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地理科学, 2022, 42(11): 1996-2005 doi: 10.13249/j.cnki.sgs.2022.11.014

1950—2020年东北地区林地时空变化特征分析

杨绪红,1, 金晓斌,1, 杨永可2, 薛樵风1, 刘荣高3, 周寅康1

1.南京大学地理与海洋科学学院，江苏 南京 210023

2.中南林业科技大学数字洞庭湖南省重点实验室，湖南 长沙 410004

3.中国科学院地理科学与资源研究所，北京 100101

Spatial and Temporal Explicit Analysis of Forestland of Northeast China in 1950-2020

Yang Xuhong,1, Jin Xiaobin,1, Yang Yongke2, Xue Qiaofeng1, Liu Ronggao3, Zhou Yinkang1

1. School of Geography and Ocean Science, Nanjing University, Nanjing 210023, Jiangsu, China

2. Key Laboratory for Digital Dongting Lake Basin of Hunan Province, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China

3. Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China

通讯作者: 金晓斌。E-mail: jinxb@nju.edu.cn

收稿日期: 2021-05-7   修回日期: 2021-12-4  

Received: 2021-05-7   Revised: 2021-12-4  

作者简介 About authors

杨绪红（1988−），男，湖南湘潭人，博士，副研究员，主要从事国土空间规划、空间建模研究E-mail:yangxhnju@nju.edu.cn

摘要

基于地形图、土地利用现状图提取并分析1950—2020年东北地区林地时空变化格局。结果表明：① 地形图中记载的林地信息能有效反映20世纪中期东北地区林地基本特征；研究期内林地呈先增后减态势，增幅达10.04×104 km2，同期覆盖率从34.67%增至44.97%；市域林地均呈增加态势，净增幅前5的市域均超5 000 km2。② 研究期内林地不变、增加和减少区面积分别为28.36×104 km2、15.49×104 km2和5.45×104 km2；林地不变区沿长白山、大小兴安岭呈倒U字形分布，占2020年林地面积的64.68%；林地增加区集中于辽河平原、长白山西侧、三江平原东侧、大兴安岭东西两侧；林地减少区零星分散、未呈明显集聚。③ 林地减少的流向表明，农业拓垦是东北地区林地减少的主因，侵占林地规模占林地减少量的88.18%，转化为耕地的区域主要分布在平原与山脉结合处及河谷地带；河流水体与城乡建设占用的林地基本相当，约占林地减少量的2.00%，城乡建设未对林地造成较大损坏。④ 研究期立地条件有大幅改善，林地距城镇平均距离缩减2.26 km，半数新增林地位于城镇10 km范围内；林地平均高程下降41.44 m，超半数新增林地位于高程300 m以内，林地向城镇延伸和“下山进平原”现象明显。

关键词： 林地变化; 地形图; 立地条件; 东北地区; 70 a

Abstract

The abundant forest cover information has been recorded on the historical topographic maps which can offer the first-hand information of long time period of forest cover change and satisfy the research of land cover reconstruction and its environmental effect. By the meaning of map interpretation and data digging, this study has extracted the forestland cover information from historical topographic maps (1950) and contemporary land use map (2020), and analyze the change process and spatial-temporal pattern of forestland cover during 1950 to 2020. The results showed that: 1) It is very accurate for the forestland cover information recorded in the historical topographic maps which can effectively represent the fundamental spatial-temporal pattern characteristics of forestland in Northeast China in the middle of 20th century; In the past 70 years, the total area of forestland in Northeast China had rapidly increased by 10.04×104 km2, and meanwhile the forestland coverage ratio had increased from 34.67% to 44.97%. Except Baishan City, the area of forestland in the cities level is increasing and the forestland area of net growth of top five cities have exceeded 5 000 km2. 2) During the study period, the region areas of maintained, increased and decreased forestland were 28.36×104 km2, 15.49×104 km2 and 5.45×104 km2 respectively. The maintained region for forestland mainly were distributed on the Changbai Mountains, the Lesser and Greater Khingan Mountains which have spatially formed the inverted U-shaped pattern, and the area have covered the 64.68% of whole forestland in 2020. The increasing district of forestland was concentrated in the Liaohe Plain, the west of Changbai Mountains, the east side of the Sanjiang Plain and the east-east sides of Da Hinggan Mountains, and the decreased region of forestland was scattered in many place. 3) The region disappeared the forest have been mainly occupied by the grassland and grain farming which have accounted for the 88.18% of whole decreased forestland area, and it is basically equal for the forestland occupied by waterbody or urban-rural construction, accounting for about 2.00% of whole decreased area. 4) The site condition and quality of forestland have been greatly improved. On the one hand, the average distance from forestland to the nearest towns has shrunk by 2.26 km, and more than half of the newly increased forestland have located the region within no more than 10 km distance to the towns, and it means the forestland have spatially expanded to the near center of town. On the other hand, the average elevation of forestland has been decreased by 41.44 m, and more than half of the newly increased forestland have concentrated the region within 300 m elevation above the sea level, which means the increasing forests have grown on the plains and gentle slopes region.

Keywords： forestland change; historical maps; site condition; Northeast China; 70 years

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本文引用格式

杨绪红, 金晓斌, 杨永可, 薛樵风, 刘荣高, 周寅康. 1950—2020年东北地区林地时空变化特征分析[J]. 地理科学, 2022, 42(11): 1996-2005 doi:10.13249/j.cnki.sgs.2022.11.014

Yang Xuhong, Jin Xiaobin, Yang Yongke, Xue Qiaofeng, Liu Ronggao, Zhou Yinkang. Spatial and Temporal Explicit Analysis of Forestland of Northeast China in 1950-2020[J]. Scientia Geographica Sinica, 2022, 42(11): 1996-2005 doi:10.13249/j.cnki.sgs.2022.11.014

森林固碳释氧功能对有效减缓气候变化有重要作用，恢复长时期森林覆被格局可为森林时空动态分析、碳源/汇核算、多效应模拟等提供可靠下垫面数据[1,2]。作为土地覆被的重要组成部分和主要碳汇，单位面积林地所含碳储量高出耕地、草地等开放生态系统2~4倍[2~4]，且由于林地并不作为纳税依据，史料缺乏与耕地、人口类似的系统记录[5,6]，当前长时序土地利用重建更多集中在耕地[7~11]。因此，为能够更准确地评估土地利用对碳循环的影响，重建定时、定量、定位的林地信息意义重大[6,12]。

学者对前卫星时代长时序历史林地变化重建研究探索了多种方法，可概况为3个方面：① 数量重建法，即基于统计资料和文献，重建长时期林地的数量变化特征。如Esser 等估算了1000—1850年欧洲的森林覆盖变化[13]；凌大燮、史念海、樊宝敏和董源等对中国历史森林规模或覆盖率进行了定性与定量探索[14~16]；何凡能等以清代史料为基础，较为全面地重建了1700年以来分省林地面积[17]；叶瑜等重建了东北地区过去300 a分县林草地覆盖规模[18]。② 模型重建法，即利用影响林地分布的环境因子构建空间网格化模型，定量重建林地的空间格局；如Kaplan等以人口为替代因子重建了欧洲工业化前1 000 a、空间分辨率为5'×5′的网格化林地格局[19]；Steyaert 等重塑了美国东部地区1650—1992年、空间分辨率20 km的土地覆被格局[20]；Liu和Tian等分别重建了中国和印度的历史多地类空间格局[21,22]；何凡能等和李士成提出了耕林地互动关系，分别重建了近300 a来中国东北和西南地区的森林空间格局[1,23]；He等进一步重建了1700年以来时间分辨率为20 a、空间分辨率为10 km的中国森林空间格局[24]；Yang等构建了森林分布与砍伐重建模型，重建了1661—1952年中国1 km网格分辨率的林地数据集[2]。③ 图件析出法，即利用历史专题图、地形图等高精度地图集，经过位置配准、矢量化和属性校正后，直接恢复长时序历史森林变化格局。如Ciupa等利用历史地图复原了1800—2011年圣十字山脉的森林覆被变化[25]；Cervera 等基于1868—2005年的数字森林地图和黑白正射影像，重建了地中海地区的森林分布格局[26]；Brandolini等基于历史地图和地理信息技术，复原了过去200 a罗纳河谷上游的景观格局[27]；Szypula利用古地形图恢复了西里西亚工业区上游1890—2014年的土地利用格局[28]；图件析出法是近年兴起的基于直接数据源开展长时序地理信息复原的方法，只要图集数据源质量可靠，重建的地理信息将具有较高时空分辨率和可靠性，愈加受到学术界的追崇[29~33]。

东北森林带是中国生态安全战略格局“两屏三带”中重要一环，区内林地空间分布连片、格局稳定少动、生境质量良好，是中国重要的天然林区和木材生产基地之一，开展该地区长时序林地时空特征分析对认识其林地演化过程具有重要意义。学者们围绕历史文献、统计年鉴和报告文本等资料，通过文献析出或模型模拟重建了东北地区长时期林地规模特征或空间格局[17,18,23]，但基于直接数据源重现前卫星时代东北地区林地分布格局的研究较为鲜见。1954年美国陆军制图局基于航摄影像、实测地形图和历史地形图绘制了东北地区1∶25万的军事中比例尺地形图，即东北地区基本地形图集[34]（https://maps.lib.utexas.edu/maps/ams/index.html），该图集空间分辨率高、图面清晰、地物要素丰富，成图数据源丰富可靠，精细记载了东北地区地形地貌、河流水系、土地利用、城镇和交通体系等地理信息，为研究20世纪中期土地覆被变化提供了丰富数据源。鉴于此，本研究以东北地区长时序林地变化为研究对象，通过图件析出和数据挖掘提取地形图和现状图中林地信息，构建1950—2020年东北地区长时序林地数据集，并以此分析林地时空变化、流转流向、立地条件等特征，希冀深化对东北地区林地变化过程特征、差异和规律的认识。

1 研究区概况

囿于资料丰度和信度限制，本研究中东北地区包括黑、吉、辽三省和内蒙古呼伦贝尔市（视为独立单元），未含赤峰市、通辽市和兴安盟。地理位置115°52′E ~135°9′ E、38°42′N ~53°31′ N，区域面积97.52×104 km2，涉37个地级市。全区属温带季风气候，年降水量300~1 000 mm；区域地貌以平原和山地为主，地形呈西南开口的马蹄形；各山脉森林植被丰富、物种多样，以寒温带针叶林和针阔混交林为主，受益于得天独厚的地形、气候和土壤条件，森林覆盖率达47.80% （2015年），第九次中国森林资源清查表明东三省森林和天然林分别高达33.47×104 km2、26.13×104 km2，占中国的15.18%、18.61%（不含呼伦贝尔，数据源自国家林业和草原科学数据中心，http://forest.ckcest.cn/sd/si/zgslzy.html）。以东北地区为研究区，研究其长时序林地时空格局变化具有区域代表性和变化过程特殊性。

2 研究思路与数据来源

2.1 研究思路

本研究重点探索近70 a东北地区林地时空变化特征和分布格局，以1950年以来4个时点的林地矢量图为数据源，采用空间叠置法、空间统计、频度分级法、自然断点法等数理分析方法，对总量变化、空间分布、林地流向和立地条件等变化特征进行剖析，并进一步讨论东北地区林地历史变化过程和地形图可能存在的不确定性。

2.2 数据来源

本研究所用东北地区数字高程、城镇点位和行政界线等源自中国科学院资源环境科学与数据中心（http://www.resdc.cn/）。林地数据源自1950年中国东北地区基本地形图和土地利用覆被数据集（https://www.resdc.cn/）。

基本地形图（以下简称地形图）。原图集共3部分，为中国北−南方、东北地区和台湾省基本地形图，反映了中国20世纪中期地形地貌、河流水系、土地利用、城镇和交通体系等基本信息，原为美国陆军制图局的军事中比例尺地形图。本研究所用地图集覆盖了黑、吉、辽及内蒙古东四盟/市（呼伦贝尔林地记载丰富可靠，另三盟/市未有林地），包含了113幅地形图，采用了海福特椭球体系、横轴墨卡托投影，以航空摄影测量方式成图，基本比例尺为1∶25万。图集以全彩色印刷，图上点、线和面要素清晰、色彩鲜明，采用英文详细注释了道路、堤坝、河流水系和等高线等要素，并且用颜色或符号标识了森林植被、耕地、水体和城市等地物要素，图饰要素清晰可见[34]。

土地利用/覆被数据。该数据集是中国科学院研发的1980年以来中国土地利用/覆被变化数据集的组成部分（https://www.resdc.cn/），数据集以Landsat TM/ETM影像为主要数据源，并辅之以HJ-1号卫星，采用遥感信息人机交互快速提取方法，提取了1980年代以来每隔5 a的土地利用数据（1∶10万），土地利用一、二级类综合精度分别达94.30%和91.20%[35,36]。

2.3 林地信息提取

地形图是具有经纬网的全彩色电子数据，制图精度高、比例尺大，色彩区别度高，林地与非林地边界清晰可辨、要素轮廓较精细，若手动数字化会导致林地细节信息丢失，影响提取结果精度。因此，本研究利用林地要素颜色差异明显、清晰可辨的特征，借助监督分类功能实现林地信息的自动提取。首先，通过地理配准、投影将全彩色电子地形图转换成有空间参考、可编辑的栅格数据；其次，根据颜色、符号差异，选择林地、水体、居住区等6种地物训练样本，用支持向量机分类器对整幅栅格数据自动分类，得到初步分类结果；然后，经过分类处理和矢栅转换得到林地矢量图斑；最后，对提取结果进行比对和检测，将分类结果与地图实物不一致区域予以手动纠错，经地物纠错、空洞填补、图斑融合、拓扑分析、数据入库等处理后，获得1950年东北地区林地矢量数据集。此外，布设随机采样点后采用目视识别和混淆矩阵分析，验证表明地类识别总体精度92.67%，自动提取的矢量图斑具有较高识别精度。

本研究利用1980年、2000年和2020年土地利用/覆被数据集提取林地信息，将有林地、灌木林地、疏林地和其他林视为东北地区的林地，不再考虑林种和郁闭度差异。将前述4期林地数据统一至兰伯特投影、GCS_WGS_1984坐标系统，最终得到1950年以来4个时点的中国东北地区林地分布格局（图1）。

图1

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图1   东北地区地形及1950年、1980年、2000年和2020年林地空间分布

Fig. 1   Landform in Northeast China and the distribution of forestland in 1950, 1980, 2000 and 2020


3 结果分析

3.1 东北林地总量变化特征

根据林地变化特征可知，1950—1980年呈现大幅增长态势，该阶段林地总量和林地覆盖率大幅增加，各省域林地均有较大程度增长；1980—2020年呈持续略微减少态势，但减少幅度有限、变化不显著（表1）。1950年，东北地区林地总量为33.81×104 km2，覆盖率达34.67%。其中，黑龙江林地保有量最大，而呼伦贝尔林地覆盖率最高（43.47%）。1980年，东北地区林地面积达到极值，总量增加了11.27×104 km2，覆盖率提升至46.23%；黑龙江和辽宁增幅最大，两者合计占总增量的75.87%。2000年，东北林地面积相较于1980年减少了1.13×104 km2，黑龙江和辽宁分别减少了0.78×104 km2、0.20×104 km2，而吉林增加了0.03×104 km2。2020年，东北林地进一步减少到43.85×104 km2，相较于2000年减少了0.10×104 km2，辽宁和呼伦贝尔分别增加了0.40×104 km2和0.04×104 km2，而黑龙江减少了0.49×104 km2。研究期内，东北地区林地合计增加了10.04×104 km2，覆盖率提升了10.30%；黑、辽、吉和呼伦贝尔分别增加了4.12×104 km2、3.36×104 km2、1.57×104 km2、0.99×104 km2，从省域增幅来看黑龙江高于辽宁，吉林又高于呼伦贝尔。年均增长率差异显著，研究区年均增长率仅为0.42%，辽宁增长率最高（2.04%），黑、吉和呼均低于区域均值，表明研究期内辽宁林地增长迅速，而黑龙江原有林地规模较大，研究期内虽增长了4.12×104 km2，但年均增长率较低。

表1   1950—2020年东北地区林地面积变化/104 km2

Table 1  Forestland area change of Northeast China in 1950— 2020 /104 km2

区域1950年1980年2000年2020年
呼伦贝尔10.3111.4411.2611.30
辽宁2.355.515.315.71
吉林6.307.897.927.87
黑龙江14.8520.2419.4618.97
合计33.8145.0843.9543.85

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市域尺度林地变化呈现显著地域差异。研究期内仅吉林白山林地减少，其余市域林地均呈增加格局，表明白山林地流失较为严重，对比影像和地形图可知，白山城镇建设、土地拓垦占用林地较多。林地增幅前五位分别为呼伦贝尔、哈尔滨、黑河、大兴安岭和牡丹江，超过了5 000 km2，除呼伦贝尔位于内蒙古外，其余的市域均位于黑龙江。林地的净增幅≤1 000 km2、1 000~2 000 km2、2 000~3 000 km2和3000~5000 km2的市域分别有10个、8个、6个和7个；其中，净增幅≤2 000 km2的市域主要位于东北平原、松嫩平原和辽河平原，而净增幅为2 000~3 000 km2的市域集中在三江平原；净增幅为3 000~5 000 km2的市域集中在辽东湾东西两侧、长白山中段和小兴安岭南段。从市域尺度来看，林地年均增长率超10%的有8个，除白城和大庆外，这些市域均位于辽宁，其中葫芦岛林地增长率最高，达到了187.70%；而年均增长率排名靠后的10个市域中有7个位于黑龙江，最低的为鹤岗。

3.2 东北林地空间动态特征

为剖析林地空间动态变化，将林地图进行空间叠置分析（考虑到1980年后林地变化不显著，仅分析1950年与2020年2个时点），由此得到林地的增减转换格局（图2a）。可知，研究期内林地不变、林地增加、林地减少区的面积分别为28.36×104 km2、15.49×104 km2和5.45×104 km2。其中，林地不变核心区沿长白山脉、小兴安岭、大兴安岭等山脉呈倒U字形，该区域林地空间分布连片、格局稳定少动、生境质量良好，构成了中国生态安全战略格局“两屏三带”中东北森林带的主体部分，占2020年现有林地比例的64.68%。林地增加区位于辽河平原、长白山西侧、三江平原东侧、大兴安岭东西两侧；而林地减少区零星分散、未有明显集聚区，经影像对比可知，减少区域主要是山谷、河流谷地和地势较平缓处。1950年林地区域中有16.12%转为了非林地，其中减少比例超过1950年原有林地比例50%的市域有11个，但这些市域原有林地面积较低，最多的为大连，仅为1 074.38 km2。

图2

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图2   东北地区林地动态变化格局（a）和减少的林地流向地类情况（b）

Fig. 2   Spatial change pattern of forestland （a） and the flowing to the land types of reducing forestland （b）


剖析林地流入流向可更好地明晰林地的时空演变过程与方向。以1950年东北地区林地/非林地叠加2020年的土地利用现状，获得东北地区林地/非林地的流向结果（图2b）。经过分析可知，1950年非林地区域有15.49×104 km2转换为了林地，共有5.45×104 km2林地流向其他土地类型。林地流向耕地、草地、水域、建设用地和未利用地的面积分别为2.31×104 km2、2.49×104 km2、0.13×104 km2、0.12×104 km2和0.40×104 km2。由此可见，尤其是草原牧场和粮食耕作的农业拓垦是造成近70 a东北地区林地减少的主要驱动力，侵占的林地规模占了林地减少量的88.18%；而河道侵占、水库建设、修渠挖塘造成的林地减少与城乡建设、工矿开采等占用林地面积基本相当，约占林地减少量的2.00%，如将水域侵占林地视为农业设施配套归结到耕地开垦侵占的林地内，则土地垦殖造成林地减损占林地减少总量的44.72%，而建设占用面积有限，未对林地格局造成较大破坏；此外，林地退化现象较为明显，林地减少量中约7.42%退化为了荒草地、沙地、裸土地等不宜生长森林植被的区域，这可能与森林自然演替、森林火灾、不合理利用或地质灾害等原因有关。

从市域尺度看，林地流向格局存在较大差异。其中，流向耕地区域主要分布在呼伦贝尔东侧、松嫩平原北侧、三江平原西侧，也即主要平原与山脉结合处以及河谷阶地处，超过1500 km2的市域有5个，分别为呼伦贝尔、吉林、黑河、牡丹江和延边，其面积占到了总量的46.34%；流向草地的区域十分集中，主要是呼伦贝尔和大兴安岭地区，合计1.76×104 km2，仅呼伦贝尔就占了总量的58.55%；林地流向水域和未利用地的分布未呈明显集中分布态势，在各市域均有分布；林地流向建设用地的市域分布较为集中，前10个市域分别为白山、吉林、呼伦贝尔、延边、伊春、大兴安岭、哈尔滨、丹东、通化和大连，占用林地755.55 km2，占总量的65.68%。

3.3 东北林地立地条件变化

以研究期首尾2个时点的林地为分析对象，从林地立地条件（距城镇距离和高程段）剖析森林被破坏或恢复情况。

3.3.1距城镇中心的距离变化

林地距城镇距离的远近可近似表征人类活动对森林的扰动程度，距城镇越远可视为人类砍伐森林、侵占林地现象较为剧烈，破坏范围较广；反之，人类对森林的抚育、培植较为重视，破坏范围较小。总体来看，研究期林地距城镇平均距离在降低。1950年，林地距城镇平均距离为24.59 km，而2020年仅为22.22 km，下降了2.26 km；以10 km为间隔分别统计不同间距林地面积可知，林地在所有区间内均有增加，尤其在0~30 km内增加最明显，合计占到新增林地的88.47%，而0~10 km内新增林地面积为5.50×104 km2，占新增林地的1/2以上（图3a）。这反映了东北地区林地在向城镇延伸和扩张，城市边缘区造林、绿化工程成效较为明显，社会经济活动对森林的保护效果较为显著。

图3

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图3   东北地区不同距城镇距离段（a）和不同高程段（b）内的林地规模

Fig. 3   the forestland area of different distance section to towns （a） and different elevation section （b） in Northeast China


分市域看，林地距城镇平均距离增加的市域有14个，集中分布在辽河平原全域、松嫩平原中部和大兴安岭的西部，增加较明显的市域为阜新、鹤岗、朝阳和锦州，平均距离增加超过1 km；而平均距离减少的市域有23个，集中分布在“两原两山”，即长白山、小兴安岭、三江平原和松嫩平原外围，其中黑河、哈尔滨、齐齐哈尔、辽阳、盘锦和牡丹江平均距离减少超过1 km。

3.3.2林地平均高程变化特征

林地高程变化能反映森林格局的“上山下山”现象，高程下降时可近似认为平原、低山丘陵区森林得到有效恢复，人类对森林的破坏程度降低；反之，则认为低山缓坡区的森林被破坏较为严重。研究区林地分布的高程区间在下降，林地“下山进平原”现象显著。研究期全域林地平均高程从1950年的575.98 m下降到2020年的534.54 m，下降了41.44 m；省域尺度上，吉林省林地高程变化最为明显，下降了54.83 m，而辽宁和黑龙江分别下降27.39 m和23.98 m。以100 m等间距统计不同间距林地面积可知，林地平均高程变化主要介于0~1100 m内，该区段内林地面积有大幅增加，0~600 m内林地增加最为显著（新增8.76×104 km2，占总增量的86.44%），且有超过1/2的新增林地高程介于0~300 m；而高程超过1 100 m区域内林地有增有减，合计净增134.13 km2 （图3b）。这表明新增林地大都在较低高程的宜林区域，尤其是高程300 m以下地区，此区间段的降水、光照和温度较为适宜，森林植被的营造优于高山段。

分市域来看，林地平均高程增加的市域共有14个，空间集中分布在辽河平原、辽东半岛、松花江上游和大兴安岭的西部呼伦贝尔，超过40 m的代表性市域为朝阳、锦州、阜新和大连，其中朝阳林地高程上升了199 m；而平均高程下降的市域则有23个，集中分布在长白山、小兴安岭、三江平原和松嫩平原北部，降低超过40 m的前6个市域为佳木斯、辽阳、四平、营口、鞍山和铁岭，其中佳木斯降低了79 m。

4 讨论

4.1 东北林地变化过程

东北地区林地变化格局总体与所处时代和实施的相关政策有密切关系[37]。东北地区地域辽阔、土壤肥沃、植被茂盛，明以前为少数民族聚居区、人口较少，除南部地区森林由于城镇开发略有破坏外，区域大部处于原始未开发状态，清中前期在东北地区禁止林木采伐、禁止采矿、禁止渔猎以及禁止农垦（四禁），森林在封禁政策保护下干扰较少；随着清中后期人地矛盾、人粮矛盾凸显，毁林开荒、城镇扩展、薪炭用材需求不断增加，关内人口大量涌入东北地区，1895年清政府对东北地区实施全面开禁放垦，城镇周边的森林被大肆砍伐，但这些城镇主要集中在辽宁东部和长白山南部，其余地区依旧保留大量原始森林[37]。日本侵占东北时期大肆破坏东北地区森林，日军通过设置伪满林野总局、森林事务所、林务署和林业开发公司等机构，对东北森林资源大肆掠夺，以供造纸、修建铁路、建筑、军需和日本国内之需，造成1929—1942年东北森林面积下降5.99×104 km2，森林蓄积量下降4.68×108 m3[38]。新中国成立后，为尽快恢复国民经济和提供林产品，东北地区由于天然林丰富、有林地比例高、活立木蓄积量大，森林资源被进一步开发，但忽视了人工林营造，致使东北地区森林面积进一步降低。1979年，中国在西北、华北和东北建设大型人工林业生态工程，即“三北”防护林工程，经过连续5期工程建设，东北地区有林地覆盖率和活立木蓄积量得到有效恢复，防护林体系建设成效明显。2000年，中国在大小兴安岭和长白山进一步实施“退耕还林还草工程”“天然林资源保护工程”，使东北地区较多耕地退耕为林地和草地，并大幅调减了东北、内蒙古等重点国有林区木材产量，严格限制采伐限额，加强生态公益林营造和抚育，东北地区林地面积得以保持基本稳定[39]。

4.2 地形图不确定性分析

本研究的中国东北地区基本地形图集比例尺为1∶25万，成图时间在20世纪中期，图中林地信息虽有清晰的颜色区分，但囿于资料获取、图形转绘和成图技术限制，须评估地形图中林地信息的可靠性和全面性。为此，本研究对20世纪东北地区的林地记载予以收集和对比分析（表2）。

表2   20世纪50年代东北地区林地面积的文献记载情况

Table 2  The records of forestland area of Northeast China in 1950s

文献来源东北林地面积/104 km2数据时间发表年份及备注
　　注：*来源于中国科学院地理科学与资源研究所的中国自然资源数据库的中国森林资源数据库(http://www.data.ac.cn/)。
陶炎[40]33.161930—1935年1987年，含大兴安岭
东北物资调查委员会研究组[41]29.441938年1948年，不含嫩江
中国森林资源数据库*24.241949年20世纪80年代，不含呼伦贝尔
全国林业基本资料(1949—1979)①25.951950—1952年1980年，不含呼伦贝尔
《中国林业年鉴(1949—1986)》[42]17.31949年1987年，不含呼伦贝尔
马忠良等[43]24.791948年1997年，森林覆盖率推算，不含呼伦贝尔
何凡能等[17]26.541949年2007年，不含呼伦贝尔
叶瑜等[18]24.701940年2009年，不含呼伦贝尔
本研究成果33.811950年含呼伦贝尔
23.501950年不含呼伦贝尔

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当前较为系统记录东北地区林地资源的文献计8处。学者研究表明在日本侵略时期东北地区森林面积曾高达33.16×104 km2，日据时期东北森林资源被大肆破坏，林地面积锐减，日军投降后东北森林资源才得到逐步恢复[40,41]。《中国林业年鉴（1949—1986）》[42]记载的1949年林地数据仅为17.30×104 km2，但学者表明该年鉴中记载的东北地区林地面积被人为调低，其林地数据值得质疑[17]。其余同口径下的5处不同数据源记载的20世纪50年代东北地区（不含呼伦贝尔）林地面积介于24.24×104~26.54×104 km2。本研究基于地图集析出的1950年东北地区林地面积为33.81×104 km2，这与学者陶炎[40]的结果非常接近；如不含呼伦贝尔时，本研究东北三省林地面积为23.50×104 km2，与上述5处不同数据源的林地低值仅相差0.74×104 km2，偏差相对率仅为3.05%。本研究的林地数据在数值和数量级上均与已有成果十分接近，地形图中林地规模信息与各处文献记载相互吻合并得到印证，这一方面表明了地图集中记载的林地信息在数量上能有效反映上世纪中期中国东北地区的林地基本情况；同时，美国陆军制图局在绘制地图集时引用了大量航摄影像、实测和历史地形图，林地信息的空间格局准确性得到了有效保障，可认为图集中的林地格局信息具有很高的准确性和全面性；另一方面，本研究析出的林地数据也有力地证实了《中国林业年鉴（1949—1986）》等[42,43]记载的1949年东北林地面积偏低。①

4.3 林地内涵差异

林地内涵差异可能会在应用本研究结果时产生认知偏差。1980年以来东北地区林地数据提取自刘纪远等[35,36]研发的土地利用覆被数据集，该数据集林地细分为4类，即郁闭度>30%的天然林和人工林划分为有林地，郁闭度>40%、高度在2 m以下的矮林地和灌丛林地定义为灌木林地，郁闭度为10%~30%定义为疏林地，未成林造林地、迹地、苗圃及各类园地定义为其他林地，本研究将这些二级地类均归为林地范畴。本研究所用地图集只能通过颜色区分地块为林地或非林地，而无法区分林种、林相或木材蓄积等信息，囿于资料的匮乏，故只能笼统地认为这些林地区域是存在森林的，在林地内涵上等同于有林地、灌木林地、疏林地和其他林地的集合体。依据《森林法》，中国的森林属于有林地范畴，包括用材林、防护林、薪炭林、特种用途林和竹林，并不包括疏林地、灌木林地。因此，本研究的林地内涵不能等同于森林，而是比森林内涵更广阔，在应用本研究结果与已有资料对比时可能会与先验知识产生些许偏差。

5 结论

以东北地区1∶25万地形图和现代土地利用覆被为林地数据源，本研究分析了1950—2020年东北地区的林地时空变化特征，得到以下认识：

1） 地形图中记载的林地信息具有很高的准确性，能有效反映上世纪中期东北地区林地格局；研究期内东北地区林地呈先增后减态势，总量从1950年的33.81×104 km2增加至2020年的43.85×104 km2。其中，1950—1980年增加了11.27×104 km2，而1980—2020年减少了1.23×104 km2；除白山市外，其余市域林地均呈增加态势，前五市域净增幅均超过了5 000 km2。

2）研究期内林地继续保持、增加和减少区域分别为28.36×104 km2、15.49×104km2和5.45×104 km2。其中，林地持续保持区沿长白山、小兴安岭、大兴安岭等山脉呈倒U字形格局，占2020年现有林地比例的64.68%。林地增加区位于辽河平原、长白山西侧、三江平原东侧、大兴安岭的东西两侧；林地减少区较为零星分散，未呈明显集聚格局。

3）以草原牧场和粮食耕作为主的农业拓垦是造成近70 a来东北地区林地减少的主因，侵占的林地占了林地减少量的88.18%；而河道水体侵占与城乡建设占用的林地基本相当，约占林地减少量的2.00%，城乡建设未对林地格局造成较大损坏。

4）林地“下山进平原”现象显著，林地立地条件得到改善。研究期内林地距城镇距离缩减了2.26 km、高程下降了41.44 m，新增林地的1/2以上位于距城镇0~10 km、高程介于0~300 m内。

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