基于GIS 空間分析的屏南縣珍稀樹種分布特征研究

張孝誼

（福建省屏南縣林業(yè)局，福建寧德352300）

珍貴樹種由于數(shù)量極少，因而更顯珍貴。珍稀樹種是指特定區(qū)域內(nèi)的單科屬種或少科屬種樹種，或分布區(qū)域比較狹窄，其生長的生態(tài)環(huán)境較為特殊[1]。有些樹種雖然分布范圍較廣，但較為分散。珍稀樹種是林木資源普查與保護(hù)的重點(diǎn)[2]。本文結(jié)合屏南縣林木種質(zhì)資源調(diào)查工作的成果，對全縣范圍內(nèi)的珍稀樹種在地類、海拔、起源、分布及生長狀況等的分布特征進(jìn)行全面分析和總結(jié)，為珍稀樹種資源的有效保護(hù)、高效利用提供參考。

1 研究區(qū)概況

屏南縣位于福建省東北部，介于北緯26°44′~ 27°10′、東經(jīng)118°41′~ 119°13′，鷲峰山脈中段，屬于閩中火山巖中山地貌，全縣海拔最高1627 m，最低170 m，與古田、蕉城、建甌、周寧、政和等五縣區(qū)相毗鄰。屏南縣氣候?qū)僦衼啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候，四季分明，雨量充沛。其境內(nèi)東西寬54 km，南北長50 km，土地面積1471 km2，森林覆蓋率達(dá)75.6%，有林地面積10.8 萬hm2，森林蓄積量274.2 萬m3[3]。

屏南縣森林資源豐富，森林是構(gòu)成屏南生物多樣性最重要的載體[3]。屏南縣原生植被屬于閩中、閩東戴云山——鷲峰山北部常綠櫧類照葉林小區(qū)[3]，植被類型有8 種、43 個群系、212 個群叢。珍稀樹種有國家級保護(hù)植物的水松、銀杏、鵝掌楸、金錢松等。

2 研究方法

2.1 調(diào)查數(shù)據(jù)

以屏南縣2018 年林木種質(zhì)資源普查數(shù)據(jù)作為本底調(diào)查數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括屏南縣11 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共153 個行政村的林木種質(zhì)資源情況，涉及包含天然林38600 hm2、鴛鴦獼猴省級自然保護(hù)區(qū)800 hm2、天星山國家級森林公園1800 hm2、保護(hù)小區(qū)400 hm2及其它人工林、公園和種質(zhì)園等。從屏南縣2018 年林木種質(zhì)資源普查數(shù)據(jù)庫提取“屏南縣珍稀樹種數(shù)據(jù)庫”，通過坐標(biāo)投影等建立GIS 圖層。每條記錄代表一個珍稀樹種調(diào)查點(diǎn)，共有502 珍稀樹種調(diào)查點(diǎn)，珍稀樹種有43 種。屏南縣珍稀樹種分布情況見圖1。

圖1 屏南縣珍稀樹種分布圖

以屏南縣2018 年林木種質(zhì)資源普查數(shù)據(jù)的每個調(diào)查地點(diǎn)作為一條記錄建立數(shù)據(jù)庫，調(diào)查點(diǎn)珍稀樹種的分布狀況分為零星、集中、片狀、散生四類，通過目測和估算方式記錄調(diào)查點(diǎn)珍稀樹種的數(shù)量和面積。因此單純的數(shù)量或面積統(tǒng)計(jì)可能不能反映珍稀樹種的分布特征，為力求分析結(jié)果可靠準(zhǔn)確并具有可比性，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括了數(shù)量和面積的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以便相互校驗(yàn)。

結(jié)合2018 年度屏南縣森林資源二類數(shù)據(jù)和屏南縣第三次全國國土調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析，提取森林資源二類數(shù)據(jù)小班編號、地類、樹種、起源、郁閉度、海拔、保護(hù)等級等相關(guān)信息。根據(jù)第三次全國土地調(diào)查工作分類，一級地類的代碼和名稱如下：00 濕地、01 耕地、02 種植園用地、03 林地、04 草地、05 商業(yè)服務(wù)業(yè)用地、06 工礦用地、07 住宅用地、08 公共管理和公共服務(wù)用地、09 特殊用地、10 交通運(yùn)輸用地、11 水域和水利設(shè)施用地、12 其他用地，共13 大類。

2.2 分析方法

以“屏南縣珍稀樹種數(shù)據(jù)” 為基礎(chǔ)，通過GIS 的疊加分析/ 空間連接的方法，疊加圖層“屏南縣第三次全國國土調(diào)查數(shù)據(jù)”，提取每個珍稀樹種調(diào)查點(diǎn)國土地類；疊加圖層 “屏南縣森林資源二類數(shù)據(jù)”，提取每個珍稀樹種調(diào)查點(diǎn)的海拔信息和起源信息。距離居民點(diǎn)的珍稀樹種分布情況，主要是通過距離和樹種分布數(shù)據(jù)，分析人為活動對珍稀樹種分布情況的影響。

GIS 分析方法采用ArcGIS 的分析工具/ 鄰域分析/ 近鄰分析（Near Analysis） 功能。該方法需要輸入要素層和鄰近要素層，“屏南縣珍稀樹種數(shù)據(jù)” 的調(diào)查點(diǎn)作為輸入要素層，已經(jīng)具備。另外，還需要居民點(diǎn)分布數(shù)據(jù)作為鄰近要素層。根據(jù)屏南縣的實(shí)際情況出發(fā)，從“屏南縣第三次全國國土調(diào)查數(shù)據(jù)” 中提取一級地類為05 商業(yè)服務(wù)業(yè)用地、06 工礦用地、07 住宅用地的圖斑作為人類活動區(qū)域圖層。

以“屏南縣珍稀樹種數(shù)據(jù)” 為基礎(chǔ)（輸入要素），以居民區(qū)分布圖層為鄰近要素，提取珍稀樹種與鄰近居民點(diǎn)的最小距離。

3 數(shù)據(jù)分析

3.1 不同地類珍稀樹種分布數(shù)據(jù)

不同地類的珍稀樹種分布數(shù)量和面積如表1 所示，由于研究區(qū)的濕地沒有珍稀樹種分布，故將00 濕地地類排除在外，只保留01-12 地類。從表1 可看出，屏南縣珍稀樹種主要分布在林地上，數(shù)量占75%以上。根據(jù)屏南縣2018 年林木種質(zhì)資源普查數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)，林地主要珍稀樹種包括柳杉、黑葉錐、南方紅豆杉、江南油杉、樟、福建柏等喬木樹種以及美山礬、福建懸鉤子等灌木。其次是分布在交通運(yùn)輸用地的珍稀樹種，占8.76%，公路兩旁的主要樹種是柳杉、喜樹、樟和南方紅豆杉等；第三是分布在耕地范圍內(nèi)的珍稀樹種，占4.58%，主要包括柳杉、樟等；水域和水利設(shè)施用地有近4%的珍稀樹種，數(shù)量和面積占比排第四，主要樹種為江南榿木、烏岡櫟、閩楠、黑葉錐等，這些珍稀樹種主要位于河道的兩岸或河流的中間空地區(qū)域。

表1 不同地類珍稀樹種分布情況

3.2 不同海拔珍稀樹種分布數(shù)據(jù)

屏南縣的海拔區(qū)間為170 ~ 1627 m，因此設(shè)定每300 m 海拔區(qū)間為一級，共分為6 級，不同海拔區(qū)間的珍稀樹種分布數(shù)量和面積如表2 所示。從表2 可看出，屏南縣珍稀樹種主要分布在海拔600 ~ 1200 m 區(qū)間，502個點(diǎn)中有377 個點(diǎn)在這一區(qū)間，占75.1%，涵蓋了屏南縣43 個珍稀樹種中的34 個，主要樹種有柳杉、黑葉錐、南方紅豆杉、樟和酸竹等；海拔1500 m 以上只有一個點(diǎn)，為灌木樹種福建懸鉤子；在海拔1200 ~ 1500 m 區(qū)間，雖然調(diào)查點(diǎn)約占14%，但珍稀樹種主要是一些灌木樹種，僅有少量黑葉錐。

表2 不同海拔區(qū)間珍稀樹種分布情況

圖2 屏南縣不同海拔珍稀樹種分布圖

3.3 不同起源珍稀樹種分布數(shù)據(jù)

珍稀樹種有天然和人工兩大類起源。空間疊加分析后的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如表3 所示，天然起源的珍稀樹種數(shù)量較多，占75.9%，包括43 種調(diào)查樹種中的38 種；人工（栽培） 起源的珍稀樹種占24.1%，其中16 個調(diào)查點(diǎn)的福建柏和7 個調(diào)查點(diǎn)的水杉起源均為人工栽培， 12 個蘇鐵調(diào)查點(diǎn)中的11 個起源為人工栽培。

表3 不同起源珍稀樹種分布數(shù)量和面積

3.4 不同距離居民點(diǎn)的珍稀樹種分布數(shù)據(jù)

表4 為珍稀樹種與居民點(diǎn)不同距離的數(shù)量和面積。由表4 可見，與居民活動區(qū)各種距離的珍稀樹種分布數(shù)量和面積都呈較均勻分布的狀態(tài)。其中，處于居民活動區(qū)的珍稀樹種占3.19%，主要樹種有喜樹、樟樹、蘇鐵、南方紅豆杉、江南油杉等；距離居民活動區(qū)2000 m 以上的珍稀樹種占1%，主要樹種有福建柏和江南榿木。

表4 與居民點(diǎn)不同距離的珍稀樹種分布數(shù)量和面積

3.5 不同海拔和居民點(diǎn)距離的珍稀樹種分布矩陣

根據(jù)珍稀樹種的海拔分布數(shù)據(jù)和珍稀樹種的居民區(qū)距離分布數(shù)據(jù)，整理形成不同的海拔和居民點(diǎn)距離的珍稀樹種分布數(shù)量矩陣，如表5 所示。表5 的分布矩陣成近似棱形分布形狀，說明屏南縣的珍稀樹種主要分布于中海拔和中等居民區(qū)距離的區(qū)域，無論海拔還是與居民區(qū)的距離，太高或太低，珍稀樹種的數(shù)量都分布較少。

表5 不同的海拔和居民點(diǎn)距離的珍稀樹種分布點(diǎn)數(shù)量矩陣

4 小結(jié)與討論

通過分析可知，從國土地類看，屏南縣珍稀樹種主要分布在林地和交通運(yùn)輸用地上，主要樹種有柳杉、黑葉錐、南方紅豆杉、江南油杉、樟、福建柏等喬木以及美山礬、福建懸鉤子等灌木和竹類；從海拔區(qū)間看，屏南縣珍稀樹種主要分布在海拔600 ~ 1200 m 區(qū)間；從起源上看，珍稀樹種起源主要為天然，而福建柏、水杉、蘇鐵多為人工栽培。珍稀樹種的分布與居民區(qū)距離沒有必然聯(lián)系，呈較均勻分布狀態(tài)，同時珍稀樹種主要分布于屏南縣中海拔和中等居民區(qū)距離的區(qū)域。

利用GIS 空間分析方法來研究珍稀物種分布特征，具有科學(xué)性和準(zhǔn)確性，對珍稀物種研究和保護(hù)具有重要意義。本文僅提供一種分析方法，對研究區(qū)的珍稀樹種分布特征尚未有較清晰的結(jié)論，仍有一些問題值得進(jìn)一步深入探討：首先，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完備性對分析結(jié)論的準(zhǔn)確性起到至關(guān)重要的作用，林木種質(zhì)資源調(diào)查數(shù)據(jù)采用線性調(diào)查方法，所獲得的調(diào)查數(shù)據(jù)并非研究區(qū)全域的珍稀樹種分布數(shù)據(jù)，對分析統(tǒng)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性和分布特征的結(jié)論產(chǎn)生影響；其次，GIS 空間分析方法具有多樣性，特別是ArcGIS 軟件具有強(qiáng)大的空間分析功能，如何更科學(xué)利用這些工具分析珍稀樹種分布特征，有待進(jìn)一步提高；第三，體現(xiàn)樹種分布特征的因子選擇問題，本文選擇地類、海拔、起源和居民區(qū)距離等是否科學(xué)有效也值得商榷；第四，對研究區(qū)43 種珍稀樹種進(jìn)行綜合研究，而未考慮個體特性，對珍稀樹種分布特征的結(jié)論會有不利影響，單一樹種分布特征的研究更準(zhǔn)確有效；第五，居民點(diǎn)數(shù)據(jù)的純凈度不夠，國土地類的住宅用地等范圍更廣，與本研究需要的居民點(diǎn)數(shù)據(jù)，嚴(yán)格意義上應(yīng)該是城鎮(zhèn)鄉(xiāng)村的集聚地的GIS 圖層，多余的住宅用地對分析數(shù)據(jù)會產(chǎn)生一定的干擾。