青海湟水规模化林场立地分类研究

李清顺，刘 勇

(1.国家林业和草原局 西北调查规划设计院; 2.旱区生态水文与灾害防治国家林业和草原局局重点实验室，西安 710048)

森林立地分类研究国外始于18世纪末，发展实践中，出现了不同的学术流派，其中主要有法国-瑞士的植物群落学派、英美的动态学派、俄国的林型学派、德国的生态学派。我国在20世纪50年代开始林地立地分类工作，当时学习前苏联理论和方法，并在前苏联专家指导下工作[3-5]，森林调查中根据前苏联生物地理群落学派的林型学，主要对有林地划分林型，将林型作为组织森林经营类型的主要因素；造林调查设计依据前苏联生态学派的林型学，主要对宜林地划分立地条件类型，因此形成了两条不同的技术路线。20世纪80年代后期，林业部资源司组织开展了“中国森林立地类型研究”，1988年编制完成了《中国森林立地分类》，首次建立了统一的森林立地分类系统[6]。该系统共分为6级，分别是立地区域、立地区、立地亚区、立地类型小区、立地类型组、立地类型，为各地在森林经营、造林设计时划分和确定立地类型组及立地类型提供了理论与技术基础。1988-1991年，根据《中国森林立地分类》，在综合多因素分析基础上依据主导因素分区分类方法,进一步实施了林地立地类型划分，将我国划分为8个立地区域、50个立地区、173个立地亚区、501个立地类型小区、1 736个立地类型组、4 517个立地类型，并出版了《中国森林立地类型》专著，是《中国森林立地分类》的延伸、细化和实践。

青海省地理位置和生态区位独特，是我国生态保护建设的主战场，在我国生态保护建设中发挥着举足轻重的作用。2016年习近平总书记在青海考察时强调，青海最大的价值在生态、最大的责任在生态、最大的潜力也在生态，必须把生态文明建设放在突出位置来抓[1]。2019年9月18日，习近平总书记在郑州主持召开黄河流域生态保护和高质量发展座谈会时强调，黄河流域是我国重要的生态屏障和重要的经济地带，在我国经济社会发展和生态安全方面具有十分重要的地位，保护黄河是事关中华民族伟大复兴和永续发展的千秋大计[2]。河北塞罕坝林场的实践和取得的成就，充分体现了规模化林场在专业化、规模化、集约化经营管理森林资源方面的优势，给我国人工造林和林地管理以很大启示，即科学造林、科学营林。国家林业和草原局提出以塞罕坝林场为榜样加快推进林业改革发展，积极规划推动规模化林场建设，争取在全国再建设一批规模大、示范性强的国有林场和基地。青海湟水规模化林场就是我国新时代三个规模化试点林场之一，地处黄土高原与青藏高原过渡地带的特殊地理位置决定了其具有黄土高原和青藏高原的双重水文气候特征。根据《中国森林立地类型》，湟水规模化林场属于黄土高原暖温带立地区域—黄土丘陵立地区—青海东部黄土丘陵沟壑立地亚区(Ⅲ19D)。为了加快湟水规模化林场建设进度，青海省编制了《青海湟水规模化林场试点方案(2018-2025年)》，确定了发展思路和主要建设工程，将林地立地分类与评价研究确定为重要科技支撑体系和科技支撑措施，为此，我们依据该林场森林资源规划设计调查数据、DEM数据、土壤数据和林地管理现状，参照《中国森林立地类型》方法，重新进行了该规模化林场立地类型划分，并对典型立地类型特征进行了描述，以期指导造林和林地管理。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

青海湟水规模化林场地处湟水干流的中下游，范围包括西宁市所辖的湟源、湟中、大通等3县，海东市的平安、互助、乐都、民和等4县(区)的湟水河及其支流两岸山体，海拔1 650～3 900 m。地理位置介于东经101°6′～103°3′，北纬 36°50 ′～37 °01 ′。东起民和县马场垣乡，西至湟源县塔湾乡，东西长度约178.3 km，总面积458 508.1 hm2。湟水河流域位于黄土高原向青藏高原的过渡地带，根据地形和海拔高度，流域可分为川水、浅山、脑山3种地形。湟水规模化林场共有林地面积245 743.84 hm2，其中乔木林36 810.75 hm2，灌木林地102 637.84 hm2，疏林地398.83 hm2，宜林地面积(含无立木林地)68 844.35 hm2，森林覆盖率27.64%。海拔高，气候寒冷，森林类型中，乔木林树种主要有青海云杉Piceacrassifolia、杨树Populus、桦木Betula、水杉Metasequoiaglyptostroboides、柏树Platycladusorientalis、油松Pinustabuliformis等，灌木林树种主要有沙棘Hippophaerhamnoides、柠条Caraganakorshinskii、杜鹃Rhododendronsimsii、小蘖Berberiskawakamii、金露梅Potentillafruticosa、银露梅P.glabra等。

1.2 数据来源

数据来源包括规模化林场最新的森林资源规划设计调查数据、数字高程模型(DEM)、土壤数据(1∶100万土壤分布数据，中国科学院南京土壤研究所)。

1.3 研究方法

1.3.1 数据重新区划 该林场原森林资源规划设计调查中的林地小班区划较为粗放，很多小班存在跨沟、跨梁等现象。对小班提取时，采用面提取方式，即提取整个面区域内的平均值，因此对海拔特别是坡度的提取会产生较大误差，直接影响立地类型的划分和林地质量评价结果[8]。因此，以DEM生成的坡向图为依据，对林场小班重新区划并将其作为立地类型划分的基础。重新区划后，林地范围依然以森林资源规划设计调查结果为准。

1.3.2 地形因子 影响立地质量的地形因子包括海拔、坡度、坡向等。海拔、坡度利用DEM和坡度图，采用面提取的方式提取到重新区划后的小班库中。

1.3.3 土壤厚度 土壤厚度采用森林资源规划设计调查中的调查数据，采用空间挂接的方式获取，对于所缺数据，参考周围数据并进行补充。对于无法补充的数据现地调查后补充完善。

1.3.4 因子量化分级 根据相关技术规程，并结合林场实际情况，将坡度分为三级：Ⅰ级为平缓坡，0～15°；Ⅱ级为斜陡坡，15°～35°；Ⅲ级为急险坡，36°以上。坡向共分为9类，具体分类及各类的方位角如表1所示[9]。因子量化时，将坡向分为阴坡(Ⅰ级，包括北坡、东北坡和西北坡)、半阴半阳坡及无坡向(Ⅱ级，包括无坡向、东坡、西坡)和阳坡(Ⅲ级，包括南坡、东南坡和西南坡)三类或三级。土层厚度也分为三级：厚(Ⅰ级)，土层厚度≥60 cm；中(Ⅱ级)，土层厚度30～60 cm；薄(Ⅲ级)，土层厚度<30 cm。地貌(海拔)按当地习惯分成三类：“川水”，沿湟水河、黄河两岸分布的台阶地和河漫滩组成的狭小盆地，地形平坦、海拔高度1 680～2 600 m；“浅山”，由河谷向外延伸的“浅山”—黄土丘陵沟壑，地形复杂，荒山秃岭，水土流失严重；“脑山”，在黄河、湟水河及其支流上游的石质高山陡坡和峡谷平坦交错地形，土层厚，水分条件好，植被盖度高。量化因子分级表详见表2。

图1 研究区坡度、坡向图

表1 森林资源调查样地坡向分类

表2 因子量化分级表

2 结果和分析

2.1 划分标准和依据

本次划分依然采用黄土丘陵立地区-黄土丘陵沟壑立地亚区的分类系统，立地类型小区以中地貌(川水、浅山、脑山)来划分，立地类型组以坡向来划分，立地类型以坡度、土壤厚度来划分。

2.2 划分结果

根据以上标准，湟水规模化林场共划分为3个类型小区、8个立地类型组和51个立地类型(表3)，立地类型分布如图2。

表3 立地单元划分依据及标准

表4 湟水规模化林场立地类型

2.3 典型立地类型及其特征

根据分类结果，湟水规模化林场具有典型代表性的立地类型有浅山阳坡斜陡薄土层立地类型(236)，浅山阳坡斜陡厚土层立地类型(234)，浅山阴坡斜陡薄土层立地类型(216)，浅山半阴半阳坡斜陡薄土层立地类型(226)。

2.3.1 土壤厚度浅山阳坡斜陡薄土层立地类型(236) 该立地类型处于黄土丘陵阳坡，海拔范围2 000～2 815 m，坡度15°～35°，土层厚度30 cm以下，土壤类型以灰钙土、栗钙土、黄绵土为主。本立地类型主要造林树种有青杨、山杨、榆树、油松、祁连圆柏、柠条、沙棘等。

2.3.2 浅山阳坡斜陡厚土层立地类型(234) 该立地类型处于黄土丘陵阴坡，海拔范围2 100～2 940 m，坡度15°～35°，土层厚度60 cm以上，土壤类型以栗钙土、淡栗钙为主。主要造林树种有青杨、山杨、榆树、油松、樟子松、祁连圆柏、柠条、沙棘等。

2.3.3 浅山阴坡斜陡薄土层立地类型(216) 该立地类型处于黄土丘陵阴坡，海拔范围2 000～2 900 m，坡度15°～35°，土层厚度30 cm以下，土壤类型以栗钙土、淡栗钙土、灰钙土、黄绵土为主。主要造林树种有青海云杉、白桦、青杨、山杨、油松、樟子松、柠条、沙棘等。

2.3.4 浅山半阴半阳坡斜陡薄土层立地类型(226) 该立地类型处于黄土丘陵半阴半阳坡，海拔范围2 000～2 940 m，坡度15°～35°，土层厚度30 cm以下，土壤类型以灰钙土、栗钙土、黄绵土为主。主要造林树种有油松、白桦、青杨、山杨、樟子松、祁连圆柏、榆树、柠条、沙棘等。

2.4 立地类型分类结果验证

由于规模化林场覆盖范围大，涉及县(区)多，因此根据典型性和代表性原则，在规模化林场涉及的区域内选取西宁市湟水林场、大通县试验林场、湟中县蚂蚁沟林场、湟源县南山林场、平安区边家滩林场、互助县实验林场等6个林场进行验证，再在每个林场随机选取验证4～5个小班，共布设验证小班25个。

从表5的验证结果来看，验证立地类型正确小班数为21个，正确率为84.0%。其中，由于坡向错误的小班3个，由于土层厚度错误的小班2个(有重叠，9小班坡向和土层厚度同时错误)。而坡向错误全部为半阴半阳坡和阳坡之间的错误，并不能排除现场调查人员的主观错误。土层厚度由于采用原始数据挂接的方式获取，并不排除挂接错误的可能性。综上，本研究的分类结果精度较高，在少量外业修正的基础上可以达到林业调查和生产的需求。

3 结论与讨论

3.1 结论

(1)根据湟水规模化林场的特点，选取中地貌(川水、浅山、脑山)、坡向、坡度、土壤厚度作为立地类型划分的因子，将湟水规模化林场共划分为3个类型小区、8个立地类型组和51个立地类型。

(2)湟水规模化林场具有典型代表性的立地类型有浅山阳坡斜陡薄土层立地类型(236)，浅山阳坡斜陡厚土层立地类型(234)，浅山阴坡斜陡薄土层立地类型(216)，浅山半阴半阳坡斜陡薄土层立地类型(226)。总体来说立地类型较差。

(3)选择25个小班进行现地验证，21个小班立地类型划分正确，正确率84.0%。考虑到调查人员的主管错误和土壤厚度的挂接错误，可以认为本研究的分类结果精度较高，在少量外业修正的基础上可以达到林业调查和生产的需求。

3.2 讨论

(1)本研究在研究方法上依然采用黄土丘陵立地区-黄土丘陵沟壑立地亚区的分类系统，以中地貌来划分立地类型小区，以坡向来划分立地类型组，以坡度和土壤厚度来划分立地类型。这样既保证了分类系统的一致性，又突出了湟水规模化林场自身的自然特点。

(2)本研究采用中地貌、坡向、坡度、土壤厚度作为立地类型划分的因子，为了分类的客观性，中地貌、坡向、坡度分别采用DEM数据、坡向图、坡度图进行提取。由于原森林资源规划设计调查数据中原有小班区划过大，很多存在跨沟、跨梁现象，因此本研究以坡向为主因子对规模化林场进行了重新区划，保证了数据的客观性，提高了划分的精度。

(3)对于土壤厚度来说，为了避免大量的外业调查，对重区划后的小班库参照原森林资源规划设计调查数据进行了补充，对于无法补充的部分进行了少量外业调查。

(4)立地类型划分与立地质量评价是两个不可分割的部分，立地类型划分后要对其立地质量进行评价，然后根据评价结果给出具体的森林经营措施。但是限于篇幅，本研究仅对立地分类给出了分类结果，分类完成后的立地质量评价将是后续的一个很好的研究方向。