森林经营过程对区域发生滑坡的影响关系研究

余坤勇 ，刘 健 ，杨 平 ，姚 雄

（1. 3S技术与资源环境优化利用福建省高校重点实验室，福建 福州 350002；2. 福建农林大学 林学院，福建福州 350002；3. 福建农林大学 3S技术应用研究所，福建 福州 350002）

森林经营过程对区域发生滑坡的影响关系研究

余坤勇1，2，3，刘 健1，2，3，杨 平1，2，3，姚 雄1，2，3

（1. 3S技术与资源环境优化利用福建省高校重点实验室，福建 福州 350002；2. 福建农林大学 林学院，福建福州 350002；3. 福建农林大学 3S技术应用研究所，福建 福州 350002）

异常气候影响所引发的区域山体滑坡是当前社会经济发展面临的严峻生态问题，经营好森林资源，促进区域生态质量安全，是森林经营的重要出发点和森林可持续经营的重要所在。划分顺昌县经济林、竹林、人工杉木纯林、人工马尾松纯林等14种林地类型，通过林地类型的滑坡面积占总滑坡面积的比重值与各类林地面积占林地总面积的比重，构建林地类型对滑坡的贡献值指数，分析2010年顺昌县发生山体滑坡及相应区域森林经营的林地类型间关系。结果表明，发生滑坡的数量最多的前三位为人工杉木纯林、经济林和竹林，滑坡数量占总滑坡数量的63.63%；对滑坡影响最大的3个林地类型为天然马尾松纯林、采伐迹地和经济林，贡献值达到3.06、2.06和2.03，而天然阔叶树纯林和竹林对对滑坡的影响最小，贡献值为0.61和0.41；整体上，人工幼林和采伐后的林地对林地滑坡的发生敏感性也相对较高，天然林的生态稳定性高于人工林。

山体滑坡；森林经营；贡献值

以森林覆盖为主体的植被生态系统是当前地球上最大的陆地生态系统，在稳定区域环境质量生态安全等方面发挥着重要作用。研究指出高植被覆盖能较好地提高区域生态环境脆弱性，较好地发挥森林的保水固水作用，有效地抑制泥石流、滑坡等地质灾害的发生[1-2]。然而，长期林业上的粗放经营以及当前以追求经济效益为目标的“高投入、高产出”的区域集约化经营，极大地改变了以森林覆盖为主体的植被生态系统成分，林区树种单一化、短伐区经营的持续干扰等，直接导致了区域植被根系显浅层化、土壤微生物下降、立地质量下降、地表植被功能退化等现象，严重地影响了森林植被在区域的保水固土、水源涵养功能的充分发挥[3-4]。在当前全球持续的气候变化造成各种灾害性天气发生频率和强度均较显著提高的背景下，区域的山体滑坡、泥石流灾害严重[5-7]!森林及其覆盖下的植被生态系统，在防止地质灾害的发生、减灾、保障区域生态质量等方面扮演重要角色，在一定程度上可遏制地质灾害的发生，并降低其危害程度；然而滑坡、泥石流等地质灾害对森林资源与林地也将造成严重的破坏；换言之，森林资源的破坏反过来又是地质灾害的诱因之一。苏志满等对2007年日本群马县南牧村在“植被覆盖良好，且实施了泥石流工程防护”的情况下依然发生泥石流灾害的状况进行分析，发现其与该区域大量培育“浅根型杉木人工纯林”关系密切，并指出杉木纯林同时具有典型的抑灾与致灾双向影响作用[8]。林勇明等研究指出极端降雨务件下，森林受灾与土体失稳关联性强，表现出在强降雨区沿河谷与道路分布、坡度＞25，分布、浅根性森林受灾严重的特点[9]。森林采伐和植树对崩塌的影响和作用，指出根据森林采伐后植树的有无，流域内的崩塌发生情况就有所不同，植树面积与崩塌面积、无植树面积与崩塌之间存在正负的相互关系[10-11]。杨平等研究指出，崩塌、滑坡、泥石流等典型地质灾害的发生地多为森林植被状况良好、土壤肥力较高的山体，但较多集中于人工林区域，而天然林、阔叶树林区域发生滑坡、泥石流的现象少，森林对与地质灾害的相互作用机理绝不仅限于简单的“抑灾”单向影响[12]。

南方集体林区是我国重要林木资源产区，尤其是福建省顺昌县是福建省杉木中心产区，在森林资源生产方面具有重要的资源优势。但2010年6月福建北部、中部地区受持续性强降雨影响，顺昌县山体滑坡频发，尤其是集约经营的商品林区破坏与损失尤为严重。因而，探讨、分析山地滑坡区与区域森林经营过程的影响机理关系，揭示森林经营过程对山地滑坡的影响机制，对以减、防山地滑坡、泥石流灾害的发生为目标，指导林业生产实践，为区域的生态安全提供相应的保障措施。

图1 顺昌县地理位置示意图Fig.1 Location of Shunchang county

1 研究区概况

顺昌县位于福建省西北中低山丘陵东南部，26°38'～ 27°12'N，117°29'～ 118°14'E（ 图 1），县域总面积1 992 km2。境内为低山丘陵区，主体为武夷山东延支脉，属于中亚热带海洋性季风气候，年均降水量2 051 mm，有富屯溪、金溪两条干流和仁寿溪、高阳溪等4条支流，水资源丰富，年均气温19.1℃，是福建省杉木中心产区，著有“中国杉木之乡”。 2010年“6.18”洪灾致使顺昌县受灾严重，全县滑坡数量4亩以上达1 000多处，14个乡镇129个行政村遭受重创，直接经济损失达到16.83亿元。

2 材料与方法

2.1 材料收集

基于顺昌县2010年11月8日、11月25日覆盖全县的ALOS多光谱遥感影像提取的滑坡专题信息，去除面积小于4亩的滑坡区，总共提取滑坡数量为1 478处，提取有效精度达88.14%，并将提取结果转换为shp图层（图2），顺昌县2010年森林资源二类调查小班数据图层[注]。

图2 2010年顺昌县山体滑坡位置分布图Fig.2 Location of landslides in 2010, Shunchang county

2.2 研究方法

2.2.1 林地类型划分

林木的根系与其年龄有着直接关系，年龄长的林木根系整体较为粗大、扎根较深，在保水固土方面较根系细且浅的幼林具明显的优势。竹林是生长速度快、根系错综复杂，水源涵养能力整体较好的树种，但当前人为经营干扰严重，林下植被少或无；而经济林则是受人为干扰影响最为频繁的树种。由于林木的起源不同，人为的经营干扰过程不同，林下植被的结构组成存在较大差异，在减缓山体滑坡上存在着较大差异；混交林与单一的树种在水源涵养、保持水土等方面则同样存在较大差异，阔叶树、杉木林、马尾松林受树种生物学特性等方面差异，同样在水源涵养、保持水土等存在较大差异。顺昌县苗圃地、疏林地、灌木林地整体面积较小，都有林木存在，但也发生了一定数量的滑坡；而无林地中采伐迹地、火烧迹地人为干扰严重，与宜林荒山荒地、暂未利用荒山荒地、林中林缘空地等相比较，发生滑坡的可能性大。考虑火烧迹地是采伐迹地的后续形成的，且面积小，故将采伐迹地、火烧迹地归为一类，将宜林荒山荒地、暂未利用荒山荒地、林中林缘空地等则归为其他林地。

为此，结合顺昌县具体的森林经营类型状况，以体现不同森林经营类型过程中，可比较经营类型对滑坡的影响为基础。研究首先将研究区经营类型划分有林地和其他林地两种类型，其他林地中划分为苗灌疏林地类型、采伐迹地类型和其他无立木林地类型；而有林地中优先区划出竹林、经济林，在此基础上按起源划分人工起源和天然起源类型，其中天然起源按混交程度和优势树种进一步划分天然混交林、天然阔叶纯林、天然杉木纯林和天然马尾松纯林；人工起源中，则按年龄划分幼林和非幼林。非幼林则进一步划分人工杉木纯林、人工马尾松纯林和人工阔叶纯林，共14个经营类型，作为研究森林经营类型对山体滑坡影响的基础数据，见表1，并利用2010年顺昌县森林资源二类小班数据库制作森林经营类型空间分布专题图，见图3。

表1 森林经营类型的划分Table 1 Division of forest management types

2.2.2 森林经营类型与滑坡关系研究方法

根据搜集的顺昌县2010年5月至7月的降雨数据，全县各地累计降水量范围在1 113.7 mm～1 324.7 mm，尤其是6月18日发生大规模滑坡前5天，降雨量最少的北部仁寿县累积降雨量达到130.2 mm，而南部基本都达到了350 mm以上，6月18日当天的降雨最少均达到了50 mm以上，见表2。

图3 森林经营林地类型空间分布图Fig.3 The spatial distribution map of forest types

表2 顺昌县部分乡镇6月14日-6月18日累积降雨量Table 2 Cumulative rainfall from June 14th to 18th in part of Shunchang County Township

可以看出顺昌县的林地土壤水基本处于饱和状态，故可以认为较为类似的降水条件下，滑坡在空间分布的差异性与森林类型空间分布差异有着某种关系。但利用2010年顺昌县二类资源统计分析可知，分析顺昌县的各种林地的面积具有很大的差异，人工纯杉林和竹林比重分别为30.56%和28.08%，二者约占60%。其他12种类型仅占40%。而各类型上均有滑坡发生，故为消除不同经营类型面积差异上的影响，引入林地类型对滑坡的贡献值C（式（1））：

式中a为各类林地中滑坡面积占总滑坡面积的比重；b为各类林地面积占林地总面积的比重；贡献值C表示该类林地以占比重为b的林地份额，贡献了占滑坡总面积比重为a的滑坡份额。

当贡献值C为1或者接近1时表明该类林地类型对滑坡发生的贡献不显著；当贡献值C小于1时可以认为该种林地类型对滑坡有一定的防护作用；当贡献值C大于1时可以认为该种林地类型较易遭受滑坡的危害。

3 结果分析

3.1 各林地类型发生滑坡数量统计结果

从表3可以看出，经济林中共有滑坡220处，占总滑坡数的14.92%，滑坡总面积约110.05 hm2，占总滑坡面积的14.98%；竹林中共有滑坡180处，占总滑坡数的12.18%，滑坡总面积约83.54 hm2，占总滑坡面积的11.37%，人工混交林中共有滑坡138处，占总滑坡数的9.36%，滑坡总面积约72.39 hm2，占总滑坡面积的9.86%；人工马尾松纯林中共有滑坡42处，占总滑坡数的2.86%，滑坡总面积约21.17 hm2，占总滑坡面积的2.88%；人工杉木纯林中共有滑坡540处，占总滑坡数的36.53%，滑坡总面积约268.85 hm2，占总滑坡面积的36.61%；人工阔叶树纯林中共有滑坡10处，占总滑坡数的0.69%，滑坡总面积约4.25 hm2，占总滑坡面积的0.58%；天然混交林中共有滑坡50处，占总滑坡数的3.39%，滑坡总面积约27.61 hm2，占总滑坡面积的3.76%；天然马尾松纯林中共有滑坡36处，占总滑坡数的2.41%，滑坡总面积约19.43 hm2，占总滑坡面积的2.65%；天然杉木纯林中共有滑坡2处，占总滑坡数的0.16%，滑坡总面积约1.47 hm2，占总滑坡面积的0.20%；天然混交纯林中共有滑坡130处，占总滑坡数的8.79%，滑坡总面积约63.66 hm2，占总滑坡面积的8.67%；幼龄林中滑坡68处，占总滑坡数的4.58%，滑坡总面积约33.39 hm2，占总滑坡面积的4.55%；苗圃灌木疏林地中滑坡5处，占总滑坡数的0.37%，滑坡总面积约2.39 hm2，占总滑坡面积的0.33%；采伐迹地中滑坡41处，数量比重占2.78%，滑坡总面积18.30 hm2，面积比重占2.49%；其它无林地中滑坡14处，比重为0.98%，滑坡面积7.92 hm2，占总面积的1.08%。

发生滑坡的数量最多的前三位为人工杉木纯林、经济林和竹林，三者的林地面积占总林地面积65.90%，滑坡数量占总滑坡数量的63.63%，滑坡面积总计达462.44%，占滑总面积的62.96%。尤其是人工杉木纯林林地面积占总林地面积30.49%，但滑坡数量达到了36.53%，滑坡面积为268.85，占到总滑坡面积的36.61%。滑坡数量最少的前3位分别是天然杉木纯林、苗灌疏和人工阔叶树纯林，总数量为17处，占1.22%，但这3类的林地面积仅占总林地面积的1.07%。

表3 林地类型与滑坡关系表†Table 3 Relationship between forest land types and landslide

3.2 各林地类型滑坡易发生可能性分析

根据式(1)，若a（滑坡面积占总滑坡面积的比重值，式(1)中的a值）＜b（林地面积占林地总面积的比重，式(1)中的b值）说明滑坡数量较多，单位滑坡面积相对于平均滑坡面积偏大。14种林地类型的滑坡面积占总滑坡面积的比重值与各类林地面积占林地总面积的比重存在着一定差异。从表3的统计结果可以看出，a ＜ b的主要类型有天然马尾松纯林、采伐迹地、经济林、幼林、人工马尾松纯林、苗灌疏、人工混交林；a＞b则说明滑坡数量较少，单位滑坡面积相对于平均滑坡面积较小，主要类型有竹林、人工阔叶树纯林、天然纯阔叶林和其他无林地；而a值与b值较好接近的有天然混交林、人工杉木纯林、天然杉木纯林。结合各林地类型的贡献值可以看出，贡献值由大至小的顺序依次为天然马尾松纯林：3.06、采伐：2.06、经济林：2.03、幼林：1.7、人工马尾松纯林：1.53、苗灌疏：1.48、人工混交林：1.4、人工杉木纯林：1.2、天然杉木纯林:1.18、天然混交林：1.08、人工阔叶树纯林：0.85、其它无林：0.61、天然阔叶树纯林：0.61、竹林：0.41，总平均值为1.37。因而，综合判定，研究区所划分的14种林地类型中较易发生滑坡的类型为天然马尾松纯林、采伐迹地、经济林、人工幼林、人工马尾松纯林和苗灌疏林地等，而天然混交林、人工阔叶树纯林、其它无林、天然阔叶树纯林、竹林等类型对于滑坡具有较好的防护作用，发生滑坡的可能性整体较低。

3.3 林分结构与滑坡关系分析

为进一步分析滑坡发生与林分结构区域的内在关系，文章从林分的是否混交结构、树种、起源等关系进行归类分析。将经济林、竹林、人工阔叶树纯林、人工杉木纯林、人工马尾松纯林、天然阔叶树纯林、天然杉木纯林、天然马尾松纯林按树种进行归类；将经济林、人工阔叶树纯林、人工杉木纯林、人工马尾松纯林、天然阔叶树纯林、天然杉木纯林、天然马尾松纯林、人工混交林、天然混交林按混交程度归类；将经济林、竹林、人工阔叶树纯林、人工杉木纯林、人工马尾松纯林、天然阔叶树纯林、天然杉木纯林、天然马尾松纯林、天然混交林、人工混交林和幼林按起源进行归类，结果见4。

表4 森林结构与滑坡关系Table 4 Relationship between forest structure and landslide

从表4可以看出，纯林与混交林的贡献值C相近都在1.2以上，表明森林的林分结构对滑坡的影响作用不明显，无论是纯林还是混交林，对滑坡表现出较明显的脆弱性。而树种对滑坡的贡献值从小到大排列为：毛竹＞阔叶树＞杉木＞马尾松＞经济林。因而表明，经济林、杉木林、马尾松林是滑坡的主要生发区，而阔叶树林和毛竹林则整体较好。阔叶树具有较大的叶面积和较为发达的根系，起到良好的保水固土能力，可以充分发挥森林资源的拦截降水、保水固土能力，降低滑坡发生的机率。毛竹林虽然根系较浅，但竹鞭根系错综交结，形成较为稳定的林下结构系统，而且毛竹植株中空，自身重力小，良好地发起了减灾作用。从起源的统计结果上看，研究区人工林和天然林面积相当，但人工林的滑坡灾害要比天然林严重许多。天然林生态系统较为稳定，具有较强的避灾能力。在商品经济利益趋势下，以满足市场和经济发展需要的人工林则受到人为干扰的影响更多，而且人工林主体为同龄林，在滑坡减灾的功能效应显著低于天然林的林分结构。

4 结论与讨论

当前由于异常气候的影响及区域生态环境质量由于社会经济发展所面临的各种压力，经营好森林资源，保障区域生态质量安全，是森林经营的重要出发点和森林可持续经营的重要所在。本文通过构建林地类型对滑坡的贡献值指数，从经济林、竹林、人工阔叶树纯林、人工杉木纯林、人工马尾松纯林等14种林地类型，分析了不同林地类型上发生山体滑坡的差异性。结果表明，经济林、人工幼林、人工混交林、人工马尾松纯林等人为干扰强度大的林地类型，在2010年的高强度降雨中发生滑坡的可能性大。根据不同树种发生滑坡的数量及面积分布上看，各树种受滑坡灾害影响机率从高到低排序为：经济林＞马尾松＞杉木＞阔叶树＞毛竹；而人工幼林和采伐后的林地对林地滑坡的发生敏感性也相对较高，整体上天然林的生态稳定性高于人工林，对于滑坡的发生发挥了积极作用。

本文仅从森林经营类型空间分布上的差异性与发生滑坡空间分布的差异性进行了探讨，旨在探析森林经营是否对发生滑坡的可能产生影响，以期为森林经营提供决策辅助和宏观指导。整体上看，研究结果与实际较为符合。但滑坡是山体自然属性、土地承载物和外界降雨、重力干扰以及时间持续下的综合结果，而降雨是滑坡发生的主导因素，为当前研究所共识，因而如何借助于降雨，结合区域地形条件，进一步分析和探讨森林经营过程在空间分布上的差异性对滑坡发生的影响，对于更为有效地指导林业经营，促进区域生态质量的保障具有重要意义，也将是今后研究的发展方向。

[注]研究材料由福建省科技计划重点项目《森林经营过程对山体滑坡的影响遥感模拟应用技术研究》（2012N0003）项目提供。

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The impact of forest management forest management process on the landslide

YU Kun-yong1,2,3, LIU Jian1,2,3, YANG Ping1,2,3, YAO Xiong1,2,3
(1. Fujian Provincial colleges Key Laboratory of 3S Technology and Optimization & Utilization of Environment and Resources, Fuzhou 350002, Fujian, China;2.College of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China; 3. Institute of Geomatics Application, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, Fujian, China )

Abnormal climate impact caused by regional landslides is the serious ecological problems during the current social and economic development, so managing forest resources and promoting the regional ecological quality and safety are an important starting point for the forest management and realizing sustainability. Forest land types of Shunchang County were classified into 14 kinds,such as economic forest, bamboo forest, arti fi cial forest ofCunninghamia lanceolata, pure arti fi cial forest ofPinus massonianaetc.Through calculating the proportion value of landslide in forestland area accounted for the total landslide area and proportion of the 14 kinds forestland respective area build the contribution values of all forestland, the article analyzed the corresponding relationship between landslides occurred in Shunchang county in 2010 and forest types of forest management. The results showed that which kinds of forestland types occurred landslides most are pure arti fi cial forest ofPinus massoniana, cutting-blank and bamboo forest, while the proportion value accounted for the total quantity of landslides was 63.63% and their respective contribution value were 3.06,2.06,2.03.Natural and pure broadleaf forest and bamboo forest had minimal effects on landslides, which contribution value were 0.61 and 0.41.As a whole, there was high susceptibility of landslides’ occurrence in young plantation and forestland after the felling relatively, so the stability of natural forest ecological was much higher than the plantations.

forest management; landslides; contribution value

S727.22

A

1673-923X(2016)04-0005-06

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.04.002

http: //qks.csuft.edu.cn

2014-11-19

国家自然科学基金项目（41401385）；福建省科技计划重点项目（2012N0003）

余坤勇，副教授，博士

刘健，教授，博士；E-mail：fjliujian@126.com

余坤勇，刘 健，杨 平，等. 森林经营过程对区域发生滑坡的影响关系研究[J].中南林业科技大学学报，2016, 36(4):5-10, 16.

[本文编校：吴 彬]