思茅松空間分布特征研究

李 浩 張 超 許彥紅

(1.西南林業(yè)大學林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650224；2.西南林業(yè)大學林學院，云南 昆明 650224)

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思茅松空間分布特征研究

李 浩1張 超2許彥紅1

(1.西南林業(yè)大學林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，云南 昆明 650224；2.西南林業(yè)大學林學院，云南 昆明 650224)

基于普洱市思茅區(qū)2005年森林資源規(guī)劃設計調(diào)查數(shù)據(jù)、ASTER-DEM數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，分析該區(qū)思茅松在不同環(huán)境梯度上的空間分布閾值；運用多重對應分析方法，對多個定量、定性因子進行空間降維，研究主要影響因子對思茅松空間分布的影響程度，并對影響程度進行排序。結(jié)果表明，在平均胸徑、平均高、郁閉度、單位面積蓄積量和坡度方面，思茅松在不同海拔梯度上變化不明顯，呈平穩(wěn)狀態(tài)或略有波狀起伏變化；影響思茅松空間分布的環(huán)境因子按其影響程度由大到小排序依次為：海拔>坡位>坡度>坡向。

思茅松；空間分布；特征；分布閾值；多重對應分析

思茅松(Pinuskesiyavar.langbianensis)是云南省四大用材樹種之一[1]，屬喜溫熱型氣候的南亞熱帶松類，集中分布于云南省思茅地區(qū)[2]。作為云南特有的森林類型，思茅松的分布面積和蓄積量均為云南省森林資源的重要組成部分，具有重要的經(jīng)濟價值、森林生態(tài)服務功能和碳匯效益[3-4]。目前，國內(nèi)外對于思茅松空間分布特征的研究相對較少[5]，在思茅松的空間分布閾值以及影響其空間分布的環(huán)境因子和相互作用關系等方面仍缺乏相關研究和探討。本研究以分布于云南省普洱市思茅區(qū)的思茅松為對象，基于思茅區(qū)2005年森林資源規(guī)劃設計調(diào)查數(shù)據(jù)、ASTER-DEM數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)，分別從不同環(huán)境梯度上滇南思茅松的空間分布閾值和主要影響因子對其空間分布的影響程度2個方面開展研究，旨在為有效保護、科學恢復和合理利用思茅松資源提供基礎依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

普洱市思茅區(qū)位于云南省南部，地處北緯22°27′～23°06′，東經(jīng)100°19′～101°27′,全區(qū)土地總面積39.45萬hm2。地勢西北高、東南低，西北部的大蘆山為其最高點，海拔 2 154.8 m，最低海拔為小橄欖壩江邊578.0 m。思茅區(qū)地處低緯山地，屬南亞熱帶高原性季風氣候，年平均氣溫19.4 ℃，最冷月1月，平均氣溫10.5 ℃，最熱月6月，平均氣溫22.7 ℃；年均降雨量 1 341 mm，年均相對濕度87%，無霜期318 d。全年冬無嚴寒，夏無酷暑，四季不分明。

據(jù)2005年全區(qū)森林資源二類調(diào)查報告，全區(qū)森林覆蓋率為70.28%，其中有林地覆蓋率63.60%，林木綠化率為75.08%，活立木總蓄積量為 2 105.4 萬m3。思茅松分布廣泛，總面積13.00萬hm2，占土地總面積的32.95 %。

2 研究方法

2.1 資料收集

本研究采用的主要數(shù)據(jù)及其來源包括：普洱市思茅區(qū)2005年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，來源于普洱市林業(yè)局；覆蓋思茅區(qū)的ASTER-DEM數(shù)據(jù)(空間分辨率為30 m，成像時間為2009年)，來源于USGS數(shù)據(jù)共享平臺。

2.2 多重對應分析

多重對應分析(multiple correspondence analysis，MCA)屬對應分析的一種，常用于多元定性、定量變量的數(shù)量化分析過程，是一種能夠?qū)Χ鄠€定性變量進行主成分分析的技術(shù)[6]，屬同質(zhì)性分析的范疇，是主成分分析的拓展，基于主成分分析中的降維思想，能更直觀明了地分析定性變量多種狀態(tài)間的相互關系[7-8]。在某種程度上，多重對應分析是數(shù)量化方法Ⅲ的延伸，能夠解決因變量和自變量同時包含定性因子的數(shù)量化分析問題。多重對應分析的基本原理及算法詳見參考文獻[9]。

3 結(jié)果分析

3.1 思茅松空間分布閾值分析

3.1.1平均胸徑 思茅松的平均胸徑平均值在各海拔梯度區(qū)間內(nèi)近似相當，平均胸徑在 1 000 ～ 1 600 m范圍內(nèi)方差變化稍大，如圖1所示。平均胸徑平均值為18.1 cm，最小值為5.0 cm，最大值為38.0 cm。按徑級統(tǒng)計，平均胸徑在15～20 cm范圍內(nèi)占較大比例，占全區(qū)思茅松總面積的68.1 %，如圖2所示。

3.1.2平均高 與平均胸徑變化趨勢相近，思茅松的平均高平均值在各海拔梯度區(qū)間內(nèi)近似相當，如圖3所示;在海拔 1 600 m以下的地段，平均高變化方差較大。平均高總體平均值為12.7 m，最小值為2.0 m，最大值為21.2 m。按樹高級統(tǒng)計，平均高在12～16 m范圍內(nèi)占較大比例，占全區(qū)思茅松總面積的69.2 %，如圖4所示。

3.1.3郁閉度 思茅松的郁閉度平均值在各海拔梯度區(qū)間內(nèi)近似相當，曲線呈S型，如圖5所示。郁閉度總體平均值為0.52，最小值為0.20，最大值為0.90。按郁閉度等級統(tǒng)計，郁閉度在0.5～0.6范圍內(nèi)占較大比例，占全區(qū)思茅松總面積的77.5 %，如圖6所示。

3.1.4單位面積蓄積量 思茅松的單位面積蓄積量平均值在各海拔梯度區(qū)間內(nèi)呈逐漸平穩(wěn)上升趨勢，如圖7所示;在海拔 1 000 ～ 1 600 m范圍內(nèi)，單位面積蓄積積量變化方差稍大。單位面積蓄積量總體平均值為80.5 m3/hm2，最小值為10.0 m3/hm2，最大值為440.9 m3/hm2。按單位面積蓄積量等級統(tǒng)計，蓄積量在150 m3/hm2以下的地段占較大比例，占全區(qū)思茅松總面積的96.5%，如圖8所示。

3.1.5坡度變化 思茅松的坡度平均值在各海拔梯度區(qū)間內(nèi)近似相當，如圖9所示；在海拔 1 600 m以下的地段，坡度變化差異較大。坡度總體平均值為17.3°，最小值為0°，最大值為51.1°。按坡度級統(tǒng)計，坡度在5.0°～25.0°范圍內(nèi)的緩坡、斜坡地塊占較大比例，占全區(qū)思茅松總面積的80.7%，如圖10所示。

3.2 思茅松空間分布的主要影響因素評價

以思茅松林斑塊為基本單元，選取海拔、坡度、坡向、坡位4個環(huán)境因子，提取各斑塊在各環(huán)境因子上的特征值，利用SPSS進行多重對應分析，得到2個維度(公因子軸)上的特征值、慣量和解釋方差的比例，研究各環(huán)境因子對思茅松空間分布的影響程度。

慣量表示每個維度對環(huán)境因子各個類別之間差異的解釋量。從表1中可以看出，全部信息中75.2 %的方差被在2個維度上解釋，解釋效果良好。其中，第一維度解釋了總方差的38.1 %，第二維度解釋了總方差的37.1 %，2個維度上的解釋能力相當。

表1 模型概要

注：內(nèi)部一致性系數(shù)為信度分析的指標，介于0～1。

區(qū)分測度值的大小介于0～1，數(shù)值越大表明區(qū)分(影響)程度越高。據(jù)此可進行思茅松空間分布環(huán)境因子影響程度排序。從表2中可以看出，第1維度上，海拔與坡位的測度值最高，分別為0.687和0.543；第2維度上，同樣是海拔與坡位的測度值最高，分別為0.697和0.533。

根據(jù)表2，以2個維度上各變量測度值表示在二維平面上，得到各因子的區(qū)分測度圖，見圖11。對表2和圖11分析可得出，影響思茅松空間分布的環(huán)境因子按其影響程度由大到小排序依次為：海拔>坡位>坡度>坡向。

表2 區(qū)分測度值

4 結(jié)論與討論

總體來說，思茅松所處環(huán)境具有多樣性和復雜性特征。這種多樣性和復雜性從區(qū)域角度來講，表現(xiàn)在地形、地貌、氣候等多方面的差異上；而從小生境角度來講，則表現(xiàn)在坡位、坡度、坡向和土壤等的變化上?？梢哉f，何種生境決定何種森林的分布，思茅松的空間分布與環(huán)境因子有著密切聯(lián)系。因此，探討思茅松的空間分布與主要環(huán)境影響因子之間的相互作用關系，是研究思茅松空間分布特征的基礎和重要內(nèi)容。

本研究以位于云南省普洱市思茅區(qū)境內(nèi)的思茅松為研究對象，基于全區(qū)2005年森林資源規(guī)劃設計調(diào)查數(shù)據(jù)，對不同海拔區(qū)間內(nèi)思茅松分布的閾值特征進行提取，總結(jié)和歸納思茅松林分的主要測樹學特征；運用多重對應分析方法，定量分析海拔、坡度、坡向、坡位4個環(huán)境因子對思茅松空間分布的影響程度?；谏鲜鲅芯浚岢隽怂济┧傻目臻g分布特征，為今后進一步揭示思茅松的空間分布規(guī)律，全面、科學地掌握思茅松的群落學、生態(tài)學特征奠定基礎，主要研究結(jié)論如下。

1) 在平均胸徑、平均高、郁閉度、單位面積蓄積量和坡度方面，思茅松在不同海拔梯度上變化不明顯，呈平穩(wěn)狀態(tài)或略有波狀起伏變化。平均胸徑總體平均值為18.1 cm，主要分布在15～20 cm范圍內(nèi)，占全區(qū)思茅松總面積的68.1 %；平均高總體平均值為12.7 m，主要分布在12～16 m范圍內(nèi)，占全區(qū)思茅松總面積的69.2%；郁閉度總體平均值為0.52，主要分布在0.50～0.60范圍內(nèi)，占全區(qū)思茅松總面積的77.5 %；單位面積蓄積量總體平均值為80.5 m3，主要分布在150 m3以下的地段，占全區(qū)思茅松總面積的96.5%；坡度總體平均值為17.3°，主要分布在5.0°～ 25.0°范圍內(nèi)的緩坡、斜坡地段，占全區(qū)思茅松總面積的80.7 %。

2) 影響思茅松空間分布的環(huán)境因子按其影響程度由大到小排序依次為：海拔>坡位>坡度>坡向。海拔是主要影響因素，通過與森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和外業(yè)踏查的結(jié)果進行對比分析，思茅松主要分布于海拔 1 000 ～ 1 600 m范圍內(nèi)，隨著海拔的變化，氣溫、降水量、日照、土壤等生境條件隨之變化，海拔是影響和制約思茅松空間分布的主要因素之一；同時，坡位也是影響思茅松空間分布的另一主要因素，滇南思茅松主要分布于中、下坡，占全區(qū)思茅松總面積的73.3%。

由于思茅松生境條件的復雜性和差異性，在地區(qū)尺度上，思茅松的空間分布規(guī)律是非常復雜的。因此，在進一步研究思茅松的空間分布規(guī)律時，可先根據(jù)自然條件劃分為相對獨立的自然分區(qū)，進一步有針對性地研究各自然分區(qū)內(nèi)思茅松的空間分布規(guī)律。此外，由于認知水平和數(shù)據(jù)等條件的限制，本研究僅從海拔、坡度、坡向、坡位4個方面進行了思茅松影響程度定量評價，思茅松的空間分布是受多種環(huán)境條件共同作用和影響的，如何較為全面、系統(tǒng)地分析思茅松空間分布的主要影響因素，將成為今后研究的重點。

[1] 溫慶忠，趙元藩，陳曉鳴，等．中國思茅松林生態(tài)服務功能價值動態(tài)研究[J]．林業(yè)科學研究，2010，23(5)：671-677．

[2] 吳兆錄．思茅松研究現(xiàn)狀的探討[J]．林業(yè)科學，1994，30(2)：151-157．

[3] 李帥鋒，蘇建榮，劉萬德，等．云南省思茅松林群落數(shù)量分類及物種多樣性與自然環(huán)境的關系[J]．生態(tài)學雜志，2013，32(12)：3152-3159．

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[6] 唐守正．多元統(tǒng)計分析方法[M]．北京：中國林業(yè)出版社，1986．

[7] 張超，黃清麟，朱雪林，等．西藏灌木林空間分布影響因素分析[J]．林業(yè)科學研究，2011，24(1)：21-27．

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[9] 張超．西藏灌木林評價與遙感分類技術(shù)研究[D]．北京：中國林業(yè)科學研究院，2009．

(責任編輯 趙粉俠)

Study on Spatial Distribution ofPinuskeasyavar.langbianensisin Southern Yunnan

LI Hao1, ZHANG Chao2, XU Yan-hong1

(1.Forest Inventory and Planning Institute, Southwest Forestry University,Kunming Yunnan 650224,China； 2.College of Forestry,Southwest Forestry University,Kunming Yunnan 650224,China)

Based on the data of forest management inventory in the year of 2005, Landsat TM remote sensing image, and ASTER-DEM, this study was carried out. The threshold of distribution was concluded on different environmental gradients. Multiple correspondence analysis (MCA) was carried out and the influencing factors were selected. The interactional relationship between environmental factors and distribution ofPinuskeasyavar.langbianensiswas analyzed and ordered. Results showed that, in the respecters of average DBH, height, canopy density, stand volume per unit area, slope,Pinuskeasyavar.langbianensishad no obvious change in different altitudinal gradients, showing a steady state or small undulation. The environmental factors impactingPinuskeasyavar.langbianensisspatial distribution from high to low was altitude, slope position, gradient, and slope exposure.

Pinuskeasyavar.langbianensis; spatial distribution; characteristics; threshold of distribution; multiple correspondence analysis

2014-06-17

國家自然科學基金項目(31100520)資助。

張超(1980—)，男，博士，副教授。研究方向：森林經(jīng)理學。Email:13888134614@qq.com。

10.11929/j.issn.2095-1914.2015.01.010

S757

A

2095-1914(2015)01-0047-05

第1作者：李浩(1980—)，男，碩士，講師。研究方向：森林經(jīng)理學。Email：lihao.swfc@qq.com。