基于GIS 空間分析的屏南縣珍稀樹種分布特征研究

張孝誼

（福建省屏南縣林業局，福建寧德352300）

珍貴樹種由于數量極少，因而更顯珍貴。珍稀樹種是指特定區域內的單科屬種或少科屬種樹種，或分布區域比較狹窄，其生長的生態環境較為特殊[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的重點[2]。本文結合屏南縣林木種質資源調查工作的成果，對全縣范圍內的珍稀樹種在地類、海拔、起源、分布及生長狀況等的分布特征進行全面分析和總結，為珍稀樹種資源的有效保護、高效利用提供參考。

1 研究區概況

屏南縣位于福建省東北部，介于北緯26°44′~ 27°10′、東經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、政和等五縣區相毗鄰。屏南縣氣候屬中亞熱帶海洋性季風氣候，四季分明，雨量充沛。其境內東西寬54 km，南北長50 km，土地面積1471 km2，森林覆蓋率達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[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植物的水松、銀杏、鵝掌楸、金錢松等。

2 研究方法

2.1 調查數據

以屏南縣2018 年林木種質資源普查數據作為本底調查數據，該數據包括屏南縣11 個鄉鎮共153 個行政村的林木種質資源情況，涉及包含天然林38600 hm2、鴛鴦獼猴省級自然保護區800 hm2、天星山國家級森林公園1800 hm2、保護小區400 hm2及其它人工林、公園和種質園等。從屏南縣2018 年林木種質資源普查數據庫提取“屏南縣珍稀樹種數據庫”，通過坐標投影等建立GIS 圖層。每條記錄代表一個珍稀樹種調查點，共有502 珍稀樹種調查點，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 年林木種質資源普查數據的每個調查地點作為一條記錄建立數據庫，調查點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查點珍稀樹種的數量和面積。因此單純的數量或面積統計可能不能反映珍稀樹種的分布特征，為力求分析結果可靠準確并具有可比性，統計數據包括了數量和面積的統計結果，以便相互校驗。

結合2018 年度屏南縣森林資源二類數據和屏南縣第三次全國國土調查數據進行空間分析，提取森林資源二類數據小班編號、地類、樹種、起源、郁閉度、海拔、保護等級等相關信息。根據第三次全國土地調查工作分類，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 商業服務業用地、06 工礦用地、07 住宅用地、08 公共管理和公共服務用地、09 特殊用地、10 交通運輸用地、11 水域和水利設施用地、12 其他用地，共13 大類。

2.2 分析方法

以“屏南縣珍稀樹種數據” 為基礎，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查數據”，提取每個珍稀樹種調查點國土地類；疊加圖層 “屏南縣森林資源二類數據”，提取每個珍稀樹種調查點的海拔信息和起源信息。距離居民點的珍稀樹種分布情況，主要是通過距離和樹種分布數據，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，“屏南縣珍稀樹種數據” 的調查點作為輸入要素層，已經具備。另外，還需要居民點分布數據作為鄰近要素層。根據屏南縣的實際情況出發，從“屏南縣第三次全國國土調查數據” 中提取一級地類為05 商業服務業用地、06 工礦用地、07 住宅用地的圖斑作為人類活動區域圖層。

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

3 數據分析

3.1 不同地類珍稀樹種分布數據

不同地類的珍稀樹種分布數量和面積如表1 所示，由于研究區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，數量占75%以上。根據屏南縣2018 年林木種質資源普查數據庫數據，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的珍稀樹種，占4.58%，主要包括柳杉、樟等；水域和水利設施用地有近4%的珍稀樹種，數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據

屏南縣的海拔區間為170 ~ 1627 m，因此設定每300 m 海拔區間為一級，共分為6 級，不同海拔區間的珍稀樹種分布數量和面積如表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 區間，502個點中有377 個點在這一區間，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，為灌木樹種福建懸鉤子；在海拔1200 ~ 1500 m 區間，雖然調查點約占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據

珍稀樹種有天然和人工兩大類起源?？臻g疊加分析后的統計數據如表3 所示，天然起源的珍稀樹種數量較多，占75.9%，包括43 種調查樹種中的38 種；人工（栽培） 起源的珍稀樹種占24.1%，其中16 個調查點的福建柏和7 個調查點的水杉起源均為人工栽培， 12 個蘇鐵調查點中的11 個起源為人工栽培。

表3 不同起源珍稀樹種分布數量和面積

3.4 不同距離居民點的珍稀樹種分布數據

表4 為珍稀樹種與居民點不同距離的數量和面積。由表4 可見，與居民活動區各種距離的珍稀樹種分布數量和面積都呈較均勻分布的狀態。其中，處于居民活動區的珍稀樹種占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 與居民點不同距離的珍稀樹種分布數量和面積

3.5 不同海拔和居民點距離的珍稀樹種分布矩陣

根據珍稀樹種的海拔分布數據和珍稀樹種的居民區距離分布數據，整理形成不同的海拔和居民點距離的珍稀樹種分布數量矩陣，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距離的區域，無論海拔還是與居民區的距離，太高或太低，珍稀樹種的數量都分布較少。

表5 不同的海拔和居民點距離的珍稀樹種分布點數量矩陣

4 小結與討論

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；從海拔區間看，屏南縣珍稀樹種主要分布在海拔600 ~ 1200 m 區間；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距離沒有必然聯系，呈較均勻分布狀態，同時珍稀樹種主要分布于屏南縣中海拔和中等居民區距離的區域。

利用GIS 空間分析方法來研究珍稀物種分布特征，具有科學性和準確性，對珍稀物種研究和保護具有重要意義。本文僅提供一種分析方法，對研究區的珍稀樹種分布特征尚未有較清晰的結論，仍有一些問題值得進一步深入探討：首先，基礎數據的完備性對分析結論的準確性起到至關重要的作用，林木種質資源調查數據采用線性調查方法，所獲得的調查數據并非研究區全域的珍稀樹種分布數據，對分析統計結果的準確性和分布特征的結論產生影響；其次，GIS 空間分析方法具有多樣性，特別是ArcGIS 軟件具有強大的空間分析功能，如何更科學利用這些工具分析珍稀樹種分布特征，有待進一步提高；第三，體現樹種分布特征的因子選擇問題，本文選擇地類、海拔、起源和居民區距離等是否科學有效也值得商榷；第四，對研究區43 種珍稀樹種進行綜合研究，而未考慮個體特性，對珍稀樹種分布特征的結論會有不利影響，單一樹種分布特征的研究更準確有效；第五，居民點數據的純凈度不夠，國土地類的住宅用地等范圍更廣，與本研究需要的居民點數據，嚴格意義上應該是城鎮鄉村的集聚地的GIS 圖層，多余的住宅用地對分析數據會產生一定的干擾。