科爾沁沙地林地適宜性評價——以科爾沁左翼后旗為例

李 燕，烏蘭圖雅

（內蒙古師范大學 地理科學學院，呼和浩特 010022）

科爾沁沙地林地適宜性評價
——以科爾沁左翼后旗為例

李 燕，烏蘭圖雅

（內蒙古師范大學 地理科學學院，呼和浩特 010022）

研究基于2009年遙感影像數據和反映該研究區自然、社會、經濟方面的資料，通過3S技術、數學統計方法及文獻資料法，并多次疊加與對比分析，得到研究區林地適宜性評價結果，并進一步將林地適宜性評價結果與2009年林業現狀進行對比分析。結果表明：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484 501.09hm2，勉強適宜林地面積為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，調整林地利用結構的面積為295 436.20hm2。

林地；適宜性評價；科爾沁沙地

科爾沁沙地位于內蒙古東段，是我國北方典型的農牧交錯地區，土地的大面積荒漠化是該區20世紀最顯著的景觀變化，已成為制約內蒙古東部地區經濟發展的主要生態問題［1］。進入21世紀以來，國家以及自治區高度重視科爾沁荒漠化治理工作，實施了一系列生態工程，如“國家防沙治沙工程”、“退耕還林還草工程”等，使當地生態發生了前所未有的變化［2－6］。但近年來的研究結果表明，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衰退甚至死亡［7－8］。在干旱、半干旱和亞濕潤干旱區，水分因子是影響植物生存、生長發育和環境對植被支持力的關鍵因素，植被恢復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，導致林木水分營養面積不足、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技術及數學統計方法，選取全球變化研究的首選地之一科爾沁沙地為研究區，進行林地適宜性定性與定量化評價，為今后林業可持續發展提供依據。

1 研究區概況

本文選擇的研究區科爾沁左翼后旗（科左后旗）位于我國北方農牧交錯帶東段，地理位置121°30′－123°43′E，42°43′－43°42′N，屬季風氣候邊緣區，具有典型的環境敏感性和脆弱性，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，地貌特點為固定沙丘、半固定沙丘和流動沙丘相結合，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、森林植被類的農作物植被類等。該旗以畜牧業經濟為主體，農牧林結合的地區，養殖業和種植業較發達。農業比重較大，屬于典型的半農半牧地區，糧食作物主要有玉米、優質水稻等等，是國家和自治區商品糧基地。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源

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個波段的遙感數據為主要信息源，同時輔助使用反映研究區自然、社會、經濟方面的數據和文字資料，如科左后旗土壤普查報告和土壤調查樣點資料，內蒙古自治區通遼市科爾沁左翼后旗森林分類區劃界定報告（2001），通遼市科左后旗水資源可持續開發利用規劃（2009），科爾沁左翼后旗土地利用現狀圖（2009），科左后旗地形圖（1975年），科左后旗土壤類型分布圖（1984年），科左后旗土壤養分點位圖（1984年），科左后旗氣候要素圖（1984年），科爾沁左翼后旗綜合農牧業區劃圖（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 層次分析法與權重確定 權重確定的正確與否是關系到林地適宜性評價結果是否正確或是否符合客觀實際的關鍵環節。由于不同的評價因子對林地適宜性的影響程度不同，只有對各評價因子的重要性（即權重）大小做出正確判斷，才能保證評價結果的真實性。

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

表1 評價因子權重值

2.2.2 加權指數和法 將采用加權指數和法計算各柵格單元的綜合質量指數來確定各柵格單元對林地的適宜程度，如將確定的各單項參評因子的權重值，同相應的單項參評因子的分值相乘，然后求指數和，其計算公式為：

式中：F——林地評價單元的綜合質量指數；ai——第i項林地參評因子的權重；bi——第i項林地參評因子的評價分值。

進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重進行疊加求和，在ArcGIS 9.2中計算評價結果，得出研究區林地適宜性評價結果圖。

2.2.3 限制因素法 限制因素法［12］是一種較為實用的經驗方法，即按照土地利用類型對土地的最低要求，依據各評價因素對各類土地適宜性和限制性程度分別定出臨界指標，并把指標最低的單項因素作為確定土地利用總適宜性指標。這一方法的基本原理是：在影響土地生產力的眾多因素中，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，其它條件再好也難以發揮作用。在實際評價中，對每一評價單元用各參評因素的臨界指標篩選，按照農用地優先，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 林地適宜性評價內容

3.1 評價對象

根據科爾沁左翼后旗地形地貌條件，本次林地適宜性評價對象包括常規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 評價等級單位的確定

研究區宜林地按適宜性程度、限制性因素和生產能力的高低分為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。最適于林業開發利用的土地，對林業利用無明顯限制因子或極少限制，林用土地質量好；

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

Ⅲ等為勉強適宜林地。林業開發利用有一定困難的土地，受各種自然因素限制較大，林地質量較差；

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嚴重，以致于在一定條件下無法確保對其土地進行有效而持久的利用。

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

3.3 評價指標體系的建立

土地評價因素是指構成土地的各要素或部分要素的性質，評價因素是評價因子的具體化［13］。選取評價因素，是林地適宜性評價的核心，評價因素選擇的是否合理直接關系到評價結果的科學性和實用性，因此，本文選擇評價指標時遵循如下原則：（1）穩定性原則；（2）綜合性原則；（3）主導性原則；（4）現實性原則。并根據本研究區的自然氣候條件以及上面所述評價因子的選取原則，經過比較分析，與專家交流探討選取了降水量、大風日數、地貌類型（壟狀沙丘、平緩沙地、帶狀平原）、土壤類型、有機質含量、有效土層厚度、土地鹽堿程度、地下水埋深8個對研究區域影響較大的自然因素。

3.4 評價單元的確定

土地評價單元是土地適宜性評價中數據獲取、數據處理和成果表示的最基本地塊［14］。本研究通過研究調查資料和借鑒國內外專家經驗，對林地適宜性評價單元進行劃分時，以行政區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林地適宜性評價的基本單元。

4 結果與分析

4.1 宜林地等級的劃分與面積統計匯總

為了使劃分結果更加科學，分界點的分值確定利用ArcMAP將評價對象分為4等，同時查閱文獻及參考相關專家的意見，將確定研究區高度適宜林地的分數界限為150分，中度適宜林地的分數界限為130分，勉強適宜林地的分數界限為105分，105分以下為不適宜林地。

以林地適宜性評價單元，即林地適宜性評價8因子疊置圖為單位，按4個等級進行面積量算，獲得本研究區林地適宜性評價面積統計表，評價結果分級賦值如表2所示。

表2 林地適宜等級區劃

4.2 林地適宜性評價結果分析

林地適宜性評價結果顯示（圖1）：在未考慮任何社會經濟因素條件下，科左后旗林業參評土地總面積為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與東部沿遼平原農業區，即朝魯吐鎮、努古斯臺鎮、甘旗卡鎮及雙勝鎮，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，勉強適宜林地分布在科左后旗北部與南部淺丘甸農林牧區，即茂道吐蘇木、阿古拉鎮、阿都沁蘇木、努古斯臺鎮北側及常勝鎮；不適宜林地主要分布在研究區中北部地區，這些地區也是主要鹽堿地分布地區，并受地貌與大風影響，加之降水偏少，使得該地區干燥度大，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。各個因子條件均很好，對林業利用基本無限制性因子，是科左后旗最適宜造林的地區。

（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、有機質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東西部地區，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，即金寶屯鎮、海魯吐鎮、查日蘇鎮、吉爾嘎朗鎮東部，這些地區的土層厚度不足30cm，此外，研究區中西部的努古斯臺、甘旗卡東部地區土層厚度不足20cm；受有機質含量影響的林地主要分布在中西部地區，有機質含量不到0.6%，土層薄、有機質含量低成為這些地區造林的最大限制因素。

（3）勉強適宜林地限制性因子分析。勉強適宜林地的主要限制因子為降水量、土層厚度和有機質等因子。受降水量因子制約的勉強適宜林地主要分布在科左后旗中北部地區，即努古斯臺鎮北部、茂道吐蘇木、阿古拉鎮、阿都沁蘇木西部等；受土層厚度因子限制的勉強適宜林地分布在努古斯臺鎮北部、茂道吐蘇木、阿古拉鎮等地區，這些地區土層厚度不足20cm；而主要受土壤有機質限制的地區有努古斯臺鎮北部、茂道吐蘇木、阿古拉鎮，這些地區土壤有機質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、土壤有機質、大風日數、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。科左后旗中北部地區受土層厚度、土壤有機質、鹽堿化程度、降水量及土壤類型的5重因子限制；研究區南部受降水和有機質的限制；受大風日數和地下水埋深雙重因子限制的地區零星分布在研究區東部；努古斯臺鎮受有機質、降水因子的雙重限制。

4.4 林地開發趨勢

以林地適宜性評價圖為底圖，疊加2009年林業開發利用現狀圖，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整數量與空間分布圖（圖2）。研究區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（評價結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（評價結果得出的高度適宜林地面積）相差甚多，即446 233.82hm2；勉強適宜林地面積為21 906.42hm2，有林地、灌木林地和疏林地在勉強適宜林地中分別占52.0%、7.0%和41.0%，占勉強適宜林地的7.1%；值得一提的是，在2000年不適宜作為林地來開發的土地，到2009年已改良一部分土地作為林地，面積達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年林地現狀與理論值相差甚多，其中，大部分勉強適宜與不適宜林地類型需要改良后才可利用，但改良后的林地結構極不合理；今后應加大力度，調整林地利用結構。

圖2 科左后旗基于林地適宜性的2009年林地調整分布圖

5 結論

本研究以科爾沁沙地典型區科爾沁左翼后旗為例，在RS與GIS軟件平臺下，在2009年遙感影像數據與研究區8個主要評價指標的基礎上，通過多次疊加與對比，分別得到研究區林地適宜性評價單元圖、林地適宜性評價結果圖，進一步將林地適宜性評價結果與2009年林業現狀進行對比分析，為今后林業可持續發展提供依據。

（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、有機質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、土壤有機質、大風日數、地下水埋深以及鹽堿化程度的限制；勉強適宜林地的主要限制因子為降水量、土層厚度和有機質等因子。

（3）對比分析結果發現，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588.43 hm2，今后還需要改良的林業用地面積為295 436.20 hm2，并應加大力度，調整土地利用結構。

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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

國家自然科學基金（40961034）

李燕（1985－），女，內蒙古興安盟人，在讀研究生，研究方向為土地利用與土地覆蓋變化。E－mail：liyan＿0601＠163.com