基于SPSS、Geog-Detector和BRT模型的廈門市森林碳儲量影響因子研究.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(Geographical Detector)法和增強回歸樹法(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)和人類活動因素(人口密度、林權(quán)、林種、起源)與小班碳儲量之間的關(guān)系，判斷這五類因子對廈門城市森林植被碳儲量的影響程度，進而得出廈門城市森林植被碳儲量的驅(qū)動機制。
　　(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量，將所有森林碳小班儲量求和可得到廈門森林總碳儲

3、量為1218086.776t，其中幼齡林碳儲量比重最低為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、坡位的碳儲量也各不相同。
　　(2)在Spss20.0中文版對數(shù)據(jù)進行Spearman相關(guān)分析，碳儲量與各個因子的顯著相關(guān)系數(shù)絕對值的大小的可以判斷其相對影響力。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)分析在在風險率為0.05的情況下，顯著相關(guān)系數(shù)絕對值大小依次為胸徑(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，碳儲量作為因變量對兩期數(shù)據(jù)進行多元線性回歸分析，得到可以反映碳儲量與主要因子關(guān)系的回歸方程，回歸標準系數(shù)即可進一步確定主要影響因子及影響程度。
　　(3)地理回歸探測(Geographical Detector)法以小班碳儲量為因變量，所選16個因子為自變量進行探測，1996年因子探測(Factor Detector)中，16個因子中，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年的因子探測結(jié)果顯示16個因子中占據(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、在因子的交互探測中，兩個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)探測中，我們可以得知兩個因子對碳儲量共同作用下是否有影響，影響是否顯著；風險探測中，我們可以得知同一因子的不同水平情況下對碳儲量變化是否有影響與顯著與否。
　　(4)增強回歸樹法(Boosting Regression Tree)分析結(jié)果表明：1996年廈門市城市森林碳儲量大小的影響因子中各類因子的貢獻率依次為：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%)>人類活動因素(13.07%)>氣象因素(7.74%)。1996年的BRT模型中16個變量對碳儲量大小的解釋度達到86.92%，即R2=0.8692，RMSE=83.82；2006年模型中16個變量對碳儲量大小的解釋度為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)因素是碳儲量的主要影響因素，地貌因素次之，氣象因素的影響相對變小，人類活動因素和土壤因素的相對貢獻增加。
　　將以上三種方法的結(jié)果進行對比分析，解釋三個模型分析結(jié)果的其相似性和差異性，各自的優(yōu)劣勢，最終得到1996-2006十年間影響廈門市森林碳儲量的主要因子，并解釋主要影響因子變化的現(xiàn)實意義，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