基于SPSS、Geog-Detector和BRT模型的廈門市森林碳儲(chǔ)量影響因子研究.pdf

1、本文利用1996年和2006年兩期森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查數(shù)據(jù)，通過生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法求得廈門城市森林小班碳儲(chǔ)量，利用Arcgis10.2等空間分析手段將小班調(diào)查數(shù)據(jù)、林相圖、氣象數(shù)據(jù)和人口數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，所有數(shù)據(jù)都貯存在矢量化圖形中，提取點(diǎn)數(shù)據(jù)。采用SPSS相關(guān)分析和多元線性回歸分析、地理回歸探測(cè)(Geographical Detector)法和增強(qiáng)回歸樹法(Boosting Regression Tree)分別分析林分結(jié)構(gòu)因素(胸徑、年

2、齡、林分密度)、土壤因素(腐殖質(zhì)層厚度、土層厚度、立地質(zhì)量)、地貌因素(海拔、坡度、坡向、坡位)、氣象因素(林表溫度、降水量)和人類活動(dòng)因素(人口密度、林權(quán)、林種、起源)與小班碳儲(chǔ)量之間的關(guān)系，判斷這五類因子對(duì)廈門城市森林植被碳儲(chǔ)量的影響程度，進(jìn)而得出廈門城市森林植被碳儲(chǔ)量的驅(qū)動(dòng)機(jī)制。
　　(1)1996年廈門市森林覆蓋率為50％，通過生物量轉(zhuǎn)換因子連續(xù)函數(shù)法求得廈門城市森林小班碳儲(chǔ)量，將所有森林碳小班儲(chǔ)量求和可得到廈門森林總碳儲(chǔ)

3、量為1218086.776t，其中幼齡林碳儲(chǔ)量比重最低為7.29%，中齡林、近熟林、成熟林、過熟林所占比重依次為51.06%、17.21%、14.19%、10.2%；經(jīng)過十年變化，2006年森林覆蓋率為46%，廈門市總碳儲(chǔ)量1120083.604t，略有下降。由于植樹造林與樹木的逐漸成熟，幼齡林碳儲(chǔ)量比例增加到13.57%，中齡林比例為42.86%，近熟林24.29%，成熟林11.76%，過熟林7.52%，十年間近熟林和幼齡林在森林碳匯

4、功能中作用變大，中齡林一直占據(jù)重要地位，不同立地條件、起源、海拔、坡向、坡位的碳儲(chǔ)量也各不相同。
　　(2)在Spss20.0中文版對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行Spearman相關(guān)分析，碳儲(chǔ)量與各個(gè)因子的顯著相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值的大小的可以判斷其相對(duì)影響力。1996年數(shù)據(jù)相關(guān)分析，在P<0.05的情況下，顯著相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大小依次為胸徑(0.698)>林權(quán)(0.687)>腐殖質(zhì)層(0.664)>年齡(0.626)>溫度(0.451)>土層厚度(0.341

5、)>起源(0.291)>人口密度(0.217)>降水量(0.128)>林種(0.095)>坡位(0.055)>海拔(0.051)；2006年數(shù)據(jù)相關(guān)分析在在風(fēng)險(xiǎn)率為0.05的情況下，顯著相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值大小依次為胸徑(0.490)>年齡(0.458)>林權(quán)(0.387)>腐殖質(zhì)層(0.355)>人口密度(0.230)>海拔(0.178)>土層厚度(0.145)>溫度(0.125)>坡位(0.098)>海拔(0.074)>立地質(zhì)量(0.07

6、0)。然后將因子中的連續(xù)變量作為自變量，碳儲(chǔ)量作為因變量對(duì)兩期數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸分析，得到可以反映碳儲(chǔ)量與主要因子關(guān)系的回歸方程，回歸標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)即可進(jìn)一步確定主要影響因子及影響程度。
　　(3)地理回歸探測(cè)(Geographical Detector)法以小班碳儲(chǔ)量為因變量，所選16個(gè)因子為自變量進(jìn)行探測(cè)，1996年因子探測(cè)(Factor Detector)中，16個(gè)因子中，決定力值(Power Value)大小依次為胸徑(0.4

7、29)>林權(quán)(0.27)>腐殖質(zhì)層(0.271)>年齡(0.209)>溫度(0.179)>土層厚度(0.174)>林種(0.158)>立地質(zhì)量(0.090)>林分密度(0.089)>人口密度(0.074)>降水量(0.055)>坡向(0.052)，其他因子決定力較??；2006年的因子探測(cè)結(jié)果顯示16個(gè)因子中占據(jù)主要影響力的因子依次為林權(quán)(0.141)>腐殖質(zhì)層(0.140)>胸徑(0.116)>年齡(0.084)，其余的因子決定力很低。

8、在因子的交互探測(cè)中，兩個(gè)因子是否具有共線性，共線性顯著與否也可以從模型分析結(jié)果得知；生態(tài)探測(cè)中，我們可以得知兩個(gè)因子對(duì)碳儲(chǔ)量共同作用下是否有影響，影響是否顯著；風(fēng)險(xiǎn)探測(cè)中，我們可以得知同一因子的不同水平情況下對(duì)碳儲(chǔ)量變化是否有影響與顯著與否。
　　(4)增強(qiáng)回歸樹法(Boosting Regression Tree)分析結(jié)果表明：1996年廈門市城市森林碳儲(chǔ)量大小的影響因子中各類因子的貢獻(xiàn)率依次為：林分結(jié)構(gòu)因素(55.85%)>地

9、貌因素(12.45%)>氣象因素(12.09%)>人類活動(dòng)因素(9.98%)>土壤因素(9.63%)；2006年數(shù)據(jù)分析結(jié)果為：林分結(jié)構(gòu)因素(41.07%)>地貌因素(22.87%)>土壤因素(16.14%)>人類活動(dòng)因素(13.07%)>氣象因素(7.74%)。1996年的BRT模型中16個(gè)變量對(duì)碳儲(chǔ)量大小的解釋度達(dá)到86.92%，即R2=0.8692，RMSE=83.82；2006年模型中16個(gè)變量對(duì)碳儲(chǔ)量大小的解釋度為79.13%

10、，即R2=0.7913，RMSE=79.89，說明模型結(jié)果有效可靠。十年間，林分結(jié)構(gòu)因素是碳儲(chǔ)量的主要影響因素，地貌因素次之，氣象因素的影響相對(duì)變小，人類活動(dòng)因素和土壤因素的相對(duì)貢獻(xiàn)增加。
　　將以上三種方法的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，解釋三個(gè)模型分析結(jié)果的其相似性和差異性，各自的優(yōu)劣勢(shì)，最終得到1996-2006十年間影響廈門市森林碳儲(chǔ)量的主要因子，并解釋主要影響因子變化的現(xiàn)實(shí)意義，為我國南亞熱帶和中亞熱帶城市森林系統(tǒng)更好地發(fā)揮其生態(tài)價(jià)