李 浩 张 超 许彦红

(1.西南林业大学林业调查规划院，云南 昆明 650224；2.西南林业大学林学院，云南 昆明 650224)



思茅松空间分布特征研究

李 浩1张 超2许彦红1

(1.西南林业大学林业调查规划院，云南 昆明 650224；2.西南林业大学林学院，云南 昆明 650224)

基于普洱市思茅区2005年森林资源规划设计调查数据、ASTER-DEM数字高程模型数据，分析该区思茅松在不同环境梯度上的空间分布阈值；运用多重对应分析方法，对多个定量、定性因子进行空间降维，研究主要影响因子对思茅松空间分布的影响程度，并对影响程度进行排序。结果表明，在平均胸径、平均高、郁闭度、单位面积蓄积量和坡度方面，思茅松在不同海拔梯度上变化不明显，呈平稳状态或略有波状起伏变化；影响思茅松空间分布的环境因子按其影响程度由大到小排序依次为：海拔>坡位>坡度>坡向。

思茅松；空间分布；特征；分布阈值；多重对应分析

思茅松(Pinuskesiyavar.langbianensis)是云南省四大用材树种之一[1]，属喜温热型气候的南亚热带松类，集中分布于云南省思茅地区[2]。作为云南特有的森林类型，思茅松的分布面积和蓄积量均为云南省森林资源的重要组成部分，具有重要的经济价值、森林生态服务功能和碳汇效益[3-4]。目前，国内外对于思茅松空间分布特征的研究相对较少[5]，在思茅松的空间分布阈值以及影响其空间分布的环境因子和相互作用关系等方面仍缺乏相关研究和探讨。本研究以分布于云南省普洱市思茅区的思茅松为对象，基于思茅区2005年森林资源规划设计调查数据、ASTER-DEM数字高程模型数据，分别从不同环境梯度上滇南思茅松的空间分布阈值和主要影响因子对其空间分布的影响程度2个方面开展研究，旨在为有效保护、科学恢复和合理利用思茅松资源提供基础依据。

1 研究区概况

普洱市思茅区位于云南省南部，地处北纬22°27′～23°06′，东经100°19′～101°27′,全区土地总面积39.45万hm2。地势西北高、东南低，西北部的大芦山为其最高点，海拔 2 154.8 m，最低海拔为小橄榄坝江边578.0 m。思茅区地处低纬山地，属南亚热带高原性季风气候，年平均气温19.4 ℃，最冷月1月，平均气温10.5 ℃，最热月6月，平均气温22.7 ℃；年均降雨量 1 341 mm，年均相对湿度87%，无霜期318 d。全年冬无严寒，夏无酷暑，四季不分明。

据2005年全区森林资源二类调查报告，全区森林覆盖率为70.28%，其中有林地覆盖率63.60%，林木绿化率为75.08%，活立木总蓄积量为 2 105.4 万m3。思茅松分布广泛，总面积13.00万hm2，占土地总面积的32.95 %。

2 研究方法

2.1 资料收集

本研究采用的主要数据及其来源包括：普洱市思茅区2005年森林资源二类调查数据，来源于普洱市林业局；覆盖思茅区的ASTER-DEM数据(空间分辨率为30 m，成像时间为2009年)，来源于USGS数据共享平台。

2.2 多重对应分析

多重对应分析(multiple correspondence analysis，MCA)属对应分析的一种，常用于多元定性、定量变量的数量化分析过程，是一种能够对多个定性变量进行主成分分析的技术[6]，属同质性分析的范畴，是主成分分析的拓展，基于主成分分析中的降维思想，能更直观明了地分析定性变量多种状态间的相互关系[7-8]。在某种程度上，多重对应分析是数量化方法Ⅲ的延伸，能够解决因变量和自变量同时包含定性因子的数量化分析问题。多重对应分析的基本原理及算法详见参考文献[9]。

3 结果分析

3.1 思茅松空间分布阈值分析

3.1.1平均胸径 思茅松的平均胸径平均值在各海拔梯度区间内近似相当，平均胸径在 1 000 ～ 1 600 m范围内方差变化稍大，如图1所示。平均胸径平均值为18.1 cm，最小值为5.0 cm，最大值为38.0 cm。按径级统计，平均胸径在15～20 cm范围内占较大比例，占全区思茅松总面积的68.1 %，如图2所示。

3.1.2平均高 与平均胸径变化趋势相近，思茅松的平均高平均值在各海拔梯度区间内近似相当，如图3所示;在海拔 1 600 m以下的地段，平均高变化方差较大。平均高总体平均值为12.7 m，最小值为2.0 m，最大值为21.2 m。按树高级统计，平均高在12～16 m范围内占较大比例，占全区思茅松总面积的69.2 %，如图4所示。

3.1.3郁闭度 思茅松的郁闭度平均值在各海拔梯度区间内近似相当，曲线呈S型，如图5所示。郁闭度总体平均值为0.52，最小值为0.20，最大值为0.90。按郁闭度等级统计，郁闭度在0.5～0.6范围内占较大比例，占全区思茅松总面积的77.5 %，如图6所示。

3.1.4单位面积蓄积量 思茅松的单位面积蓄积量平均值在各海拔梯度区间内呈逐渐平稳上升趋势，如图7所示;在海拔 1 000 ～ 1 600 m范围内，单位面积蓄积积量变化方差稍大。单位面积蓄积量总体平均值为80.5 m3/hm2，最小值为10.0 m3/hm2，最大值为440.9 m3/hm2。按单位面积蓄积量等级统计，蓄积量在150 m3/hm2以下的地段占较大比例，占全区思茅松总面积的96.5%，如图8所示。

3.1.5坡度变化 思茅松的坡度平均值在各海拔梯度区间内近似相当，如图9所示；在海拔 1 600 m以下的地段，坡度变化差异较大。坡度总体平均值为17.3°，最小值为0°，最大值为51.1°。按坡度级统计，坡度在5.0°～25.0°范围内的缓坡、斜坡地块占较大比例，占全区思茅松总面积的80.7%，如图10所示。

3.2 思茅松空间分布的主要影响因素评价

以思茅松林斑块为基本单元，选取海拔、坡度、坡向、坡位4个环境因子，提取各斑块在各环境因子上的特征值，利用SPSS进行多重对应分析，得到2个维度(公因子轴)上的特征值、惯量和解释方差的比例，研究各环境因子对思茅松空间分布的影响程度。

惯量表示每个维度对环境因子各个类别之间差异的解释量。从表1中可以看出，全部信息中75.2 %的方差被在2个维度上解释，解释效果良好。其中，第一维度解释了总方差的38.1 %，第二维度解释了总方差的37.1 %，2个维度上的解释能力相当。

表1 模型概要

注：内部一致性系数为信度分析的指标，介于0～1。

区分测度值的大小介于0～1，数值越大表明区分(影响)程度越高。据此可进行思茅松空间分布环境因子影响程度排序。从表2中可以看出，第1维度上，海拔与坡位的测度值最高，分别为0.687和0.543；第2维度上，同样是海拔与坡位的测度值最高，分别为0.697和0.533。

根据表2，以2个维度上各变量测度值表示在二维平面上，得到各因子的区分测度图，见图11。对表2和图11分析可得出，影响思茅松空间分布的环境因子按其影响程度由大到小排序依次为：海拔>坡位>坡度>坡向。

表2 区分测度值

4 结论与讨论

总体来说，思茅松所处环境具有多样性和复杂性特征。这种多样性和复杂性从区域角度来讲，表现在地形、地貌、气候等多方面的差异上；而从小生境角度来讲，则表现在坡位、坡度、坡向和土壤等的变化上。可以说，何种生境决定何种森林的分布，思茅松的空间分布与环境因子有着密切联系。因此，探讨思茅松的空间分布与主要环境影响因子之间的相互作用关系，是研究思茅松空间分布特征的基础和重要内容。

本研究以位于云南省普洱市思茅区境内的思茅松为研究对象，基于全区2005年森林资源规划设计调查数据，对不同海拔区间内思茅松分布的阈值特征进行提取，总结和归纳思茅松林分的主要测树学特征；运用多重对应分析方法，定量分析海拔、坡度、坡向、坡位4个环境因子对思茅松空间分布的影响程度。基于上述研究，提出了思茅松的空间分布特征，为今后进一步揭示思茅松的空间分布规律，全面、科学地掌握思茅松的群落学、生态学特征奠定基础，主要研究结论如下。

1) 在平均胸径、平均高、郁闭度、单位面积蓄积量和坡度方面，思茅松在不同海拔梯度上变化不明显，呈平稳状态或略有波状起伏变化。平均胸径总体平均值为18.1 cm，主要分布在15～20 cm范围内，占全区思茅松总面积的68.1 %；平均高总体平均值为12.7 m，主要分布在12～16 m范围内，占全区思茅松总面积的69.2%；郁闭度总体平均值为0.52，主要分布在0.50～0.60范围内，占全区思茅松总面积的77.5 %；单位面积蓄积量总体平均值为80.5 m3，主要分布在150 m3以下的地段，占全区思茅松总面积的96.5%；坡度总体平均值为17.3°，主要分布在5.0°～ 25.0°范围内的缓坡、斜坡地段，占全区思茅松总面积的80.7 %。

2) 影响思茅松空间分布的环境因子按其影响程度由大到小排序依次为：海拔>坡位>坡度>坡向。海拔是主要影响因素，通过与森林资源二类调查数据和外业踏查的结果进行对比分析，思茅松主要分布于海拔 1 000 ～ 1 600 m范围内，随着海拔的变化，气温、降水量、日照、土壤等生境条件随之变化，海拔是影响和制约思茅松空间分布的主要因素之一；同时，坡位也是影响思茅松空间分布的另一主要因素，滇南思茅松主要分布于中、下坡，占全区思茅松总面积的73.3%。

由于思茅松生境条件的复杂性和差异性，在地区尺度上，思茅松的空间分布规律是非常复杂的。因此，在进一步研究思茅松的空间分布规律时，可先根据自然条件划分为相对独立的自然分区，进一步有针对性地研究各自然分区内思茅松的空间分布规律。此外，由于认知水平和数据等条件的限制，本研究仅从海拔、坡度、坡向、坡位4个方面进行了思茅松影响程度定量评价，思茅松的空间分布是受多种环境条件共同作用和影响的，如何较为全面、系统地分析思茅松空间分布的主要影响因素，将成为今后研究的重点。

[1] 温庆忠，赵元藩，陈晓鸣，等．中国思茅松林生态服务功能价值动态研究[J]．林业科学研究，2010，23(5)：671-677．

[2] 吴兆录．思茅松研究现状的探讨[J]．林业科学，1994，30(2)：151-157．

[3] 李帅锋，苏建荣，刘万德，等．云南省思茅松林群落数量分类及物种多样性与自然环境的关系[J]．生态学杂志，2013，32(12)：3152-3159．

[4] 宋亮，刘文耀，马文章，等．云南哀牢山西麓季风常绿阔叶林及思茅松林的群落学特征[J]．山地学报，2011，29(2)：164-172．

[5] 李江，翟明普，朱宏涛，等．中国思茅松林资源动态研究[J]．资源科学，2010(8)：1621-1626．

[6] 唐守正．多元统计分析方法[M]．北京：中国林业出版社，1986．

[7] 张超，黄清麟，朱雪林，等．西藏灌木林空间分布影响因素分析[J]．林业科学研究，2011，24(1)：21-27．

[8] 张超，王妍，袁华，等．香格里拉县云南松林遥感辅助识别特征研究[J]．林业资源管理，2012(6)：87-91．

[9] 张超．西藏灌木林评价与遥感分类技术研究[D]．北京：中国林业科学研究院，2009．

(责任编辑 赵粉侠)

Study on Spatial Distribution ofPinuskeasyavar.langbianensisin Southern Yunnan

LI Hao1, ZHANG Chao2, XU Yan-hong1

(1.Forest Inventory and Planning Institute, Southwest Forestry University,Kunming Yunnan 650224,China； 2.College of Forestry,Southwest Forestry University,Kunming Yunnan 650224,China)

Based on the data of forest management inventory in the year of 2005, Landsat TM remote sensing image, and ASTER-DEM, this study was carried out. The threshold of distribution was concluded on different environmental gradients. Multiple correspondence analysis (MCA) was carried out and the influencing factors were selected. The interactional relationship between environmental factors and distribution ofPinuskeasyavar.langbianensiswas analyzed and ordered. Results showed that, in the respecters of average DBH, height, canopy density, stand volume per unit area, slope,Pinuskeasyavar.langbianensishad no obvious change in different altitudinal gradients, showing a steady state or small undulation. The environmental factors impactingPinuskeasyavar.langbianensisspatial distribution from high to low was altitude, slope position, gradient, and slope exposure.

Pinuskeasyavar.langbianensis; spatial distribution; characteristics; threshold of distribution; multiple correspondence analysis

2014-06-17

国家自然科学基金项目(31100520)资助。

张超(1980—)，男，博士，副教授。研究方向：森林经理学。Email:13888134614@qq.com。

10.11929/j.issn.2095-1914.2015.01.010

S757

A

2095-1914(2015)01-0047-05

第1作者：李浩(1980—)，男，硕士，讲师。研究方向：森林经理学。Email：lihao.swfc@qq.com。