全 文 ：长白山典型林区森林资源利用适宜性分析 3
郝占庆1 　于德永2 3 3 　熊在平1 　叶　吉1 ,3
(1 中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016 ;2 北京师范大学资源学院 资源信息科学与工程研究中心 ,北京 100875 ;
3 中国科学院研究生院 ,北京 100039)
【摘要】　天然林保护不是简单的禁伐. 东北林区作为天然林保护的限伐林区 ,目前仍有一定数量的成过熟
林采伐任务 ,如何科学合理地选择伐区非常重要. 鉴于传统森林资源采伐利用操作中存在顾此失彼的问
题 ,现代科学的森林资源经营理论认为 ,森林资源利用要坚持可持续利用原则 ,并且要更多考虑森林资源
的生态效益. 遥感 (RS)数据及地理信息系统 ( GIS) 技术 ,通过提供空间选择技术支撑 ,可以准确定位符合
采伐标准的森林资源地理位置 ,并确定其面积、森林类型等信息 ,从而促进森林资源的科学合理利用. 本文
综合考虑各方面要素 ,以长白山典型林区露水河林业局为例 ,以最大程度发挥森林生态系统的生态功能为
原则 ,进行了森林资源利用状况评价 , 对研究区森林资源未来利用的空间选择以及采伐利用方式进行了
探讨 ,以期为将来制订科学的森林经营策略提供依据.
关键词 　森林资源 　空间选择 　遥感 　地理信息系统
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 10 - 1755 - 05 　中图分类号 　Q948. 3 　文献标识码 　A
Utilization suitability of forest resources in typical forest zone of Changbai Mountains. HAO Zhanqing1 , YU
Deyong2 , XION G Zaiping1 , YE Ji1 ,3 ( 1 Institute of A pplied Ecology , Chinese Academy of Sciences , S henyang
110016 , China ;2 College of Resources Science and Technology , Geoinf orm atics Center , Beijing Norm al U niver2
sity , Beijing 100875 , China ;3 Graduate School of Chinese Academy of Sciences , Beijing 100039 , China) . 2Chin. J .
A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (10) :1755～1759.
Conservation of natural forest does not simply equal to no logging. The Northeast China Forest Region has a log2
ging quota of mature forest as part of natural forest conservation project . How to determine the logging spots ra2
tionally and scientifically is very important . Recent scientific theories of forest resources management advocate
that the utilization of forest resources should stick to the principle of sustaining use ,and pay attention to the eco2
logical function of forest resources. According to the logging standards ,RS and GIS techniques can be used to de2
tect the precise location of forest resources and obtain information of forest areas and types ,and thus ,provide
more rational and scientific support for space choice about future utilization of forest resources. In this paper ,the
Lushuihe Forest Bureau was selected as a typical case in Changbai Mountains Forest Region to assess the utiliza2
tion conditions of forest resources ,and some advices on spatial choice for future management of forest resources in
the study area were offered.
Key words 　Forest resources , Space choice , RS , GIS.3 中国科学院知识创新工程重要方向资助项目 ( KZCX22SW232023) .3 3 通讯联系人.
2003 - 11 - 25 收稿 ,2004 - 04 - 01 接受.
1 　引 　　言
东北林区作为我国最大的国有林区 ,一直在我
国林业建设中发挥重要作用. 但是林业发展的现状
还远远不能适应国民经济发展和维系生态环境的要
求[16 ] .随着人们对森林多功能的全面认识 ,森林资
源利用应遵循可持续发展原则已成为主流呼声. 森
林资源可持续发展其实质是人 - 森林资源系统协同
关系的反映[19 ] . 影响森林资源消耗的主要因素是经
济发展和人口增长[1 ,2 ,12 ,14 ] ,通过不同尺度上对森
林生态系统格局和过程的研究 ,阐明人类活动对森
林生态系统健康和可持续发展的影响是森林资源科
学管理的基础[9 ] . 在我国森林资源的管理中 ,遥感
与地理信息系统技术已广泛应用于森林资源调查与
监测等领域 [4 ,6 ,18 ] , 如对新疆森林资源动态研
究[10 ] ;贵州省森林资源的空间格局及组成结构研
究[20 ] ;四川省西部天保林生态效益评估研究[3 ] ;东
北部分林区森林生物量与遥感信息之间的内在机理
以及虚拟林相的构建研究[5 ,11 ]等. 此外 ,还有众多
研究着重于林区土地利用变化[7 ,8 ,13 ,21 ]以及森林资
源调查体系的构建[17 ]等. 在天然林保护等六大林业
工程开始实施的大背景下 ,针对东北林区 ,研究其资
源状态 ,分析其数量、质量及时空变化 ,对科学实施
天然林保护 ,实现林业可持续发展具有重要意义.
应 用 生 态 学 报 　2004 年 10 月 　第 15 卷 　第 10 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Oct . 2004 ,15 (10)∶1755～1759
2 　研究地区与方法
211 　研究地区
研究地区选择长白山典型林区露水河林业局 . 露水河林
业局位于长白山西北麓 ,地处 127°29′～128°02′E ,42°20′～
42°40′N ,总经营面积 121 295 hm2 . 全局最高处为老秃项子
山 ,海拔 1 359 m ,最低点位于露水河与泉阳交界处的松花江
边 ,海拔为 369 m ,平均海拔 600～800 m. 气候为温带大陆性
气候 ,冬夏风向更替明显. 降水季节变化显著 ,主要集中在气
温较高的夏季 ,降水充沛 ,年降水量达 800～1 040 mm. 水热
条件因素的综合 ,形成了茂密的落叶阔叶与针叶混交林景
观. 露水河林业局于 1965 年重新建局 ,共区划为 8 个林场 ,
主要从事木材和锯材生产 ,截止到 1998 年底 ,已累计生产木
材 6137 ×106 m3 . 20 世纪 80 年代以前多为大面积皆伐 ,后改
为采育兼顾伐和径级伐 ,由于脱离技术规程 ,形成了大面积
的“四不像”伐区. 至 20 世纪 80 年代末 ,该局营林策略渐趋
科学 ,并呈多样化趋势.
212 　研究方法
21211 森林资源遥感图像分类 　森林砍伐以后 ,其状态要保
留很长时间 ,这在遥感影像上会有所体现 ,遥感影像虽然取
自特定时刻 ,但却记载过去一段时间内森林资源经营后的综
合状态 ,因此可以得知过去一段时间内森林资源经营状况及
策略 ,结合研究区历史经营资料以及森林资源采伐规程为未
来森林资源利用做出空间选择.
本研究所需要的数据主要取自研究区 1985 年及 1999
年两期卫星遥感影像. 20 世纪 80 年代以前是我国林业传统
经营方式非常盛行的时期 ,长白山地区这一时期之前主要采
伐方式为皆伐 ,采用 1985 年遥感影像数据研究森林资源利
用状况是较好选择 ;1999 年遥感影像数据能够反映目前该
地区森林资源状况 ,因此可以在此基础上制订未来森林资源
利用的策略.
根据研究区森林资源特点 ,采取监督分类方法对该地区
森林资源 Landsat TM 遥感影像分为如下 10 类 :水域、居民
用地、采伐迹地、农地、湿地、成熟针叶林、中龄针叶林、成熟
阔叶林、中龄阔叶林和人工幼林. 由于林业经营策略上的变
化 ,单纯人工纯林在该局已不多见.
成熟林分包括传统林业经营上的 3 个龄组 :近熟林、成
熟林、过熟林 ,这些植被类型的光谱统计特征变化幅度相对
较小 ,光谱特性相同 (或相近) ,具有相对一致性 ,所以将这些
林龄组归为一类地物. 中龄林是介于幼龄林与成熟林之间的
一种植被类型. 人工幼林虽然有多种类型且有针叶阔叶之
分 ,但在幼年状态其光谱统计特征具有很大的相似性 ,目视
解译也非常容易 ,通过遥感影像判读 ,人工幼林主要位于过
去残留的采伐迹地或其它荒山荒地上人工更新且处于早期
状态的林分 ,有遥感影像上色泽易于区分.
21212 森林资源利用状况评价依据 　评价依据主要考虑不
同的采伐方式、地理方位、地形地貌因素及由此产生的潜在
环境影响等方面. 森林采伐类型包括主伐、抚育采伐、低产
(效)林改造采伐、更新采伐 4 种类型. 除此以外还包括诸如
征占林地采伐、乔木型经济林更新、薪炭林采伐及其它特殊
原因进行的林木采伐. 主伐分为择伐、渐伐和皆伐 3 种方式.
选择采伐方式必须有利于保持水土、涵养水源、发挥森林的
生态效益 ,有利于恢复森林 ,尽量为森林更新创造条件 ,有利
于降低木材生产成本 ,提高劳动生产率.
依据森林法 ,成熟的用材林应当根据不同情况 ,分别采
取择伐、皆伐和渐伐方式 ,皆伐方式应当受到严格控制 ,并在
采伐的当年或者次年内完成更新造林. 对有水土流失危险的
森林不得采用皆伐方式. 无论择伐、皆伐或是渐伐 ,采伐面积
一般规定不超过 5 hm2 ,在地形平缓地带 ,可达到 20 hm2 ,主
伐方式要因林地坡度而异 ,等带间隔皆伐坡度 < 15°,连续带
状皆伐坡度 15～25°,块状皆伐坡度 25～35°,单株择伐和块
状择伐坡度 > 35°采伐带的宽度不超过 200 m. 根据研究区各
类地物的遥感影像特征 ,对该局过去森林资源的利用评价主
要依据相应时段存留的采伐迹地为依据 ,主要因为采伐迹地
记录了森林资源被利用后的痕迹以及具有长时间残留的特
点 ,在遥感影像上可以容易区分开来.
21213 由 DEM 获取研究森林资源变化的辅助信息 　各类森
林资源作为空间实体有其空间位置 ,科学的森林资源经营与
这种空间位置具有密切的关系. 例如 ,在有些地理方位 ,森林
资源应以保护为主 ,而在有些地理方位森林资源可以适度利
用. 本研究主要考虑海拔高度、坡向、坡度并且借助于山体阴
影来模拟现实世界的情况 ,使各类森林资源依据现实情况加
以表达 ,并对各种营林措施做出综合评价. 由 DEM 派生出
海拔分布信息. 海拔高度是森林资源经营必须考虑的因素之
一 ,海拔高度不同所采取的经营策略要因地因时而异. 由
DEM 派生出坡向、坡度信息. 坡度值较低则地势平坦 ;坡度
值较高 ,则地势陡峭. 利用坡向及坡度信息判断森林资源的
具体方位 ,结合海拔数据准确描述其具体地理位置 ,可以对
各处森林资源的适用性以及过去森林资源利用情况做出评
价.分析得知该局大部分地区处于 0～10°的坡度范围内 ,适
合森林经营 ,坡度较大的区域主要集中在海拔相对较高处.
3 　结果与分析
311 　过去森林资源利用适宜性分析
图 1 是研究区 1985 年时段采伐迹地与等高线、
山体阴影、坡度并附以坡向图支持的合成图像. 该时
段采伐迹地主要集中在图中 3 个黑色椭圆区域内.
椭圆区域 1 内 :采伐迹地主要集中在海拔 700～900
m ,同时在各个海拔范围内都有采伐迹地的分布 ,也
很密集 ,即使在海拔 1 300～1 400 m 的山顶也有采
伐迹地. 由此可见 ,1985 年以前对区域内的森林资
源利用强度非常大 ,分布也很广. 从采伐迹地与坡度
图叠加图像来看 ,采伐迹地主要位于坡度 40°以下 ,
但也有个别区域超过 40°,这对于水土保持是非常
不利的. 从采伐迹地与坡向叠加可以看出 ,采伐迹地
6571 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
主要集中在 - 1°～10314°及 20315°～32417°两个坡
向上 ,在其它坡向只有少量分布.
椭圆区域 2 内 :采伐迹地主要集中在海拔 500
～700 m 之间 ,在海拔 400～500 m、800～900 m 之
间也有少量分布 ,而在其它海拔段则没有分布 ,这主
要因为此区域海拔没有超过 900 m 的地区. 采伐区
域集中在坡度 0°～10°范围内 ,没有超过 35°的伐区
存在. 坡向主要集中在 - 1°～13518°.
椭圆区域 3 内 :采伐迹地主要集中在海拔 500
～600 m 及 800～900 m 两个海拔段内 ,在海拔 900
～1 000 m 有少量分布 ,而在其它海拔段没有分布.
采伐迹地主要处于 0°～10°的缓坡上 ,在 10°～20°也
有少量分布 ,在其它坡度范围内没有分布 ,这与此区
域没有超过 30°的坡度存在直接有关. 坡向主要处
于 6319°～13518°范围内.
另外 ,从遥感图像探测采伐方式来看 ,单个采伐
地块的面积有许多明显超过采伐规程所规定的 20
hm2 的面积极限 ,而保留的森林地块的面积基本都
小于邻近采伐地块的面积 ,这也不符合采伐规程的
“等面积”要求. 从采伐地块的空间分布来看 ,大多数
采伐地块连为一整片 ,孤立了保留的森林地块 ,完整
的原始林分逐渐破碎化 ,间隔带状皆伐起到了“剃光
头”效果. 造成这种后果的原因主要是森林采伐更新
过程中缺乏森林生态系统和景观生态学原理的制
约[15 ] .
　　根据上述分析可以得出如下结论 :1) 20 世纪 80
年代中期以前 ,对森林资源的利用强度非常大 ,而且
操作不规范 ,该局整个森林生态系统遭到了较大的
破坏 ,从另一个角度也折射出当时林业政策的失误.
2)林业经营措施缺乏科学理论指导 ,基本上是“遍地
开花 ,随处结果”,森林资源经营基本处于粗放状态.
根据实地调查 ,20 世纪 90 年代末期与前期相比 ,该
局保证了森林资源进入修整期 ,采伐方式以择伐为
主 ,大规模皆伐已不多见 ,与此同时我国林业经营政
策、法规日趋完善 ,经过无数林业工作者的努力 ,提
出了较为科学的林业经营策略 ,如 1998 年提出开展
天然林保护工程 ,把相当部分的天然林定为生态公
益林.
312 　未来森林资源利用的空间选择
对森林资源中木材产品的采伐利用 ,既要按照
国家有关森林资源的宏观调控政策 ,严格遵循采伐
规程进行 ,更要重视森林的生态功能 ,按天然林保护
工程要求 ,将相当部分天然林定为生态公益林来经
营. 仅仅制订符合生态学原理的林业政策是不够的 ,
还要有符合生态原理的林业作业工具[15 ] .
31211 理论基础 　本研究探讨未来采伐区适宜性 ,
主要指较大规模采伐时应遵循的原则 ,也就是说设
计伐区作业不能超过此底限. 在参考国家林业采伐
规程的同时 ,结合研究区地理条件及生态学原理 ,对
未来林木产品的采伐利用应考虑如下因素 :1) 坡度
因素 ,主要考虑森林在涵养水源、防止水土流失 ,利
于森林更新. 设计伐区时 ,林地坡度不应超过 35°;
2)采伐面积一般规定为 5 hm2 ,在较平缓地带 ,可达
20 hm2 ,保留地块的面积等于邻近采伐地块的面积 ,
以符合景观生态学原理 ,避免因采伐造成景观的过
度破碎化 ,提倡单株择伐及块状择伐 ;3) 河流因素 ,
研究区大部分地区较平缓 ,西北与东南高度相差较
大 ,而且主要河流在西北与东南方向均有分布. 森林
对水分有很强的截留作用 ,尤其对河岸起到很强的
加固作用 ,从现实调查来看 ,人们对河流沿岸森林资
源已经造成了很大的破坏 ,遵循河流两侧 30 m 左右
以内区域人为因素不得干扰的生态学原理 ,设计伐
区时 ,距河流两岸 50 m 以内的区域不要设计伐区 ,
以便在伐区与河岸带之间建立缓冲 ;4)林龄因素 ,科
学的林业理论认为 ,只有林分达到成熟状态才适合
较大规模采伐利用 (林分改造除外) ,因此本研究探
讨的采伐适宜性分析仅限于成熟林分.
31212 森林采伐适宜性分析 　1) 对 DEM 派生出的
坡度数据进行重分类 ,提取坡度在 35°以下的区域 ,
坡度值越小 ,赋以适宜性值越高 ,将坡度 35°以上的
区域去除 ;2)将遥感分类而得 1999 年的栅格数据进
行重分类 ,提取成熟针叶林及成熟阔叶林信息 ,其它
类别地物去除 ;3)由主要河流获取距离数据集 ,在主
要河流两侧各划出 50 m 的区域 ,作为不得采伐的区
域 ;4)提供海拔在 1 000 m 以上的等高线 ;5) 赋权重
并合并各数据集 :重分类后 ,各个数据集都统一到相
同的等级体系之内 ,而且每个数据集内那些被认为
具有较高重要性的属性被赋予较高的值.
考虑权重时 ,本研究认为林分地位最重要 ,故赋
权重值为 017 ,坡度赋予权重值为 012 ,河流因素赋
予权重值为 011. 分别赋予权重值后 ,通过栅格计算
器合并各数据集 ,合并计算式为 : 1999 年遥感分类
图 (包括成熟针叶林、成熟阔叶林两种林分) ×017 +
坡度因素 ×012 + 河流因素 ×011 ,合并结果如图 2
所示.
图 2 中灰色部分是叠加了山体阴影后 ,使得整
幅图像具有立体特征 ,从图 2 可以看出 ,成熟阔叶林
在面积上较成熟针叶林占更大比例 ,主要河流周围
757110 期 　　　　　　　　　　　　郝占庆等 :长白山典型林区森林资源利用适宜性分析 　　　　　　　　　　　
图 1 　1985 年时段采伐迹地空间分布图
Fig. 1 Spatial map of stump2land in 1985.
图 2 　未来适宜较大规模采伐利用森林的区域
Fig. 2 Forest region for bigger scale fell in the future.
50 m 是不得进行人为干扰的区域 ,如图中蓝色部分 ,
图中仅列出了海拔超过 1 000 m 的等高线分布图 ,本
研究认为 ,在该研究区海拔超过 1 000 m 的区域在进
行营林作业时应该考虑与平缓地带区别对待 ,主要原
因是在海拔相对较高区域更适合具有严格地带性的
植被生长 ,一旦遭到严重破坏 ,较难恢复到原来的自
然状态 ,此外该区域植被可以有效防止水土流失及泥
石流等自然灾害发生 ,因此在此设计伐区时 ,采伐强
度不宜过大.图 2 是对森林采伐适宜性做出的图示 ,
在具体操作时可以参考地理坐标用 GPS 实地定位 ,
而且要有计划并采取科学手段进行.
4 　结 　　语
木材生产是林业的一项基本职能 ,中央对林业
的定位为 :森林采伐以不破坏生态环境为前提 ,协调
好环境保护与森林开发之间的关系 ,尽量减少森林
采伐对生物多样性、野生动植物生境、生态脆弱区、
自然景观、森林流域水量与水质、林地土壤等生态环
境的影响 ,保证森林生态系统多种效益的可持续性.
这体现了获取林产品与生态环境相互协调、相互统
一的原则. 天然林保护并非简单的封禁 ,而是如何正
确处理利用与保护的关系 ,保护目的是为了更好地
利用. 以研究区为例 ,露水河林业局从 1965 年到
1988 年 ,这个时期年均采伐量为 21654 ×105 m3 ,据
1990 年森林资源清查 ,该年度该局森林资源活立木
蓄积储量约为 21063 ×107 m3 ,如按上述采伐速度 ,
只需约 77 年就可将全局的森林全部采光 ,即使算上
每年森林资源蓄积的增加量 ,也不过百年时间采光
全局的森林. 根据吉林森工集团制订的采伐利用规
划 ,“九五”期间年采伐限额为 311 ×105 m3 ,整个“九
五”期间林木总生长量预计为 2182 ×104 m3 ,这个采
伐限额显然超过了林木总生长量 ,“十五”期间年采
伐限额为 21478 ×105 m3 ,这个额度是在天然林保护
工程实施背景下制订的 ,由此可见完成林业可持续
发展战略的任务依然很艰巨. 在实际操作过程中这
些采伐限额如何执行更是值得关注 ,比如何种地段
以及林分类型应该以保护为主 ,何种地段及林分类
型可以重点利用 ,解决这些问题依靠传统的林业经
营方法显得力不从心 ,因此综合考虑各方面因素 ,尤
其是如何更好发挥森林的生态效能 ,制订模式化、可
视化的采伐方案来配合采伐限额策略的科学实施 ,
就显得尤为重要. 此外 ,采伐限额要严格按照林业发
展规律科学制订 ,这对生态建设、森林可持续发展、
国土开发与利用都具有重要战略意义.
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作者简介 　郝占庆 ,男 ,1964 年生 ,博士 ,研究员 ,博士生导
师 ,主要从事森林生态学和生物多样性方面研究 ,发表论文
50 余篇. E2mail :hzq @iae. ac. cn
957110 期 　　　　　　　　　　　　郝占庆等 :长白山典型林区森林资源利用适宜性分析