四川省森林资源动态变化及其影响因素分析

陈定超，李卫朋, ，蔡晓雨，敬 楠，王瑞芳, ，唐梦滴, ，高艺琳

1. 西华师范大学 地理科学学院，南充 637009

2. 西华师范大学 四川省干旱河谷土壤侵蚀监测与控制工程实验室，南充 637009

3. 西华师范大学 区域环境演变与保护研究中心，南充 637009

4. 云南大学 地球科学学院，昆明 650500

5. 天津工业大学 环境科学与工程学院，天津 300380

森林作为地球生物圈的和陆地生态系统的重要组成部分，对地球生命系统有重要支撑作用（崔亚琴等，2019；包蕊等，2021）。森林资源兼具生态、经济、社会和文化等多重功能（徐雨晴等，2018；欧朝蓉等，2020；汪绚等，2021），可起到调节气候、涵养水土、保护生物多样性、充当自然灾害屏障、维持生态平衡等重要作用（蔡霖生，1982；汤旭等，2018），特别是森林生态系统作为我国陆地生态系统重要的碳汇，在维持全球碳平衡方面的重要作用（Bonan，2008；方岳等，2014；胡峻嶍等，2019），森林生态系统碳循环、碳固持、碳交换、碳达峰、碳中和等研究已成为我国当下生态学研究的热点问题（蔡兆男等，2021）。森林生态旅游（贾苗苗和刘斌，2020；朱丽和方法林，2021）、森林公园建设（宋军卫等，2020；张萍萍等，2021）以及森林康养功能（陈心仪，2021）等应用方向也不断拓展。

改革开放以来，我国经济高速发展，森林资源遭到严重破坏（吴霜等，2014），森林资源动态变化及其成因始终是森林资源研究的基础性关键问题，前人从自然因素，如：降水、地形、土壤（陈实，1992）、气温（Qu et al，2018）、虫灾（李霓雯等，2019）、林火（Jaiswal et al，2002；何诚等，2021；黄嘉文等，2021）和社会经济因素如人口（王兰会和刘俊昌，2003；Rozelle et al，2003）、国民生产总值（王兰会和刘俊昌，2003）、工业化和城镇化（Yin et al，2010）、政策（St-Laurent et al，2021）等多方面，对不同区域的森林资源变化及其原因进行了深入研究，取得了丰富成果。

四川省作为长江上游重要组成区域和生态安全关键区域，其森林资源的变动不仅影响本区域的发展，而且对长江中下游的生态环境有巨大影响。此前已有关于四川省森林资源的相关研究，现有成果大多从四川省森林资源变迁（林鸿荣，1985）、森林资源受损与修复（曾珍等，2014）、森林火灾的预测与防治（饶月明等，2020；唐新明等，2020；李海萍等，2021）、森林生态功能（吴晓青和朱雪娟，2016）以及森林资源的可持续发展（余波等，2017）等方面对四川省森林资源展开研究，但对四川省的森林资源整体系统变化鲜有研究，为此，本文基于四川省统计年鉴和土地利用数据，针对四川省近20 a森林资源的时序变化与空间分布格局进行分析，并且研究森林用地与其他土地利用类型之间的交互关系，多角度分析四川省森林资源的动态变化及其成因，以期为四川省省域森林资源的开发与保护提供一些依据。

1 研究区域概况

1.1 区域自然环境与森林资源

四川省（26°23′—34°19′ N，97°21′—108°19′ E）位于我国西南腹地，总面积48.6万km2，地貌复杂，属亚热带湿润气候区，也是我国第二大天然林区 —— 西南林区地区。据统计，四川省现有高等植物1万种左右，约占全国总数的1/3。截至2019年，四川森林面积达1926.37万hm2，人均森林面积0.23 hm2，森林资源较为丰富（四川省统计局和国家统计局四川调查总队，2020）。

1.2 区域自然环境与社会经济

20世纪以来，四川人口经济增长迅速。截至2019年末，四川常住人口为8375万人，居全国第四位，常住人口城镇化率为53.79%（吴振明，2019）。2007年四川省经济总量突破万亿元，达到10562.4亿元，2017年全省经济总量已达到36980.2亿元（张雄和朱胜，2020），2019年，四川省GDP总量为46615.8亿元，居全国第六位（四川省统计局和国家统计局四川调查总队，2020）。

2 数据与方法

2.1 数据来源

统计数据来自于1999 — 2019年《四川统计年鉴》（四川省统计局和国家统计局四川调查总队，2020）、2020年四川省国民经济和社会发展统计公报（四川省人民政府，2021-03-15）以及2017年四川省国土绿化状况公报（四川省绿化委员会办公室，2018），数据存在冲突时以统计年鉴为准。1999 — 2003年森林资源数据资料均为1997年全省森林资源连续清查第三次复查数（四川省统计局和国家统计局四川调查总队，2020）。土地利用数据来自基于Landsat解译的30 m分辨率土地覆盖数据集（Yang and Huang，2021-01-05）。

选取森林面积、人均森林面积、森林蓄积量、活立木蓄积量、人工造林面积5个森林指标；GDP、人均GDP、年末常住人口、城镇化率4个社会经济因素数据；气象数据（年平均降水、年平均相对湿度、年平均气温）来自中国气象数据网（http://data.cma.cn），鉴于统计标准变化以及记录方式差异，为了保证所选数据的完整性与连续性，仅选取其中记录完整的年份的数据，对于部分缺失数据采用SPSS线性趋势进行插补。

2.2 研究方法

运用SPSS软件相关分析，判断社会经济因子与森林资源之间的相关性，SPSS软件分析包含Pearson、Kendall和Spearman三种相关系数分析方法。由于森林资源与经济指标之间是相对连续的变量关系，变量无需按照等级大小顺序排列，故采用Pearson相关系数分析方法。

基于ArcGIS 10.2软件对四川省三期土地利用数据集进行处理，对数据进行重分类叠加分析，得到四川省2005 — 2015年的森林资源空间变化图。

通过土地利用状态转移矩阵揭示土地利用格局的时空演化过程（吴琳娜等，2014）。

3 结果与分析

3.1 森林资源动态变化

1999 — 2019年，四川省森林资源总体呈现增长态势（图1）。近20 a，四川省森林面积增长了680.11万hm2；活立木蓄积量和森林蓄积量分别增加39.45%和38.82%，森林覆盖率由1999年的19.21%持续增长到2019年的39.60%；人工造林面积成果显著，造林总面积约773.27万hm2，是森林资源不断增长的重要原因。

图1 1999 — 2019年四川森林面积、森林/活立木蓄积量变化趋势图Fig. 1 The change trend of Sichuan’s forest area and forest/standing tree stock volume from 1999 to 2019

根据图1所示，四川省森林面积在2003年后整体呈上升趋势，2003 — 2008年增长速度最快，森林面积提升了27.39%，2008 — 2009年森林面积短暂下降，2009年后二者恢复增长态势，增速有所放缓。1999 — 2019年，四川省森林面积增加680.11万hm2，增长了58.01%，增长幅度大、数量多。1999 — 2019年四川森林蓄积量和活立木蓄积量总量不断增加，二者增长趋势相近。2003 — 2005年、2016 — 2019年两个时段是四川森林蓄积量和活立木蓄积量的两个快速增长期，2003 — 2005年二者分别增长了11.26%和11.60%，2016 — 2019年二者分别增长了9.75%和10.55%，2005 — 2016年是一个长且稳定的增长期，森林蓄积量和活立木蓄积量长期稳定增长。近20 a，四川省森林蓄积量增长了38.82%，活立木蓄积量增长39.45%。

根据图2，四川省1999 — 2019年人工造林工作持续展开，2003年和2008年植树面积分别为70.40万hm2和57.46万hm2，2006 — 2008年、2012 — 2017年两个阶段造林面积逐年增加，2019年四川造林面积达62.50万hm2，成为近20 a来植树造林面积的又一峰值，此阶段内四川省植树造林总面积达773.27万hm2，植树造林成果丰硕；改革开放后，人口激增引发的不合理森林开发使得四川地区森林资源遭到了巨大破坏，四川地区森林资源一度告急，森林资源的减少导致生态平衡失调，自然灾害频发。“98洪灾”过后，森林资源的重要性得到重视，天然林保护工程、退耕还林、野生动物自然保护区建设等森林挽救政策和工程措施陆续展开，经过多年的整治，四川森林覆盖率持续增长，从1999年到2019年增加了106.14%。

图2 1999 — 2019年四川森林覆盖率和人工造林面积变化趋势图Fig. 2 The change trend of Sichuan forest coverage rate and artificial aあorestation area from 1999 to 2019

3.2 森林资源动态变化与影响因素的相关性

相关分析表明（表1）：各因素对森林资源影响的程度为城镇化率＞人均GDP＞GDP＞年平均相对湿度＞年平均气温（P＜0.05）。城镇化率与森林资源各指标之间的相关性极强，Pearson相关性系数在0.934 — 0.982，其主要原因是伴随着城镇化进程，农业人口进入城市，土地撂荒以及退耕还林等现象普遍发生，这是森林资源在一定时间内增长的主要原因。另外，四川作为森林城市、公园城市发展理念的创建省份，城镇绿化率也普遍较高。四川省城镇化率由 2000 年的 26.70%提升到 2019 年的 53.79%（四川省统计局和国家统计局四川调查总队， 2020），城镇化水平显著提升（城镇化率处于30% — 70%），正处于城镇化快速发展时期（俞海等，2017），城镇化的深入推进或将进一步刺激森林资源的增加。

表1 四川省森林资源及影响因素的相关指标Pearson相关系数Tab. 1 Pearson correlation coeきcient of related indexes of forest resources and influencing factors in Sichuan Province

其次，GDP和人均GDP与森林资源各指标之间的相关性也极强，二者与森林资源各指标之间的Pearson相关系数均在0.85以上。四川省GDP和人均GDP自1999年起就呈逐步上升态势，截至2019年底，四川省GDP总量较1999年增加了12.77倍，人均GDP增长了12.28倍。资源下降通常与低收入水平有直接关系，反之，经济持续增长也将直接推动森林资源的增加（万志芳和蒋小英，2012）。经济的快速增长也推动着教育和科技的发展，人口素质将直接影响林业发展，科技进步能大大提升森林资源的利用效率和森林经营管理水平，进而促进森林资源提升（朱颖等，2018）。

年平均气温与森林资源各指标之间呈较强相关关系，1999年来，四川省年平均气温在波动中有所上升，这使得林木获得了更加适宜的生长条件，成为森林资源增长的推动力之一；近20 a来，四川省年平均相对湿度整体有较大幅度的变化，呈现出整体下降的趋势，与森林资源变化指标之间呈强负相关关系，年平均相对湿度的下降所导致的云雾减少和太阳辐射微弱增加可能是促进森林资源增长的原因之一；年平均降水在短时间内的变化有限，对于森林资源变化的影响也较小。关于自然因素中降水对森林资源的影响，本文与陈实（1992）的季节尺度研究结果（7月和1月降水量影响较大）不同，本文主要是基于年尺度分析，四川属亚热带湿润气候区，降水资源充沛，因此降水没有成为森林资源的限制因素，年平均降水对森资源的影响较弱。

森林火灾是森林资源受到直接破坏的主要因素之一，四川省2000 — 2019年森林火灾总面积达1.58万 hm2（四川省统计局和国家统计局四川调查总队，2020），森林资源损失严重，但四川省森林资源总量大，森林火灾对于森林资源整体变化影响较弱。

3.3 森林资源空间变化

根据图3a所示，四川省森林面积在2005 —2010年的变化主要集中在四川盆地西北缘、西部横断山区以及川南山地区，其中盆地西北部和川南山地区主要以增加为主，西部横断山区森林面积增加和减少的量相当，期间全省森林面积总体呈上升态势；2010—2015年，四川省森林面积发生变化的区域整体向东南方向转移，主要集中在四川盆地内部，此阶段全省森林面积减少的区域明显增多，主要分布在盆地中部及东北部地区，面积增加的区域较少，主要集中在盆地中部和北部（图3b）。

图3 2005 — 2010年（a）、2010 — 2015年（b）四川省森林资源空间变化情况Fig. 3 The spatial change of forest resources from 2005 to 2010 (a), and from 2010 to 2015 (b) in Sichuan Province

从森林面积增量变化可以看出，四川省森林资源增速在2005 — 2010年及2010 — 2015年两个时段有所降低。

森林面积变化与经济发展状况和城市发展关系密切。四川盆地内以成都市为首的城市发展扩张迅速，这是森林面积减少地区主要集中在盆地内部的主要原因；同时，森林火灾也影响着森林面积的变化，四川是森林火灾频发的地区，其中森林火灾在川西南地区尤为多发，这是引起局部地区森林面积减少的原因，但区域水热条件整体较好，灾后森林往往可以较快恢复重建。

（待续 To be continued）

3.4 四川省林地面积转移变化

2005年四川林地面积188756.82 km2（表2），其中有5735.39 km2转移为耕地、草地、灌木、水体等其他土地利用类型，但其他地类转化为林地的有7582.53 km2，因此至2010年林地面积增加为190602.95 km2，转入部分93.33%由耕地和草地转移得到，此阶段耕地、草地是和林地相互转移最主要的土地利用类型。此外，耕地占林地净增额的75.62%，这与四川省实施的退耕还林政策密不可分，政策的实施直接推动耕地向林地转移。2010 — 2015年四川省林地面积在2010年的基础上共有6760.88 km2转移为其他土地利用类型，主要转移为耕地、灌木和草地，其中耕地占林地净减额的85.50%，耕地与林地的转移量在这一时期仍然占据主导。在2010年和2015年林地面积增长部分中，耕地和草地是主要贡献地类，二者在2010年林地转入面积中占93.33%，在2015年林地转入面积中占92.90%，是林地面积增长过程中最主要的地类。

表2 四川省2005 — 2010年、2010 — 2015年林地面积转移矩阵Tab. 2 Forest land area transfer matrix in Sichuan Province from 2005 to 2010 and 2010 to 2015（转移面积 Transfer area / km2）

（续表2 Continued Tab. 2）（转移面积 Transfer area / km2）

4 结论

通过分析四川省森林资源变化状况及影响因素，得出以下结论：

（1）四川省森林资源丰富，增长速度较快。四川省森林资源建设在1999 — 2019年发展态势良好，其中森林面积增长了58.01%、人均森林面积增长了59.23%、森林蓄积量增长了38.82%、活立木蓄积量增长了39.45%、森林覆盖率从19.21%增加到39.60%。

（2）影响四川省森林资源动态变化的原因主要包括GDP、人均GDP、城镇化率、年平均气温和年平均相对湿度。森林面积变化与经济发展状况和城市发展关系密切，四川盆地内多数地区由于城市扩张迅速，城镇化导致的草地和耕地撂荒演替是林地面积增加的主要来源，城市开发建设所导致的道路、建筑等建设用地增加是林地面积消耗的最主要方式，相对而言川南和盆周山地森林面积增加明显。四川省气温变化有利于森林资源的增长，相对湿度的改变不利于森林资源的发展。

进一步分析森林资源的内在组成结构，如林龄组结构、林种结构等，是日后研究四川省森林资源动态变化值得深入的方向。