基于LandUSEM模型的山东沿海防护林树种分布适宜性分析

doi:10.12302/j.issn.1000-2006.202109006

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南京林业大学学报（自然科学版） ›› 2023, Vol. 47 ›› Issue (4): 42-50.doi: 10.12302/j.issn.1000-2006.202109006

所属专题：第三届中国林草计算机应用大会论文精选（Ⅱ）

• 专题报道：第三届中国林草计算机应用大会论文精选（Ⅱ）（执行主编李凤日） • 上一篇下一篇

基于LandUSEM模型的山东沿海防护林树种分布适宜性分析

宋歌¹(), 韩芳¹^,^*(), 许景伟², 杨志军³, 穆豪祥¹, 王志勇¹, 王哲¹

1.山东理工大学建筑工程学院,山东淄博 255000
2.山东省林业科学研究院,山东济南 250014
3.山东省林业监测规划院,山东济南 250014

收稿日期:2021-09-02 修回日期:2022-02-14 出版日期:2023-07-30 发布日期:2023-07-20
通讯作者: * 韩芳(hanf@lreis.ac.cn),副教授。
作者简介:宋歌(songgew1996@163.com)。
基金资助:
山东省农业科技资金(林业科技创新)项目(2019LY006);山东省自然科学基金项目(ZR2021MD080)

Distribution suitability analysis of the tree species of shelter forest in coastal area of Shandong based on LandUSEM model

SONG Ge¹(), HAN Fang¹^,^*(), XU Jingwei², YANG Zhijun³, MU Haoxiang¹, WANG Zhiyong¹, WANG Zhe¹

1. School of Architectural Engineering, Shandong University of Technology, Zibo 255000, China
2. Shandong Academy of Forestry Sciences, Ji'nan 250014, China
3. Shandong Institute of Forestry Territorial and Spatial Planning, Ji'nan 250014, China

Received:2021-09-02 Revised:2022-02-14 Online:2023-07-30 Published:2023-07-20

摘要/Abstract

摘要：

【目的】对山东沿海7地市防护林树种分布适宜性进行分析,可综合反映不同立地因子对各防护林树种的影响,为更加科学地进行防护林树种规划提供理论依据。【方法】利用LandUSEM模型,以山东省森林资源管理“一张图”调查数据为基础,以1∶100万数字化土壤图和DEM数据为辅助数据,对山东沿海7地市防护林树种分布适宜性进行分析。【结果】受地貌因子影响较大的树种有26种,土壤类型对各优势树种的影响相对敏感,不同林种条件下各优势树种的适宜性差异较大。7种因素对49种优势树种影响的平均相对权重分别为地貌(0.19)>土壤类型(0.15)=坡度(0.15)=土层厚度(0.15)>林种(0.14)>坡位(0.13)>坡向(0.09)。目前在以黑松、赤松和刺槐为优势树种的防护林中,黑松、赤松分布的相对适宜度较高,90.48%的刺槐林分布不适宜或临界适宜。建议在刺槐林分布适宜性较差的低山丘陵区种植黑松、油松、麻栎、山楂、杜仲、蒙古栎、栎类、樱桃、酸枣等树种与其混交,提升刺槐林的生态效益。【结论】山东沿海7地市防护林树种分布适宜性整体较好,利用LandUSEM模型进行树种分布适宜性分析结果可靠。

关键词: 防护林, 树种分布, 适宜性, LandUSEM模型

Abstract:

【Objective】Analyzing distribution suitability of forest protection tree species in seven coastal cities of Shandong Province can comprehensively reflect the impacts of different site factors on each forest protection tree species, thereby enabling further scientific forest protection tree species planning. 【Method】The distribution suitability of the tree species in protection forests within seven coastal cities of the Shandong Province was analyzed with the LandUSEM model using survey data of ‘One map’ of forest resource management in Shandong Province, as well as the 1∶10⁶ digital soil map and DEM data as auxiliary data. 【Result】There were 26 species which were significantly affected by geomorphological factors. Furthermore, it was found that the soil types were relatively sensitive to the influence of dominant tree species and that the suitability of dominant tree species varied greatly depending on the different forest types. The average relative weights of the seven factors on the 49 dominant tree species were as follows: landform (0.19) > soil type (0.15) = slope (0.15) = soil thickness (0.15) > forest species (0.14) > slope position (0.13) > slope aspect (0.09). In the protection forests dominated by Pinus thunbergii, P. densiflora and Robinia pseudoacacia, the relative suitabilities of the first two species were higher than that of the latter; 90.48% of R. pseudoacacia forests were not suitable or critically suitable. This suggests that Pinus thunbergii, P. tabulaeformis, Quercus acutissima, Crataegus pinnatifida, Eucommia ulmoides, Q. mongolica, Q. spp., Cerasus pseudocerasus, Cerasus pseudocerasus, Ziziphus jujuba var. spinosa and other tree species should be mixed in low mountains and hilly areas where R. pseudoacacia forests have poor distribution suitability to improve the ecological benefits of R. pseudoacacia forests. 【Conclusion】 The distribution suitabilities of tree species in the protective forests within the seven selected cities along the coast of the Shandong Province are generally good, and the LandUSEM model analysis provides reliable information on tree species distribution suitability.

Key words: shelter forest, tree species distribution, suitability, LandUSEM model

中图分类号:

S718.5

宋歌,韩芳,许景伟,等. 基于LandUSEM模型的山东沿海防护林树种分布适宜性分析[J]. 南京林业大学学报（自然科学版）, 2023, 47(4): 42-50.

SONG Ge, HAN Fang, XU Jingwei, YANG Zhijun, MU Haoxiang, WANG Zhiyong, WANG Zhe. Distribution suitability analysis of the tree species of shelter forest in coastal area of Shandong based on LandUSEM model[J].Journal of Nanjing Forestry University (Natural Science Edition), 2023, 47(4): 42-50.DOI: 10.12302/j.issn.1000-2006.202109006.

图/表 5

表1

表2

多因素对各优势树种分布适宜度的影响权重"

序号 No.	树种 tree species	地貌 landform	土壤类型 soil type	坡度 slope	土层厚度 soil thickness	林种 forest species	坡位 slope position	坡向 aspect	极差 range
1	落叶松Larix gmelinii	0.14	0.18	0.12	0.14	0.20	0.11	0.11	0.09
2	赤松Pinus densiflora	0.16	0.20	0.11	0.15	0.21	0.10	0.07	0.14
3	黑松Pinus thunbergii	0.15	0.36	0.08	0.11	0.19	0.09	0.02	0.34
4	油松Pinus tabuliformis	0.16	0.13	0.15	0.21	0.15	0.15	0.05	0.16
5	华山松Pinus armandii	0.18	0.09	0.14	0.21	0.14	0.14	0.10	0.12
6	火炬松Pinus taeda	0.28	0.16	0.13	0.14	0.15	0.10	0.04	0.24
7	水杉Metasequoia glyptostroboides	0.18	0.11	0.19	0.17	0.11	0.13	0.12	0.08
8	侧柏Platycladus orientalis	0.23	0.24	0.10	0.14	0.16	0.09	0.03	0.21
9	栎麻Quercus acutissima	0.20	0.22	0.15	0.14	0.17	0.08	0.03	0.19
10	蒙古栎Quercus mongolica	0.15	0.23	0.11	0.12	0.28	0.09	0.03	0.25
11	水曲柳Fraxinus mandshurica	0.20	0.12	0.18	0.13	0.10	0.13	0.14	0.10
12	胡桃楸Juglans mandshurica	0.16	0.13	0.18	0.15	0.12	0.17	0.10	0.08
13	黄檗Phellodendron amurense	0.14	0.14	0.18	0.14	0.20	0.10	0.10	0.10
14	榆树Ulmus pumila	0.21	0.11	0.17	0.23	0.06	0.12	0.10	0.17
15	刺槐Robinia pseudoacacia	0.17	0.20	0.14	0.09	0.14	0.22	0.04	0.18
16	五角枫Acer pictum subsp. mono	0.15	0.19	0.16	0.13	0.08	0.19	0.11	0.11
17	椿树Ailanthus altissima	0.25	0.12	0.20	0.05	0.09	0.16	0.12	0.20
18	黄栌Cotinus coggygria	0.20	0.28	0.09	0.09	0.16	0.09	0.08	0.20
19	黑杨Populus nigra	0.22	0.13	0.19	0.13	0.13	0.09	0.10	0.13
20	毛白杨Populus tomentosa	0.21	0.11	0.17	0.15	0.10	0.15	0.11	0.11
21	柳树Salix spp.	0.22	0.06	0.19	0.15	0.04	0.17	0.16	0.18
22	泡桐Paulowinia tomentosa	0.23	0.11	0.17	0.18	0.13	0.10	0.08	0.15
23	楝树Melia azedarach	0.22	0.16	0.18	0.11	0.06	0.16	0.12	0.16
24	火炬树Rhus typhina	0.18	0.13	0.20	0.06	0.25	0.10	0.08	0.19
25	毛竹Phyllostachys edulis	0.13	0.18	0.14	0.15	0.15	0.14	0.11	0.07
26	苹果Malus domestica	0.21	0.16	0.19	0.12	0.10	0.15	0.07	0.14
27	梨Pyrus spp.	0.19	0.11	0.16	0.18	0.07	0.15	0.14	0.12
28	桃Amygdalus persica	0.16	0.12	0.15	0.12	0.21	0.15	0.10	0.11
29	李Prunus salicina	0.16	0.10	0.16	0.21	0.18	0.11	0.08	0.13
30	杏Armeniaca vulgaris	0.16	0.15	0.14	0.17	0.16	0.15	0.07	0.10
31	枣Ziziphus jujuba	0.18	0.12	0.15	0.17	0.12	0.14	0.13	0.06
32	山楂Crataegus pinnatifida	0.17	0.12	0.15	0.17	0.14	0.14	0.12	0.05
33	柿Diospyros kaki	0.14	0.19	0.13	0.12	0.16	0.16	0.11	0.08
34	核桃Juglans regia	0.17	0.14	0.18	0.11	0.16	0.17	0.07	0.11
35	板栗Castanea mollissima	0.24	0.19	0.09	0.22	0.12	0.13	0.01	0.23
36	茶Camellia sinensis	0.17	0.12	0.15	0.17	0.14	0.14	0.12	0.05
37	樱桃Cerasus pseudocerasus	0.21	0.17	0.17	0.14	0.19	0.06	0.06	0.15
38	杜仲Eucommia ulmoides	0.18	0.13	0.14	0.16	0.14	0.13	0.12	0.06
39	银杏Ginkgo biloba	0.14	0.20	0.12	0.14	0.13	0.16	0.11	0.09
40	白蜡Fraxinus chinensis	0.21	0.10	0.18	0.14	0.06	0.16	0.15	0.15
41	日本小檗Berberis thunbergii	0.17	0.12	0.15	0.17	0.14	0.14	0.12	0.05
42	杜鹃Rhododendron simsii	0.21	0.15	0.18	0.20	0.11	0.09	0.06	0.15
43	栎类Quercus spp.	0.22	0.18	0.09	0.20	0.15	0.14	0.02	0.20
44	酸枣Ziziphus jujuba var. spinosa	0.16	0.18	0.17	0.09	0.21	0.15	0.04	0.17
45	荆条Vitex negundo var. heterophylla	0.29	0.21	0.09	0.16	0.12	0.09	0.03	0.26
46	胡枝子Lespedeza bicolor	0.17	0.12	0.17	0.17	0.16	0.11	0.09	0.08
47	山茶Camellia japonica	0.17	0.11	0.15	0.17	0.13	0.14	0.13	0.06
48	怪柳Tamarix chinensis	0.18	0.11	0.16	0.16	0.12	0.15	0.13	0.07
49	竹灌bamboo irrigation	0.21	0.15	0.10	0.19	0.17	0.10	0.07	0.14
	平均mean	0.19	0.15	0.15	0.15	0.14	0.13	0.09	0.10

表2

表3

表4

分布不适宜及临界适宜的刺槐、黑松和赤松的分布环境"

因素 factor	类型 type	CH		HS		CS
因素 factor	类型 type	面积/hm² area	占比/% proportion	面积/hm² area	占比/% proportion	面积/hm² area	占比/% proportion
林种 forest species	水源涵养林	1 507.68	3.49	558.63	5.71	21.15	1.80
	水土保持林	38 140.56	88.29	2 755.35	28.17	1 122.39	95.53
	防风固沙林	2 528.37	5.85	3 850.56	39.37	1.98	0.17
	农田牧场林	265.68	0.62	43.92	0.45	0	0
	护岸林	295.83	0.68	318.06	3.25	0	0
	护路林	286.38	0.66	1 892.43	19.35	23.94	2.04
	其他防护林	174.87	0.40	362.43	3.71	5.40	0.46
地貌 landform	中山	816.93	1.89	262.71	2.69	0	0
	低山	14 167.53	32.79	282.33	2.89	142.83	12.16
	丘陵	24 783.39	57.37	3 137.13	32.07	423.00	36.00
	平原	3 431.52	7.94	6 099.21	62.35	609.03	51.83
土层厚度 soil thickness	[0,10)cm	3 626.73	8.39	161.37	1.69	0	0
	[10,30)cm	19 361.34	44.82	311.04	32.16	695.43	59.19
	[30,40)cm	16 555.32	38.32	3 361.68	34.55	382.68	32.57
	[40,60]cm	3 655.98	8.46	3 147.93	31.60	96.75	8.24
坡度类型 slope type	平坡	6 705.72	15.52	8 347.05	85.33	1 132.38	96.38
	缓坡	11 759.40	27.22	461.7	4.72	2.52	0.21
	斜坡	15 318.54	35.46	187.47	1.92	37.08	3.16
	陡坡	8 615.43	19.94	655.56	6.70	2.88	0.25
	急坡	646.92	1.50	129.6	1.32	0	0
	险坡	153.36	0.35	0	0	0	0
坡位 slope position	脊	4 125.06	15.79	112.77	1.16	14.85	1.26
	上	16 535.52	24.99	749.34	7.69	26.19	2.22
	中	11 277.72	12.78	248.40	2.55	1.08	0.09
	下	4 375.62	4.00	102.24	1.05	7.74	0.65
	谷	715.59	1.50	322.11	3.30	0	0
	平	5 273.28	40.93	8 208.45	84.25	1125	95.76
坡向 aspect	北	8 998.65	20.83	219.15	1.86	0	0
	东北	3 421.62	7.92	119.07	1.01	0	0
	东	5 164.56	11.95	173.97	1.48	0	0
	东南	2 701.17	6.25	141.57	1.74	63.09	5.37
	南	4 939.74	11.43	225.45	2.25	39.51	3.36
	西南	2 476.98	5.73	77.31	0.71	5.94	0.50
	西	4 719.42	10.92	309.24	2.72	11.70	0.99
	西北	2 457.63	5.69	119.16	9.96	0	0
	无	8 319.60	19.26	8 396.46	78.29	1 054.62	89.77
土壤类型 soil type	棕壤	33 577.65	77.72	4 788.81	48.96	1 086.84	92.51
	褐土	6 653.07	15.40	1 417.23	14.49	32.40	2.76
	潮土	2448.09	5.67	3 535.11	36.14	55.62	4.73
	砂姜土	22.41	0.52	38.97	4.00	0	0
	盐土	485.64	1.12	1.26	0.01	0	0
	风沙土	12.51	0.03	0	0	0	0

表4

表5

参考文献 23

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因子名称factor name	分级标准classification standard
地貌landform	平原(平坦开阔、起伏很小);丘陵(相对高差<100 m);低山[100,1 000)m;中山(≥1 000 m)
坡度slope	平坡(0°~5°);缓坡(6°~15°);斜坡(16°~25°);陡坡(26°~35°);急坡(36°~45°);险坡(≥46°)
坡向aspect	北、东北、东、东南、南、西南、西、西北
坡位slope position	脊、上、中、下、谷、平
土壤类型soil type	棕壤、褐土、潮土、砂姜土、盐土、碱土、风沙土
土层厚度soil thickness	[0,10)m、[10,30)m、[30,40)m、[40,60]m
林种forest species	水源涵养林、水土保持林、防风固沙林、农田牧场防护林、护岸林、护路林、其他防护林

分级 classification	HS
分级 classification	面积/ hm² area	占比/% proportion	面积/ hm² area	占比/% proportion	面积/ hm² area	占比/% proportion
不适宜 inapplicability	53.19	0.05	222.30	0.15	10 324.44	21.62
临界适宜 critical suitability	1 121.67	0.95	9 559.08	6.41	32 874.66	68.86
中等适宜 medium suitable	107 097.70	91.06	138 825.50	93.03	4 545.54	9.52
比较适宜 more suitable	9 339.03	7.94	615.96	0.41	0	0
非常适宜 very suitable	0	0	0	0	0	0

树种类型 tree species	龄组类型 age group type	R²
赤松 Pinus densiflora	中龄林	0.639 8
	近熟林	0.606 0
黑松 Pinus thunbergii	中龄林	0.616 5
	近熟林	0.676 4
刺槐 Robinia pseudoacacia	中龄林	0.709 9
	近熟林	0.706 0

基于LandUSEM模型的山东沿海防护林树种分布适宜性分析

Distribution suitability analysis of the tree species of shelter forest in coastal area of Shandong based on LandUSEM model

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