基于栅格单元的浏阳市林地质量评价

胡运清，王植槐

浏阳市林业局，湖南浏阳410300

林地为人类提供了良好的生存发展环境，同时又提供了木材和其他林、副、特产品等生产生活资料[1]，是重要的自然资源和战略资源，对维护国土生态安全、保障社会经济发展以及应对全球气候变化等具有重要作用[2]。全面统筹和合理安排林地利用结构和方向，科学保护、合理配置、集约利用林地资源，对于提高林地保护利用综合效率，推进林业高质量发展具有重大意义。林地质量评价是科学开展森林经营管理的基础工作[3]，林地质量等级的划分是开展林地质量综合评价的前提[4]，是评价林地质量的重要指标[5]。科学划分林地质量等级能够为全面评价林地质量、有效保护及高效利用林地资源提供依据[6]。该研究基于多元栅格数据对浏阳市林地质量等级进行了划分和分析，并提出了林地质量分等利用措施，以期为研究区进一步提高林地资源管理水平、科学高效保护利用林地资源提供参考。

1 研究区概况

浏阳市为湖南省辖县级市，由长沙市代管，辖32 个乡镇（街道）。属幕阜连云山丘区，地势东北高、西南低，海拔介于37.5m～1607.9m。系中亚热带季风湿润气候，年平均气温17.4℃，年平均降雨量1680.0mm。主要林业资源为马尾松、杉木、楠竹、油茶等，2018 年森林面积32.69 万hm2，森林总蓄积1461万m3，森林覆盖率66.2%。

2 研究方法

2.1 数据来源及预处理

地形特征数据使用地理空间数据云平台（http://www.gscloud.cn）的ASTER GDEM 30M 分辨率数字高程数据，经栅格镶嵌及掩膜提取后获取研究区林地范围内海拔数据，同时基于数字高程数据提取林地范围内的坡度数据。土壤数据来源于世界土壤数据库（Harmonized World Soil Database，HWSD），经掩膜提取及重采样后获取研究区林地范围内30m 分辨率土壤栅格数据。土层厚度数据来源于研究区2020 年林地变更调查数据，经转化后得到研究区林地范围内30m 分辨率土层厚度栅格数据。

2.2 评价方法

（1）因子选取及等级划分

选取与森林植被生长密切相关自然条件作为评价因素，包括海拔及坡度地形地貌因子，土层厚度、上层土壤（0cm～30cm）容重、上层土壤（0cm～30cm）有机碳含量及上层土壤（0cm～30cm）碎石体积百分比等土壤因子。将各评价因子等级划分（表1），其中土层厚度和坡度划分标准参照《林地保护利用规划林地落界技术规程》（LY/T 1955-2011），海拔采用专家咨询法划分，上层土壤容重、上层土壤有机碳含量及上层土壤碎石体积百分比按湖南省全域取值范围等间距划分为五级。

表1 评价因子数量化等级值Tab.1 Quantitative Grade Value of Evaluation Factors

（2）综合评定方法

采用层次分析法以30m×30m 栅格单元为评价单位对研究区林地质量进行综合评定，见公式（1）。

式中，为评价因子数量（n=6）；EEQ 为林地质量综合评分值（0～10）；Vi为各项指标评分值，I 级～V级分别赋1 分～9 分；Wi为各评价因子权重（0～1），采用熵值法确定各评价因子权重分别为：土层厚度0.07、海拔0.36、坡度0.31、上层土壤容重0.11、上层土壤有机碳含量0.08、上层土壤碎石体积百分比0.07。

根据林地质量综合评分值，将研究区林地质量划分为I 级（EEQ≤2）、II 级（2＜EEQ≤4）、III 级（4＜EEQ≤6）、IV 级（6＜EEQ≤8）和V 级（8＜EEQ≤10）。

3 结果与分析

3.1 林地质量等级划分

研究区林地质量等级划分及统计结果见图1 和图2。各林地质量等级面积占比为：II 级＞III 级＞I 级＞IV 级，无V 级质量林地。表2 统计结果显示，研究区主要森林类型为阔叶混、杉木、毛竹、油茶、马尾松、其他灌木及湿地松。油茶、马尾松及湿地松主要分布在林地质量等级较高的I 级和II 级质量林地，此区域海拔和坡度适宜，土壤条件较好。杉木、阔叶混及毛竹分布较广，几乎各等级林地质量林地均有分布，其中杉木主要分布在林地质量中等的II 级和III 级质量林地，阔叶混和毛竹在海拔高、坡度较大的III 级和V 级质量林地分布较多。其他灌木树种主要分布在海拔高、坡度大、土壤条件差，利用难度大的IV 级林地质量分布区域。

表2 各林地质量等级分类（%）Tab.2 Classification of Forest Land Quality Grades (%)

图1 各林地质量等级分布Fig.1 Distribution of Woodland Quality Grades

图2 各林地质量等级面积占比（%）Fig.2 Proportion of the Quality Area of Each Grade of Forest Land (%)

3.2 空间分布及经营管理

该研究采用莫兰指数（Moran’s I）测度乡镇（街道）尺度下各质量等级林地的空间相关性。结果表明，乡镇（街道）尺度下各质量等级林地总体呈聚集分布特征，I 级、II 级、III 级和IV 级质量林地莫兰指数分别为0.617、0.198、0.478 和0.579，表明各林地质量等级聚集程度为：I 级＞IV 级＞III 级＞II 级。

（1）I 级质量林地占林地总面积的5.7%，主要森林类型为油茶、马尾松、杉木、阔叶混及湿地松。图3（a）为I 级质量林地聚集状况，分布最为集中，其中“高—高”聚集区分布在镇头镇、沙市镇、永安镇、普迹镇、北盛镇、柏加镇、官桥镇及葛家镇。所在区域交通条件好，地势平坦，土壤肥沃，林地生产潜力大，适宜造林树种多，且能实现高产稳产。I 级质量林地以提高林地生产力为目的，采用规模化、集约化、标准化经营措施，大力发展速生丰产用材林、大径级用材林、珍贵树种用材林、名特优经济林等重点商品林基地。

（2）II 级质量林地占57.8%，为研究区林地的主体，主要森林类型为杉木、阔叶混、油茶、马尾松及毛竹。图3（b）为II 级质量林地聚集状况，分布广泛，其中“高—高”聚集区分布在高坪镇、澄潭江镇、文家市镇及中和镇。所在区域交通条件相对较好，地势较平缓，土层较深厚，林地具有多宜性。II 级质量林地以优化树种结构、分类经营结构为突破口，提倡规模化、集约化经营措施，以发展速生丰产用材林和珍贵树种用材林为主。在河流源头、自然保护地等生态区位重要区域及公益林林地内，采取封山育林、人工造林相结合方式，促进天然更新，提高森林质量，增强森林生态服务功能。

（3）III 级质量林地占34.2%，主要森林类型为杉木、阔叶混及毛竹。图3（c）为III 级质量林地聚集状况，分布较广泛，其中“高—高”聚集区分布在大围山镇、张坊镇及达浒镇。所在区域交通条件一般，水土流失时有发生，土层较薄，肥力等级中等，生态区位十分重要，生态比较敏感。III 级质量林地采取封山育林、人工造林相结合方式，促进天然更新形成近自然林，大力发展水源涵养林、水土保持林、风景林、自然保护区林。在交通相对便利丘陵区，采取改造和新造方式，积极发展毛竹丰产林、油茶等重点商品林基地以及杉木一般用材林，因地制宜适度发展珍贵用材林。

（4）IV 级质量林地占2.3%，主要森林类型为毛竹、阔叶混、其他灌木及杉木。图3（d）为IV 级质量林地聚集状况，分布相对较为集中，其中“高—高”聚集区分布与III 级质量林地“高—高”聚集区分布一致，都为大围山镇、张坊镇及达浒镇。所在区域交通条件较差，海拔较高，地势相对陡峭，土壤肥力较差。IV 级质量林地森林植被恢复较难，主要采取封山育林等近自然培育措施，结合人工补植补造辅助措施，提高森林质量，构建稳定的森林生态系统。

图3 乡镇（街道）尺度的林地质量等级LISA 聚类Fig.3 LISA Cluster of Forest Land Quality Grade at the Township (Street) Scale

4 结论与讨论

4.1 结论

研究区各林地质量等级面积占比为：II 级＞III 级＞I 级＞IV 级，无V 级质量林地，主要的森林类型为阔叶混、杉木、毛竹、油茶、马尾松、湿地松及其他灌木。各林地质量等级在乡镇（街道）尺度上表现为空间聚集性，且聚集程度为：I 级＞IV 级＞III级＞II 级，I 级质量林地集中分布在西北部和西南部的沙市镇、镇头镇等8 个乡镇，II 级质量林地集中分布在东南部高坪镇等4 个乡镇，III 级和IV 级质量林地都集中分布在东北部大围山镇等3 个乡镇。

4.2 讨论

该研究基于多元栅格数据以栅格单元作为评价对象，有效避免了传统调查数据的人为主观因素干扰，同时将影响林地质量的上层土壤容重、上层土壤有机碳含量及上层土壤碎石体积百分比等重要土壤因子纳入评价指标体系，代替土壤类型定性因子，评价结果更加客观。