福建省2000~2012年森林丧失量时空分布动态研究

曹荣青,胡喜生,吴承祯



福建省2000~2012年森林丧失量时空分布动态研究

曹荣青1,2,胡喜生1,3,吴承祯4*

1. 福建农林大学, 福建 福州 350002 2. 福建省高校森林生态系统过程与经营重点实验室, 福建 福州 350002 3. 福建农林大学交通与土木工程学院, 福建 福州 350002 4. 武夷学院生态与资源工程学院, 福建 南平 354300

以福建省森林系统为研究对象，利用ArcGIS对其2000~2012年森林丧失量随时间的变化趋势和在空间上的分布特征进行研究，结果表明：（１）全省森林丧失量从2000~2009年波动上升，2010年出现大幅下降，2011年恢复上升趋势并达到峰值105550.739 hm2，2012年锐减到41625.811 hm2，但总体上历年丧失量仍呈现上升趋势。（２）福建省森林丧失量在空间上呈西北高东南低的分布特征，且闽西北的丧失速度明显高于闽东南；在年平均丧失量水平上，闽西北普遍高于全省平均水平，而闽东南则低于平均水平。（３）森林丧失量时空分布情况与经济发展水平成负相关，即森林丧失量大丧失速度快的地区经济较落后发展较缓慢，反之相对较发达地区发展较快。

福建; 森林丧失量; 时空分布; 变化趋势; 经济发展

随着全球气候的不断变化，人类赖以生存的环境遭到破坏，森林生态系统作为陆地生态系统的重要组成部分，为人类提供了不可或缺的宝贵资源。近年来，森林植被的变化引起了国际科学界的高度关注。森林丧失量是森林资源的重要指标之一，森林植被的变化对生物多样性、气候、碳储存和水供给等生态系统服务功能有重要影响[1]。森林是全球碳循环的重要组成部分，它的固碳作用十分显著[2]，森林资源丧失，会导致森林碳汇储量减少，碳排放增多，从而影响全球气候变化。据IPCC估算，碳在全球陆地生态系统中的储量约为2.48万亿t，其中有46%分布于森林生态系统中[3]。一旦森林丧失会直接影响全球的碳储量。中国森林资源虽然总量很大，但人均占有量小，中国作为世界上最大的发展中国家，经济的快速发展不可避免地过度开发和利用资源，改革开放初期我国森林面积减少量曾急剧增加[4]，近几年，国家高度重视可持续发展战略，提倡绿色发展，加强生态保护，森林资源的动态变化成了国际科学界的研究热点。

森林丧失量是不同于森林蓄积量的又一个森林研究的重要指标，森林蓄积量多以森林碳储量为 指标，而丧失量是以森林植被的覆盖度为研究对象，通过分析森林减少数量和幅度反映地区的人类活动和经济发展对植被覆盖度时空演变过程的影响。而森林丧失不仅是林地资源的损失，也包括经济资源和生态价值的损失，比较重要的有林副产品价值和野生动植物价值的损失，以及生态旅游价值和生物多样性价值的损失[5]。目前国内主要的研究集中在森林旅游业的开发和森林碳汇以及森林资源的未来发展潜力上，很少有从森林丧失量角度研究其时空动态变化。如：陆君，刘亚风，齐珂等采用逐步回归法建立森林蓄积量定量估测模型。根据“蓄积量-生物量-碳储量”推算方法，对福州市森林植被碳储量和碳密度进行估算，从森林蓄积量方面对森林资源变化进行研究[6]。森林蓄积量是相对于丧失量的另一个森林资源的衡量标准，这种方法是以碳储量和碳密度角度来研究森林资源变化，对森林丧失量的研究同样适用。陈国荣，刘健，施聪智等[7]运用GIS和遥感技术，利用三倍标准差法，通过逐步回归构建了福建省漳浦县的植被覆盖度的反演模型。但就全省而言，对森林丧失量进行长期的动态研究还很少涉及。随着现代遥感、地理信息系统和模型等技术的不断发展与成熟，为森林植被变化时空尺度数据获取提供了重要的技术手段和方法[8]，利用3S集成技术对森林蓄积量的估测研究受到越来越多的关注[9]。森林蓄积量是森林丧失量相对立的概念，是近年来的研究热点。研究方法和手段也相对成熟。而遥感数据所提供的植被覆盖信息具有及时性和动态性，能更准确、快速的与森林清查数据相结合，诸多国内外学者在此基础上对森林蓄积量的定量估测开展研究[10~11]。若将遥感数据应用到对森林丧失量的定量估测上，则极大地提高了工作效率。鉴于此，本文基于2000~2012年的遥感数据分别从不同空间和时间尺度上分析了全省以及各县的森林丧失量的变化趋势，对福建省森林保护和生态健康发展提供理论依据。

1 研究区概况

福建地处我国东南部（23°30-28°22′N，115°50-120°40′E），东隔台湾海峡，与台湾省相望，东北与浙江省毗邻，西北横贯武夷山脉与江西省交界，西南与广东省相连，连接长江三角洲和珠江三角洲[12]，属于亚热带海洋性季风气候，其气候温和，雨量充沛等优越的自然条件，极大的丰富了森林资源和旅游资源[13]。福建省森林覆盖率高达69.95%，居全国首位[14]。福建省是我国森林资源大省，其森林动态变化影响着全国的碳汇总储量。

2 数据收集与处理

本文2000~2012年森林丧失量数据来源于美国航天局NASA提供的TM影像，首先在Arc GIS平台建立100 m×100 m的网格；通过ArcGIS裁剪出福建省域范围。本文的森林丧失是指像元（30*30 m）水平上森林覆盖的完全丧失，同时包含林地转换为其他土地利用类型的用地性质变化情况下的丧失，也包括林地土地利用性质不变情况下的丧失[15]。其次数字化福建省地区，数据的投影类型选择为Gauss-Kruger投影；然后通过ERDAS软件对2000~2012年的遥感影像进行解译分类，最后将图形数据、遥感数据和丧失量数据通过ArcGIS插值与赋值计算输入到格网单元，建立包含森林丧失量信息的Arc GIS格网数据库。通过空间分析工具对福建省各县2000~2012年森林丧失量数据按不同的分类标准进行分类，在地图上显示为不同的斑块，得到森林丧失量分级图和森林丧失速度图。

3 结果与分析

3.1 福建省2000~2012年森林丧失量时间动态变化

由ArcGIS属性表中的数据经统计绘出福建省2000年至2012年森林丧失量的变化趋势图（图1）。由图1可知，福建省森林面积在2000~2009年期间呈持续减少趋势，即森林丧失量一直在不断增加，2010年丧失量有所减少，但是随后的2011年丧失量又开始增加，2012年丧失量又有所减少，数据显示2001年丧失量最少为16159.7 hm2，2011年丧失的最多为105550.7 hm2，结合图1可以看出2000~2009年福建森林资源的丧失速度正逐年攀升。经分析，造成丧失速度持续加快的主要原因是（1）建设用地对林地需求持续增加，大量木材用于城市建设，导致森林生产力低下、面积持续减少；（2）由于福建省多山地，城市工业化的不断发展使大量林地转变为非林业用地，尤其在2003~2008年，出现大面积的乔木林地被改变用途或占用成为非林业用地。（3）人口的增加导致对耕地需求量的增加。2010~2012年之间丧失速率出现先减少又增加再减少的趋势，这可能与2010年国务院《全国林地保护利用规划纲要（2010~2020年）》政策有关，福建省政府响应国家林业政策协调了林地资源开发利用与保护机制，使森林丧失速率得以减缓。尽管如此，就2000~2012年来看总体丧失量仍呈上升趋势。

图1 福建省2000~2012年森林丧失量

3.2 福建省2000~2012年森林丧失量空间分布特征

利用ArcGIS对福建省森林资源丧失量数据进行分类，用5个不同颜色灰度值从小到大依次代表丧失量的五个级别：很少（27.346000 hm2~7560.531000 hm2）；较少（7560.531001 hm2~15093.716000 hm2）；一般（15093.716001 hm2~22626.901000 hm2）；较多（22626.901001 hm2~30160.086000 hm2）；很多（30160.086001 hm2~37693.271000 hm2）。将不同程度的斑块进行处理，得到福建省全省森林丧失量分布图（图2）。分析得出闽西、闽北一带森林丧失量最多，尤其是南平市和三明市。而闽东、闽南等沿海地区丧失量较少，在空间分布上由西北向东南递减。而闽江途经南平市和三明市，汀江和九龙江流经龙岩市和漳州市，流域附近水文环境优越适宜居住，近年来大力开发占用了大量建筑用地，原本的林地被砍伐，环境破坏严重，导致森林丧失量较大。

图2 丧失量分级图

3.3 福建省各县2000~2012年森林丧失量的类型划分

福建省所有县在这12年期间的森林丧失量的大小层次各不相同，但是大体上各县2012年相比2000年仍呈上升的趋势，丧失量增长速度比较快的有光泽县、惠安县、建瓯市、建阳市、将乐县、闽侯县、明溪县等。这些县大部分分布于南平市和三明市，位于福建省北部，是全省经济发展相对落后地区。为了更直观的反映福建省各县森林丧失量的动态变化趋势，以及区域环境对丧失量的影响，将各县按丧失量大小、丧失速度和丧失趋势等进行类型划分。

3.3.1 按森林丧失量大小划分2000~2012年福建全省森林平均丧失量为17133.89 hm2，根据各县与全省平均水平对比，将各县丧失量水平分为低于全省平均水平（27.346 hm2-12582.654 hm2）、接近全省平均水平（12582.655 hm2-25137.962 hm2）和高于全省平均水平（25137.963 hm2-37693.271 hm2）三类。图中显示福建省中部偏北部分地区森林丧失量严重已经超出全省平均水平，相对于福建省其他地区丧失更快，丧失量更多。福建省西部大部分地区丧失量水平处在全省平均水平附近（图3）。

图 3 与全省平均水平对比图

图 4 丧失速度图

3.3.2 按森林丧失速活度划分按森林丧失的速度快慢可以将2000~2012年福建省各县森林的丧失速率分为三类，分别为丧失速率较慢（0.173%~4.553%），丧失速率中等（4.554%~8.932%），丧失速率较快（8.933%~13.312%）。福建省东部沿海地区森林丧失速度最慢，福建省中部大部分地区和西部部分地区丧失速度处于中等水平，而福建省中部少数地区和西北部分地区丧失速度偏高。（图4）。

3.3.3 按历年丧失趋势分类根据历年丧失趋势可将各县分为四种类型：增长型，稳定型，先增后减型，增减无序型（图5）。

图5 各县丧失趋势分类图

1）增长型。符合增长型条件的有如下各县：光泽县、惠安县、建瓯市、建阳市、将乐县、闽侯县、明溪县、平潭县、清流县等。12年间，这些县相比其他县区森林面积的丧失速度不断加快，在空间上多集中分布于闽西、北地区，而福建省其他地区少有分布。

2）稳定型。即这12年中森林丧失情况表现为丧失面积相当，丧失速度较平稳类型，丧失量的增减幅度不是很大。属于稳定型的县多分布在闽东、闽南，极少出现在闽西、北等内陆地区，对应的县分为别大田县、德化县、东山县、福安市、福鼎市、福清市、福州市辖区、古田县、华安县等。

3）先增后减型。即在2000~2012年期间，森林丧失量最开始一直逐年增加，随后在某一年呈现减少趋势。这类县区多集中分布在闽中、闽南，闽北很少出现这种类型。符合先增后减型的县区有：安溪县、建宁县、闽清县、南靖县、平和县等。

4）增减无序型。森林丧失量在这12年期间增减反复没有一定规律，这种类型的地区多分布在闽北，闽南少有分布。符合这种类型的县有：宁化县、邵武市、寿宁县、武平县、延平区、漳浦县。

4 结论与讨论

（1）福建省2000~2012年森林丧失量的时空分布规律：在时间上，2011年之前总体上呈波动上升趋势，2011、2012年波动较大，出现先减少再增加后减少的现象；在空间上，闽西、闽北一带森林丧失量最多，尤以南平市和三明市为主，而闽东、闽南等沿海地区丧失量较少，由西北向东南呈递减趋势。通过比较各县丧失量与全省平均水平，得出的结果表明：闽东等沿海地区城市森林丧失量基本上低于全省平均水平，丧失量水平较高的城市绝大部分位于闽西。从森林丧失速度指标来看，除武夷山市和漳州市部分县，其余西部地区丧失速度均大于东部，越靠近内陆地区森林丧失速度越快，反而沿海地区丧失速度较缓慢。根据福建省2000~2012年森林丧失量的四种类型分析，属于稳定型的多为闽南、闽东，属于先增后减型的为闽西、闽南、闽东一带，但闽南一带居多，而增长型和增减无序型则较多分布于闽西和闽北。

（2）福建省的森林资源的三个指标：丧失量的时空分布规律，丧失量水平、丧失速度和丧失趋势均表现出一致性，丧失量呈现东西分异现象。在这12年来，闽东南等沿海城市经济较发达，且森林丧失量最少，速度也最慢，因为经济发达地区的经济来源更多的依赖于实体产业而非以牺牲环境为代价，相反会更注重森林保护。而经济较不发达地区，经济来源途径过于单一，不得不依赖于自身优越的自然条件，林木开发和销售是其经济发展的支柱产业，森林资源保护意识薄弱、保护力度不够，所以造成森林面积的严重减少，这说明森林丧失量与经济发展存在显著相关性。森林实现生态效益不仅需要向社会提供其资源价值，还要向其他经济主体提供环境服务[16]，对森林资源的开发应建立在保护的基础之上。这与环境库兹涅茨曲线假说相符，即在经济较不发达时期，人们注重的是森林的经济效益，为了发展经济加大对森林的砍伐力度，森林丧失严重；等到经济发展到较发达水平，人们开始关注森林的生态效益，通过培育和保护森林来获得损失的生态效益[17]，对森林的各种产品和服务功能的认识得到了提高[18]，因而森林砍伐率开始下降，森林丧失量减少。福建省2000~2012年森林资源的动态变化与经济发展的关系与此理论相符，呈现典型的负相关性。

（3）针对福建省森林资源现状，对如何提升森林面积减缓森林丧失提出以下措施：①严格控制林地用途，减少对林地的占用或将林地转为建设用地；②临时占用林地和可恢复的灾毁林地需及时恢复森林植被；③加强环境保护意识，通过植树造林保护流域生态环境减少水土流失现象；④强化管理机制，鼓励和引导抚育性管理，改善林分质量和森林健康状况，禁止商业性采伐，对破坏林地资源的个人和现象予以严惩。

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Study on Temporal and Spatial Distribution of Forest Loss in Fujian Province during 2000~2012

CAO Rong-qing1,2, HU Xi-sheng1,3, WU Cheng-zhen4*

1350002,2350002,3350002,4354300,

Based on the forest system in Fujian Province, the change trend of forest loss in 2000~2012 and its spatial distribution characteristics were studied using ArcGIS. The results show that: (1) the forest loss in Fujian Province increased from 2000 to 2009, but decreased dramatically in 2010, resumed its upward trend and reached its peak,it dropped to 41625.811 hm2in 2012. (2) The spatial distribution of forest loss in Fujian Province is higher than that in southeast Fujian, the speed of loss in northwest Fujian is obviously higher than that in southeast Fujian, on the annual average loss level, northwest Fujian is generally higher than the provincial average level.(3) The spatial and temporal distribution of forest loss is negatively correlated with the level of economic development, that is, the economic development was relatively slow in region with higher and faster rate of forest loss, and vice versa.

Fujian; forest loss; temporal and spatial distribution; changing tendency;economic development

K903

A

1000-2324(2019)02-0197-05

10.3969/j.issn.1000-2324.2019.02.004

2017-11-25

2018-01-17

国家自然科学基金项目(41201100);福建省教育厅科技项目(JA10120、JB11043)

曹荣青(1990-),男,硕士研究生,从事自然地理学研究. E-mail:826788627@qq.com

Author for correspondence. E-mail:fjwcz@126.com