內蒙古天保工程區森林質量與結構變化評估分析

佈和，王智慧，曹淑云，薩礎拉

（內蒙古自治區林業和草原保護總站，呼和浩特 010020）

內蒙古自治區（不含內蒙古森工集團）天保工程區，即黃河上中游工程區、嶺南八局及三旗市工程區，涉及9 個盟（市）54 個旗縣[1]。工程區總面積3 066.7萬公頃，林地面積1 333.3萬公頃。工程實施23年來，始終堅持以森林資源休養生息和恢復發展為主題，采取保護森林資源、加快森林培育和調整產業結構等措施，實現了工程區森林資源由過度消耗向提高森林質量轉變；荒漠化、沙化土地實現持續“雙減少”；生物多樣性明顯增加，森林生態功能明顯增強；職工生活明顯改善[2-3]?？茖W評估工程區森林質量和結構，對富民強區和筑牢祖國北疆生態安全屏障具有重大的指導意義。

1 森林質量和結構評估指標

利用全球MODIS產品數據庫、森林資源管理“一張圖”數據庫對天保工程區域的森林質量與結構指標進行監測評估[4]，評估指標包括NDVI、NPP、GPP、森林災害、森林年齡結構、郁閉度和覆蓋度。詳見表1。

表1 質量和結構指標參數表

2 森林質量與結構評估結果

利用植被指數、生產力、災害等級、齡組結構、郁閉度（覆蓋度）等級等數據，詳細分析天保工程區森林質量與結構變化。

2.1 歸一化植被指數（NDVI）變化

2010年內蒙古自治區天保工程區NDVI的區域平均值為0.36，2018 年NDVI 的區域平均值上升到0.40，區域平均值增加了0.04。2010 年呼倫貝爾市的NDVI 區域平均值在所有盟（市）中最高，為0.70，2018年此區的NDVI區域平均值增加到0.72。NDVI增幅最快的是鄂爾多斯市，增量0.06，增率27.27%。詳見表2、圖1。

圖1 天保工程區2010年和2018年NDVI示意圖

2.2 凈初級生產力（NPP）變化

2010年天保工程區NPP的區域平均值為0.20 千克碳/m2·a，2018年NPP的區域平均值上升到0.25 千克碳/ m2· a，區域平均值增加了0.05 千克碳/ m2· a。2010 年興安盟NPP 值0.49 千克碳/ m2· a 為最 高，2018 年呼倫貝爾市0.53 千克碳/ m2· a 的NPP 值最高。NPP 增幅最快的是呼和浩特市，增量0.09 千克碳/m2·a，增率40.91%。詳見表2、圖2。

圖2 天保工程區2010年和2018年NPP示意圖

2.3 總初級生產力（GPP）變化

2010 年天保工程區GPP 的區域平均值為0.36千克碳/m2·a，2018年，GPP的區域平均值上升到0.43千克碳/m2·a，區域平均值增加了0.07 千克碳/m2·a。呼倫貝爾市的GPP 區域平均值在所有盟（市）中最高（2010年為0.84千克碳/m2·a；2018年為0.93 千克碳/m2·a。GPP增幅最快是烏蘭察布市，增量0.15千克碳/m2·a，增率41.67%。詳見表2、圖3。

表2 天保工程區NDVI、NPP、GPP變化情況 單位:千克碳/m·2a

天保工程區2018 年與2010 年NDVI 變化量和NPP 變化量的相關系數僅為0.24，NDVI 變化量和GPP 變化量在內蒙古天保工程區的相關系數為0.45，遠低于兩者在全自治區0.6 和0.77 水平上的相關程度。可以推算，在天保工程區，NDVI 的變化并不是NPP 和GPP 變化的主要原因，NPP 的變化與GPP 的變化密切相關（相關系數0.89）。天保工程區NDVI 的增量為0.04，增率為11.11 %；NPP的增量為0.05 千克碳/ m2·a，增率為25.00 %；GPP的增量為0.07 千克碳/ m2·a，增率為19.44 %，詳見表2～3。

表3 2010年和2018年NDVI、NPP、GPP變化量相關系數情況

2.4 天保工程區森林面積按災害等級變化

2010 年天保工程區森林面積680.50 萬公頃，2018年天保工程區森林面積為761.79萬公頃。2018年天保工程區森林災害等級為輕的面積比2010年增加了6.87萬公頃，變化幅度為16.35%；等級為中減少了19.57萬公頃，變化幅度-42.81%；等級為重增加了1.46萬公頃，變化幅度15.51%；無災害增加了92.53萬公頃，變化幅度15.86%。由此看出，森林災害由中度向輕度轉好，森林質量逐漸提高，部分中度可能向重度發展，需要引起重視。詳見表4。

表4 2010和2018年度天保工程區森林災害等級變化表 單位：m2

2.5 天保工程區喬木林郁閉度和灌木林覆蓋度變化

2010年和2018年天保工程區喬木林面積分別為351.49萬公頃、364.65萬公頃。2018年等級為高的面積比2010 年增加了67.93 萬公頃，變化幅度為92.04%；郁閉度等級為中的面積減少了53.07萬公頃，變化幅度為-22.94%；郁閉度等級為低的面積減少了1.70萬公頃，變化幅度為-3.66%。詳見表5、圖4。

2010年和2018年天保工程區內，灌木林地面積分別為332.06 萬公頃、400.47 萬公頃。2018 年等級為密的面積比2010年減少了0.40萬公頃，變化幅度為-11.23%；覆蓋度等級為中的面積減少了0.54萬公頃，變化幅度為-2.21%；覆蓋度等級為疏的面積增加了69.35萬公頃，變化幅度為22.79%。詳見表6、圖5。

圖5 2010和2018年覆蓋度變化

表6 2010和2018年天保工程區灌木林地覆蓋度等級變化表 單位：hm2

2.6 天保工程區喬木林齡組結構變化

2010 年天保工程區的喬木林總面積351.49萬公頃，2018 年天保工程區的喬木林總面積364.65萬公頃，2018 年幼齡林面積比2010 年減少了6.06萬公頃，變化幅度為-7.00 %；中齡林面積增加了18.42 萬公頃，變化幅度為9.49%；近熟林面積增加了0.57萬公頃，變化幅度為1.60%；成熟林面積減少了0.64 萬公頃，變化幅度為-2.62%；過熟林面積增加了0.87萬公頃，變化幅度為8.09%。見表7、圖6。

圖6 2010和2018年天保工程區喬木林齡組變化

3 結論

3.1 森林質量逐步提高

天保工程區植被蓋度提高，凈初級生產力、總初級生產力增強。2018年天保工程區NDVI的區域平均值比2010年增加了0.04；年NPP 的區域平均值增加了0.05 千克碳/m2；年GPP的區域平均值增加了0.07 千克碳/m2。嶺南八局及三旗市工程區植被指數、生產力等指標絕對值較大，指標增幅較大的是鄂爾多斯市、呼和浩特市，通過工程保護，森林質量明顯提升。

3.2 森林面積擴大，森林覆蓋率提高

2018 年的喬木林、灌木林面積較2010 分別提高了3.74%和20.6%，森林面積不斷擴大，森林覆蓋率提高了2.6年百分點。

3.3 森林災害程度減少

2018年無災害的面積、森林災害等級為輕的面積均有所增加，無和輕度災害面積占森林面積的95.14%，較2010年提高了3.24個百分點。但森林災害等級為重度面積增加，需引起重視。

3.4 喬木林中齡林面積擴大，幼齡林面積減少

2018 年，喬木林中齡林面積較2010 年提高了9.49 %，幼齡林面積較2010 年減少了7.0 %。喬木林齡組結構幼、中、近成過面積比由2010 年的24∶25∶20調整為22∶58∶20，林分結構仍需進一步優化。