西天山野果林冰雪災(zāi)害后林木受損的生態(tài)學(xué)評(píng)估

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.新疆特克斯縣林業(yè)局，新疆 特克斯縣 835500）

冰雪災(zāi)害是一種常見的自然災(zāi)害，對林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要影響。由于全球氣候變化的影響及人類不合理的開發(fā)和利用，使得近期冰雪災(zāi)害的地域發(fā)生改變，且頻度和強(qiáng)度也有上升趨勢，單次冰雪災(zāi)害的覆蓋面積可達(dá)上萬平方公里，造成重大的生態(tài)損失[1]。冰雪災(zāi)害對森林造成損害的主要表現(xiàn)為樹枝或樹梢折斷、樹冠受損等，嚴(yán)重時(shí)可致樹木倒伏、樹干折斷和翻蔸，形成林窗，從而干擾森林動(dòng)態(tài)[2]。對新疆西天山野果林冰雪災(zāi)害后林木受損進(jìn)行生態(tài)學(xué)評(píng)估，對于保護(hù)現(xiàn)有的野生種質(zhì)資源及指導(dǎo)林區(qū)的經(jīng)營管理具有重要的意義。

近年來，國內(nèi)外關(guān)于森林冰雪災(zāi)害方面的研究已有較多報(bào)道。國外對森林冰雪災(zāi)害的研究內(nèi)容包括冰雪災(zāi)害的作用機(jī)制及成因[3]、種間差異[4]、對森林更新的影響[5]等方面，主要集中在人工林的研究上，對天然林研究較少。在中國，有關(guān)森林冰雪災(zāi)害方面的研究起步較晚，早期研究主要集中在頻繁發(fā)生雪災(zāi)的東北地區(qū)，研究內(nèi)容包括冰雪災(zāi)害對林業(yè)生產(chǎn)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面的影響[6]、風(fēng)雪災(zāi)害成因及分析等[7]。2008年我國南方發(fā)生冰雪災(zāi)害后，國內(nèi)許多學(xué)者對亞熱帶森林的冰雪災(zāi)害進(jìn)行了研究。由于冰雪災(zāi)害周期較長，之前對冰雪災(zāi)害生態(tài)效應(yīng)的研究很少，因此這些研究主要集中在冰雪災(zāi)害對各地森林植被破壞狀況等方面。蘇志堯等人[8]認(rèn)為冰雪災(zāi)害對樹木的損害程度與樹干胸徑、種間差異、地形和土壤因子等有關(guān)。侯曉麗等人[9]采用樣方法對2008年遭受冰雪災(zāi)害后的粵北地區(qū)杉木林林冠殘?bào)w的各組分及2008—2010各年間的凋落物持水特性進(jìn)行研究，分析災(zāi)后杉木林凋落物的涵養(yǎng)水源特點(diǎn)。依據(jù)前蘇聯(lián)學(xué)者瓦為洛夫的觀點(diǎn)，中國是世界栽培作物的八大起源中心之一，而新疆的天山野果林更是被稱作天然的種質(zhì)資源庫，是很多栽培果樹的野生起源地。然而，由于風(fēng)雪災(zāi)害、過度放牧及山區(qū)人類活動(dòng)的增加等原因，目前新疆野果林面積銳減，種質(zhì)資源不斷消失[10]。關(guān)于新疆野果林研究多集中于野果林的生境條件及群落結(jié)構(gòu)、野果林種子休眠和萌發(fā)特性、解剖學(xué)構(gòu)造等方面，而關(guān)于野果林雪災(zāi)抵御能力方面的研究罕見報(bào)道。本研究旨在從植物生態(tài)學(xué)角度評(píng)估此次冰雪災(zāi)害對野果林造成的影響，探索林木受損程度的環(huán)境相關(guān)性，為研究野果林對冰雪災(zāi)害的抵御能力，及災(zāi)后野果林群落的恢復(fù)和演替提供理論基礎(chǔ)和本底數(shù)據(jù)，同時(shí)也為野果林群落生態(tài)學(xué)及生態(tài)系統(tǒng)學(xué)的進(jìn)一步研究提供理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 試驗(yàn)地概況

調(diào)查區(qū)域選擇位于天山北麓支脈婆羅科努山 南 麓 的 大 西 溝 內(nèi)（81°30′～ 81°40′E，44°30′～44°35′N），行政區(qū)劃上屬于新疆伊犁哈薩克自治州霍城縣大西溝鄉(xiāng)。大西溝鄉(xiāng)屬逆溫帶氣候，冬暖夏涼，海拔813～1 500 m，年降水量266.9 mm，年蒸發(fā)量155.6 mm，年平均氣溫8.7 ℃，最高溫度38.7 ℃，最低溫度-35.3 ℃。根據(jù)霍城縣氣象局的數(shù)據(jù)顯示，2016年11月4—5日，受西伯利亞強(qiáng)冷空氣影響，出現(xiàn)大風(fēng)、降雪、降溫天氣，最大風(fēng)力達(dá)6級(jí)。此次寒潮于11月4日11:30開始入境，在持續(xù)了1個(gè)多小時(shí)的降雨后，于14:15由雨夾雪轉(zhuǎn)雪。截至5日05:30降雪停止，霍城縣累計(jì)降水量達(dá)27.6 mm，河谷平原地平均積雪深度達(dá)22 cm，山區(qū)最大平均積雪深度接近30 cm，屬歷年同期罕見。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地設(shè)置和數(shù)據(jù)采集

為了研究新疆西天山野果林冰雪災(zāi)害后林木受損程度與環(huán)境的相關(guān)性，于2017年4月選擇分布在不同海拔、坡位、坡向和坡度的樣地，樣地的選擇主要集中在霍城縣大西溝主溝，廟兒溝、阿佩英溝、蒙古廟溝、一道溝等支溝內(nèi)。根據(jù)所選樣地的實(shí)際情況，設(shè)置20 m×20 m的樣方3個(gè)，10 m×50 m的樣帶1個(gè)，10 m×100 m的樣帶2個(gè)作為標(biāo)準(zhǔn)樣地進(jìn)行調(diào)查，樣方總面積達(dá)3 700 m2。記錄各標(biāo)準(zhǔn)樣地的海拔、坡向、坡位、坡度、經(jīng)度和緯度等地形因子，以及樣地內(nèi)的樹種類型、數(shù)量、受害程度、優(yōu)勢種及其生物學(xué)參數(shù)，主要包括胸徑（DBH）、樹高（TH）、冠幅（CS）。其中海拔高度、經(jīng)緯度等使用GPS直接測得，胸徑的測量通過圍尺測量主干高度1.3 m處樹木的直徑[11]。調(diào)查樣地基本情況見表1。

表1 調(diào)查樣地基本情況Table 1 The fundamental conditions of the surveyed plots

1.2.2 種群徑級(jí)結(jié)構(gòu)的劃分

徑級(jí)分布是最基本的林分結(jié)構(gòu)，它決定了林分材積、胸高斷面積等因子的大小。為了研究不同徑級(jí)結(jié)構(gòu)對雪災(zāi)的敏感性程度，將不同種群的徑級(jí)結(jié)構(gòu)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。以喬木個(gè)體的胸徑代替其年齡齡級(jí)進(jìn)行分析；以灌木個(gè)體的冠幅代替其年齡齡級(jí)進(jìn)行分析。參考趙維軍等[12]和李偉等[13]的方法，結(jié)合實(shí)際的調(diào)查情況，根據(jù)樣地內(nèi)木本植物徑級(jí)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，將不同生長型的樹種劃分為不同的徑級(jí)，以代表該生長型的不同生長階段，并統(tǒng)計(jì)不同徑級(jí)內(nèi)各樹種的數(shù)量。徑級(jí)劃分等級(jí)如下：（1）喬木，DBH＜5 cm為Ⅰ級(jí)、5 cm＜DBH≤10 cm為Ⅱ級(jí)、10 cm＜DBH≤15 cm為Ⅲ級(jí)、15 cm＜DBH≤20 cm為Ⅳ級(jí)、20 cm＜DBH≤30 cm為Ⅴ級(jí)，30 cm＜DBH≤40 cm為Ⅵ級(jí)，40 cm＜DBH≤50 cm為Ⅶ級(jí)，DBH＞50 cm為Ⅷ級(jí)。（2）灌木，0 cm≤CS＜80 cm為Ⅰ級(jí)、80 cm≤CS＜160 cm為Ⅱ級(jí)、160 cm≤CS＜240 cm為Ⅲ級(jí)、240 cm≤CS＜320 cm為Ⅳ級(jí)、CS＞320 cm為Ⅴ級(jí)。

1.2.3 種群受損程度的分級(jí)

結(jié)合實(shí)際的調(diào)查情況，將受損程度分為3個(gè)主要類型，即正常、輕度損傷、重度損傷3類。受損等級(jí)分為5級(jí)，并用數(shù)字表示，其中，0級(jí)代表正常、1級(jí)代表樹體樹冠壓彎變形、2級(jí)代表側(cè)枝劈開、3級(jí)代表主干斷裂、4級(jí)代表林木倒伏。輕度損傷包括受損等級(jí)1、2級(jí)；重度損傷包括受損等級(jí)3、4級(jí)。詳細(xì)情況見表2。

表2 新疆野果林樣地的樹木受損類型Table 2 Damage types of the wild fruit forests of Xinjiang plots

1.2.4 野果林群落結(jié)構(gòu)的生物多樣性

西天山野果林物種多樣性的測定指數(shù)包括物種豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)、PieLou均勻度指數(shù)和Simpson生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)3種。結(jié)合實(shí)際調(diào)查結(jié)果，只統(tǒng)計(jì)樣方內(nèi)木本植物物種數(shù)量，計(jì)算其生物多樣性指數(shù)。

（1）物種豐富度指數(shù)（S）計(jì)算式為：

式中，G為樣地內(nèi)所有的物種數(shù)。

（2）SW指數(shù)（H′）計(jì)算式為：

式中，S為樣地內(nèi)所有的物種數(shù)，表明第i個(gè)種的相對多度，表示第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)目，N為群落中所有種的個(gè)體總數(shù)[14]。SW指數(shù)既能夠反映森林中物種的豐富度、也能夠表達(dá)物種分布的均勻度[15]。

（3）PieLou均勻度指數(shù)（J）計(jì)算式為：

式中，S為樣地內(nèi)所有的物種數(shù)，表明第i個(gè)種的相對多度，表示第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)目，N為群落中所有種的個(gè)體總數(shù)。

（4）用Simpson指數(shù)測定生態(tài)優(yōu)勢度：

式中，S為樣地內(nèi)所有的物種數(shù)，Ni表示第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)目，N為群落中所有種的個(gè)體總數(shù)。

1.2.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 野果林總體受損情況分析

在調(diào)查的342棵木本植物中，有218株受到不同程度的損傷，占總數(shù)的63.74%。受損類型較為多樣，主要分為4類：即樹冠樹體壓彎、側(cè)枝劈開、主干斷裂及倒伏，各類型所占比例不同，其中壓彎所占比例最高，占到28.36%，是本次冰雪災(zāi)害的主要受損類型。各受損類型中，倒伏這一受損類型所占比例最小，僅占7.02%。所調(diào)查區(qū)域內(nèi)的野果林在此次冰雪災(zāi)害前未受到過較大干擾，調(diào)查樣地內(nèi)生存環(huán)境保存較好，但地形起伏較大。此次冰雪災(zāi)害對調(diào)查區(qū)域內(nèi)的野果林造成的影響較大，導(dǎo)致樣地內(nèi)出現(xiàn)大量林窗，對災(zāi)后森林的物種組成及生物多樣性均造成一定影響。

表3 調(diào)查樣地內(nèi)林木總體受損情況Table 3 The total damage condition about the trees of the surveyed plots

2.2 不同徑級(jí)結(jié)構(gòu)與林木受損的關(guān)系

2.2.1 喬木樹種不同徑級(jí)結(jié)構(gòu)與林木受損的關(guān)系

按照不同徑級(jí)來分析喬木樹齡與受災(zāi)情況的關(guān)系，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表4。由表4可知，受災(zāi)的喬木DBH平均為17.61 cm，而未受災(zāi)喬木DBH平均為15.87 cm。表4分析了喬木類型不同徑級(jí)個(gè)體受損類型的分布，經(jīng)過χ2檢驗(yàn)，得知不同徑級(jí)之間的林木受損比例存在極顯著差異（χ2＝54.33，df＝7，p＜0.001），可見林木DBH大小與林木受害嚴(yán)重程度關(guān)系密切。Duncan’s多重比較顯示（表4），未受災(zāi)林木的平均DBH大小除與受災(zāi)等級(jí)為1級(jí)的林木之間無顯著差異外，與其他受災(zāi)等級(jí)的林木之間均存在顯著差異（p＜0.01）。在未受災(zāi)的各級(jí)林木中，51.28%的個(gè)體集中在Ⅰ、Ⅱ級(jí)徑階內(nèi)（1～10 cm）。不同受災(zāi)等級(jí)之間也多存在顯著或極顯著差異。從受損嚴(yán)重性來看，達(dá)到4級(jí)受損程度的個(gè)體比例不高，僅占到喬木類型個(gè)體總數(shù)的12.05%。從受損普遍性來看，68.03%的喬木類型個(gè)體均受到不同程度的損害，受損較為普遍。

表4從不同徑級(jí)中正常類型所占比例的情況進(jìn)行分析，DBH為Ⅰ級(jí)及Ⅷ級(jí)的樹木正常的個(gè)體比例高于受災(zāi)所占的比例，且DBH為Ⅰ級(jí)的正常樹木所占的比例最大，達(dá)到84.00%；DBH為Ⅵ級(jí)及Ⅶ級(jí)的樹木正常個(gè)體比例較小，均為12.50%，與DBH為Ⅰ級(jí)及Ⅷ級(jí)的樹木相比，受災(zāi)個(gè)體比例明顯較高，受災(zāi)更嚴(yán)重。從不同徑級(jí)中嚴(yán)重倒伏類型所占比例的情況進(jìn)行分析，相比其他DBH等級(jí)，DBH為Ⅵ級(jí)的嚴(yán)重倒伏樹木所占的比例最大，占到26.32%，得知中等徑級(jí)樹木倒伏的程度最為嚴(yán)重；而DBH為Ⅱ級(jí)及Ⅷ級(jí)的樹木中未出現(xiàn)嚴(yán)重倒伏的樹木類型個(gè)體。在所有受災(zāi)等級(jí)中，DBH為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級(jí)的樹木以壓彎、主干斷裂的比例較大，DBH為Ⅵ級(jí)及Ⅴ級(jí)樹木的主要受損類型表現(xiàn)為側(cè)枝劈開及主干斷裂。

表4 喬木不同徑級(jí)受損類型分布?Table 4 Distribution of damage types among the diameter at breast height gradients of arbors

2.2.2 灌木樹種不同徑級(jí)結(jié)構(gòu)與林木受損的關(guān)系

按照不同徑級(jí)來分析灌木樹齡與受災(zāi)情況的關(guān)系，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表5。由表5可知，受災(zāi)的灌木CS平均為157.48 cm，而未受災(zāi)灌木CS平均為145.54 cm。表5分析了灌木類型不同徑級(jí)個(gè)體受損類型的分布，經(jīng)過χ2檢驗(yàn)，得知不同徑級(jí)之間的灌木受損比例不存在顯著差異（χ2＝1.61，df＝ 4，p＜ 0.807）。Duncan’s多重比較顯示（表5），未受災(zāi)灌木的平均CS大小與各受災(zāi)等級(jí)的灌木之間均無顯著差異。在未受災(zāi)的各級(jí)灌木中，56.76%的個(gè)體集中在Ⅱ級(jí)徑階內(nèi)（80～160 cm）。從受損嚴(yán)重性來看，達(dá)到3、4級(jí)受損程度的個(gè)體比例不高，僅占到灌木類型個(gè)體總數(shù)的5.10%。從受損普遍性來看，53.06%的灌木類型個(gè)體均受到不同程度的損害，受損非常普遍。

表5從不同徑級(jí)中正常類型所占比例的情況進(jìn)行分析，不同徑級(jí)的灌木正常的個(gè)體比例均低于受災(zāi)所占的比例，其中，CS為Ⅱ級(jí)的正常灌木所占的比例最大，達(dá)到56.76%；CS為Ⅴ級(jí)的灌木正常個(gè)體比例最小，為20.00%，與CS為Ⅱ級(jí)的灌木相比，受災(zāi)個(gè)體比例明顯較高，受災(zāi)更嚴(yán)重。從不同徑級(jí)中嚴(yán)重倒伏類型所占比例的情況進(jìn)行分析，相比其他CS等級(jí)，CS為Ⅲ級(jí)的灌木嚴(yán)重倒伏所占的比例最大，占到13.04%；而CS為Ⅰ、Ⅳ級(jí)及Ⅴ級(jí)的灌木中未出現(xiàn)嚴(yán)重倒伏的灌木類型個(gè)體。在所有受災(zāi)等級(jí)中，不同徑級(jí)之間灌木的受損類型均以壓彎為主，壓彎類型個(gè)體數(shù)占受損個(gè)體總數(shù)的比例為84.62%。CS為Ⅱ、Ⅲ級(jí)的灌木出現(xiàn)側(cè)枝劈開的現(xiàn)象，CS為Ⅱ、Ⅲ級(jí)灌木出現(xiàn)倒伏的現(xiàn)象。

表5 灌木不同徑級(jí)受損類型分布?Table 5 Distribution of damage types among the crown dimension gradients of shrubs

2.3 不同樹種與林木受損的關(guān)系

10個(gè)樹種在不同的受災(zāi)等級(jí)中的分布情況見圖1。從圖1可以看出，不同樹種的抗壓能力具有一定差異，經(jīng)過χ2檢驗(yàn)，得知不同樹種之間的林木受損比例存在極顯著差異（χ2＝29.91，df＝9，p＜0.001）。從總體來看，只有野蘋果、稠李的正常個(gè)體比例均顯著高于受災(zāi)個(gè)體比例，在抵抗冰雪災(zāi)害上明顯處于優(yōu)勢；其余物種的正常個(gè)體比例均低于受災(zāi)個(gè)體比例，受害較為嚴(yán)重。野蘋果受冰雪災(zāi)害影響較輕，抗冰雪災(zāi)害能力較好，正常的比例占68.74%；野杏受冰雪災(zāi)害較嚴(yán)重，正常的比例僅占6.25%。

正常個(gè)體比例從小到大依次為：栒子Cotoneastersp.＜野杏Armeniaca vulgaris＜野山楂Crataegus sanguinea＜小檗Berberis nummularia＜繡線菊Spiraeahypericifolia＜野薔薇Rosa multi flora＜野生櫻桃李Prunus sogdiana＜忍冬Lonicera tatarica＜野蘋果Malus sieversii＜稠李padus asiatica。所以，可以初步斷定野蘋果抵抗冰雪災(zāi)害能力明顯處于優(yōu)勢，而野杏抵抗冰雪災(zāi)害能力明顯處于弱勢。

此外，不同物種之間由于各自生長特性的差異，例如樹冠大小、樹干強(qiáng)度、根系深度等，遭受的破壞程度也存在差異。繡線菊、小檗及野薔薇的受損類型主要以壓彎、側(cè)枝劈開為主；野山楂和野生櫻桃李的受損類型主要以壓彎、側(cè)枝劈開、主干斷裂為主；野杏以倒伏為主；野蘋果以主干斷裂為主；忍冬及栒子以壓彎為主。各樹種受冰雪災(zāi)害的數(shù)量主要以1、2、3三個(gè)受損等級(jí)較多，其中1級(jí)受損類型所占比例最大。且灌木樹種受損比例占53.06%，而喬木樹種受損比例占68.03%，由此，可以初步斷定灌木樹種類型比喬木樹種類型抵御冰雪災(zāi)害的能力更強(qiáng)。

2.4 不同群落結(jié)構(gòu)與林木受損的關(guān)系

表6統(tǒng)計(jì)分析了不同樣地的SW多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)。表7統(tǒng)計(jì)了不同樣地的受損類型分布情況。經(jīng)卡方檢驗(yàn)分析得出，不同樣地之間，林木受損比例存在極顯著差異（χ2＝68.09，df＝5，p＜0.001）。從表6和表7可知，1號(hào)樣地的SW多樣性指數(shù)最大，為1.600，物種最為豐富，其受損比例也最大，87.10%的樹木受到不同程度的損傷；而3號(hào)樣地的SW多樣性指數(shù)最小，為0.835，物種豐富程度與1號(hào)樣地相比明顯較低，其受損比例占52.44%；1號(hào)樣地的均勻度指數(shù)也最大，為0.695，表明該樣地內(nèi)各種之間個(gè)體數(shù)量分布最為均勻，種群個(gè)體分布格局穩(wěn)定，而3號(hào)樣地的均勻度指數(shù)最低，為0.363。3號(hào)樣地的優(yōu)勢度指數(shù)最高，為0.575，表明樣地內(nèi)優(yōu)勢種的地位和作用突出，而2號(hào)樣地的優(yōu)勢度指數(shù)最低，為0.265。

綜上所述，此次冰雪災(zāi)害對西天山野果林的群落結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重負(fù)面影響。1號(hào)樣地群落結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定，物種在群落生境中分布均勻，生態(tài)環(huán)境良好，所以其生物多樣性最高，但87.10%的樹木均受到不同程度的損傷，主要受損類型為壓彎。3號(hào)樣地中，櫻桃李在喬木層中處于絕對優(yōu)勢的地位，對其他樹種的生長造成一定影響，物種分布的集中度高，因此，其SW多樣性指數(shù)及均勻度指數(shù)低，生物多樣性最低，與其他樣地相比，其受損比例居中，占到52.44%，主要受損類型為壓彎及主干斷裂。

圖1 10個(gè)樹種在各受損等級(jí)的相對多度分布Fig.1 Relative abundance of 10 tree species as calculate damage class

表6 群落SW多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)Table 6 Shannon-Wiener index,Pielou index,Simpson index of community

2.5 立地因子與林木受損的關(guān)系

經(jīng)卡方檢驗(yàn)分析得出，不同海拔之間，林木受損比例存在極顯著差異（χ2＝70.61，df＝5，p＜0.001）。從表7可看出，本次調(diào)查樣地選取的海拔范圍集中在1 100～1 300 m。處在低海拔的1號(hào)樣地（海拔1 168 m），其受損比例達(dá)到最大，為87.10%，處在海拔較高的5號(hào)（海拔1 229 m）、6號(hào)樣地（海拔1 295 m）受損比例較小，分別為9.09%、32.14%。從表8可看出，林木正常所占的比例與海拔高度呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)；而較為嚴(yán)重的4級(jí)倒伏受損比例與海拔高度呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)。

將坡度分為3個(gè)等級(jí)進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，（1°～10°為1級(jí)，10°～20°為2級(jí)，＞20°為3級(jí)），得出不同坡度之間的林木受損比例存在極顯著差異（χ2＝ 34.44，df＝2，p＜0.001）。坡度為 1、2級(jí)的區(qū)域，其林木受損比例呈逐漸減小的趨勢，受損比例由87.10%遞減至32.14%，主要受損類型表現(xiàn)為壓彎及主干斷裂。坡度為3級(jí)的區(qū)域，其林木受損比例呈逐漸上升的趨勢，受損比例由36.36%遞增至67.19%，主要受損類型表現(xiàn)為側(cè)枝劈開及主干斷裂。

表7 不同樣地受損類型分布（株數(shù)/百分比）Table 7 Distribution of ice damage types among the different sample plots (number/percentage)

表8 野果林受損程度與立地及林分結(jié)構(gòu)因子的相關(guān)系數(shù)?（r）Table 8 Correlation coefficient (r) between damage types,grades for damaged trees and factors of site and stand structure

3 討 論

3.1 不同徑級(jí)結(jié)構(gòu)對野果林受損類型及程度的影響

Proulx和Greene[16]在對冰雪災(zāi)害與北方闊葉樹種受損程度關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)，林木DBH與林木受損嚴(yán)重程度的關(guān)系密切。張建國等人[17]認(rèn)為冰雪災(zāi)害主要發(fā)生于徑階相對較小的林木，林分內(nèi)徑階越大的林木其受害程度明顯越輕。然而曼興興等人[2]認(rèn)為，隨著胸徑的增加，樹木受冰雪災(zāi)害損毀的比例逐漸增大。本研究在針對天山野果林不同徑級(jí)的果樹受冰雪災(zāi)害損毀調(diào)查中并未發(fā)現(xiàn)上述規(guī)律，在天然混交的野果林中發(fā)現(xiàn)胸徑Ⅰ級(jí)的林木受損比例最小，Ⅳ及Ⅶ級(jí)的林木受損比例最大。推測其原因主要是徑級(jí)結(jié)構(gòu)較小的林木，其枝干木質(zhì)化程度相對較低，柔韌性較好，相對不容易斷裂，且大徑級(jí)林木冠幅較大，截留了大部分冰雪而對其樹冠下的小徑級(jí)林木產(chǎn)生了庇護(hù)作用，多只出現(xiàn)壓彎現(xiàn)象，其次小徑級(jí)樹木因枝條較少，其覆冰總量較少，因而不容易倒伏或斷裂。徑級(jí)中等的林木，其樹冠承受的重量遠(yuǎn)超過樹干的抗折斷能力，更易造成斷枝、主干斷裂、倒伏等現(xiàn)象。徑級(jí)較大的林木，由于其冠幅較大，相對于強(qiáng)壯的主干，其側(cè)枝更易斷裂，多出現(xiàn)斷枝、斷梢甚至翻兜的現(xiàn)象，受損更為普遍。

3.2 不同樹種對野果林受損類型及程度的影響

樹種差異也是造成林木受損程度不同的一個(gè)重要原因。大量研究表明，同一地區(qū)的不同樹種抵御冰雪災(zāi)害的能力存在差異[18-19]。陳鷺真等人[20]在對2008年南方低溫對紅樹植物破壞作用的研究中發(fā)現(xiàn)，不同樹種對冰雪災(zāi)害的響應(yīng)能力不同。本研究通過調(diào)查野果林10個(gè)不同野生果樹樹種的受災(zāi)情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)野蘋果抵御冰雪災(zāi)害的能力相對較強(qiáng)，而野杏及野生櫻桃李的能力較弱。一般在面對冰雪災(zāi)害時(shí)，不同樹種會(huì)做出不同的反應(yīng)，本研究中野杏及野生櫻桃李的材質(zhì)相對疏松，枝條韌性差，極易發(fā)生斷枝、斷梢，甚至是主干斷裂及倒伏的現(xiàn)象，從而使得抵御冰雪災(zāi)害的能力較弱；而野蘋果材質(zhì)堅(jiān)硬，木材韌性好，枝條承重能力強(qiáng)，因此抵御冰雪災(zāi)害的能力相對較強(qiáng)。

3.3 不同群落結(jié)構(gòu)對野果林受損類型及程度的影響

大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，不同的群落結(jié)構(gòu)受冰雪災(zāi)害的影響不同[21]。李秀芬等人[22]通過對次生林冰雪災(zāi)害干擾與樹種及林型的關(guān)系的研究，認(rèn)為不同的林分組成對冰雪災(zāi)害的敏感性不同。陳紅躍等人[23]通過對冰雪災(zāi)害對3種不同林分的損害特征比較的研究，認(rèn)為林木的種類越多，受災(zāi)類型越多樣化。這一結(jié)論與本研究的結(jié)論相一致。本研究發(fā)現(xiàn)此次冰雪災(zāi)害較為嚴(yán)重，對調(diào)查區(qū)域內(nèi)不同群落結(jié)構(gòu)均有一定的損傷，平均受損率達(dá)到55.46%。其中受損比例最大的是1號(hào)樣地，且受損的林木分布在各個(gè)受損等級(jí)，其樣地的生物多樣性在調(diào)查群落中也最豐富。Bragg D C等[24]也認(rèn)為群落內(nèi)物種豐富，會(huì)導(dǎo)致大多數(shù)林木均易受到不同程度的損傷，且很多樹木受害是由于鄰近抵御冰雪災(zāi)害能力較弱的樹種掉落的樹枝擠壓造成的。

3.4 海拔高度對野果林受損類型及程度的影響

很多研究表明，海拔與氣象因素綜合影響林木的受損程度[25]。王立龍等[26]在對九華山毛竹林的研究中發(fā)現(xiàn)毛竹受冰雪災(zāi)害的損壞率和立地條件密切相關(guān)，高海拔地區(qū)的毛竹損壞率大于低海拔的地區(qū)。許業(yè)洲等人[27]以建始縣國營林場日本落葉松人工林為研究對象,得出高海拔地區(qū)受災(zāi)程度是低海拔地區(qū)的2倍的結(jié)論。然而湯景明等人[28]在對湖北省主要造林樹種冰雪災(zāi)害調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，鶴峰木林子自然保護(hù)區(qū)內(nèi)海拔低于1 100 m和高于1 500 m的天然次生林受到的危害較輕。本研究對不同海拔高度樣地內(nèi)野生果樹受冰雪災(zāi)害損傷的調(diào)查中并未發(fā)現(xiàn)上述規(guī)律，在西天山不同溝谷的野果林中發(fā)現(xiàn)隨著海拔高度的上升，林木受損比例逐漸減小。推測其原因可能是由于天山野果林屬于天然混交的闊葉林，適應(yīng)能力相對于人工林來說較強(qiáng)，此外處于高海拔地區(qū)的林木適應(yīng)了低溫條件，因此抵御冰雪災(zāi)害能力較強(qiáng)。

關(guān)于冰雪災(zāi)害對天然林的影響與冰雪災(zāi)害的發(fā)生、持續(xù)時(shí)間及強(qiáng)度等均有密切關(guān)系。一些學(xué)者針對冰雪災(zāi)害對林木樹干殘?bào)w的影響這一方面進(jìn)行研究，如列志旸等人[29]總結(jié)了冰雪災(zāi)害后杉木林折干殘?bào)w的儲(chǔ)量和養(yǎng)分動(dòng)態(tài)規(guī)律，這有待在以后的研究中加以完善。

4 結(jié) 論

新疆天山野果林是非常重要的種質(zhì)資源庫，但目前，由于冰雪災(zāi)害、人為干擾等原因，導(dǎo)致其林木受損，種質(zhì)資源不斷消失。研究涵蓋林木的徑級(jí)結(jié)構(gòu)、樹種、群落結(jié)構(gòu)、立地因子4個(gè)因素，綜合分析天山野果林野生果樹受冰雪災(zāi)害后的受損程度與各因素之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明：

（1）在選取的標(biāo)準(zhǔn)樣地中，發(fā)現(xiàn)胸徑徑級(jí)為Ⅰ級(jí)的林木受損比例最小，Ⅳ及Ⅶ級(jí)的林木受損比例最大。

（2）不同樹種間抵御冰雪災(zāi)害的能力存在明顯差異。其中，新疆野蘋果抵御冰雪災(zāi)害的能力相對較強(qiáng)，而野杏及野生櫻桃李抵御冰雪災(zāi)害的能力較弱，受損程度更嚴(yán)重。

（3）群落的生物多樣性與其抵御冰雪災(zāi)害的能力有關(guān)。其中，群落物種最豐富的樣地，其受損比例最大，且受損林木的受損類型更為多樣，分布在各個(gè)受損等級(jí)。

（4）作為環(huán)境因子的海拔比坡度更能影響天山野果林抵御冰雪災(zāi)害的能力，隨著海拔高度的升高，林木受損的比例呈逐漸減小的趨勢。

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