蘭州九州臺(tái)側(cè)柏生長與適宜地形條件的關(guān)系
2015-04-29 00:00:00陳金賢王有科
【摘 要】側(cè)柏是甘肅省蘭州市南北兩山的主要人工造林樹種，具有良好的水土保持功能和綠化效果。蘭州北山九州臺(tái)位于蘭州市的中心地帶，是主要旅游景點(diǎn)白塔山公園以及休閑山莊的分布區(qū)，也是綠化的重點(diǎn)區(qū)域。在土壤與氣候條件基本一致的基礎(chǔ)上，海拔高度、坡度和坡向等地形條件就成為影響造林樹種生長的主導(dǎo)因素。本文通過設(shè)立樣地調(diào)查蘭州市九州臺(tái)不同海拔高度、坡度和坡向下側(cè)柏的樹高、胸徑、冠幅，采用模糊最優(yōu)局勢(shì)決策法確定各不同海拔高度、坡度和坡向下側(cè)柏的適宜值。結(jié)果表明，九州臺(tái)側(cè)柏適宜生長地形在海拔高度1572m-1680m，坡度為20°-35°的陽坡和半陽坡；次適宜生長地形為海拔高度1680m-1800m，坡度為20°-35°的半陽坡和半陰坡；不適宜生長地形為海拔高度1800m以上，坡度35°以上的陰坡，半陰坡，半陽坡。本研究旨在為促進(jìn)蘭州北山水土保持林的營建和生態(tài)恢復(fù)提供一定的理論依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】側(cè)柏；蘭州九州臺(tái)；適宜性；地形條件
0.前言
側(cè)柏（Platycladus orientalis（L）Franco.）為我國特產(chǎn)種，側(cè)柏栽培范圍幾乎遍及全國，也是蘭州市南北兩山綠化的主要造林樹種。側(cè)柏對(duì)氣候條件適應(yīng)性很強(qiáng)，能夠在極其廣泛的氣候條件和土壤條件下生長。既喜溫暖濕潤，又耐干燥寒冷，喜光，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，但對(duì)土壤濕度的變化比較敏感。目前，國內(nèi)學(xué)者對(duì)于側(cè)柏的研究包括育苗技術(shù)、生理生態(tài)特性、撫育技術(shù)、生物量、林分模型、立地指數(shù)表及森林景觀評(píng)價(jià)等內(nèi)容[1-4]。對(duì)不同地形條件下側(cè)柏生長也有一定的研究：如張瑜等[5]研究認(rèn)為坡向?qū)?cè)柏的生長影響較大，分布于陽坡的側(cè)柏生長較快；胡淑萍等[6]研究認(rèn)為坡度是影響北京山區(qū)側(cè)柏徑生長的重要因子，土壤厚度和土壤質(zhì)地會(huì)影響人工林側(cè)柏的高生長。但關(guān)于側(cè)柏人工造林生長適宜性研究報(bào)道卻很少。
由于不同土壤的地形條件，水肥狀況和物理狀況相差懸殊，對(duì)植被的生長和分布產(chǎn)生了較大影響[7]。適地適樹是保證造林質(zhì)量的關(guān)鍵和造林綠化的基本原則之一，而調(diào)查研究不同地形條件下的人工林的生長情況是探索適地適樹規(guī)律的主要方法[8]。發(fā)展水土保持林，是治理水土流失的根本措施，但蘭州市南北兩山屬黃土高原的西北邊緣綠地帶，在干燥氣候條件下，黃土堆積物經(jīng)過強(qiáng)烈的風(fēng)蝕、水蝕作用，形成了特殊的黃土溝壑地貌，坡度較陡，植被稀疏，水土流失十分嚴(yán)重，樹種的生長常常受到較大的限制，特別是土壤水分條件的制約。由于不同的海拔高度、坡度、坡向、坡位以及其他立地因子共同作用，都會(huì)影響林木的生長發(fā)育，研究樹種的適宜地形條件就顯得尤為必要。
因此，本研究選取蘭州九州臺(tái)綠化的主要樹種側(cè)柏為研究對(duì)象，依據(jù)不同地形條件對(duì)側(cè)柏樹高，胸徑，冠幅生長的影響，采用模糊局勢(shì)決策法探尋適合側(cè)柏生長的地形條件類型，從而為促進(jìn)蘭州北山水土保持林的營建和生態(tài)恢復(fù)提供一定的理論依據(jù)。
1.研究方法
1.1研究區(qū)概況
研究區(qū)位于甘肅省蘭州市北山九州臺(tái)區(qū)，地理位置35°58′54″～36°11′20″N，103°12′47″～103°58′09″E，屬北溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年均溫度5～9℃，>10℃的積溫3385.4℃，平均海拔1710m，年降雨量211mm，年蒸發(fā)量1446mm，蒸發(fā)量是降雨量的7倍。土壤為黃土母質(zhì)上發(fā)育起來的灰鈣土，有機(jī)質(zhì)含量在5～15g/kg 之間，pH8～9。區(qū)內(nèi)造林樹種主要有：刺槐（Robinia pseudoacacia）、側(cè)柏（Platycladus orientalis）、山桃（Prunus davidiana）、油松（Pinus tabulaeformis）、檸條（Caragana korshinkii）、紅砂（Reaumurta soongorica）等，人工林實(shí)行補(bǔ)充灌溉，一般漫灌水量 900m3/hm2，噴灌水量 600m3/hm2左右，林木生長良好。
1.2樣地設(shè)置和調(diào)查
蘭州九州臺(tái)側(cè)柏純林的主要分布區(qū)，設(shè)置10m×10m的樣地，調(diào)查樣地環(huán)境因子和側(cè)柏的生長指標(biāo)。經(jīng)緯度和海拔用GPS測(cè)定，坡度和坡向用手持羅盤儀測(cè)定，胸徑采用圍尺測(cè)量；樹高用測(cè)高儀或標(biāo)桿測(cè)量；采用卷尺分別測(cè)量南北和東西方向的最大冠幅，取較大者作為單株冠幅。
1.3生長適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法
運(yùn)用模糊最優(yōu)局勢(shì)決策方法評(píng)價(jià)得出適合側(cè)柏生長的地形條件類型。具體方法如下：
1.3.1計(jì)算各評(píng)價(jià)指標(biāo)的效果測(cè)度值
由于所有評(píng)價(jià)指標(biāo)均為效益性指標(biāo)，即屬性值越大越好的指標(biāo)，故可用上限效果測(cè)度公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式為：
r=u/u （1）
式中：r—效果測(cè)度值；u—實(shí)測(cè)值；u—某一類實(shí)測(cè)值中的最大值。
1.3.2確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重
（1）指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化處理。
采用最大離差法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行無綱標(biāo)準(zhǔn)化處理。由于選擇的指標(biāo)屬于“效益型”指標(biāo)，因此標(biāo)準(zhǔn)化采用如下方法：
y=（x-x）/（x-x）（i=1，2，3···，27；j=1，2，3） （2）
式中：x為各指標(biāo)的實(shí)測(cè)值；y為各指標(biāo)的量化值；x，x分別為Ij的最大值和最小值；i為地形條件序列，j為指標(biāo)序列。
（2）指標(biāo)權(quán)重的確定。
本文采用均方差方法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重。該方法以各單項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)為隨機(jī)變量，通過上述方法所求的各指標(biāo)量化值y為該隨機(jī)變量的取值。首先，求出這些隨機(jī)變量的均方差，然后將這些均方差歸一化，其結(jié)果即為各指標(biāo)的權(quán)重。計(jì)算步驟為：
求隨機(jī)變量的均值E（Ij）：
E（Ij）=y （3）
求Ij均方差σ（Ij）：
σ（Ij）= （4）
指標(biāo)Ij的權(quán)重wj：
w=σ（Ij）
σ（Ij） （5）
1.3.3計(jì)算適宜值
適宜值由效果測(cè)度值和權(quán)重計(jì)算得出，其計(jì)算公式為：
δ=rw （6）
式中：δ—適宜值；r—效果測(cè)度值；w—各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重。
1.3.4最優(yōu)局勢(shì)決策
根據(jù)δ={δ}中的具體數(shù)值大小進(jìn)行排序，可以得到不同地形條件下的側(cè)柏林適宜值順序，其中最大適宜值即為適宜于側(cè)柏生長的最佳地形條件類型。
1.3.5評(píng)價(jià)結(jié)果檢驗(yàn)
采用SPSS13.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件對(duì)不同適宜類型下側(cè)柏的樹高、胸徑和冠幅進(jìn)行單因素方差分析，多重比較采用Duncan檢驗(yàn)法。
2.結(jié)果與分析
2.1不同地形條件下側(cè)柏的適宜值
經(jīng)計(jì)算，各樣地側(cè)柏生長的適宜值見表1。
適宜值是一個(gè)綜合衡量的量化指標(biāo)，可以集中反映多個(gè)生長指標(biāo)的信息，適宜值越大，說明該地形條件越適合側(cè)柏的生長，適宜值越小，則越不適合。但適宜與不適宜是相對(duì)的，因此確定合適的分界值是關(guān)鍵。
從表1可以看出，適宜值> 0.6 的林分，占全部樣地?cái)?shù)的74.18%，適宜值< 0.6 的占26.82%，適宜值在0.85和0.55處變化較明顯，根據(jù)胡建忠等[9]的研究成果，按照“優(yōu)”比例較小，“良、中”比例大，“差”比例較小的原則，適當(dāng)考慮到分界值的取整，結(jié)合調(diào)查的實(shí)際情況，將“0.80”“0.60”作為分界值，把側(cè)柏的生長適宜性分為3個(gè)等級(jí)，確定為適宜、較適宜、不適宜三類。
根據(jù)適應(yīng)性評(píng)價(jià)的分類標(biāo)準(zhǔn)和各地形條件下的適宜值，可以得到九州臺(tái)側(cè)柏適宜類型的地形條件為：海拔高度1572m-1680m，坡度為20o-35o的陽坡和半陽坡；較適宜類型為：海拔高度1680m-1800m，坡度為20o-35o的半陽坡和半陰坡；不適宜類型的地形條件為：海拔高度1800m以上，坡度35o以上的陰坡、半陰坡、半陽坡。
2.2不同適宜類型下側(cè)柏生長的差異性
2.2.1樹高的差異性
適宜、較適宜、不適宜類型下側(cè)柏樹高的平均值分別為：5.86m、4.76m、3.88m（見圖1），方差分析表明，三者樹高之間的差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。
圖1 不同適宜類型下側(cè)柏樹高的差異性
2.2.2 胸徑的差異性
適宜、較適宜、不適宜類型下側(cè)柏胸徑的平均值分別為：8.06cm、6.30cm、3.76cm（見圖2），方差分析表明，三者胸徑之間的差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。
圖2 不同適宜類型下側(cè)柏胸徑的差異性
2.2.3冠幅的差異性
適宜、較適宜、不適宜類型下側(cè)柏冠幅的平均值分別為：1.87m、1.48m、1.10m（見圖3），方差分析表明，三者冠幅之間的差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。
圖3 不同適宜類型下側(cè)柏冠幅的差異性
3.討論與結(jié)論
3.1不同地形條件對(duì)側(cè)柏生長效果的影響
隨著海拔的增大，側(cè)柏各生長指標(biāo)呈下降趨勢(shì)，影響程度表現(xiàn)為：冠幅>胸徑>樹高，可能是因?yàn)楦吆０螚l件下，土壤的水分和養(yǎng)分狀況變差，影響了側(cè)柏林的生長，尤作亮等[10]也研究認(rèn)為影響側(cè)柏林高生長和胸徑生長的主要因子土壤水分和土壤厚度。坡度對(duì)各生長指標(biāo)都有影響，坡度>35o時(shí)，對(duì)側(cè)柏生長的抑制作用明顯，這可能是由于陡坡條件下土壤水肥條件較差，這和胡淑萍等[6]人的研究結(jié)果基本一致。坡向?qū)π貜胶凸诜绊懕容^明顯，陽坡、半陽坡的側(cè)柏長勢(shì)較好。鐘芳等[11]研究認(rèn)為，有灌溉條件時(shí)，陽坡側(cè)柏的水平根系分布范圍較陰坡大，提高了其對(duì)環(huán)境資源的利用程度。張瑜等[5]也指出，在北京低山區(qū)分布于陽坡側(cè)柏生長較快。馬維偉的研究也表明，土壤水分均值大小依次為梁峁臺(tái)<半陰坡<陽坡<陰坡<半陽坡[12]。
3.2適合側(cè)柏生長的地形條件類型
根據(jù)生長適宜性評(píng)價(jià)結(jié)果，在蘭州九州臺(tái)適合側(cè)柏生長的地形條件為：海拔在1680m以下，坡度在20o～35o的半陽坡、陽坡。 較適宜的地形條件為：海拔高度1680m-1800m，坡度為20o-35o的半陽坡和半陰坡，這和側(cè)柏喜光的生物學(xué)特性是相符的，是在有適當(dāng)補(bǔ)灌條件下的情況下得出的。經(jīng)3種類型下側(cè)柏樹高、胸徑和冠幅的差異性分析也表明評(píng)價(jià)結(jié)果是可靠的。
3.3研究的不足之處
在本研究中，反映側(cè)柏生長效果的指標(biāo)只選擇了樹高、胸徑、冠幅3個(gè)常規(guī)易測(cè)的指標(biāo)，還缺乏綜合性和全面性，在今后的研究中還應(yīng)考慮生長率、生物量等指標(biāo)，以使評(píng)價(jià)結(jié)果更趨合理。 [科]
【參考文獻(xiàn)】
[1]杜文軍，謝雙喜，李永軍.側(cè)柏人工林培育技術(shù)研究進(jìn)展[J].湖北林業(yè)科技，2009（2）：39-42.
[2]李效文，田甜，賈黎明，等.北京山區(qū)側(cè)柏游憩林撫育技術(shù)模式研究[N].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（3）45-50.
[3]張鴻景，顧新慶，周風(fēng)景，等.側(cè)柏在北方城市綠化中應(yīng)有的地位[J].河北林業(yè)科技，2005（4）：162-163.
[4]田晶會(huì)，賀康寧.黃土半干旱區(qū)側(cè)柏氣體交換和水分利用效率日變化研究[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，27（1）：42-46.
[5]張瑜，王金增，汪力.北京低山側(cè)柏人工林資源分布與生長狀況分析[J].林業(yè)資源管理，2011（6）：73-78.
[6]胡淑萍，于新曉，孫慶艷，等.北京山區(qū)優(yōu)勢(shì)針葉樹種側(cè)柏適地性研究[N].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008（30）：112-116.
[7]代亞麗.水土保持林學(xué)[M].1983.
[8]李積山.蘭州市南北兩山主要喬木樹種生長適宜性分析[J].甘肅科技，2010，16（26）.
[9]胡建忠，馬國力，黨維勤等.黃土高原重點(diǎn)水土流失區(qū)人工栽培喬木樹種的區(qū)位配置方案[J].中國水土保持科學(xué)，2004，2（1）：63～65.
[10]尤作亮.不同地形條件對(duì)濟(jì)南千佛山側(cè)柏林生長影響的初步研究[J].生態(tài)學(xué)雜志，1991，10（5）：31-34.
[11]鐘芳，王紅赤，李俊年，等.蘭州南北兩山水勢(shì)條件對(duì)側(cè)柏根系分布的影響[J].中國沙漠，2006，26（4）：559-562.
[12]馬維偉.蘭州北山側(cè)柏人工林地土壤水分物理特性研究[D].甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.
