科爾沁沙地林地適宜性評價(jià)——以科爾沁左翼后旗為例

李 燕，烏蘭圖雅

（內(nèi)蒙古師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010022）

科爾沁沙地林地適宜性評價(jià)
——以科爾沁左翼后旗為例

李 燕，烏蘭圖雅

（內(nèi)蒙古師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，呼和浩特 010022）

研究基于2009年遙感影像數(shù)據(jù)和反映該研究區(qū)自然、社會、經(jīng)濟(jì)方面的資料，通過3S技術(shù)、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法及文獻(xiàn)資料法，并多次疊加與對比分析，得到研究區(qū)林地適宜性評價(jià)結(jié)果，并進(jìn)一步將林地適宜性評價(jià)結(jié)果與2009年林業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明：高度適宜林地面積為287 233.56hm2，中度適宜林地所占面積比重最大，達(dá)484 501.09hm2，勉強(qiáng)適宜林地面積為307 407.94hm2，不適宜林地面積為10 523.10hm2。因此，今后還需要加大力度，調(diào)整林地利用結(jié)構(gòu)的面積為295 436.20hm2。

林地；適宜性評價(jià)；科爾沁沙地

科爾沁沙地位于內(nèi)蒙古東段，是我國北方典型的農(nóng)牧交錯地區(qū)，土地的大面積荒漠化是該區(qū)20世紀(jì)最顯著的景觀變化，已成為制約內(nèi)蒙古東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要生態(tài)問題［1］。進(jìn)入21世紀(jì)以來，國家以及自治區(qū)高度重視科爾沁荒漠化治理工作，實(shí)施了一系列生態(tài)工程，如“國家防沙治沙工程”、“退耕還林還草工程”等，使當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)發(fā)生了前所未有的變化［2－6］。但近年來的研究結(jié)果表明，隨著固沙植被生長，人工固沙植被下土壤水分條件日趨惡化，致使原有的固沙植物表現(xiàn)衰退甚至死亡［7－8］。在干旱、半干旱和亞濕潤干旱區(qū)，水分因子是影響植物生存、生長發(fā)育和環(huán)境對植被支持力的關(guān)鍵因素，植被恢復(fù)與重建是防治土地沙漠化的主要措施。從目前看，由于以往固沙造林多選用喬木，并且造林密度偏大，導(dǎo)致林木水分營養(yǎng)面積不足、土壤水分虧缺，從而引起林分衰退，甚至死亡［9－11］。為此，本文基于3S技術(shù)及數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法，選取全球變化研究的首選地之一科爾沁沙地為研究區(qū)，進(jìn)行林地適宜性定性與定量化評價(jià)，為今后林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

本文選擇的研究區(qū)科爾沁左翼后旗（科左后旗）位于我國北方農(nóng)牧交錯帶東段，地理位置121°30′－123°43′E，42°43′－43°42′N，屬季風(fēng)氣候邊緣區(qū)，具有典型的環(huán)境敏感性和脆弱性，長期以來是我國開展全球變化研究的首選地之一。年平均氣溫5.8～5.9℃，年平均日照時數(shù)為2 888.9h。年平均降水量為451.1mm。屬于堆積平原，地形、地貌主要由壟狀沙丘、平緩沙地、丘間洼地和帶狀平原組成，地貌特點(diǎn)為固定沙丘、半固定沙丘和流動沙丘相結(jié)合，坨甸相間分布，沙丘類型多樣，地形起伏較大。土壤類型為風(fēng)沙土、草甸土、鹽堿土。植被類型為沼澤植被類、草甸植被類、沙丘及沙地植被類、灌叢禾草植被類、森林植被類的農(nóng)作物植被類等。該旗以畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)為主體，農(nóng)牧林結(jié)合的地區(qū)，養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)較發(fā)達(dá)。農(nóng)業(yè)比重較大，屬于典型的半農(nóng)半牧地區(qū)，糧食作物主要有玉米、優(yōu)質(zhì)水稻等等，是國家和自治區(qū)商品糧基地。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

選用我國地面站2009年9月接收的共2景（WRS＝120/03000）無云LANDSAT/TM 影像原始7個波段的遙感數(shù)據(jù)為主要信息源，同時輔助使用反映研究區(qū)自然、社會、經(jīng)濟(jì)方面的數(shù)據(jù)和文字資料，如科左后旗土壤普查報(bào)告和土壤調(diào)查樣點(diǎn)資料，內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市科爾沁左翼后旗森林分類區(qū)劃界定報(bào)告（2001），通遼市科左后旗水資源可持續(xù)開發(fā)利用規(guī)劃（2009），科爾沁左翼后旗土地利用現(xiàn)狀圖（2009），科左后旗地形圖（1975年），科左后旗土壤類型分布圖（1984年），科左后旗土壤養(yǎng)分點(diǎn)位圖（1984年），科左后旗氣候要素圖（1984年），科爾沁左翼后旗綜合農(nóng)牧業(yè)區(qū)劃圖（1991年），通遼市降水量等值線圖（2004），科左后旗平均年降水等值線圖（1989－2008年）；科左后旗地下水埋深等值線圖（1989－2008年）。

2.2 研究方法

2.2.1 層次分析法與權(quán)重確定 權(quán)重確定的正確與否是關(guān)系到林地適宜性評價(jià)結(jié)果是否正確或是否符合客觀實(shí)際的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于不同的評價(jià)因子對林地適宜性的影響程度不同，只有對各評價(jià)因子的重要性（即權(quán)重）大小做出正確判斷，才能保證評價(jià)結(jié)果的真實(shí)性。

本研究通過請教7位專家構(gòu)造判斷矩陣，求算出每位專家最終的各個因子權(quán)重，最后取其平均值得到最終的評價(jià)因子權(quán)重（表1）。

表1 評價(jià)因子權(quán)重值

2.2.2 加權(quán)指數(shù)和法 將采用加權(quán)指數(shù)和法計(jì)算各柵格單元的綜合質(zhì)量指數(shù)來確定各柵格單元對林地的適宜程度，如將確定的各單項(xiàng)參評因子的權(quán)重值，同相應(yīng)的單項(xiàng)參評因子的分值相乘，然后求指數(shù)和，其計(jì)算公式為：

式中：F——林地評價(jià)單元的綜合質(zhì)量指數(shù)；ai——第i項(xiàng)林地參評因子的權(quán)重；bi——第i項(xiàng)林地參評因子的評價(jià)分值。

進(jìn)行單因子空間疊加分析，即將7個參評因子各自的分值乘上各自的權(quán)重進(jìn)行疊加求和，在ArcGIS 9.2中計(jì)算評價(jià)結(jié)果，得出研究區(qū)林地適宜性評價(jià)結(jié)果圖。

2.2.3 限制因素法 限制因素法［12］是一種較為實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)方法，即按照土地利用類型對土地的最低要求，依據(jù)各評價(jià)因素對各類土地適宜性和限制性程度分別定出臨界指標(biāo)，并把指標(biāo)最低的單項(xiàng)因素作為確定土地利用總適宜性指標(biāo)。這一方法的基本原理是：在影響土地生產(chǎn)力的眾多因素中，考慮最弱的一個因子，最弱的因子限制了土地的適宜性，即只要一個因素限制了土地的開發(fā)，其它條件再好也難以發(fā)揮作用。在實(shí)際評價(jià)中，對每一評價(jià)單元用各參評因素的臨界指標(biāo)篩選，按照農(nóng)用地優(yōu)先，然后林牧用地的原則，逐一評出每個單元最適宜的土地利用類型。

3 林地適宜性評價(jià)內(nèi)容

3.1 評價(jià)對象

根據(jù)科爾沁左翼后旗地形地貌條件，本次林地適宜性評價(jià)對象包括常規(guī)土地利用類型中的有林地、灌木林地、疏林地、草地、部分未利用地（沙地和鹽堿地）以及耕地。

3.2 評價(jià)等級單位的確定

研究區(qū)宜林地按適宜性程度、限制性因素和生產(chǎn)能力的高低分為Ⅰ等宜林地、Ⅰ等宜林地、Ⅲ等宜林地及Ⅳ等林地。

Ⅰ等為高度適宜林地。最適于林業(yè)開發(fā)利用的土地，對林業(yè)利用無明顯限制因子或極少限制，林用土地質(zhì)量好；

Ⅱ等為中度適宜林地。一般適于林業(yè)開發(fā)利用的土地，受一定自然因子的限制，林地質(zhì)量中等；

Ⅲ等為勉強(qiáng)適宜林地。林業(yè)開發(fā)利用有一定困難的土地，受各種自然因素限制較大，林地質(zhì)量較差；

Ⅳ等為暫時不適宜林地。林木生長極其困難的土地，受各種自然因素限制相當(dāng)嚴(yán)重，以致于在一定條件下無法確保對其土地進(jìn)行有效而持久的利用。

本研究在適宜類的基礎(chǔ)上按其限制因素及其強(qiáng)度又進(jìn)行了亞級的劃分，即在質(zhì)量等級范圍內(nèi)找出其主要限制性種類和需改良措施的種類。

3.3 評價(jià)指標(biāo)體系的建立

土地評價(jià)因素是指構(gòu)成土地的各要素或部分要素的性質(zhì)，評價(jià)因素是評價(jià)因子的具體化［13］。選取評價(jià)因素，是林地適宜性評價(jià)的核心，評價(jià)因素選擇的是否合理直接關(guān)系到評價(jià)結(jié)果的科學(xué)性和實(shí)用性，因此，本文選擇評價(jià)指標(biāo)時遵循如下原則：（1）穩(wěn)定性原則；（2）綜合性原則；（3）主導(dǎo)性原則；（4）現(xiàn)實(shí)性原則。并根據(jù)本研究區(qū)的自然氣候條件以及上面所述評價(jià)因子的選取原則，經(jīng)過比較分析，與專家交流探討選取了降水量、大風(fēng)日數(shù)、地貌類型（壟狀沙丘、平緩沙地、帶狀平原）、土壤類型、有機(jī)質(zhì)含量、有效土層厚度、土地鹽堿程度、地下水埋深8個對研究區(qū)域影響較大的自然因素。

3.4 評價(jià)單元的確定

土地評價(jià)單元是土地適宜性評價(jià)中數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)處理和成果表示的最基本地塊［14］。本研究通過研究調(diào)查資料和借鑒國內(nèi)外專家經(jīng)驗(yàn)，對林地適宜性評價(jià)單元進(jìn)行劃分時，以行政區(qū)劃圖和土地利用類型圖為底圖，相繼疊加上述8種因子的方法確定為研究區(qū)林地適宜性評價(jià)的基本單元。

4 結(jié)果與分析

4.1 宜林地等級的劃分與面積統(tǒng)計(jì)匯總

為了使劃分結(jié)果更加科學(xué)，分界點(diǎn)的分值確定利用ArcMAP將評價(jià)對象分為4等，同時查閱文獻(xiàn)及參考相關(guān)專家的意見，將確定研究區(qū)高度適宜林地的分?jǐn)?shù)界限為150分，中度適宜林地的分?jǐn)?shù)界限為130分，勉強(qiáng)適宜林地的分?jǐn)?shù)界限為105分，105分以下為不適宜林地。

以林地適宜性評價(jià)單元，即林地適宜性評價(jià)8因子疊置圖為單位，按4個等級進(jìn)行面積量算，獲得本研究區(qū)林地適宜性評價(jià)面積統(tǒng)計(jì)表，評價(jià)結(jié)果分級賦值如表2所示。

表2 林地適宜等級區(qū)劃

4.2 林地適宜性評價(jià)結(jié)果分析

林地適宜性評價(jià)結(jié)果顯示（圖1）：在未考慮任何社會經(jīng)濟(jì)因素條件下，科左后旗林業(yè)參評土地總面積為1 089 666.18hm2，宜林地所占參評土地面積比99.03%，其中高度適宜林地面積為287 233.56hm2，占參評土地面積的26.3%：在參評土地中，中度適宜林地所占面積比重最大，面積484 501.09hm2，占參評土地面積的44.4%；勉強(qiáng)適宜林地面積為307 407.94 hm2，所占百分比為28.3%；暫時不適宜林地面積為10 523.10hm2，占參評土地面積不到1%。

圖1 科左后旗林地適宜性評價(jià)圖

從空間分布來看，高度適宜林地主要分布在中西北部沙丘沙地牧林區(qū)與東部沿遼平原農(nóng)業(yè)區(qū)，即朝魯吐鎮(zhèn)、努古斯臺鎮(zhèn)、甘旗卡鎮(zhèn)及雙勝鎮(zhèn)，只有一小部分零散分布；中度適宜性林地主要分布在科左后旗東南部與西部，分布面積最大，勉強(qiáng)適宜林地分布在科左后旗北部與南部淺丘甸農(nóng)林牧區(qū)，即茂道吐蘇木、阿古拉鎮(zhèn)、阿都沁蘇木、努古斯臺鎮(zhèn)北側(cè)及常勝鎮(zhèn)；不適宜林地主要分布在研究區(qū)中北部地區(qū)，這些地區(qū)也是主要鹽堿地分布地區(qū)，并受地貌與大風(fēng)影響，加之降水偏少，使得該地區(qū)干燥度大，林地生長受到限制。

4.3 限制性因素分析

（1）高度適宜。高度適宜林地主要分布在地下水位淺、降水充足、非鹽堿化地區(qū)。各個因子條件均很好，對林業(yè)利用基本無限制性因子，是科左后旗最適宜造林的地區(qū)。

（2）中度適宜林地限制性因子分析。中度適宜林地主要受土壤類型、土層厚度、有機(jī)質(zhì)含量等影響因子的限制。受土壤類型影響因子限制的中度適宜林地主要分布在研究區(qū)東西部地區(qū)，主要土壤類型為沙土；主要受土層厚度因子制約的林地分布在科左后旗東部地區(qū)，即金寶屯鎮(zhèn)、海魯吐鎮(zhèn)、查日蘇鎮(zhèn)、吉爾嘎朗鎮(zhèn)東部，這些地區(qū)的土層厚度不足30cm，此外，研究區(qū)中西部的努古斯臺、甘旗卡東部地區(qū)土層厚度不足20cm；受有機(jī)質(zhì)含量影響的林地主要分布在中西部地區(qū)，有機(jī)質(zhì)含量不到0.6%，土層薄、有機(jī)質(zhì)含量低成為這些地區(qū)造林的最大限制因素。

（3）勉強(qiáng)適宜林地限制性因子分析。勉強(qiáng)適宜林地的主要限制因子為降水量、土層厚度和有機(jī)質(zhì)等因子。受降水量因子制約的勉強(qiáng)適宜林地主要分布在科左后旗中北部地區(qū)，即努古斯臺鎮(zhèn)北部、茂道吐蘇木、阿古拉鎮(zhèn)、阿都沁蘇木西部等；受土層厚度因子限制的勉強(qiáng)適宜林地分布在努古斯臺鎮(zhèn)北部、茂道吐蘇木、阿古拉鎮(zhèn)等地區(qū)，這些地區(qū)土層厚度不足20cm；而主要受土壤有機(jī)質(zhì)限制的地區(qū)有努古斯臺鎮(zhèn)北部、茂道吐蘇木、阿古拉鎮(zhèn)，這些地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)0.6以下。

（4）不適宜林地限制性因子分析。不適宜林地的限制性因子較多，主要受降水量、土層厚度、土壤類型、土壤有機(jī)質(zhì)、大風(fēng)日數(shù)、地下水埋深以及鹽堿化程度的限制。對于不適宜林地往往不只受單因子的限制，而是受幾個因子的多重限制?？谱蠛笃熘斜辈康貐^(qū)受土層厚度、土壤有機(jī)質(zhì)、鹽堿化程度、降水量及土壤類型的5重因子限制；研究區(qū)南部受降水和有機(jī)質(zhì)的限制；受大風(fēng)日數(shù)和地下水埋深雙重因子限制的地區(qū)零星分布在研究區(qū)東部；努古斯臺鎮(zhèn)受有機(jī)質(zhì)、降水因子的雙重限制。

4.4 林地開發(fā)趨勢

以林地適宜性評價(jià)圖為底圖，疊加2009年林業(yè)開發(fā)利用現(xiàn)狀圖，得出適宜林地面積變化、改良利用的林地面積與今后林地面積調(diào)整數(shù)量與空間分布圖（圖2）。研究區(qū)2009年高度適宜林地共30 423.83 hm2，其中高度適宜有林地、高度適宜灌木林地及高度適宜疏林地分別占高度適宜林地面積的32.0%、31.0%和37.0%，與理論值（評價(jià)結(jié)果得出的高度適宜林地面積）相差256 809.73hm2；中度適宜林地為38 267.27hm2，有林地、灌木林地和疏林地分別占中度適宜林地面積的41.0%、13.0%和46.0%，與理論值（評價(jià)結(jié)果得出的高度適宜林地面積）相差甚多，即446 233.82hm2；勉強(qiáng)適宜林地面積為21 906.42hm2，有林地、灌木林地和疏林地在勉強(qiáng)適宜林地中分別占52.0%、7.0%和41.0%，占勉強(qiáng)適宜林地的7.1%；值得一提的是，在2000年不適宜作為林地來開發(fā)的土地，到2009年已改良一部分土地作為林地，面積達(dá)588.43hm2，其中，有林地、灌木林地和疏林地分別占61.0%、2.0%和37.0%，今后還需要改良的林地面積為9 934.67hm2。

由此得出，2009年林地現(xiàn)狀與理論值相差甚多，其中，大部分勉強(qiáng)適宜與不適宜林地類型需要改良后才可利用，但改良后的林地結(jié)構(gòu)極不合理；今后應(yīng)加大力度，調(diào)整林地利用結(jié)構(gòu)。

圖2 科左后旗基于林地適宜性的2009年林地調(diào)整分布圖

5 結(jié)論

本研究以科爾沁沙地典型區(qū)科爾沁左翼后旗為例，在RS與GIS軟件平臺下，在2009年遙感影像數(shù)據(jù)與研究區(qū)8個主要評價(jià)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過多次疊加與對比，分別得到研究區(qū)林地適宜性評價(jià)單元圖、林地適宜性評價(jià)結(jié)果圖，進(jìn)一步將林地適宜性評價(jià)結(jié)果與2009年林業(yè)現(xiàn)狀進(jìn)行對比分析，為今后林業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

（1）總的來看，科左后旗參評土地總面積1 089 666.18 hm2，宜林地所占參評土地面積比99.03%，其中，中度適宜林地所占面積比重最大，占參評土地面積的44.46%；

（2）勉強(qiáng)適宜林地為28.21%，高度適宜林地占26.36%，不適宜林地面積為10 523.10hm2，占參評土地面積的不到1%。高度適宜林地基本無限制性因子；中等適宜林地主要受土壤類型、土層厚度、有機(jī)質(zhì)含量等影響因子的限制；不適宜林地的限制性因子較多，主要受降水量、土層厚度、土壤類型、土壤有機(jī)質(zhì)、大風(fēng)日數(shù)、地下水埋深以及鹽堿化程度的限制；勉強(qiáng)適宜林地的主要限制因子為降水量、土層厚度和有機(jī)質(zhì)等因子。

（3）對比分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，到2009年已改良一部分立地條件差的土地作為林用地，改良的面積達(dá)588.43 hm2，今后還需要改良的林業(yè)用地面積為295 436.20 hm2，并應(yīng)加大力度，調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)。

［1］烏蘭圖雅.20世紀(jì)科爾沁的農(nóng)業(yè)開發(fā)與土地利用變化［J］.自然資源學(xué)報(bào)，2002，17（2）：157－161.

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Evaluation on Forestry Suitability in the Horqin Sandy Land—A Case Study in Horqinzuoyihouqi Banner

LI Yan，Wulantuya
（College of Geographical Science，Inner Mongolia Normal University，Hohhot010022，China）

Based on the remote sensing image in 2009and the data reflecting nature，society and economy of the study area，unit map and last map of woodland suitability were obtained through the 3Stechnology，mathematical statistic methods，multiply superimposing and comparatively analysis.And the evaluation result of woodland suitability was analyzed and further compared with the woodland condition in 2009in order to provide basis for the further sustainable development of woodland.The results showed that the area of the highly suitable，the medium suitable，the margin suitable and unsuitable forest land in the study area are 287 233.56hm2，484 501.09hm2，307 407.94hm2and 10 523.10hm2，respectively.The woodland area needed to be improved in the future was 295 436.20hm2.And the structure of land use need to be intensified and adjusted.

forestry；suitability evaluation；Horqin sandy land

S714.8

A

1005－3409（2011）06－0236－04

2011－04－15

2011－05－19

國家自然科學(xué)基金（40961034）

李燕（1985－），女，內(nèi)蒙古興安盟人，在讀研究生，研究方向?yàn)橥恋乩门c土地覆蓋變化。E－mail：liyan＿0601＠163.com