浙江省森林立地分类与立地质量评价

第1章绪论 1.1基本概念 立地（site）作为一个术语，首先应用于林业。1795年，德国林学家哈尔蒂希（Hartig）*早开展立地分类研究，他把林地分为差、中、好三种类型（Tesch，1980）。德国学者Ramann（1893）在他编著的《森林土壤学和立地学》一书中*早提出森林立地的概念，使森林立地分类和质量评价研究从过去的感性材料分类阶段，逐渐进入理性认识阶段。1904年，苏联学者莫洛佐夫发表了《林分类型及其在林学上的意义》一文，这是林型学的经典之作，莫洛佐夫因此被公认为林型学的创始人。莫洛佐夫认为，森林群落的组成、生产力和其他特点主要取决于外界环境条件，在一定的地理范围内，气候条件的差异不显著，主要取决于土壤条件。林分的总体就是立地条件或土壤条件相同的许多林分的联合（王高峰，1986）。芬兰林学家Cajander（1926）在芬诺斯坎迪亚（Fennoscandia）和西伯利亚开展立地分类研究，强调植物和环境及生境因子的相互关系，并提出了芬兰的立地分类。莫洛佐夫与Cajander关于林型和森林立地的研究奠定了森林立地学说的基础（钱凤魁，2011）。 一般认为，立地是林业用地中气候、地质、地貌、土壤、水文、植被及其他生物等自然环境因子的综合作用所形成的不同宜林地段。简言之，立地是支持树木生长的物理和生物环境条件基本一致的地段（Skovsgaard and Vanclay，2008）。对树木生长发育有影响的环境因子也被称为立地因子（site factor）（张万儒等，1992）。 立地分类（site classification）是根据林业用地不同地段在立地因子上存在的差异性和相似性进行类型划分，把立地因子相近的立地组合在一起形成不同等级的分类单位。立地分类的基本单位是立地类型（sitetype）。立地类型是地域上不相连接但立地条件基本相同、林地生产潜力水平基本一致的地段的组合（《中国森林立地分类》编写组，1989）。 立地质量（sitequality）是指在某一立地上既定森林或者其他植被类型的生产潜力，与树种相关联，并有高低之分。不同的立地条件，适合不同树种的生长和发育。一个既定的立地，对于不同的树种可能会得到不同的立地质量（孟宪宇，2006）。同一树种，在不同的立地条件下其生长发育的状态也不同。立地质量评价（site quality evaluation）就是对立地的宜林性或潜在的生产力进行判断或评价（沈国舫，2001）。 立地分类与立地质量评价是立地研究的两个方面。同时开展森林立地分类和立地质量评价研究，可以为森林经营中遵循适地适树原则、选择合适造林树种、制定合理经营措施提供充分依据，对发挥立地生产潜力、精准提升森林质量和提高森林经营效益有重要指导意义。 1.2森林立地分类研究进展 森林立地分类是涉及气候、地质、地貌、土壤、水文和植被等多种立地因子的综合分类，是一个复杂的系统工程，往往要针对某地区林地建立由不同等级分类单位构成的立地分类系统。200多年来，诸多学者对森林立地分类开展了大量研究，由于各国自然地理条件、森林集约化经营强度、科学技术发展程度不同，以及研究人员的经历、认识不同，因而产生了多种立地分类方法（张万儒，1997），可以归纳为基于学派的立地分类方法和基于立地因子的立地分类方法。 1.2.1基于学派的立地分类方法 《中国森林立地分类》编写组（1989）根据开展立地分类研究的主要国家，把立地分类方法分为四大学派：法国-瑞士学派、英美学派、联邦德国生态学派和苏联林型学派，分别介绍如下。 （1）法国-瑞士学派 以布朗 布朗凯（Braun-Blanquet）为代表，立地分类方法是以植物区系为基础，分类的基本单位是植物群丛，并以植物的特有种或特征种区分植物群丛。 （2）英美学派 以克里门茨（F.E.Clements）为代表，该学派以天然植被演替顶极学说为理论基础进行森林和植物群落分类，认为顶极群落与气候相一致，一个顶极区即一个气候区，植被由一些顶极以及各个演替系列所组成，在一个气候区内，植被*终发展为单元顶极，即区域性的植被单元——群系，群系以下为群丛，群丛是在外貌、生态结构和种类成分等方面均相似的植物群落。 （3）联邦德国生态学派 以巴登-符腾堡州森林生态系统分类为代表，这是一种综合多因子的分类方法。这种方法强调物理因子与生物因子之间的相互作用关系（《中国森林立地分类》编写组，1989）。巴登-符腾堡州森林生态系统采用6级分类系统：生长区、生长亚区、立地大组、立地组、生态系、立地单元。根据大气候和地质差异划分生长区。在生长区内，根据气候、母质、土壤和植被的差异划分生长亚区。在生长亚区内，根据地形、土壤因子（质地、结构、pH、土层厚度、持水力等）、小气候、上层林木和下层植物等方面的差异再逐级细分立地单元。 （4）苏联林型学派 苏联林型学派分为生态学和生物地理群落学两个分支学派。生态学派的林型学是在芬兰凯扬德尔（A.K.Cajander）的森林立地型分类法的基础上，经过莫洛佐夫、克留杰涅尔、阿力克谢也夫到波格来勃涅克逐渐发展起来的以生态学派为基础的林型学。生态学派的产生和应用主要在乌克兰地区，所以又称乌克兰学派（雷瑞德，1988）。生态学派认为生境是比较稳定的综合环境因素，对森林的形成与发展起着决定性作用。强调生境的主导作用是划分立地条件和各级分类单位的基础。立地条件类型是土壤养分、水分条件相似地段的总称。同一个立地条件类型在不同地理区域的气候条件下，将会出现不同的林型。无论有林还是无林，只要土壤肥力相同即属于同一立地条件类型。在森林立地条件类型内，又根据森林植物条件的差异划分亚型、变异型和类型形态（形态型）等辅助单位。以苏卡乔夫为代表的生物地理群落学派强调植被对环境的指示作用（张万儒，1997）。在具体分类时，采用一套森林植物群落分类系统，根据林木层和林下植物的优势种来确定林型，林型是*小分类单位，以下是以云杉林为例的分类系统（《中国森林立地分类》编写组，1989）： 1.2.2基于立地因子的立地分类方法 立地因子是对林木生长发育有影响的各种环境因子的总称。张万儒（1997）根据立地分类的立地因子不同，把立地分类方法概括为植被因子途径、环境因子途径和综合多因子途径三个方面。实际上，植被本身也是环境因子之一。因此，根据是否考虑植被因子，可以把立地分类方法分为三种：植被因子方法、非植被环境因子方法和综合多因子方法。 （1）植被因子方法 在森林生态系统中，植物与环境相互联系而形成统一整体。由于植被长期适应所处的环境条件，其组成、结构和生长状况与立地条件有密切的关系，特别是一些生态幅度较窄的植物种类可作为一种指示植物反映立地特征（Barnes et al.，1982）。因而许多学者认为，植物本身就是立地条件的*佳反映者和指示者，主张把植被作为立地质量评价和立地类型划分的重要依据（王高峰，1986）。 植被因子方法首先是芬兰学者Cajander倡导的（徐化成，1988a）。Cajander（1926）提出直接以下木特征（优势种、恒有种、特征种和区划种）为基础来鉴别立地类型。他认为在某一特定地区，可以通过稳定的植被，特别是下木组成所反映的立地条件来确定森林立地类型。他把欧洲赤松林立地类型划分为：雀舌石蕊赤松林、帚石楠赤松林、越桔赤松林和黑果越桔赤松林（汪祥森，1990）。 20世纪40年代，苏联林学家在Cajander立地分类和莫洛佐夫林型学说的基础上，形成了两大林型学派：①采用生境与植被相结合的分类系统并用指示植物标志土壤条件的波格来勃涅克学派，即生态学派（或乌克兰生态学派）；②根据林木层和林下层片的指示作用，采用森林植物群落分类系统的苏卡乔夫学派，即生物地理群落学派（王高峰，1986；雷瑞德，1988）。 20世纪50年代，美国林学家道本迈尔（Daubenmire）在继承Cajander方法基础上，提出采用生境类型分类方法，考虑种群结构的作用，以植物群落特别是顶极群落作为立地分类的尺度。此方法广泛应用于美国西北部，特别是在落基山脉地区，并成为美国森林经营的基础（Daubenmire，1976）。 植被因子方法强调植物是森林生态系统的主体和人类生产经营的主要对象，特别在近自然环境区域，植物和植被对立地条件的变化是敏感的，应当在森林立地分类中予以考虑（殷有等，2007）。但是，仅以个别指示植物作为区分立地类型的依据，在复杂而受干扰多的林区，有许多缺陷，有时甚至是行不通的（刘建军和薛智德，1994）。因为指示植物极易受到人为干扰，难以明确说明每一个立地因子对植被的具体影响（徐化成，1988a）。 （2）非植被环境因子方法 林木生长的非植被环境因子主要包括气候、地质、地形、地貌、土壤和水文，这些因子能为立地的性质提供*详细和*直接的信息，并且还具有比较高的稳定性，可以根据这些因子之间的差异性划分各种立地类型（付满意，2014）。 在大尺度范围下，气候与森林的分布和生长有密切的关系。因此，气候常被作为大区区划以及立地类型区等高级单位的分类依据。20世纪70年代后，加拿大学者根据立地区的概念，对生态气候区进行了研究。Jurdant等（1970）在魁北克省划分生态区，既反映了大气候的作用，又反映了自然地理和地质的特性与格局。柯吉马（Kojima）1980年在加拿大艾伯塔省西南部通过气候差异划分了7个地理气候区（柏立君，1994）。但在同一气候区内，大气候条件趋于一致。一些研究强调，森林的差异主要受地文因子、土壤因子的影响，中小尺度差异可以通过地文因子、土壤因子反映（王高峰，1986；周政贤和杨世逸，1987）。 地文因子包括地形、地质和地貌等，其中*重要的是地形。地形反映光、水、热和土壤等立地因子的组合和变化梯度，常作为鉴别立地类型的依据（钱喜友和权崇义，2001）。Günlü等（2008）根据坡向、坡度和海拔等地形因子，对土耳其锡诺普-阿扬哲克（Sinop-Ayanc.k）地区的林地进行立地分类。Barnes等（1982）和Bailey（1996）则采用地貌因子把美国的林地划分为3种类型：平地、坡地和滩地。 仅用地形因子划分立地类型有其局限性，划分立地类型的精度不如直接用土壤的方法高（张志云和蔡学林，1992）。在一定的气候条件下，土壤对森林生产力有决定性的影响，常被作为立地类型划分和立地质量评价的重要依据（马建路，1996）。尤其在地形区别不大的平原地区，土壤在立地类型划分中显得特别重要。以苏联学者波格来勃涅克为代表的乌克兰生态学派认为，在同一地区，森林的差异主要受土壤因素的影响，根据苏联树种与土壤养分状况的关系，将土壤分为4个营养级：贫瘠、较贫瘠、较肥沃、肥沃，将土壤湿度分为6级：非常干燥、干燥、潮润、湿润、潮湿和水湿，二者组合形成24个立地条件类型（汪祥森，1990）。日本制定的林业土壤分类系统将发生学分类和土壤水分及肥力性质相结合，预测不同树种的生产力。Mashimo和Arimitsu（1986）在对日本的立地分类中，将气候及地形等因子对林木生长的影响*终归结于土壤。Pyatt等（2001）采用气候、土壤水分、土壤养分三个主要立地因子，分别划分为7、8、6个带，把全英国分为336个立地类型。Smalley（1986）主要根据地貌对美国坎伯兰（Cumberland）高原划分了立地单元，对每个立地单元的描述也包括土壤肥力、指示植物和一些主要树种的立地指数等。 （3）综合多因子方法 综合多因子方法是应用*广泛的立地分类方法，该方法通过对气候、地形、土壤、植被进行综合分析来划分立地类型。综合多因子方法强调把森林视为林分和环境相互作用的统一体，在这个统一体中环境是**性的条件，环境组成和结构的变化