:一级区划指标水热条件中，包含气候带与干湿度情况，用罗马字母结合大写英文字母表示;二级区划指标植被类型，用小写英文字母表示;三级区划指标土壤侵蚀类型和强度，用阿拉伯数字表示。具体命名见表1。

表1 东北重点国有林区天然林生态区分级Tab．1 Levels of ecoregions about natural forest at the key state-owned forest regions of Northeast China

3 结果与分析

按照上述方法，得到以温度带为划分指标的3个一级区域，分别是寒温带湿润地区、中温带湿润地区和中温带半湿润地区;在一级区域的基础上，以植被类型为指标，划分得到4个二级区域:寒温带湿润落叶针叶林地区、中温带湿润针阔混交林地区、中温带湿润草原地区和中温带半湿润草原地区。在二级区域上，选取土壤侵蚀类型及强度为指标区划，共区划出12个三级区域，分别为寒温带湿润落叶针叶林无侵蚀区(Ⅰ-A-a-1)、寒温带湿润落叶针叶林微度风蚀区(Ⅰ-A-a-2)、寒温带湿润落叶针叶林较强度水蚀区(Ⅰ-A-a-6)、中温带湿润针阔混交林无侵蚀区(Ⅱ-A-b-1)、中温带湿润针阔混交林微度水蚀区(Ⅱ-A-b-3)、中温带湿润针阔混交林轻度水蚀区(Ⅱ-A-b-4)、中温带湿润针阔混交林中度水蚀区(Ⅱ-A-b-5)、中温带湿润针阔混交林较强度水蚀区(Ⅱ-A-b-6)、中温带湿润草原较强度水蚀区(Ⅱ-A-c-6)、中温带半湿润草原无侵蚀区(Ⅱ-B-c-1)、中温带半湿润草原微度风蚀区(Ⅱ-B-c-2)、中温带半湿润草原微度水蚀区(Ⅱ-B-c-3)。按照上述命名原则，将研究区生态功能区划分结果见图1和表2。

图1 东北重点国有林区天然林生态区划图Fig．1 Division map of natural forest ecoregions at the key state-owned forest regions of Northeast China

表2 东北重点国有林区天然林生态区划分结果Tab．2 Result of natural forest ecoregions division at the key state-owned forest regions of Northeast China

表2 (续)Continued Tab．2

依据研究区域相关林业局提供的作业设计图，识别各生态区域内包含的地区和森工集团下属林业局，结果如表2所示。

3.1 Ⅰ-A-a-1寒温带湿润落叶针叶林无侵蚀区

该生态区位于内蒙古自治区呼伦贝尔市大兴安岭西北麓，呼伦贝尔草原北端，额尔古纳河右岸。属寒温带大陆性气候，年平均气温在－2.0～3.0℃之间，年降雨量为200～280 mm，日照时间为2 500～3 000 h。天然林面积1 000.29万hm2，天保工程实施后，减少森林面积15.66万hm2，主要树种有兴安落叶松、樟子松、白桦、黑桦(Betula dahurica Pall．)和山杨，森林覆盖率高达64.80%。

3.2 Ⅰ-A-a-2寒温带湿润落叶针叶林微度风蚀区

该生态区处于大兴安岭原始森林腹地，属于高寒地区长年冻土地带，平均相对湿度70%，年降水量400～500 mm，无霜期为90 d左右，年平均气温－5℃。天然林面积78.78万hm2，天保工程实施后，增加森林面积26.83万hm2，主要树种以兴安落叶松为主，其次为白桦、山杨(Populus davidiana)等阔叶树，还有少量的樟子松。

3.3 Ⅰ-A-a-6寒温带湿润落叶针叶林较强度水蚀区

该生态区位于呼伦贝尔的鄂伦春东南部，北依大兴安岭，南濒松嫩平原。年平均降水量480 mm，主要集中在夏季，平均为336.8 mm，占年降水量的70.7%。年平均气温在－1.8～3.2℃，年平均湿度85%。天然林面积为42.19万hm2，天保工程实施后，增加森林面积2.39万hm2，树种主要是柞树。

3.4 Ⅱ-A-b-1中温带湿润针阔混交林无侵蚀区

该生态区地处黑龙江边陲，属寒温带大陆性气候，年平均气温为－0.5～3.5℃，主要分布在地势较平坦地带，少许低洼地带有沼泽土种类。天然林面积为121.69万hm2，天保工程实施后，增加森林面积5.56万hm2，林分以针叶纯林、阔叶混交林和针阔混交林为主。

3.5 Ⅱ-A-b-3中温带湿润针阔混交林微度水蚀区

该生态区属于季风控制下的大陆性气候。河流众多，主要有松花江、绥芬河等，年降水量500～700 mm。天然林面积为49.82万hm2，天保工程实施后，增加森林面积4.43万hm2，主要树种有松类、桦类、椴树(Tilia tuan Szyszyl．)、柞树、榆树(Ulmus pumila L．)、胡桃楸(Juglans mandshurica)和水曲柳(Fraxinus mandschurica Rupr．)等。

3.6 Ⅱ-A-b-4中温带湿润针阔混交林轻度水蚀区

该生态区属于温带大陆性气候区。年平均气温为3.8℃，年平均降雨量为720 mm。属于松花江、牡丹江两大水系。天然林面积为197.91万hm2，天保工程实施后增加森林面积5.59万hm2，森林构成的主要类型为温带针叶林、针阔混交林和各种类型阔叶林。

3.7 Ⅱ-A-b-5中温带湿润针阔混交林中度水蚀区

该生态区属大陆性季风气候。流经河流众多，多年平均降水量超过500 mm。天然林面积为110.04万 hm2，天保工程实施后，减少森林面积0.95万hm2，主要树种有红松(Pinus koraiensis Sieb．et Zucc．)、华山松(Pinus armandii Franch．)、樟子松、云杉(Picea asperata Mast．)、冷杉(Abies fabri(Mast．)Craib)、胡桃楸、水曲柳、榆树、椴树、柞树和桑树(Morus alba L．)等许多品种。

3.8 Ⅱ-A-b-6中温带湿润针阔混交林较强度水蚀区

该生态区地处小兴安岭南端西麓绥化市东北部，北温带大陆性气候。年平均气温2.5℃，降水量600 mm左右。天然林面积为16.41万hm2，天保工程实施后，减少森林面积0.04万hm2，主要植被类型为红松、华山松、落叶松、柞树和椴树等。

3.9 II-A-c-6中温带湿润草原较强度水蚀区

该生态区内纵横30余条大小河川，水资源充沛，年降雨量在500～700 mm，降雨较为集中，空气湿润。天然林面积为45.20万hm2，天保工程实施后，减少森林面积0.40万hm2，主要树种有落叶松和柞树等。

3.1 0 Ⅱ-B-c-1中温带半湿润草原无侵蚀区

该生态功能区地处中温带气候区，属大陆性半湿润季风气候。年均气温1.0℃，年平均降水532.1 mm。天然林面积为121.69万hm2，天保工程实施后，增加森林面积5.56万hm2，主要树种有落叶松、红松和樟子松等。

3.1 1 Ⅱ-B-c-2中温带半湿润草原微度风蚀区

该生态功能区属大陆性季风气候，天然林面积为105.01万hm2，天保工程实施后，增加森林面积17.76万hm2，沙地樟子松、白桦、山杨、落叶松、筐柳(Salix linearistipularis)和山荆子(Malus baccata(L．)Borkh．)为主要树种。

3.1 2 Ⅱ-B-c-3中温带半湿润草原微度水蚀区

该生态功能区位于内蒙古自治区的东北部、大兴安岭的东南麓，雅鲁河中上游段，属中温带大陆性季风气候。天然林面积为49.82万hm2，天保工程实施后，增加森林面积4.43万hm2，主要树种有落叶松、云杉、樟子松、榆树、柞树、山杨和水曲柳等。

寒温带湿润落叶针叶林无侵蚀区(Ⅰ-A-a-1)和中温带湿润针阔混交林中度水蚀区(Ⅱ-A-b-5)、中温带湿润针阔混交林较强度水蚀区(Ⅱ-A-b-6)、中温带湿润草原较强度水蚀区(II-A-c-6)4个生态区，由于早期的乱砍乱伐，缺乏及时的管制约束，导致大面积植被砍伐，目前以上地区多以幼龄林、中龄林为主，急需维护和恢复生态环境，改善森林结构，提高生物多样性功能，对遭到严重破坏的残次天然林，采取人工重建和阶梯演进的方式，逐步恢复和重建，提高以上区域的森林面积与质量。

寒温带湿润落叶针叶林微度风蚀区(Ⅰ-A-a-2)、中温带半湿润草原微度风蚀区(Ⅱ-B-c-2)2个生态区森林面积增加较为显著，以上2个区域位于内蒙古自治区和黑龙江省的交界，复杂多样的地势以及较少的人为破坏，是以上2个区域森林保存完好的主要原因之一。该区域的生态建设重点，应侧重于对需要抚育经营的林分实施抚育补植，对重要水源地、重点生态功能区等特别重要的人工纯林，实行近自然化经营。

寒温带湿润落叶针叶林较强度水蚀区(Ⅰ-A-a-6)、中温带湿润针阔混交林无侵蚀区(Ⅱ-A-b-1)和中温带湿润针阔混交林微度水蚀区(Ⅱ-A-b-3)、中温带湿润针阔混交林轻度水蚀区(Ⅱ-A-b-4)、中温带湿润针阔混交林中度水蚀区(Ⅱ-A-b-5)、中温带湿润针阔混交林较强度水蚀区(Ⅱ-A-b-6)、中温带半湿润草原无侵蚀区(Ⅱ-B-c-1)、中温带半湿润草原微度水蚀区(Ⅱ-B-c-3)8个生态区，森林面积较工程实施前有小幅增长，应侧重于对保存完好的原始林和受干扰程度较轻的天然林，实行严格的管护措施，对退化的天然次生林，采取自然作用辅以人为干预方式进行修复，对疏林地和具备封山育林条件的无林地，实施封山育林，对林间空地和郁闭度较低的林分实施补植补造。

4 结论与讨论

1)笔者对东北重点国有林区天保工程，按照水热条件、植被类型、土壤侵蚀类型及强度划分成3个一级区域，4个二级区域，12个三级区域。

2)研究可为前一期天保工程生态效益评估提供科学的依据，并为新一轮的天保工程生态监测，提出具体的指导意见;同时，作为天保工程生态功能区划分的初探，对覆盖全国范围内的天保工程生态功能区划，具有参考价值。

另外，研究尚存在不足之处，东北地区地形主要以山地、丘陵为主，选取生态功能区划指标，地形地貌也是十分重要的要素之一，在以后的相关研究中，应加入地形地貌或海拔、高程作为一项区划指标加以分析。

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