基于GIS 空间分析的屏南县珍稀树种分布特征研究

张孝谊

（福建省屏南县林业局，福建宁德352300）

珍贵树种由于数量极少，因而更显珍贵。珍稀树种是指特定区域内的单科属种或少科属种树种，或分布区域比较狭窄，其生长的生态环境较为特殊[1]。有些树种虽然分布范围较广，但较为分散。珍稀树种是林木资源普查与保护的重点[2]。本文结合屏南县林木种质资源调查工作的成果，对全县范围内的珍稀树种在地类、海拔、起源、分布及生长状况等的分布特征进行全面分析和总结，为珍稀树种资源的有效保护、高效利用提供参考。

1 研究区概况

屏南县位于福建省东北部，介于北纬26°44′~ 27°10′、东经118°41′~ 119°13′，鹫峰山脉中段，属于闽中火山岩中山地貌，全县海拔最高1627 m，最低170 m，与古田、蕉城、建瓯、周宁、政和等五县区相毗邻。屏南县气候属中亚热带海洋性季风气候，四季分明，雨量充沛。其境内东西宽54 km，南北长50 km，土地面积1471 km2，森林覆盖率达75.6%，有林地面积10.8 万hm2，森林蓄积量274.2 万m3[3]。

屏南县森林资源丰富，森林是构成屏南生物多样性最重要的载体[3]。屏南县原生植被属于闽中、闽东戴云山——鹫峰山北部常绿槠类照叶林小区[3]，植被类型有8 种、43 个群系、212 个群丛。珍稀树种有国家级保护植物的水松、银杏、鹅掌楸、金钱松等。

2 研究方法

2.1 调查数据

以屏南县2018 年林木种质资源普查数据作为本底调查数据，该数据包括屏南县11 个乡镇共153 个行政村的林木种质资源情况，涉及包含天然林38600 hm2、鸳鸯猕猴省级自然保护区800 hm2、天星山国家级森林公园1800 hm2、保护小区400 hm2及其它人工林、公园和种质园等。从屏南县2018 年林木种质资源普查数据库提取“屏南县珍稀树种数据库”，通过坐标投影等建立GIS 图层。每条记录代表一个珍稀树种调查点，共有502 珍稀树种调查点，珍稀树种有43 种。屏南县珍稀树种分布情况见图1。

图1 屏南县珍稀树种分布图

以屏南县2018 年林木种质资源普查数据的每个调查地点作为一条记录建立数据库，调查点珍稀树种的分布状况分为零星、集中、片状、散生四类，通过目测和估算方式记录调查点珍稀树种的数量和面积。因此单纯的数量或面积统计可能不能反映珍稀树种的分布特征，为力求分析结果可靠准确并具有可比性，统计数据包括了数量和面积的统计结果，以便相互校验。

结合2018 年度屏南县森林资源二类数据和屏南县第三次全国国土调查数据进行空间分析，提取森林资源二类数据小班编号、地类、树种、起源、郁闭度、海拔、保护等级等相关信息。根据第三次全国土地调查工作分类，一级地类的代码和名称如下：00 湿地、01 耕地、02 种植园用地、03 林地、04 草地、05 商业服务业用地、06 工矿用地、07 住宅用地、08 公共管理和公共服务用地、09 特殊用地、10 交通运输用地、11 水域和水利设施用地、12 其他用地，共13 大类。

2.2 分析方法

以“屏南县珍稀树种数据” 为基础，通过GIS 的叠加分析/ 空间连接的方法，叠加图层“屏南县第三次全国国土调查数据”，提取每个珍稀树种调查点国土地类；叠加图层 “屏南县森林资源二类数据”，提取每个珍稀树种调查点的海拔信息和起源信息。距离居民点的珍稀树种分布情况，主要是通过距离和树种分布数据，分析人为活动对珍稀树种分布情况的影响。

GIS 分析方法采用ArcGIS 的分析工具/ 邻域分析/ 近邻分析（Near Analysis） 功能。该方法需要输入要素层和邻近要素层，“屏南县珍稀树种数据” 的调查点作为输入要素层，已经具备。另外，还需要居民点分布数据作为邻近要素层。根据屏南县的实际情况出发，从“屏南县第三次全国国土调查数据” 中提取一级地类为05 商业服务业用地、06 工矿用地、07 住宅用地的图斑作为人类活动区域图层。

以“屏南县珍稀树种数据” 为基础（输入要素），以居民区分布图层为邻近要素，提取珍稀树种与邻近居民点的最小距离。

3 数据分析

3.1 不同地类珍稀树种分布数据

不同地类的珍稀树种分布数量和面积如表1 所示，由于研究区的湿地没有珍稀树种分布，故将00 湿地地类排除在外，只保留01-12 地类。从表1 可看出，屏南县珍稀树种主要分布在林地上，数量占75%以上。根据屏南县2018 年林木种质资源普查数据库数据，林地主要珍稀树种包括柳杉、黑叶锥、南方红豆杉、江南油杉、樟、福建柏等乔木树种以及美山矾、福建悬钩子等灌木。其次是分布在交通运输用地的珍稀树种，占8.76%，公路两旁的主要树种是柳杉、喜树、樟和南方红豆杉等；第三是分布在耕地范围内的珍稀树种，占4.58%，主要包括柳杉、樟等；水域和水利设施用地有近4%的珍稀树种，数量和面积占比排第四，主要树种为江南桤木、乌冈栎、闽楠、黑叶锥等，这些珍稀树种主要位于河道的两岸或河流的中间空地区域。

表1 不同地类珍稀树种分布情况

3.2 不同海拔珍稀树种分布数据

屏南县的海拔区间为170 ~ 1627 m，因此设定每300 m 海拔区间为一级，共分为6 级，不同海拔区间的珍稀树种分布数量和面积如表2 所示。从表2 可看出，屏南县珍稀树种主要分布在海拔600 ~ 1200 m 区间，502个点中有377 个点在这一区间，占75.1%，涵盖了屏南县43 个珍稀树种中的34 个，主要树种有柳杉、黑叶锥、南方红豆杉、樟和酸竹等；海拔1500 m 以上只有一个点，为灌木树种福建悬钩子；在海拔1200 ~ 1500 m 区间，虽然调查点约占14%，但珍稀树种主要是一些灌木树种，仅有少量黑叶锥。

表2 不同海拔区间珍稀树种分布情况

图2 屏南县不同海拔珍稀树种分布图

3.3 不同起源珍稀树种分布数据

珍稀树种有天然和人工两大类起源。空间叠加分析后的统计数据如表3 所示，天然起源的珍稀树种数量较多，占75.9%，包括43 种调查树种中的38 种；人工（栽培） 起源的珍稀树种占24.1%，其中16 个调查点的福建柏和7 个调查点的水杉起源均为人工栽培， 12 个苏铁调查点中的11 个起源为人工栽培。

表3 不同起源珍稀树种分布数量和面积

3.4 不同距离居民点的珍稀树种分布数据

表4 为珍稀树种与居民点不同距离的数量和面积。由表4 可见，与居民活动区各种距离的珍稀树种分布数量和面积都呈较均匀分布的状态。其中，处于居民活动区的珍稀树种占3.19%，主要树种有喜树、樟树、苏铁、南方红豆杉、江南油杉等；距离居民活动区2000 m 以上的珍稀树种占1%，主要树种有福建柏和江南桤木。

表4 与居民点不同距离的珍稀树种分布数量和面积

3.5 不同海拔和居民点距离的珍稀树种分布矩阵

根据珍稀树种的海拔分布数据和珍稀树种的居民区距离分布数据，整理形成不同的海拔和居民点距离的珍稀树种分布数量矩阵，如表5 所示。表5 的分布矩阵成近似棱形分布形状，说明屏南县的珍稀树种主要分布于中海拔和中等居民区距离的区域，无论海拔还是与居民区的距离，太高或太低，珍稀树种的数量都分布较少。

表5 不同的海拔和居民点距离的珍稀树种分布点数量矩阵

4 小结与讨论

通过分析可知，从国土地类看，屏南县珍稀树种主要分布在林地和交通运输用地上，主要树种有柳杉、黑叶锥、南方红豆杉、江南油杉、樟、福建柏等乔木以及美山矾、福建悬钩子等灌木和竹类；从海拔区间看，屏南县珍稀树种主要分布在海拔600 ~ 1200 m 区间；从起源上看，珍稀树种起源主要为天然，而福建柏、水杉、苏铁多为人工栽培。珍稀树种的分布与居民区距离没有必然联系，呈较均匀分布状态，同时珍稀树种主要分布于屏南县中海拔和中等居民区距离的区域。

利用GIS 空间分析方法来研究珍稀物种分布特征，具有科学性和准确性，对珍稀物种研究和保护具有重要意义。本文仅提供一种分析方法，对研究区的珍稀树种分布特征尚未有较清晰的结论，仍有一些问题值得进一步深入探讨：首先，基础数据的完备性对分析结论的准确性起到至关重要的作用，林木种质资源调查数据采用线性调查方法，所获得的调查数据并非研究区全域的珍稀树种分布数据，对分析统计结果的准确性和分布特征的结论产生影响；其次，GIS 空间分析方法具有多样性，特别是ArcGIS 软件具有强大的空间分析功能，如何更科学利用这些工具分析珍稀树种分布特征，有待进一步提高；第三，体现树种分布特征的因子选择问题，本文选择地类、海拔、起源和居民区距离等是否科学有效也值得商榷；第四，对研究区43 种珍稀树种进行综合研究，而未考虑个体特性，对珍稀树种分布特征的结论会有不利影响，单一树种分布特征的研究更准确有效；第五，居民点数据的纯净度不够，国土地类的住宅用地等范围更广，与本研究需要的居民点数据，严格意义上应该是城镇乡村的集聚地的GIS 图层，多余的住宅用地对分析数据会产生一定的干扰。