全 文 ：第 v|卷 第 x期
u s s v年 | 月
林 业 科 学
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≥ ³¨qou s s v
运用系统工程划分森林立地类型
秦国金 朱开宪 艾刚新
k湖北省林业勘察设计院 武汉 wvssz|l
陈京元 刘忠华
k湖北省林业科学研究院 武汉 wvssz|l
摘 要 } 兼融前人经验 o依据生态学原理 o运用系统工程方法 o建立立地类型层次分析结构模型 o将有关的理
论和经验转换成数据 o进行层次排序 o全方位分析立地条件如何作用于生态因子 o从而影响林木生长 ∀据此 o
建立立地层次结构系统发生学的分类体系 o进行森林立地划分 ∀
关键词 } 层次分析 o结构模型 o发生学 o森林立地类型划分
收稿日期 }usss p ts p ty o改回日期 }ussu p s| p tv ∀
ΧΛΑΣΣΙΦΙΧΑΤΙΟΝ ΟΦ ΦΟΡΕΣΤ ΣΙΤΕ ΤΨΠΕΣ ΥΣΙΝΓ ΣΨΣΤΕΜ ΕΝΓΙΝΕΕΡΙΝΓ
±¬±ªŠ∏²­¬± «∏Ž¤¬¬¬¤± „¬Š¤±ª¬¬±
k Ηυβει Αχαδεµψοφ Συρϖεψανδ ∆εσιγν Ωυηανwvssz|l
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k Ηυβει Αχαδεµψοφ Φορεστρψ Ωυηανwvssz|l
Αβστραχτ} …¤¶¨§²±·«¨ ·«¨²µ¼ ²© ¦¨²¯²ª¼ ¤±§³µ¨√¬²∏¶ ¬¨³¨µ¬¨±¦¨ o¶¼¶·¨° ±¨ª¬±¨ µ¨¬±ª °¨ ·«²§º¤¶∏¶¨§·²¦²±¶·µ∏¦·¤
°²§¨¯·²¤±¤¯¼¶¨ «¬¨µ¤µ¦«¼¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©©²µ¨¶·¶¬·¨·¼³¨¶qŒ±·«¬¶°¨ ·«²§oµ¨©¨µ¨±·¬¤¯ ·«¨²µ¬¨¶¤±§ ¬¨³¨µ¬¨±¦¨ º¨ µ¨ ·µ¤±¶©²µ°¨ §
¬±·²§¬¶·¤¯ §¤·¤o·«¨ ±¶²µ·¬±·²¦¨µ·¤¬±²µ§¨µo·«¨ ± §¨·¨µ°¬±¨ ·«¨ ©¨©¨¦·²©¶¬·¨¦²±§¬·¬²±¶²± ¦¨²¯²ª¬¦¤¯ ©¤¦·²µ¶¬±·∏µ±o·«¨µ¨¥¼
·«¨ ªµ²º·« ²©·µ¨ ¶¨ º¤¶¤©©¨¦·¨§q’± ·«¨¶¨ ªµ²∏±§¶o·«¨ ¦¯¤¶¶¬©¬¦¤·¬²± ¶¼¶·¨° ²© ª¨ ±¨ ¶¬¶²©¶¬·¨ «¬¨µ¤µ¦«¼ ¶·µ∏¦·∏µ¨ º¤¶
¶¨·¤¥¯¬¶«¨§¶²·«¤·©²µ¨¶·¶¬·¨¶º¨ µ¨ ½²±¨ §¤±§¶²µ·¨§q
Κεψ ωορδσ} ‹¬¨µ¤µ¦«¼ ¤±¤¯¼¶¬¶o≥·µ∏¦·∏µ¨ °²§¨¯o Š¨ ±¨ ¶¬¶o²±¬±ª¤±§¶²µ·¬±ª²©©²µ¨¶·¶¬·¨¶
目前划分立地有不同方法k顾云春等 ot||vl }主张用指示植物划分立地类型的认为/植物与环境条
件是统一体 o植物群落是环境条件影响的结果 o因此植物群落可以体现当地的环境条件0 ∀这种方法 o仅
适合人类活动较少 o保持或基本保持原始自然植被的区域 ∀也有人采用地形因子划分立地类型 o认为地
形影响土壤和气候 ∀不过 o影响土壤和气候的因子众多 o地形只是其间接因子之一 o因此亦存在片面性 ∀
常见的立地指数方法只能说明某一个树种的立地效果 o不能同时作为多个树种的共同尺度 o也不能说明
影响立地质量的原因 ∀再一种较好的方法就是根据植物的收获量划分立地等级 o但这种方法也不能全
面反映立地类型的特性 ∀根据立地因子影响林木生长的数量关系建立数学模型 o找出影响林木生长的
主导因子 o划分立地类型 o这种方法近年来较流行 ∀但这个方法的缺陷需要大量的样地材料 o耗资巨大 o
难以实现 o并有一定片面性 o可靠性较差 ∀还有一种用得较多的数学模型是正交设计 o这个模型需要样
地较少 o投资不大 o同时能用多个树种的生长情况作衡量指标 o但是满足正交设计的样地条件要求严格 o
野外调查困难 o实际运用也有局限性 ∀
基于以上情况 o兼融前人经验 o依据生态学原理 o用系统工程方法建立立地划分模型是可能的 ∀
t 模型建立
将直接作用于植物生理生化及代谢 !生长和发育k¨«±¬±ª¨µot|zzl的无机生境因子定义为生态因子
k斯波尔 ot|{ul ∀将影响生态因子的地段因子k叶镜中 ot|{sl定义为立地因子 o这些地段因子相对稳定 o
具明显的外表形态特征 o极易被人眼辨认kŽ1斯特恩 ot|{wl ∀
立地因子对植物生长影响分间接和直接二种 o间接的是一种有形的外在表相 o不能直接影响植物生
长发育 o只能通过影响生态因子对植物生长发育起作用 ~直接影响植物生长发育的是生态因子的无相态
k没有人可感觉到的形体 o只能借助仪器测量l o包括气候生态因子k光 !热 !水 !气l和土壤生态因子k土壤
肥力 !土壤胶体l o但是这种无相态只能通过有相态k即立地因子 o有人可感觉到的形体 o包括地理位置 !
地貌 !土壤母质 !腐殖质 !土厚等l存在而发挥作用 o有相态的本质就是这种无相态 ∀显而易见 o没有离开
立地因子而存在的生态因子 o没有不含有生态因子而存在的立地因子 ~生态因子是立地因子的本质特
征 o立地因子是生态因子存在的形式 ∀据此 o采用美国著名运筹学家匹兹堡大学教授 ≥¤·¼的 „‹°方法
k赵焕臣 ot|{yl o结构模型由目标层 !生态因子作为准则层和立地因子作为方案层构成 ∀
ktl目标层 }用对林木生长有显著影响的立地因子进行立地划分 ∀
kul准则层 ) ) ) 评价指标体系 }选择评价指标体系的基本原则为 }≠具有可观测性和可度量性 ~各
指标间相互独立 o无显著相关关系 ~≈具有典型代表性 ∀根据追求目标和评价选择原则 o采用下列指标 }
≤t }热量 ~≤u }降水量 ~≤v }空气湿度 ~≤w }光照 ~≤x }土壤胶体 ~≤y }土壤肥力 ~≤z }土壤供水状况 ~≤{ }植物根
系的土壤有效空间 ∀ /土壤肥力是指土壤在天然植物或栽培作物的生长发育过程中 o能够同时地和不断
地供应和协调水分 !养分 !空气和热量的能力 ∀一般将水 !肥 !气 !热称为土壤肥力因素 ∀土壤肥力的高
低取决于土壤肥力因素的协调状况及土壤是否能够稳 !匀 !足 !适地提供植物生长发育的条件k南京大学
等 ot|{vl0 ∀评定森林土壤肥力的方法很多k罗汝英 ot|{vl o大致可归纳为两大类 }一类是从林木生长状
况来判断土壤肥力 ~另一类是直接测定土壤肥力因素常数综合值作为土壤肥力指标 ∀例如 o土壤水分有
最大吸湿量 !最大分子持水量 !凋萎系数等 {个指标常数 o土壤养分也有 {个指标常数 o土壤空气和土壤
热量各有 x个指标常数k四川省林业学校 ot|{tl ∀现代土壤学权威学者研究发现土壤圈对生物圈的作
用有 }/支持与调节生物过程 ~提供各种植物生长的养分 !水分与适宜的物理条件 o决定植被的分布与演
替 ∀但土壤圈的各种限制因素对生物也起不良影响 ∀0k赵其国 ot||zl ∀由此可见 o土壤对林木生长发育
的影响不仅有土壤肥力的作用 o而且还有其它物理和化学作用 ∀因此 o土壤胶体亦作为土壤生态因子之
一 ∀土壤胶体是指土壤介质中具有相反电性的双电层结构颗粒直径在 s1sst ∗ s1t Λ°的分散系k张献
忠 ot|{sl ∀土壤胶体具有很多性质 o有表面性质 !电学性质 !光学性质以及动力性质等 o其中以表面性质
和电学性质对土壤吸收性能 !盐基饱和度 !离子代换量等影响最大 o也是胶体性质中重要而基本的特性
k尚仰震 ot|ytl ∀
kvl方案层 }方案层所展示的是与生态因子相关的立地因子 ∀各生态因子对林木生长发育都是必要
的 o不同立地因子集合受具体区域条件限制 ∀
kwl立地类型层次分析结构模型 }根据 „‹°基本原则和以上分析 o建立如图 t所示的层次分析结构
模型 ∀
u 数据转换
211 构造判断矩阵
根据经验 o将同一层次中的两两元素之间相对重要性给予一定尺度的判断 o由此判断值构成的矩阵
为判断矩阵 ∀判断矩阵表示针对上层某因素在本层中与之有关因素之间相对重要性的比较 ∀判断元素
间的衡量尺度如表 t所示 ∀
表 1 判断矩阵的尺度及其含义
Ταβ . 1 Σχαλε ανδ µεανινγ φορ δεχιδινγ µ ατριξ
尺度 ≥¦¤¯¨ 含义  ¤¨±¬±ª
s 两个因素相比 o微不足道重要 ≤²°³¤µ¬¶²± ¥¨·º¨¨ ±·º²©¤¦·²µ¶o¯¬·¯¨¬°³²µ·¤±¦¨ q
 两个因素相比 o微不足道重要 o其倒判值无意义 o不参加计算 ≤²°³¤µ¬¶²± ¥¨·º¨¨ ±·º²©¤¦·²µ¶o¯¬·¯¨¬°³²µ·¤±¦¨ o·«¨√¤¯∏¨ ²©¬±√¨ µ¶¨ §¨¦¬¶¬²± «¤¶±² ° ¤¨±¬±ª¤±§·² ¥¨ ±²·¦²∏±·¨§q
t 两个因素相比 o同等重要 ≤²°³¤µ¬¶²± ¥¨·º¨¨ ±·º²©¤¦·²µ¶o¨ ∏´¬√¤¯ ±¨·¬°³²µ·¤±¦¨ q
v 两个因素相比 o一个比另一个稍微重要 ≤²°³¤µ¬¶²± ¥¨·º¨¨ ±·º²©¤¦·²µ¶o²±¨ ¬¶¶¯¬ª«·¬°³²µ·¤±¦¨ ·²¤±²·«¨µq
x 两个因素相比 o一个比另一个明显重要 ≤²°³¤µ¬¶²± ¥¨·º¨¨ ±·º²©¤¦·²µ¶o²±¨ ¬¶¦²±¶³¬¦∏²∏¶¬°³²µ·¤±¦¨ ·²¤±²·«¨µq
z 两个因素相比 o一个比另一个强烈重要 ≤²°³¤µ¬¶²± ¥¨·º¨¨ ±·º²©¤¦·²µ¶o²±¨ ¬¶√¬²¯ ±¨·¬°³²µ·¤±¦¨ ·²¤±²·«¨µq
| 两个因素相比 o一个比另一个极端重要 ≤²°³¤µ¬¶²± ¥¨·º¨¨ ±·º²©¤¦·²µ¶o²±¨ ¬¶°¤¬¬°∏°¬°³²µ·¤±¦¨ ·²¤±²·«¨µq
u ow oy o{ 上述两个相邻判断的中值 ¬§§¯¨±∏°¥¨µ²©¤¥²√¨ ·º² §¨¦¬¶¬²±¶q
倒判 Œ±√ µ¨¶¨ §¨¦¬¶¬²± 因素 Œ与 比较得判断值 βιϕ o则 与 Œ比较判断为 tΠβιϕ •¤·¬²²©©¤¦·²µŒ·²¬¶ βιϕ o©¤¦·²µ·²Œ¬¶tΠβιϕ q
vx 第 x期 秦国金等 }运用系统工程划分森林立地类型
用显著影响林木生长发育的立地因子进行立地划分
²±¬±ª¤±§¶²µ·¬±ª²©¶¬·¨ ∏¶¬±ª¶¬·¨©¤¦·²µ¶¦²±¶³¬¦∏²∏¶¯¼ ¤©©¨¦·¬±ª·«¨ ªµ²º·«²©·µ¨ ¶¨
热量
‹ ¤¨·
∏´¤±·¬·¼
≤t
降水量
°µ¨¦¬³¬
·¤·¬²±
≤u
空 气 湿
度
‹∏°¬§¬·¼
≤v
光照
¬ª«·
≤w
土壤胶体
≥²¬¯
¦²¯ ²¯¬§
≤x
土壤肥力
≥²¬¯
©¨µ·¬¯¬·¼
≤y
土壤供
水状态
≥²¬¯ º¤·¨µ
≤z
植物根
系的有
效土壤
空间
≥²¬¯©¯²µ¤
½²±¨
≤{
地理
位置
Š¨ ²ªµ¤
³«¬¦¤¯
³²¶¬·¬²±
°t
地貌
¤±§
©²µ°¶
°u
坡向
≥¯ ²³¨
§¬µ¨¦·¬²±
°w
成土
母质
°¤µ¨±·
°¤·¨µ¬¤¯
°x
土壤腐
殖质
≥²¬¯
«∏°∏¶
°y
土壤
厚度
≥²¯∏°
·«¬¦®±¨ ¶¶
°z
土壤底层
障碍因子
及其它
≥²¯∏°
¥¤µµ¬¨µ
°{
图 t 立地类型层次分析结构模型图
ƒ¬ªqt „ °²§¨¯©²µ¤±¤¯¼½¬±ª«¬¨µ¤µ¦«¼¶·µ∏¦·∏µ¨ ²©©²µ¨¶·¶¬·¨·¼³¨
不同立地因子组合
≤²°¥¬±¤·¬²±¶²©§¬©©¨µ¨±·¶¬·¨©¤¦·²µ¶
坡度
Šµ¤§¨
°|
目标层
פµª¨·«¬¨µ¤µ¦«¼
坡位
≥¯ ²³¨
³²¶¬·¬²±
°ts
海拔
„¯·¬·∏§¨
°v
立 地 因
子层
≥¬·¨ ¦²±2
§¬·¬²±
«¬¨µ¤µ¦«¼
生态 因
子层
∞¦²¯²ª¬2
¦¤¯ ©¤¦·²µ
«¬¨µ¤µ¦«¼
212 层次单排序及其一致性检验
首先 o根据判断矩阵解出其特征向量 Ω o求解方法如下 }
由数学模型
°¬± ϑ € ΕΤΕ
¶q· ΑΩ € νω n Ε ktl
Ω ∴ s
解得特征向量
Ω €
6
ν
ϕ€ t
διϕ
6
ν
ι € t
6
ν
ϕ€ t
διϕ
o
6
ν
ϕ€ t
διϕ
6
ν
ι € t
6
ν
ϕ€ t
διϕ
o, ,
6
ν
ϕ€ t
διϕ
6
ν
ι € t
6
ν
ϕ€ t
διϕ
kul
式中 oΑ为kαιϕl ν ≅ ν判断矩阵 ~ν为阶数 ~Β为单位向量 oΒ € kt ot o, otlΤ ~Ω为特征向量 ~∆为矩阵 Α
的变换矩阵 o且
∆ € k διϕl ν ≅ ν € ≈kΑ p νΙlΤkΑ p νΙl pt kvl
Ι为单位矩阵 ~Ε为误差向量 oΕ € kεt oεu o, oενlΤ ~ϑ为性能指标 o即误差平方和
ϑ € 6
ν
ι € t
εuϕ € ΕτΕ kwl
其次 o将判断矩阵 Ω标准化后 o可得出同一层次相应元素相对于上一层某元素相对重要性的排序
权值 ∀此排序称为层次单排序 ∀层次单排序一致性检验评价指标为判断矩阵随机一致性比率 }
ΧΡΙ € ΧΙΠΡΙ kxl
式中 oΧΡΙ为判断矩阵随机一致性比率 ~ΧΙ为一致性指标 ~ΡΙ 为平均随机一致性指标 ∀ ΧΙ 的计算方法
为
ΧΙ € Κ°¤¬ p νν p t €
t
ν p t°¤¬
ει
ωι kyl
wx 林 业 科 学 v|卷
式中 oΚ°¤¬为判断矩阵的最大特征向量 ∀当 ΧΡΙ  s1t时 o判断矩阵具有满意的一致性 ∀否则 o需对原判
断矩阵进行调整 ∀
213 层次总排序
同一层次所有元素对于总目标相对重要性的排序权值称为层次总排序 ∀对于层次总排序的一致性
检验为 }
ΧΡ € 6
ν
ϕ€ t
αϕΧιϕΠ6
ν
ϕ€ t
αϕΡιϕ kzl
式中 oΧΡ为层次总排序的随机一致性比率 ~Χιϕ为下一层次中元素ϕ相对于上一层次中元素单排序的一
致性指标 ~Ριϕ为下一层次元素中相对上一层次中元素单排序平均随机一致性指标 ~αϕ为上一层次中元
素总排序权值 ∀若 ΧΡ  s1t o则层次总排序具有满意的一致性 o否则 o需要重新调整判断矩阵的元素取
值 o直到满意一致性为止 ∀
v 立地类型层次的判断矩阵及计算结果
根据对两因子之间的相对重要性评判结果 o得出生态因子影响林木生长的判断矩阵 „ p ≤ }
表 2 判断矩阵 Α − Χ
Ταβ . 2 ∆εχιδινγ µ ατριξ Α − Χ
„ ≤t ≤u ≤v ≤w ≤x ≤y ≤z ≤{ Ω
≤t t t x tΠz t v u t s1tyw
≤u t t v t t v u t s1txt
≤v tΠx tΠv t tΠw tΠu t tΠu tΠu s1sxs
≤w z t w t t u tΠu t s1usv
≤x t t u t t tΠv u t s1ts{
≤y tΠv tΠv t tΠu v t u tΠu s1tst
≤z tΠu tΠu u u tΠu tΠu t v s1tty
≤{ t t u t t u tΠv t s1ts{
表 u中第 w行第 t列取判断值为 z o表示对于影响林木生长的生态因子层中光照比热量强烈重要 o
这是因为光照不仅是影响热量的主要因素之一 o而且直接参加林木生长的光合作用k斯波尔 ot|{ul ∀热
量决定温度 o从而影响林木生物代谢的速率 ∀决定热量的因素众多 o有光照 !地貌 !坡向 !海拔 !成土母质
等k米勒 p唐布依斯 ot|{yl o具体关系见以下判断矩阵 ≤t p °∀根据专业经验 o如此类推判断矩阵中的
其它取值 ∀根据公式kul o即将矩阵中的各项取值逐一相加得总和除各行之和得特征向量 Ω € ks1tyw o
s1txt os1sxs os1usv os1ts{ os1tst os1tty os1ts{lΤ ∀根据公式kyl求 ΧΙ o即将判断矩阵中各项 διϕ除以总
和 o然后再除以 Ωι o最后逐项求总和得 Κ°¤¬ ∀ ΡΙ 的求法也有多种k陈森 ot||vl o将各行 διϕ除以 6
ν
ϕ€ t
διϕ o然
后再除以 Ωι o之后求和除以 ν得 Κ°¤¬ o或者根据
Α €
Ωt
Ωt
Ωt
Ωu ,
Ωt
Ων
Ωu
Ωt
Ωu
Ωu ,
Ωu
Ων
σ σ , σ
Ων
Ωt
Ων
Ωu ,
Ων
Ων
求总和后 o除以 ν得 Κ°¤¬ ∀根据公式kxl求 ΧΡΙ ∀因此判断矩阵 „ p ≤ 中 ΧΙ € s1suw ΡΙ € s1{vx ΧΡΙ €
s1su{ ∀由于 ΧΡΙ € s1su{  s1t o故判断矩阵 „ p ≤通过随机一致性检验 ∀余下计算如此类推 ∀
再根据专家评判 o得出立地因子对生态因子影响的判断矩阵及其计算结果如下 }
xx 第 x期 秦国金等 }运用系统工程划分森林立地类型
(1)判断矩阵 Χ1 − Π ∆εχιδινγ µατριξ Χ1 − Π
≤t °t °u °v °w °x °y °z °{ °| °ts Ω
°t t  u x z z {  w x s1vyw
°u s t s s s s s s s s s
°v tΠu  t tΠv w x x  v v s1tyz
°w tΠx  v t u v v  tΠw t s1tuy
°x tΠz  tΠw tΠu t t t  u u s1szw
°y tΠz  tΠx tΠv t t t  u u s1szu
°z tΠ{  tΠx tΠv t t t  u u s1szu
°{ s s s s s s s t s s s
°| tΠw  tΠv w tΠu tΠu tΠu  t u s1s{w
°ts tΠx  tΠv t tΠu tΠu tΠu  tΠu t s1swu
ΧΙ € s1st{ ΡΙ € s1{wt ΧΡΙ € s1sut
(2)判断矩阵 Χ2 − Π ∆εχιδινγ µατριξ Χ2 − Π
≤u °t °u °v °w °x °y °z °{ °| °ts Ω
°t t | x {     { z s1wtv
°u tΠ| t tΠ| t     t t s1swy
°v tΠx | t z     y x s1vsy
°w tΠ{ t tΠz t     tΠw tΠx s1svs
°x s s s s t s s s s s s
°y s s s s s t s s s s s
°z s s s s s s t s s s s
°{ s s s s s s s t s s s
°| tΠ{ t tΠy w     t tΠx s1szt
°ts tΠz t tΠx x     x t s1tvw
ΧΙ € s1ssu ΡΙ € s1|z| ΧΡΙ € s1ssu
(3)判断矩阵 Χ3 − Π ∆εχιδινγ µατριξ Χ3 − Π
≤v °t °u °v °w °x °y °z °{ °| °ts Ω
°t t | { |      | s1wuy
°u tΠ| t tΠ{ {      z s1t|u
°v tΠ{ { t |      { s1vts
°w tΠ| tΠ{ tΠ| t      tΠv s1sus
°x s s s s t s s s s s s
°y s s s s s t s s s s s
°z s s s s s s t s s s s
°{ s s s s s s s t s s s
°| s s s s s s s s t s s
°ts tΠ| tΠz tΠ{ v      t s1sxu
ΧΙ € s1ssz ΡΙ € t1syt ΧΡΙ € s1ssz
(4)判断矩阵 Χ4 − Π ∆εχιδινγ µατριξ Χ4 − Π
≤w °t °u °v °w °x °y °z °{ °| °ts Ω
°t t  | |     z { s1v||
°u s t s s s s s s s s s
°v tΠ|  t tΠ|     tΠz tΠx s1st{
°w tΠ|  | t     | | s1vvs
°x s s s s t s s s s s s
°y s s s s s t s s s s s
°z s s s s s s t s s s s
°{ s s s s s s s t s s s
°| tΠz  z tΠ|     t z s1tz|
°ts tΠ{  x tΠ|     tΠz t s1szx
ΧΙ € s1ssy ΡΙ € t qsxx ΧΡΙ € s qssy
yx 林 业 科 学 v|卷
(5)判断矩阵 Χ5 − Π ∆εχιδινγ µατριξ Χ5 − Π
≤x °t °u °v °w °x °y °z °{ °| °ts Ω
°t t  u t tΠz tΠu   t tΠy s qsyw
°u s t s s s s s s s s s
°v tΠu  t t tΠz tΠu   t tΠz s qswz
°w t  t t tΠ{ tΠw   tΠv tΠx s qswv
°x z  z { t w   x v s qv{w
°y u  u w tΠw t   t tΠv s qtty
°z s s s s s s t s s s s
°{ s s s s s s s t s s s
°| t  t v tΠx t   t t s qs|s
°ts y  z x tΠv v   t t s quxy
ΧΙ € s1sst ΡΙ € s q|{{ ΧΡΙ € s qsst
(6)判断矩阵 Χ6 − Π ∆εχιδινγ µατριξ Χ6 − Π
≤y °t °u °v °w °x °y °z °{ °| °ts Ω
°t t  u v tΠw tΠz tΠv tΠv   s1s{t
°u s t s s s s s s s s s
°v tΠu  t u tΠw tΠ{ tΠw tΠw   s1sxs
°w tΠv  tΠu t tΠw tΠu tΠv tΠv   s1svz
°x w  w w t tΠx t t   s1tzw
°y z  { u x t x v   s1vxx
°z v  w v t tΠx t t   s1txt
°{ v  w v t tΠv t t   s1txv
°| s s s s s s s s t s s
°ts s s s s s s s s s t s
ΧΙ € s qssv ΡΙ € t qsvs ΧΡΙ € s qssv
(7)判断矩阵 Χ7 − Π ∆εχιδινγ µατριξ Χ7 − Π
≤z °t °u °v °w °x °y °z °{ °| °ts Ω
°t °u °v °w °x °y °z °{ °| °ts s s
°u s t s s s s s s s s s
°v s s t s s s s s s s s
°w s s s t s s s s s s s
°x     t tΠx | { x tΠz s1uwt
°y     x t y y { v s1u|z
°z     tΠ| tΠy t t { tΠz s1tsz
°{     tΠ{ tΠy t t tΠv tΠx s1su|
°|     tΠx tΠ{ tΠ{ v t tΠz s1swz
°ts     z tΠv z x z t s1u{s
ΧΙ € s qss| ΡΙ € s q|ut ΧΡΙ € s qst
(8)判断矩阵 Χ8 − Π ∆εχιδινγ µατριξ Χ8 − Π
≤{ °t °u °v °w °x °y °z °{ °| °ts Ω
°t t s s s s s s s s s s
°u s t s s s s s s s s s
°v s s t s s s s s s s s
°w s s s t s s s s s s s
°x     t x | t w y s qvsv
°y     tΠx t tΠ| x u w s qtwv
°z     tΠ| | t tΠ| z | s qvsy
°{     t tΠx | t t t s qtxw
°|     tΠw tΠu tΠz t t u s qsx|
°ts     tΠy tΠw tΠ| t tΠu t s qsvx
ΧΙ € s qssx ΡΙ € t qsw{ ΧΡΙ € s qssx
zx 第 x期 秦国金等 }运用系统工程划分森林立地类型
(9)层次总排序 Γενεραλ ορδερ οφ ηιεραρχηιεσ
层次
°
层 次 ≤ ‹¬¨µ¤µ¦«¼ ≤
°t °u °v °w °x °y °z °{
s1tyw s1txt s1sxs s1usv s1ts{ s1tst s1tty s1ts{
层次 °
总排序
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可见 oΧΡ € s1swz  s1t o即通过了总排序的一致性检验 ∀
从以上可以看出 o一个立地因素往往不同程度地影响多个生态因子 o而一个生态因子量的变化又是
由一组立地因子叠加或交互作用的结果 o并且只有生态因子才是影响林木生长的直接原因 o立地因子只
是通过作用于生态因子而对林木生长发生影响 o它们之间的关系极其错综复杂k祝廷成 ot|{vl o不能被
一般数学方法表达 ∀
由层次 °总排序结果可以得出 o立地因子作用于生态因子 o从而影响林木生长的相对优先排序为 }
地理位置k°tl最大 o次为成土母质k°xl o然后依次为土壤腐殖质k°yl !坡位k°tsl !海拔k°vl !坡向k°wl !坡
度k°|l !土壤厚度k°zl !土壤底层障碍因子及其它k°{l !地貌k°ul ∀
反映立地条件k罗汝英 ot|{vl本质特征的是生态因子 o主要有 u类 o一类是气候生态因子 o另一类是
土壤生态因子 ∀气候因子相对重要性排序为光照k≤wl !热量k≤tl !降水量k≤ul !空气湿度k≤vl o其中光照
最重要 o是制约热量的主要因素 o次为降水量 o是制约空气湿度的重要因素k北京林学院 ot|z{l ∀影响气
候生态因子的立地因子主要有地理位置 !地貌和海拔 o其中地理位置最为重要 o这 v个主要因子所决定
的地域空间可以连续分布成片k张家诚 ot|{xl o因此 o既是立地区划的主要依据 o也是立地分类的依据 o
这与5中国森林立地分类6的/分区分类原则0有一定程度的一致k詹昭宁 ot|{{l ∀
坡向主要影响光照和温度 o是影响微气候的重要因素 o但在地域空间上缺乏连续一致性 o所以不能
作为立地区划的依据 o只能与土壤立地因子并列作为立地分类依据 ∀坡度主要影响土壤的有效空间 !机
械组成 !供水状况等 o并与坡向交互作用影响光照 ∀成土母质往往是土壤质地和土壤胶体特性等的决定
因素 ∀土壤胶体状况决定着土壤理化性质k …¨µ¬§¨ ot||wl ∀因此 o成土母质不仅是土壤的骨架 o亦是植
物的矿物质营养元素的最初来源 o其机械组成和化学成分对于土壤形成的影响最大k¨±±¼ot|wtl ∀其它
立地因子 o°y o°z 等 o对于生态因子均有一定的影响k详见层次排序l ∀
w 立地划分
根据层次结构原理和土壤发生学k…∏²¯ ot|zvl观点进行立地划分 o具有普遍的适合性 ∀以生态因子
中的气候因素 o光照 !热量 !降水 !空气湿度等 o和土壤因素 o土壤肥力 !土壤胶体 !土壤供水状况等无相态
为评价指标 o用影响这些无相态的立地因子 o地理位置 !地貌 !海拔等有相态 o进行立地区划与高级分类 o
并用影响土壤因素的成土母质 o土壤腐殖质 !土壤厚度 !坡向 !坡度 !坡位等有相态 o进行立地基层分类 o
其成果与土壤地理分布的发生学k南京大学等 ot|{vl相一致 o与农业区划历次土壤普查等工作成果衔
接 o与目前林业部门流行的立地划分相融合 ∀特别值得一提的是 }抓住立地类型在林业生产应用上的关
键问题 o根据本模型排序结果 o在注意质的区别的基础上找出立地因子对土壤生态因子影响的量的界
{x 林 业 科 学 v|卷
线 o进行立地分类 o可以做到与土壤分类系统有机统一 ∀
立地高级分类区划采用 v级体系 ) ) ) 立地带 o立地区域和立地区 ∀这是借用土壤地理分布与发生
学观点命名 ∀它们形式上分别相当于5中国森林立地分类6的立地区域 !立地区和立地小区 ∀
立地带由地理位置 n热量带组成 o主要由地球纬度决定 o其评价指标为热量 o与太阳辐射到所在纬
度间的角度具有直接的关系 ∀
立地区域是指生物气候条件 o即水热变化特性 o由地理区域名 n大地貌组成 ∀由经纬度决定的地理
区域与海洋及山脉形成相应的位置 o决定了水热状况 o与生物气候带一致 ∀
立地区由中小地貌和海拔决定 o它同时反映地带性和非地带性的立地性质k张献忠 ot|{sl o根据地
方气候的局部区域性差异来划分 o其评价指标为光照 !热量 !降水 !空气湿度因子中的各种特征量 o可以
用线性规划 !聚类等方法具体定界区划 ∀立地划分体系具体命名与地图上的界定 o另作专题论证 ∀
立地基层分类也采用 v级体系 ) ) ) 立地类型组 !立地类型亚组和立地类型 ∀它们的命名形式上与
5中国森林立地分类6相同 o但内涵有所不同 o而与土壤发生学一致 ∀
立地类型组指在立地区内一般共同点上土壤形成过程和土壤立地因子的局部差异 o它主要由于成
土母质的特性等有所不同所致 ∀在东北温带等一些立地区内 o成土母质往往不成为植物生长的制约因
素的情况下 o坡向 !坡位等因子就可以上升为立地类型组的主要依据 ∀
立地类型亚组指在立地类型组一般共同点上立地因子影响土壤形成过程中质与量之间的过渡表
现 ∀例如亚热带黄壤分布带中的非地带性分布的石灰土立地类型组中常续分石英石灰土亚组 !黑色石
灰土亚组和红色石灰土亚组k张献忠 ot|{sl ∀
立地类型指在立地类型组一般共同点上表现出量的变化 o体现小地型 !微气候 !土壤性质 !土壤水文
条件及植被生长种类范围均基本一致的地段 ∀主要分类依据是坡位 !土壤腐殖质 !土层厚度或土底障碍
因子及其它 ∀在相对高差较大的山区 o坡向 !坡度 !坡位等也常常作为立地类型的划分依据 ∀
x 小结
用层次分析法选择与土壤发生学的成土因素密切相关的土壤成土母质 !土壤腐殖质 !土壤厚度等土
壤形态因子 o以及与气候形成条件密切相关的地理位置 !地貌 !海拔 !坡向等作为立地因子 o将与这些立
地因子密切相关的生态因子作为评价指标体系 o定量考察立地因子怎样通过生态因子作用于植物生长
发育 ∀在这样的基础进行立地分类 o就在生态学与发生学的水平上 o说明了立地的自然本质 ∀将一个复
杂的分类巨系统模型化加以计算分析 o其结果使前人的有关立地划分的意见分歧在这里得到统一 ∀
用系统工程方法所建立立地划分体系具有科学性 !系统性 !全面性和广泛的实用性 o克服了以往立
地划分上的重复或遗漏等现象 ∀本模型的层次排序是建立在系统工程和生态学原理基础上的 o具有普
遍的适合性 ∀按此模型进行立地划分 o使非常复杂的问题简单化 o能把工作量减少到最低限度 ∀利用森
林/一类0和/二类0调查资料以及其它有关资料 o立地划分可落实到山头地块 ∀
土壤发生学为世界公认 o据此 o森林立地高级分类顶极为气候带 o次为生物气候带区域 o最后为非地
带性立地区 o较为科学 o能符合分类学的金字塔结构原则 ∀ 5中国森林立地分类6的区划界线与5中国林
业区划6的界线完全一致 o只是将林业区划的 {个一级区划单位改称为立地区域 ∀ 5用材林基地立地分
类 !评价及适地适树研究6专题组的中国森林立地区划系统 o与此本质相同 o一级分类单位为 }东部季风
立地区域 !西北干旱立地区域 !青藏高原立地区域 v个单位 ∀这二者的不同立地区域内都有几个相同的
生物气候带 ∀事实上不同区域的同一个生物气候带在本质上没有区别 o这就导致分类紊乱 o既有重复又
有遗漏 o同时其分类也不能说明森林立地的地带性与非地带性的区别 ∀
参 考 文 献
北京林学院 q气象学 q北京 }中国林业出版社 ot|z{ }ts p yw
陈 森 q层次分析法在林业生产决策中的应用 q中南林业调查规划 ot||v okwl }t p y
|x 第 x期 秦国金等 }运用系统工程划分森林立地类型
顾云春 o李永武 o杨承栋 q森林立地分类与评价的立地要素原理与方法 q北京 }科学出版社 ot||v }tv p ut
罗汝英 q森林土壤学 q北京 }科学出版社 ot|{v }tsu p tys
米勒 p唐布依斯 ⁄q植被与生态学的目的和方法k中译本l q北京 }科学出版社 ot|{y }xt p tvw
南京大学 o中山大学 o北京大学等 q土壤学基础与土壤地理学 q高等教育出版社 ot|{v }t p u oy p z ouzt p u||
尚仰震 q物理化学及胶体化学k下册l q北京 }农业出版社 ot|yt
斯波尔 ≥ ‹ q森林生态学k中译本l q北京 }中国林业出版社 ot|{u }t p uyy
斯特恩 Žq森林生态学系统遗传学k中译本l ∀北京 }中国林业出版社 ot|{w }w p utt
四川省林业学校 q土壤学 q北京 }中国林业出版社 ot|{t }tvt p t{t
叶镜中 q森林经营学 q南京林业大学 ot|{s }x p vs
詹昭宁 q介绍中国森林立地分类系统 q林业资源管理 ot|{{kxl }u| p xw
赵焕臣 q层次分析法一种简易的新决策方法 q北京 }科学出版社 ot|{y
赵其国 q土壤圈在全球变化中的意义与研究内容 q地学前缘 ot||z owktΠul }txv p tyt
张家诚 q中国气候 q上海 }科学技术出版社 ot|{x }txy p u||
张献忠 q土壤学k下l q南京林业大学 ot|{s }x p vs
张献忠 q土壤学k上l q南京林业大学 ot|{s }xs p t{s
祝廷成 q生态学浅说 q北京 }科学出版社 ot|{v }w p uxx
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