胡 超，于 靜，王瑞文

(1.湖北省林業(yè)廳林木種苗管理總站，武漢 430079；2.棕櫚園林股份有限公司風(fēng)景園林研究院，上海 200443；3.湖北省林業(yè)科學(xué)研究院，武漢 430075)

在湖北省范圍內(nèi)，對(duì)楊樹良種基地進(jìn)行合理規(guī)劃布局是保障楊樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需良種的基礎(chǔ)。根據(jù)林業(yè)發(fā)展和我省造林綠化對(duì)楊樹良種的需求，立足當(dāng)前，放眼長遠(yuǎn)，科學(xué)定位，以科技為支撐，以楊樹良種基地為核心，明確重點(diǎn)，逐步建設(shè)一批布局合理，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，高效特色的楊樹良種基地，形成一個(gè)以國家級(jí)楊樹良種基地為龍頭，省級(jí)楊樹良種基地為骨干，市、縣級(jí)楊樹良種基地網(wǎng)點(diǎn)式布局做支撐的全省楊樹良種繁育體系，加強(qiáng)楊樹良種繁育與推廣，為造林綠化提供數(shù)量足夠、質(zhì)量優(yōu)良、品種多樣的楊樹良種壯苗，逐步實(shí)現(xiàn)我省楊樹供種基地化，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，造林良種化的發(fā)展目標(biāo)[1]。

遙感技術(shù)、層次分析法和地理信息系統(tǒng)技術(shù)在規(guī)劃布局中不斷發(fā)展和深入。在農(nóng)業(yè)中，運(yùn)用描述性統(tǒng)計(jì)、GIS、空間統(tǒng)計(jì)等方法，詳細(xì)地分析了糧食、小麥、稻谷和玉米生產(chǎn)布局歷史變遷與空間集聚狀況[2]；開展了基于GIS技術(shù)的基本農(nóng)田的確定與空間布局研究[3]。在土地利用規(guī)劃中，運(yùn)用基于GIS技術(shù)與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合的縣級(jí)土地利用總體規(guī)劃修編的技術(shù)和方法[4]。在商業(yè)中，開展了基于GIS的大型百貨零售商業(yè)設(shè)施布局分析研究[5]。在工業(yè)中，運(yùn)用基于GIS分析影響中國鋼鐵產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化的條件，設(shè)計(jì)出未來鋼鐵產(chǎn)業(yè)布局優(yōu)化方案[6]。在園林中，開展了基于GIS的城市公園綠地布局優(yōu)化研究[7]；開展了基于GIS的常州市綠地系統(tǒng)規(guī)劃布局的研究[8]。

在林業(yè)生態(tài)方向，借助GIS的加權(quán)疊加分析模塊分析了遼河三角洲主要鳥類各代表種主要現(xiàn)狀生境分布狀況[9]；對(duì)鶴壁市淇河生態(tài)區(qū)內(nèi)的土地資源進(jìn)行了建設(shè)用地適宜性評(píng)價(jià)和生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)[10]。在林業(yè)種苗行業(yè)中，張濤等[11]對(duì)河北省林木良種基地建設(shè)規(guī)劃布局與對(duì)策措施進(jìn)行了探討，但是，憑借個(gè)人的直觀感受不能合理公平的布局楊樹良種基地，為了使規(guī)劃更加客觀、更加科學(xué)、更加合理，從而引入遙感技術(shù)、層次分析法和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，對(duì)傳統(tǒng)湖北省楊樹良種基地規(guī)劃布局方法進(jìn)行了新的嘗試，結(jié)果顯示石首市、潛江市、嘉魚縣、赤壁市和咸安區(qū)適宜建立國家級(jí)楊樹良種基地。

1 數(shù)據(jù)來源和處理

1.1 氣象數(shù)據(jù)

本文使用的氣象基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(氣溫、地溫、日照、相對(duì)濕度和降水)來源于中國氣象科學(xué)數(shù)據(jù)共享服務(wù)網(wǎng)，時(shí)間為2010年、2011年和2012年3期日數(shù)據(jù)，輻射站點(diǎn)為31個(gè)，站點(diǎn)數(shù)據(jù)包括日平均氣溫值、日平均地表氣溫值、日照時(shí)數(shù)值、日平均相對(duì)濕度值和日累計(jì)降水量。對(duì)異常缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除和補(bǔ)充，計(jì)算出31個(gè)輻射站點(diǎn)2010-2012年平均氣溫值、2010-2012年平均地表氣溫值、2010-2012年累計(jì)照時(shí)數(shù)值、2010-2012年平均相對(duì)濕度值和2010-2012年累計(jì)降水量。在ArcGIS9.3中，采用Kriging插值法進(jìn)行插值[12-13]，分辨率為100 m，并以湖北省矢量邊界為掩膜，裁剪出研究區(qū)域的氣象數(shù)據(jù)。

1.2 土壤數(shù)據(jù)

土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，來源于中國西部環(huán)境與生態(tài)科學(xué)數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)分辨率為100 m?；A(chǔ)數(shù)據(jù)包括土壤ph值、土壤厚度和土壤含沙量，在ArcGIS9.3中，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行投影坐標(biāo)設(shè)置，以湖北省邊界為掩膜，裁剪出研究區(qū)域的土壤數(shù)據(jù)。

1.3 DEM數(shù)據(jù)

本文使用的DEM數(shù)據(jù)來源于國際科學(xué)數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，原始數(shù)據(jù)分辨率90 m，時(shí)間為2009年，研究區(qū)范圍內(nèi)共6幅標(biāo)準(zhǔn)分幅的高程DEM數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接和裁邊，異常值平滑處理，在ArcGIS9.3中，以湖北省矢量邊界為掩膜，裁剪出研究區(qū)域的高程DEM數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)重采樣為分辨率100 m的數(shù)據(jù)。

1.4 其他數(shù)據(jù)

其它研究數(shù)據(jù)均引自湖北省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院和湖北省林業(yè)廳林木種苗管理總站法定的調(diào)查數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，主要包括湖北省矢量邊界、湖北省縣市矢量邊界、湖北省林木良種基地檔案資料、湖北省林木良種審定檔案資料、湖北省林木良種補(bǔ)貼檔案資料、2011-2012年湖北省各縣市林木穗條采收情況統(tǒng)計(jì)表和2011-2012年湖北省各縣市林木育苗情況統(tǒng)計(jì)表等。首先，以縣市為單位在湖北省縣市矢量邊界圖形上添加屬性信息，屬性信息分別為：該縣市是否有楊樹良種基地、楊樹良種基地種源是否清楚、楊樹良種基地是否有技術(shù)支撐、楊樹良種基地是否進(jìn)行子代林測(cè)定工作、楊樹良種基地是否有自己選育的楊樹品種、該縣市是否有苗木補(bǔ)貼、該縣市是否有良種基地補(bǔ)貼、該縣市勞動(dòng)力情況、該縣市楊樹產(chǎn)業(yè)十二五規(guī)劃發(fā)展規(guī)模、該縣市楊樹穗條產(chǎn)量、該縣市楊樹育苗面積和該縣市楊樹種植面積。再分別依據(jù)12個(gè)屬性值，利用ArcInfo->Conversion Tools->To Raster->Feature to Raster 功能模塊，將湖北省縣市矢量邊界圖形轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的單因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)圖層，輸出的分辨率為100 m。

對(duì)于不能直接獲得的數(shù)據(jù)，采用了分析、實(shí)驗(yàn)和調(diào)查的方法。利用遙感分類方法和目視解譯相結(jié)合的方法，在航測(cè)圖上提取高速公路信息生成高速公路圖層，運(yùn)用ARCGIS9.3的Buffer功能分析后轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的柵格數(shù)據(jù)圖層，輸出的分辨率為100 m。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)選取

根據(jù)湖北省楊樹良種基地的現(xiàn)狀及特點(diǎn)并且結(jié)合楊樹良種基地布局適宜性評(píng)價(jià)一些公認(rèn)性指標(biāo)，確定從立地條件(B1)、楊樹良種基地建設(shè)現(xiàn)狀(B2)、楊樹產(chǎn)業(yè)環(huán)境(B3)、楊樹產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀(B4)4個(gè)方面(含有22個(gè)影響因子)來構(gòu)建湖北省楊樹良種基地布局適宜性評(píng)價(jià)體系。

立地條件。立地條件在林業(yè)生產(chǎn)中，影響林木的生長發(fā)育、形態(tài)和生理活動(dòng)。湖北引種栽培的意楊及歐美楊雜交種，多屬南方型栽培品種，對(duì)溫度較為敏感，不太抗寒。當(dāng)7月份日平均氣溫升高到30℃以上時(shí)，幼樹樹高日平均生長量可達(dá)4.4 cm，最大可達(dá)5.5 cm。楊樹屬陽性樹種，非常喜光，年降水量要求一般在800～1 200 mm。楊樹屬中生或中濕生植物類型，其蒸騰強(qiáng)度大，在整個(gè)營養(yǎng)生長期內(nèi)，要有一個(gè)濕潤的土壤條件。湖北楊樹栽培區(qū)的土壤類型以沖積土為主，土層厚度多數(shù)在1 m以上。因此，選取海拔(C1)、2010-2012年平均氣溫(C2)、2010-2012年累計(jì)日照(C3)、2010-2012年平均地溫(C4)、2010-2012年平均相對(duì)濕度(C5)、2010-2012年累計(jì)降水(C6)、土壤ph值(C7)、土壤厚度(C8)和土壤含沙量(C9)9個(gè)主要影響因子作為評(píng)價(jià)因子。

楊樹良種基地建設(shè)現(xiàn)狀。楊樹是多年生木本植物，一般都要栽培3 a以上，才能達(dá)到樹高與胸徑的生長盛期，所以要充分利用現(xiàn)有的楊樹良種基地資源。因?yàn)橐恍┗剡x育方向不明，技術(shù)不夠規(guī)范，缺乏專家指導(dǎo)，發(fā)展后勁不足，所以在評(píng)價(jià)現(xiàn)有的楊樹良種基地硬件設(shè)施的同時(shí)，也要對(duì)其軟實(shí)力進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。因此，楊樹良種基地建設(shè)現(xiàn)狀選取該縣市是否有楊樹良種基地(C10)、楊樹良種基地種源是否清楚(C11)、楊樹良種基地是否有技術(shù)支撐(C12)、楊樹良種基地是否進(jìn)行子代林測(cè)定工作(C13)和楊樹良種基地是否有自己選育的楊樹品種(C14)5個(gè)主要影響因子作為評(píng)價(jià)因子。

楊樹產(chǎn)業(yè)環(huán)境。面對(duì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，穗條生產(chǎn)如隨市場(chǎng)情況調(diào)節(jié)，很難保證不出現(xiàn)斷檔之虞。常聽到企業(yè)老總說：“現(xiàn)在我們這里某某小苗已經(jīng)沒人搞了，也沒人播種了，因?yàn)椴粧赍X。”如此，作為公益事業(yè)的良種事業(yè)必須得到政府的支持。相關(guān)政策的不斷傾斜、支持資金的逐步到位，在我國建設(shè)現(xiàn)代林業(yè)和林農(nóng)增收的過程中起到支點(diǎn)作用[12]。因此，楊樹產(chǎn)業(yè)環(huán)境選取該縣市是否有苗木補(bǔ)貼(C15)、該縣市是否有良種基地補(bǔ)貼(C16)、該縣交通情況(C17)和該縣市勞動(dòng)力情況(C18)4個(gè)主要影響因子作為評(píng)價(jià)因子。

楊樹產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。4C營銷理論中的Customer(顧客)主要指顧客的需求，企業(yè)必須首先了解和研究顧客，根據(jù)顧客的需求來提供產(chǎn)品。楊樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)模大小也要根據(jù)市場(chǎng)的需求程度來確定。因此，楊樹產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀選取該縣市楊樹產(chǎn)業(yè)十二五規(guī)劃發(fā)展規(guī)模(C19)、該縣市楊樹穗條產(chǎn)量(C20)、該縣市楊樹育苗面積(C21)和該縣市楊樹種植面積(C22)4個(gè)主要影響因子作為評(píng)價(jià)因子。

2.2 指標(biāo)權(quán)重確定

在對(duì)湖北省楊樹良種基地布局適宜性評(píng)價(jià)中運(yùn)用層次分析法來確定指標(biāo)權(quán)重。首先，建立目標(biāo)層、準(zhǔn)則層及方案層，然后構(gòu)建判斷矩陣，第一步構(gòu)建一級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣，第二步構(gòu)建二級(jí)指標(biāo)的判斷矩陣。設(shè)B1、B2、B3、B4分別代表立地條件、楊樹良種基地建設(shè)現(xiàn)狀、楊樹產(chǎn)業(yè)環(huán)境、楊樹產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。采用9級(jí)數(shù)值標(biāo)度法，算出各個(gè)影響因子對(duì)湖北省楊樹良種基地布局影響的權(quán)重[14]。再將運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，公式是CR=CI/RI，經(jīng)檢驗(yàn)CR<0.1，表明通過一次性檢驗(yàn)，結(jié)果見表1。采用同樣方法進(jìn)行二級(jí)指標(biāo)判斷矩陣的構(gòu)建，計(jì)算出相應(yīng)權(quán)重，然后進(jìn)行一次性檢驗(yàn)，結(jié)果見表2～表5。

表1 判斷矩陣A-B

表2 判斷矩陣B1-C1-9

表3 判斷矩陣B2-C10-14

表4 判斷矩陣B3-C15-18

表5 判斷矩陣B4-C19-22

2.3 評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

為達(dá)到評(píng)價(jià)目的，把評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)分成五級(jí)，分別賦值1、3、5、7、9，見表6。

表6 適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具體賦值表

2.4 評(píng)價(jià)因素疊加分析

在數(shù)據(jù)來源和處理中，已經(jīng)建立好單因子圖層信息，并且已經(jīng)將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為柵格數(shù)據(jù)，在這里，根據(jù)適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具體賦值表，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Reclassify 功能模塊，將數(shù)據(jù)再進(jìn)一步的劃分等級(jí)，給每個(gè)等級(jí)附上屬性值，規(guī)定數(shù)值越大越適合楊樹良種基地建設(shè)；再根據(jù)層次分析法確定的權(quán)重，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Raster Calculator 功能模塊，計(jì)算得出加權(quán)疊加分析的結(jié)果。

根據(jù)適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具體賦值表，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Reclassify 功能模塊，將C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8和C9，9個(gè)單因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)再進(jìn)一步的劃分等級(jí)，給每個(gè)等級(jí)附上屬性值，再根據(jù)表2 判斷矩陣 B1-C1-9確定的權(quán)重，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Raster Calculator 功能模塊，計(jì)算得出加權(quán)疊加分析的立地條件適宜性分布圖，如圖1所示。

圖1 立地條件適宜性分布圖

根據(jù)適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具體賦值表，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Reclassify 功能模塊，將C10、C11、C12、C13、C14，5個(gè)單因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)再進(jìn)一步的劃分等級(jí)，給每個(gè)等級(jí)附上屬性值，再根據(jù)表3 判斷矩陣 B2-C10-14確定的權(quán)重，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Raster Calculator 功能模塊，計(jì)算得出加權(quán)疊加分析的建設(shè)現(xiàn)狀適宜性分布圖，如圖2所示。

圖2 建設(shè)現(xiàn)狀適宜性分布圖

根據(jù)適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具體賦值表，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Reclassify 功能模塊，將C15、C16、C17、C18，4個(gè)單因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)再進(jìn)一步的劃分等級(jí)，給每個(gè)等級(jí)附上屬性值，再根據(jù)表4判斷矩陣B3-C15-18確定的權(quán)重，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Raster Calculator功能模塊，計(jì)算得出加權(quán)疊加分析的產(chǎn)業(yè)環(huán)境適宜性分布圖，如圖3所示。

根據(jù)適宜性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)具體賦值表，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Reclassify功能模塊，將C19、C20、C21、C22，4個(gè)單因子?xùn)鸥駭?shù)據(jù)再進(jìn)一步的劃分等級(jí)，給每個(gè)等級(jí)附上屬性值，再根據(jù)表5判斷矩陣B4-C19-22確定的權(quán)重，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Raster Calculator功能模塊，計(jì)算得出加權(quán)疊加分析的產(chǎn)業(yè)發(fā)展適宜性分布圖，如圖4所示。

圖3 產(chǎn)業(yè)環(huán)境適宜性分布圖

圖4 產(chǎn)業(yè)發(fā)展適宜性分布圖

將以上加權(quán)疊加分析得到的立地條件適宜性分布圖、建設(shè)現(xiàn)狀適宜性分布圖、產(chǎn)業(yè)環(huán)境適宜性分布圖、產(chǎn)業(yè)發(fā)展適宜性分布圖四個(gè)柵格數(shù)據(jù)，根據(jù)表1判斷矩陣A-B確定的權(quán)重，利用ArcInfo->Spatial Analyst->Raster Calculator功能模塊，計(jì)算得出加權(quán)疊加分析的湖北省楊樹良種基地布局適宜性分布圖，如圖5所示。

圖5 湖北省楊樹良種基地布局適宜性分布圖

3 結(jié)果分析

從湖北省立地條件的角度考慮，由立地條件適宜性分布圖可知，湖北省中部地區(qū)的監(jiān)利縣、潛江市、江陵縣、石首市、仙桃市、洪湖市和湖北省東南部地區(qū)的嘉魚縣、赤壁市、江夏區(qū)、咸安區(qū)、華容區(qū)、梁子湖區(qū)、黃州區(qū)、團(tuán)風(fēng)縣、新洲區(qū)為平原湖區(qū)，年平均氣溫16℃以上，降雨量充足，土壤條件好，因此，立地條件適宜楊樹的生長。

從湖北省楊樹良種基地建設(shè)現(xiàn)狀的角度考慮，由建設(shè)現(xiàn)狀適宜性分布圖可知，石首市、公安縣、潛江市、荊州區(qū)、建始縣、嘉魚縣、赤壁市和咸安區(qū)建有楊樹良種基地。嘉魚縣楊樹良種基地的楊樹品種“中嘉2號(hào)”、“中嘉5號(hào)”、“中嘉7號(hào)”和“中嘉8號(hào)”經(jīng)湖北省林木品種審定委員會(huì)審定為良種。潛江市楊樹良種基地的楊樹品種“中潛1號(hào)”、“中潛2號(hào)”和“中潛3號(hào)”經(jīng)湖北省林木品種審定委員會(huì)審定為良種。

從湖北省楊樹產(chǎn)業(yè)環(huán)境的角度考慮，由產(chǎn)業(yè)環(huán)境適宜性分布圖可知，23個(gè)縣市的楊樹產(chǎn)業(yè)得到政府的政策支持，有苗木補(bǔ)貼或良種基地補(bǔ)貼資金，其中麻城市、英山縣、孝昌縣、梁子湖區(qū)、隨縣、襄城區(qū)和十堰市的交通條件較好，勞動(dòng)力較充足；陽新縣和興山縣的交通條件最好，勞動(dòng)力最充足。

從湖北省楊樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展的角度考慮，由產(chǎn)業(yè)發(fā)展適宜性分布圖可知，石首市、東寶區(qū)、南漳縣和隨縣的楊樹穗條產(chǎn)量最多，楊樹種植面積最大，楊樹育苗面積最大，楊樹產(chǎn)業(yè)十二五規(guī)劃發(fā)展規(guī)模最大，最適宜楊樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展；潛江市和嘉魚縣的楊樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展適宜性較高；松滋市、公安縣、江陵縣、監(jiān)利縣、洪湖市、赤壁市、鐘祥市、安陸市和浠水縣的楊樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展適宜性一般。

綜合考慮立地條件、楊樹良種基地建設(shè)現(xiàn)狀、楊樹產(chǎn)業(yè)環(huán)境和楊樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展，從湖北省楊樹良種基地布局適宜性分布圖可知，石首市、潛江市、嘉魚縣、赤壁市和咸安區(qū)適宜建立國家級(jí)楊樹良種基地；公安縣、陽新縣、荊州區(qū)、監(jiān)利縣和洪湖市適宜建立省級(jí)楊樹良種基地；江陵縣、浠水縣、漢川市、隨縣、麻城市、通山縣、新洲區(qū)和孝南區(qū)適宜建立市縣級(jí)楊樹良種基地。

4 討 論

因?yàn)闁鸥癫逯颠\(yùn)算生成表面主要有3種實(shí)現(xiàn)方式：反距離權(quán)重插值、樣條函數(shù)插值和克里格插值。所以，氣溫、地溫、日照、相對(duì)濕度和降水柵格數(shù)據(jù)分別采用那種插值方式取得的效果最真實(shí)可靠，需做更進(jìn)一步的探討。同樣，確定權(quán)重的方法有很多，如專家咨詢法、專家排序法、層次分析法、秩和比法(RSR)、相關(guān)系數(shù)法、主成分分析法和因子分析法等，但各種方法均有其優(yōu)缺點(diǎn)，為了更好地選擇確定權(quán)重的方法，需做更進(jìn)一步的探討。本文僅就湖北省楊樹良種基地進(jìn)行了新的規(guī)劃布局，同樣，湖北省其它主要造林樹種良種基地也需要利用地理信息系統(tǒng)和層次分析法相結(jié)合的方法進(jìn)行新的規(guī)劃布局，以提高林木良種基地的產(chǎn)量和品質(zhì)，保障湖北省低產(chǎn)林改造、退耕還林、血防林、長防林、荒山造林和石漠化治理工程等項(xiàng)目的用種需求，促進(jìn)湖北林業(yè)生態(tài)環(huán)境建設(shè)的發(fā)展步伐。

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