内蒙古天保工程区森林质量与结构变化评估分析

佈和，王智慧，曹淑云，萨础拉

（内蒙古自治区林业和草原保护总站，呼和浩特 010020）

内蒙古自治区（不含内蒙古森工集团）天保工程区，即黄河上中游工程区、岭南八局及三旗市工程区，涉及9 个盟（市）54 个旗县[1]。工程区总面积3 066.7万公顷，林地面积1 333.3万公顷。工程实施23年来，始终坚持以森林资源休养生息和恢复发展为主题，采取保护森林资源、加快森林培育和调整产业结构等措施，实现了工程区森林资源由过度消耗向提高森林质量转变；荒漠化、沙化土地实现持续“双减少”；生物多样性明显增加，森林生态功能明显增强；职工生活明显改善[2-3]。科学评估工程区森林质量和结构，对富民强区和筑牢祖国北疆生态安全屏障具有重大的指导意义。

1 森林质量和结构评估指标

利用全球MODIS产品数据库、森林资源管理“一张图”数据库对天保工程区域的森林质量与结构指标进行监测评估[4]，评估指标包括NDVI、NPP、GPP、森林灾害、森林年龄结构、郁闭度和覆盖度。详见表1。

表1 质量和结构指标参数表

2 森林质量与结构评估结果

利用植被指数、生产力、灾害等级、龄组结构、郁闭度（覆盖度）等级等数据，详细分析天保工程区森林质量与结构变化。

2.1 归一化植被指数（NDVI）变化

2010年内蒙古自治区天保工程区NDVI的区域平均值为0.36，2018 年NDVI 的区域平均值上升到0.40，区域平均值增加了0.04。2010 年呼伦贝尔市的NDVI 区域平均值在所有盟（市）中最高，为0.70，2018年此区的NDVI区域平均值增加到0.72。NDVI增幅最快的是鄂尔多斯市，增量0.06，增率27.27%。详见表2、图1。

图1 天保工程区2010年和2018年NDVI示意图

2.2 净初级生产力（NPP）变化

2010年天保工程区NPP的区域平均值为0.20 千克碳/m2·a，2018年NPP的区域平均值上升到0.25 千克碳/ m2· a，区域平均值增加了0.05 千克碳/ m2· a。2010 年兴安盟NPP 值0.49 千克碳/ m2· a 为最 高，2018 年呼伦贝尔市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%。详见表2、图2。

图2 天保工程区2010年和2018年NPP示意图

2.3 总初级生产力（GPP）变化

2010 年天保工程区GPP 的区域平均值为0.36千克碳/m2·a，2018年，GPP的区域平均值上升到0.43千克碳/m2·a，区域平均值增加了0.07 千克碳/m2·a。呼伦贝尔市的GPP 区域平均值在所有盟（市）中最高（2010年为0.84千克碳/m2·a；2018年为0.93 千克碳/m2·a。GPP增幅最快是乌兰察布市，增量0.15千克碳/m2·a，增率41.67%。详见表2、图3。

表2 天保工程区NDVI、NPP、GPP变化情况 单位:千克碳/m·2a

天保工程区2018 年与2010 年NDVI 变化量和NPP 变化量的相关系数仅为0.24，NDVI 变化量和GPP 变化量在内蒙古天保工程区的相关系数为0.45，远低于两者在全自治区0.6 和0.77 水平上的相关程度。可以推算，在天保工程区，NDVI 的变化并不是NPP 和GPP 变化的主要原因，NPP 的变化与GPP 的变化密切相关（相关系数0.89）。天保工程区NDVI 的增量为0.04，增率为11.11 %；NPP的增量为0.05 千克碳/ m2·a，增率为25.00 %；GPP的增量为0.07 千克碳/ m2·a，增率为19.44 %，详见表2～3。

表3 2010年和2018年NDVI、NPP、GPP变化量相关系数情况

2.4 天保工程区森林面积按灾害等级变化

2010 年天保工程区森林面积680.50 万公顷，2018年天保工程区森林面积为761.79万公顷。2018年天保工程区森林灾害等级为轻的面积比2010年增加了6.87万公顷，变化幅度为16.35%；等级为中减少了19.57万公顷，变化幅度-42.81%；等级为重增加了1.46万公顷，变化幅度15.51%；无灾害增加了92.53万公顷，变化幅度15.86%。由此看出，森林灾害由中度向轻度转好，森林质量逐渐提高，部分中度可能向重度发展，需要引起重视。详见表4。

表4 2010和2018年度天保工程区森林灾害等级变化表 单位：m2

2.5 天保工程区乔木林郁闭度和灌木林覆盖度变化

2010年和2018年天保工程区乔木林面积分别为351.49万公顷、364.65万公顷。2018年等级为高的面积比2010 年增加了67.93 万公顷，变化幅度为92.04%；郁闭度等级为中的面积减少了53.07万公顷，变化幅度为-22.94%；郁闭度等级为低的面积减少了1.70万公顷，变化幅度为-3.66%。详见表5、图4。

2010年和2018年天保工程区内，灌木林地面积分别为332.06 万公顷、400.47 万公顷。2018 年等级为密的面积比2010年减少了0.40万公顷，变化幅度为-11.23%；覆盖度等级为中的面积减少了0.54万公顷，变化幅度为-2.21%；覆盖度等级为疏的面积增加了69.35万公顷，变化幅度为22.79%。详见表6、图5。

图5 2010和2018年覆盖度变化

表6 2010和2018年天保工程区灌木林地覆盖度等级变化表 单位：hm2

2.6 天保工程区乔木林龄组结构变化

2010 年天保工程区的乔木林总面积351.49万公顷，2018 年天保工程区的乔木林总面积364.65万公顷，2018 年幼龄林面积比2010 年减少了6.06万公顷，变化幅度为-7.00 %；中龄林面积增加了18.42 万公顷，变化幅度为9.49%；近熟林面积增加了0.57万公顷，变化幅度为1.60%；成熟林面积减少了0.64 万公顷，变化幅度为-2.62%；过熟林面积增加了0.87万公顷，变化幅度为8.09%。见表7、图6。

图6 2010和2018年天保工程区乔木林龄组变化

3 结论

3.1 森林质量逐步提高

天保工程区植被盖度提高，净初级生产力、总初级生产力增强。2018年天保工程区NDVI的区域平均值比2010年增加了0.04；年NPP 的区域平均值增加了0.05 千克碳/m2；年GPP的区域平均值增加了0.07 千克碳/m2。岭南八局及三旗市工程区植被指数、生产力等指标绝对值较大，指标增幅较大的是鄂尔多斯市、呼和浩特市，通过工程保护，森林质量明显提升。

3.2 森林面积扩大，森林覆盖率提高

2018 年的乔木林、灌木林面积较2010 分别提高了3.74%和20.6%，森林面积不断扩大，森林覆盖率提高了2.6年百分点。

3.3 森林灾害程度减少

2018年无灾害的面积、森林灾害等级为轻的面积均有所增加，无和轻度灾害面积占森林面积的95.14%，较2010年提高了3.24个百分点。但森林灾害等级为重度面积增加，需引起重视。

3.4 乔木林中龄林面积扩大，幼龄林面积减少

2018 年，乔木林中龄林面积较2010 年提高了9.49 %，幼龄林面积较2010 年减少了7.0 %。乔木林龄组结构幼、中、近成过面积比由2010 年的24∶25∶20调整为22∶58∶20，林分结构仍需进一步优化。