南方地区天然森林立地分类制图研究

南方地区天然森林立地分类制图研究

森林区位条件决定了该地区植被的类型和性质，对解决森林过渡带的问题具有重要的现实意义。立地分类的目标是依据不同地类性状差异将其划分为不同的等级和类别,如何获取科学合理的分类结果是林学领域的一项基础理论研究,也是现实中科学造林、营林的关键我国立地分类研究起步相对较晚,从早期利用前苏联波格来勃涅克林型学说进行立地类型的划分,到计算机制图、遥感技术和数据库管理技术的引入,立地分类研究获得了很大进展。王永昌以外业调查数据、研究区二类调查数据、Land-sat8OLI影像为数据源,以遥感、地理信息系统和多元统计分析为技术手段,通过对研究区气象气候条件、地形地貌、植被、土壤等因子进行定性和定量分析,确定立地主导因子划分立地类型,最后结合景观生态学理论深入分析研究区立地类型和空间分布特征,提出指导性意见,为发展持续、高效的林业生产提供理论依据。1山国家级自然保护区概况研究区位于福建省三明市将乐县西南部的龙栖山国家级自然保护区,地理坐标:117°13′-117°21′E、26°28′-26°37′N,全区总面积15693hm2材料和方法2.14年10月17日轨道号所用Landsat8OLI影像时相为2014年10月17日,轨道号120-42,影像空间分辨率为30m,辐射分辨率为12bit,数据级别L1T2.2立地因子提取2.2.2利用遥感图像提取位置因子2.2.3使用搜索数据提取立地因子通常L值取0.5,利用该模型算出研究区森林生物量约为249.649×103结果与分析3.1土壤类型、坡度与生物量由表2可看出,生物量与NDVI、土壤湿度、厚度、类型均呈较显著正相关,说明他们之间的影响是正向且显著的;与坡度、海拔呈负相关,其原因可能为海拔高和坡度大的地方,由于土壤自身重力、侵蚀等的作用,土层厚度减少,土壤的贮水能力降低,其结果直接作用于植被,使得生物量减少。由表4可知,在第1主成分和第2主成分中土壤类型和坡度分别起到了主要影响,通过对比各类要素的系数绝对值可知,第1~5主成分分别反映了土壤类型、坡度、海拔、NDVI和生物量指标。根据我国森林立地分类体系的构建原则3.2乐龙栖山水气藏森林立地类型分类体系对数据采用数据中心法进行标准化后,以外业200块样地的有效数据进行系统聚类。根据样本的数量结合实际情况,将200块样地划分成14类,见表5。本研究采用张万儒2级森林立地区(森林立地亚区)3级森林立地类型区(森林立地类型亚区)(森林立地类型组)4级森林立地类型(森林立地类型变型)其中,本研究区域福建将乐龙栖山国家级自然保护区属于:0级-东部季风森林立地区域1级-中亚热带森林立地带2级-武夷山戴云山森林立地区闽中低山丘陵森林立地亚区。立地分类体系是根据各个立地因子所处的地域差异情况构建的,能够反映出不同的立地区域以及区域内的结构差异(表6)。根据主导因子属性相同的原则在ArcGIS软件中采用叠置分析的方法进行多边形提取、归类、融合,划分研究区立地类型(图8)。3.3植被类型分类根据研究区域的情况,结合二类调查及外业数据,将立地植被类型分为松林、阔叶林、杉木林、竹林、疏灌林地和非林地6种3.4分类结果在arcgis中的叠加对比分析利用ArcGIS统计分析的功能计算每个立地类型的面积进行对比,并将研究区的森林景观类型和立地类型划分的结果在ArcGIS中进行叠加对比分析,得到各个立地类型内的植被类型情况(表7)及面积对比信息。由表7可知,面积较大的立地类型为3号(低山带山坡黄红壤土)、14号(中山带山洼黄红壤土)和12号(中山带山坡黄红壤土);面积最小的为6号(低山带山洼红壤土),仅占总面积的2.36%。4乐龙栖山保护区研究区属于武夷山戴云山森林立地区,闽中低山丘陵森林立地亚区。该亚区地处闽西北武夷山脉与闽中戴云山、鹫峰山的2大山脉之间,地貌以低山丘陵为主,地带性土壤为红壤,属中亚热带大陆性季风气候,温暖湿润,积温高,林木生长期长,立地条件优越,属闽北杉木中心产区。研究区内立地可划分为14类,其中低山带山坡黄红壤土、中山带山洼黄红壤土和中山带山坡黄红壤土面积较大,占到全区面积50%以上,低山带山洼红壤土面积最少,仅占总面积的2.36%。从立地条件上看,由于保护区内海拔变化不是很大,海拔高度对植被的影响并不突出,但是海拔较高的中山明显比较低的低山丘陵区域的森林覆盖率高,海拔较低的低山丘陵区域上非林地分布较多。在海拔800m以上的中山比较适合林木发育。松林喜欢在土壤湿度适中的潮土土壤上和阴坡上生长,同时要求海拔高度不能太高,中山山坡高度以上松林明显减少。阔叶林喜欢在海拔800m以上的中山、光照较好的阳坡以及土壤湿度较高的湿土土壤上生长。竹林喜好在海拔800m以上的中山、光照较好的阳坡以及土壤湿度较低的土壤上生长。杉木林喜好在湿度较高的湿土土壤上、光照适中的山坡阳坡上生长。疏灌木林喜好在海拔较高的地区。保护区可在相应适宜地方进行人工林的种植,大力培育材林,尤其是杉木林。本研究在福建将乐龙栖山国家级自然保护区森林立地分类的过程中,以下几方面有待进一步的研究:直接应用遥感技术进行森林景观类型和土壤类型划分是一个不断进行人机交互以提高分类精度的过程,由于条件有限,本研究的分类精度并不是很高,有待日后进一步分析,得到分类精度与解译标志数目的关系,为日后分类能够以最少的解译标志得到较高的精度提供参考。本研究仅仅对研究区进行了立地分类,但是要应用到林业生产经营工作的决策当中,还需要进一步的立地质量评价,同时需要结合当地的林业生产实际情况。2.2.1利用dem数据推导地形特征是影响立地类型和立地质量的重要因素,地形因子可以利用DEM数据在ArcGIS软件中得出,包括海拔、坡度、坡向以及坡位数据(图1~图4)。2.2.2.1土壤含水量因素对遥感影像采用CristCicone系数2.2.2.在envi软件中的应用归一化植被指数(nor-malizeddifferencevegetationindex)可以用于检测植被生长状态、植被覆盖度,是反映植被长势和丰度的重要参数之一,利用研究区遥感影像使用ENVI软件的功能模块即可得到。2.2.3.林地土壤调查根据《中国森林立地分类》中关于土层厚度的分级标准,结合研究区的实际情况,将土层厚度分为三级:薄土(0~24cm)、中土(24cm~49cm)、厚土(49cm以上),利用外业数据、二类调查数据建立林地土壤调查样点及其土层厚度数据库。通过实地调查取样对比二类调查数据并与遥感影像判读相结合的办法获取土壤类型。研究区内的土壤类型主要有黄壤、黄红壤、红壤、粗骨性黄壤、草甸土5类(图6)。2.2.3.2生物量因子通过研究区遥感数据及二类调查数据,建立基于样地的生物量遥感模型,验证模型精度后选取森林植被生物量模型为:3.1.1坡位等级划分为消除不同数量单位量纲影响,将非数量化因子重分类。坡位的变化直接导致土壤养分、土层湿度的变化,按照影响力大小将坡位分为山脊、山坡、山洼3个等级;按土壤生产能力由高到低分为黄壤土、黄红壤土、红壤土、粗骨性黄壤土、草甸土5个等级;依照森林资源