曹榮青,胡喜生,吳承禎

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福建省2000~2012年森林喪失量時空分布動態(tài)研究

曹榮青1,2,胡喜生1,3,吳承禎4*

1. 福建農(nóng)林大學, 福建 福州 350002 2. 福建省高校森林生態(tài)系統(tǒng)過程與經(jīng)營重點實驗室, 福建 福州 350002 3. 福建農(nóng)林大學交通與土木工程學院, 福建 福州 350002 4. 武夷學院生態(tài)與資源工程學院, 福建 南平 354300

以福建省森林系統(tǒng)為研究對象，利用ArcGIS對其2000~2012年森林喪失量隨時間的變化趨勢和在空間上的分布特征進行研究，結果表明：（１）全省森林喪失量從2000~2009年波動上升，2010年出現(xiàn)大幅下降，2011年恢復上升趨勢并達到峰值105550.739 hm2，2012年銳減到41625.811 hm2，但總體上歷年喪失量仍呈現(xiàn)上升趨勢。（２）福建省森林喪失量在空間上呈西北高東南低的分布特征，且閩西北的喪失速度明顯高于閩東南；在年平均喪失量水平上，閩西北普遍高于全省平均水平，而閩東南則低于平均水平。（３）森林喪失量時空分布情況與經(jīng)濟發(fā)展水平成負相關，即森林喪失量大喪失速度快的地區(qū)經(jīng)濟較落后發(fā)展較緩慢，反之相對較發(fā)達地區(qū)發(fā)展較快。

福建; 森林喪失量; 時空分布; 變化趨勢; 經(jīng)濟發(fā)展

隨著全球氣候的不斷變化，人類賴以生存的環(huán)境遭到破壞，森林生態(tài)系統(tǒng)作為陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為人類提供了不可或缺的寶貴資源。近年來，森林植被的變化引起了國際科學界的高度關注。森林喪失量是森林資源的重要指標之一，森林植被的變化對生物多樣性、氣候、碳儲存和水供給等生態(tài)系統(tǒng)服務功能有重要影響[1]。森林是全球碳循環(huán)的重要組成部分，它的固碳作用十分顯著[2]，森林資源喪失，會導致森林碳匯儲量減少，碳排放增多，從而影響全球氣候變化。據(jù)IPCC估算，碳在全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中的儲量約為2.48萬億t，其中有46%分布于森林生態(tài)系統(tǒng)中[3]。一旦森林喪失會直接影響全球的碳儲量。中國森林資源雖然總量很大，但人均占有量小，中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，經(jīng)濟的快速發(fā)展不可避免地過度開發(fā)和利用資源，改革開放初期我國森林面積減少量曾急劇增加[4]，近幾年，國家高度重視可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，提倡綠色發(fā)展，加強生態(tài)保護，森林資源的動態(tài)變化成了國際科學界的研究熱點。

森林喪失量是不同于森林蓄積量的又一個森林研究的重要指標，森林蓄積量多以森林碳儲量為 指標，而喪失量是以森林植被的覆蓋度為研究對象，通過分析森林減少數(shù)量和幅度反映地區(qū)的人類活動和經(jīng)濟發(fā)展對植被覆蓋度時空演變過程的影響。而森林喪失不僅是林地資源的損失，也包括經(jīng)濟資源和生態(tài)價值的損失，比較重要的有林副產(chǎn)品價值和野生動植物價值的損失，以及生態(tài)旅游價值和生物多樣性價值的損失[5]。目前國內(nèi)主要的研究集中在森林旅游業(yè)的開發(fā)和森林碳匯以及森林資源的未來發(fā)展?jié)摿ι希苌儆袕纳謫适Я拷嵌妊芯科鋾r空動態(tài)變化。如：陸君，劉亞風，齊珂等采用逐步回歸法建立森林蓄積量定量估測模型。根據(jù)“蓄積量-生物量-碳儲量”推算方法，對福州市森林植被碳儲量和碳密度進行估算，從森林蓄積量方面對森林資源變化進行研究[6]。森林蓄積量是相對于喪失量的另一個森林資源的衡量標準，這種方法是以碳儲量和碳密度角度來研究森林資源變化，對森林喪失量的研究同樣適用。陳國榮，劉健，施聰智等[7]運用GIS和遙感技術，利用三倍標準差法，通過逐步回歸構建了福建省漳浦縣的植被覆蓋度的反演模型。但就全省而言，對森林喪失量進行長期的動態(tài)研究還很少涉及。隨著現(xiàn)代遙感、地理信息系統(tǒng)和模型等技術的不斷發(fā)展與成熟，為森林植被變化時空尺度數(shù)據(jù)獲取提供了重要的技術手段和方法[8]，利用3S集成技術對森林蓄積量的估測研究受到越來越多的關注[9]。森林蓄積量是森林喪失量相對立的概念，是近年來的研究熱點。研究方法和手段也相對成熟。而遙感數(shù)據(jù)所提供的植被覆蓋信息具有及時性和動態(tài)性，能更準確、快速的與森林清查數(shù)據(jù)相結合，諸多國內(nèi)外學者在此基礎上對森林蓄積量的定量估測開展研究[10~11]。若將遙感數(shù)據(jù)應用到對森林喪失量的定量估測上，則極大地提高了工作效率。鑒于此，本文基于2000~2012年的遙感數(shù)據(jù)分別從不同空間和時間尺度上分析了全省以及各縣的森林喪失量的變化趨勢，對福建省森林保護和生態(tài)健康發(fā)展提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

福建地處我國東南部（23°30-28°22′N，115°50-120°40′E），東隔臺灣海峽，與臺灣省相望，東北與浙江省毗鄰，西北橫貫武夷山脈與江西省交界，西南與廣東省相連，連接長江三角洲和珠江三角洲[12]，屬于亞熱帶海洋性季風氣候，其氣候溫和，雨量充沛等優(yōu)越的自然條件，極大的豐富了森林資源和旅游資源[13]。福建省森林覆蓋率高達69.95%，居全國首位[14]。福建省是我國森林資源大省，其森林動態(tài)變化影響著全國的碳匯總儲量。

2 數(shù)據(jù)收集與處理

本文2000~2012年森林喪失量數(shù)據(jù)來源于美國航天局NASA提供的TM影像，首先在Arc GIS平臺建立100 m×100 m的網(wǎng)格；通過ArcGIS裁剪出福建省域范圍。本文的森林喪失是指像元（30*30 m）水平上森林覆蓋的完全喪失，同時包含林地轉(zhuǎn)換為其他土地利用類型的用地性質(zhì)變化情況下的喪失，也包括林地土地利用性質(zhì)不變情況下的喪失[15]。其次數(shù)字化福建省地區(qū)，數(shù)據(jù)的投影類型選擇為Gauss-Kruger投影；然后通過ERDAS軟件對2000~2012年的遙感影像進行解譯分類，最后將圖形數(shù)據(jù)、遙感數(shù)據(jù)和喪失量數(shù)據(jù)通過ArcGIS插值與賦值計算輸入到格網(wǎng)單元，建立包含森林喪失量信息的Arc GIS格網(wǎng)數(shù)據(jù)庫。通過空間分析工具對福建省各縣2000~2012年森林喪失量數(shù)據(jù)按不同的分類標準進行分類，在地圖上顯示為不同的斑塊，得到森林喪失量分級圖和森林喪失速度圖。

3 結果與分析

3.1 福建省2000~2012年森林喪失量時間動態(tài)變化

由ArcGIS屬性表中的數(shù)據(jù)經(jīng)統(tǒng)計繪出福建省2000年至2012年森林喪失量的變化趨勢圖（圖1）。由圖1可知，福建省森林面積在2000~2009年期間呈持續(xù)減少趨勢，即森林喪失量一直在不斷增加，2010年喪失量有所減少，但是隨后的2011年喪失量又開始增加，2012年喪失量又有所減少，數(shù)據(jù)顯示2001年喪失量最少為16159.7 hm2，2011年喪失的最多為105550.7 hm2，結合圖1可以看出2000~2009年福建森林資源的喪失速度正逐年攀升。經(jīng)分析，造成喪失速度持續(xù)加快的主要原因是（1）建設用地對林地需求持續(xù)增加，大量木材用于城市建設，導致森林生產(chǎn)力低下、面積持續(xù)減少；（2）由于福建省多山地，城市工業(yè)化的不斷發(fā)展使大量林地轉(zhuǎn)變?yōu)榉橇謽I(yè)用地，尤其在2003~2008年，出現(xiàn)大面積的喬木林地被改變用途或占用成為非林業(yè)用地。（3）人口的增加導致對耕地需求量的增加。2010~2012年之間喪失速率出現(xiàn)先減少又增加再減少的趨勢，這可能與2010年國務院《全國林地保護利用規(guī)劃綱要（2010~2020年）》政策有關，福建省政府響應國家林業(yè)政策協(xié)調(diào)了林地資源開發(fā)利用與保護機制，使森林喪失速率得以減緩。盡管如此，就2000~2012年來看總體喪失量仍呈上升趨勢。

圖1 福建省2000~2012年森林喪失量

3.2 福建省2000~2012年森林喪失量空間分布特征

利用ArcGIS對福建省森林資源喪失量數(shù)據(jù)進行分類，用5個不同顏色灰度值從小到大依次代表喪失量的五個級別：很少（27.346000 hm2~7560.531000 hm2）；較少（7560.531001 hm2~15093.716000 hm2）；一般（15093.716001 hm2~22626.901000 hm2）；較多（22626.901001 hm2~30160.086000 hm2）；很多（30160.086001 hm2~37693.271000 hm2）。將不同程度的斑塊進行處理，得到福建省全省森林喪失量分布圖（圖2）。分析得出閩西、閩北一帶森林喪失量最多，尤其是南平市和三明市。而閩東、閩南等沿海地區(qū)喪失量較少，在空間分布上由西北向東南遞減。而閩江途經(jīng)南平市和三明市，汀江和九龍江流經(jīng)龍巖市和漳州市，流域附近水文環(huán)境優(yōu)越適宜居住，近年來大力開發(fā)占用了大量建筑用地，原本的林地被砍伐，環(huán)境破壞嚴重，導致森林喪失量較大。

圖2 喪失量分級圖

3.3 福建省各縣2000~2012年森林喪失量的類型劃分

福建省所有縣在這12年期間的森林喪失量的大小層次各不相同，但是大體上各縣2012年相比2000年仍呈上升的趨勢，喪失量增長速度比較快的有光澤縣、惠安縣、建甌市、建陽市、將樂縣、閩侯縣、明溪縣等。這些縣大部分分布于南平市和三明市，位于福建省北部，是全省經(jīng)濟發(fā)展相對落后地區(qū)。為了更直觀的反映福建省各縣森林喪失量的動態(tài)變化趨勢，以及區(qū)域環(huán)境對喪失量的影響，將各縣按喪失量大小、喪失速度和喪失趨勢等進行類型劃分。

3.3.1 按森林喪失量大小劃分2000~2012年福建全省森林平均喪失量為17133.89 hm2，根據(jù)各縣與全省平均水平對比，將各縣喪失量水平分為低于全省平均水平（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）三類。圖中顯示福建省中部偏北部分地區(qū)森林喪失量嚴重已經(jīng)超出全省平均水平，相對于福建省其他地區(qū)喪失更快，喪失量更多。福建省西部大部分地區(qū)喪失量水平處在全省平均水平附近（圖3）。

圖 3 與全省平均水平對比圖

圖 4 喪失速度圖

3.3.2 按森林喪失速活度劃分按森林喪失的速度快慢可以將2000~2012年福建省各縣森林的喪失速率分為三類，分別為喪失速率較慢（0.173%~4.553%），喪失速率中等（4.554%~8.932%），喪失速率較快（8.933%~13.312%）。福建省東部沿海地區(qū)森林喪失速度最慢，福建省中部大部分地區(qū)和西部部分地區(qū)喪失速度處于中等水平，而福建省中部少數(shù)地區(qū)和西北部分地區(qū)喪失速度偏高。（圖4）。

3.3.3 按歷年喪失趨勢分類根據(jù)歷年喪失趨勢可將各縣分為四種類型：增長型，穩(wěn)定型，先增后減型，增減無序型（圖5）。

圖5 各縣喪失趨勢分類圖

1）增長型。符合增長型條件的有如下各縣：光澤縣、惠安縣、建甌市、建陽市、將樂縣、閩侯縣、明溪縣、平潭縣、清流縣等。12年間，這些縣相比其他縣區(qū)森林面積的喪失速度不斷加快，在空間上多集中分布于閩西、北地區(qū)，而福建省其他地區(qū)少有分布。

2）穩(wěn)定型。即這12年中森林喪失情況表現(xiàn)為喪失面積相當，喪失速度較平穩(wěn)類型，喪失量的增減幅度不是很大。屬于穩(wěn)定型的縣多分布在閩東、閩南，極少出現(xiàn)在閩西、北等內(nèi)陸地區(qū)，對應的縣分為別大田縣、德化縣、東山縣、福安市、福鼎市、福清市、福州市轄區(qū)、古田縣、華安縣等。

3）先增后減型。即在2000~2012年期間，森林喪失量最開始一直逐年增加，隨后在某一年呈現(xiàn)減少趨勢。這類縣區(qū)多集中分布在閩中、閩南，閩北很少出現(xiàn)這種類型。符合先增后減型的縣區(qū)有：安溪縣、建寧縣、閩清縣、南靖縣、平和縣等。

4）增減無序型。森林喪失量在這12年期間增減反復沒有一定規(guī)律，這種類型的地區(qū)多分布在閩北，閩南少有分布。符合這種類型的縣有：寧化縣、邵武市、壽寧縣、武平縣、延平區(qū)、漳浦縣。

4 結論與討論

（1）福建省2000~2012年森林喪失量的時空分布規(guī)律：在時間上，2011年之前總體上呈波動上升趨勢，2011、2012年波動較大，出現(xiàn)先減少再增加后減少的現(xiàn)象；在空間上，閩西、閩北一帶森林喪失量最多，尤以南平市和三明市為主，而閩東、閩南等沿海地區(qū)喪失量較少，由西北向東南呈遞減趨勢。通過比較各縣喪失量與全省平均水平，得出的結果表明：閩東等沿海地區(qū)城市森林喪失量基本上低于全省平均水平，喪失量水平較高的城市絕大部分位于閩西。從森林喪失速度指標來看，除武夷山市和漳州市部分縣，其余西部地區(qū)喪失速度均大于東部，越靠近內(nèi)陸地區(qū)森林喪失速度越快，反而沿海地區(qū)喪失速度較緩慢。根據(jù)福建省2000~2012年森林喪失量的四種類型分析，屬于穩(wěn)定型的多為閩南、閩東，屬于先增后減型的為閩西、閩南、閩東一帶，但閩南一帶居多，而增長型和增減無序型則較多分布于閩西和閩北。

（2）福建省的森林資源的三個指標：喪失量的時空分布規(guī)律，喪失量水平、喪失速度和喪失趨勢均表現(xiàn)出一致性，喪失量呈現(xiàn)東西分異現(xiàn)象。在這12年來，閩東南等沿海城市經(jīng)濟較發(fā)達，且森林喪失量最少，速度也最慢，因為經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)的經(jīng)濟來源更多的依賴于實體產(chǎn)業(yè)而非以犧牲環(huán)境為代價，相反會更注重森林保護。而經(jīng)濟較不發(fā)達地區(qū)，經(jīng)濟來源途徑過于單一，不得不依賴于自身優(yōu)越的自然條件，林木開發(fā)和銷售是其經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，森林資源保護意識薄弱、保護力度不夠，所以造成森林面積的嚴重減少，這說明森林喪失量與經(jīng)濟發(fā)展存在顯著相關性。森林實現(xiàn)生態(tài)效益不僅需要向社會提供其資源價值，還要向其他經(jīng)濟主體提供環(huán)境服務[16]，對森林資源的開發(fā)應建立在保護的基礎之上。這與環(huán)境庫茲涅茨曲線假說相符，即在經(jīng)濟較不發(fā)達時期，人們注重的是森林的經(jīng)濟效益，為了發(fā)展經(jīng)濟加大對森林的砍伐力度，森林喪失嚴重；等到經(jīng)濟發(fā)展到較發(fā)達水平，人們開始關注森林的生態(tài)效益，通過培育和保護森林來獲得損失的生態(tài)效益[17]，對森林的各種產(chǎn)品和服務功能的認識得到了提高[18]，因而森林砍伐率開始下降，森林喪失量減少。福建省2000~2012年森林資源的動態(tài)變化與經(jīng)濟發(fā)展的關系與此理論相符，呈現(xiàn)典型的負相關性。

（3）針對福建省森林資源現(xiàn)狀，對如何提升森林面積減緩森林喪失提出以下措施：①嚴格控制林地用途，減少對林地的占用或?qū)⒘值剞D(zhuǎn)為建設用地；②臨時占用林地和可恢復的災毀林地需及時恢復森林植被；③加強環(huán)境保護意識，通過植樹造林保護流域生態(tài)環(huán)境減少水土流失現(xiàn)象；④強化管理機制，鼓勵和引導撫育性管理，改善林分質(zhì)量和森林健康狀況，禁止商業(yè)性采伐，對破壞林地資源的個人和現(xiàn)象予以嚴懲。

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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

國家自然科學基金項目(41201100);福建省教育廳科技項目(JA10120、JB11043)

曹榮青(1990-),男,碩士研究生,從事自然地理學研究. E-mail:826788627@qq.com

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