天水市秦州區(qū)古樹(shù)名木生長(zhǎng)現(xiàn)狀及環(huán)境因子影響分析

廖永峰 李靖霞 王曉春 羅玉恒 任繼文 柴長(zhǎng)宏

摘要：以天水市秦州區(qū)為研究區(qū)，通過(guò)對(duì)該區(qū)域古樹(shù)名木資源調(diào)查數(shù)據(jù)的整理，分析了影響古樹(shù)名木生長(zhǎng)狀況的環(huán)境因子;通過(guò)對(duì)坡向、坡度、坡位、海拔、土壤緊密度等環(huán)境因子成分得分系數(shù)矩陣結(jié)果的分析，得到該地區(qū)所調(diào)查古樹(shù)名木環(huán)境因子與主成分之間的關(guān)系方程式。結(jié)果表明，天水市秦州區(qū)環(huán)境因子對(duì)古樹(shù)名木生長(zhǎng)狀況的影響從大到小依次為：海拔、土壤緊密度、坡向、坡位、坡度。

關(guān)鍵詞：古樹(shù)名木;生長(zhǎng)現(xiàn)狀;環(huán)境因子;影響;天水市秦州區(qū)

中圖分類號(hào) S788 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2020）16-0108-04

古樹(shù)名木是大自然一種珍貴的林木種質(zhì)信息資源[1]，它不僅記載著一個(gè)地區(qū)的傳統(tǒng)文化，也對(duì)城市人文環(huán)境的提升、周?chē)h(huán)境的優(yōu)化起著重要作用[2]，是珍貴的遺傳資源[3]。在生態(tài)文明建設(shè)背景下，古樹(shù)名木資源顯得越來(lái)越重要。但近年來(lái)受到人類活動(dòng)的影響，古樹(shù)名木和珍稀瀕危物種賴以生存的生長(zhǎng)環(huán)境日益惡化，其原有的生境遭到了嚴(yán)重破壞[4]。因此，關(guān)注古樹(shù)名木的生存生長(zhǎng)環(huán)境，研究影響古樹(shù)名木生長(zhǎng)的環(huán)境因子，對(duì)于古樹(shù)名木資源的科學(xué)有效保護(hù)非常重要。

本研究通過(guò)實(shí)地調(diào)查，摸清了天水市秦州區(qū)古樹(shù)名木資源現(xiàn)狀，分析了調(diào)查區(qū)影響古樹(shù)名木生長(zhǎng)狀況的環(huán)境因子，探索了環(huán)境因子與古樹(shù)名木生長(zhǎng)狀況之間的相互關(guān)系，以期為該地區(qū)古樹(shù)名木的有效保護(hù)、精準(zhǔn)復(fù)壯提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

天水市秦州區(qū)總面積2442km2，轄7個(gè)街道、16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，地跨黃河、長(zhǎng)江兩大流域，渭河支流橫貫全境，海拔高度在1100～2700m。屬大陸性暖溫帶半濕潤(rùn)氣候，全年氣溫在6～11℃，年降雨量在531～867mm，年蒸發(fā)量1291mm，干燥度1.21，無(wú)霜期170d左右，年平均空氣相對(duì)濕度60%，最大凍土深度36cm。主要的土壤類型以黃綿土、灰褐土、黑壚土等為主。全區(qū)林業(yè)用地面積約113243hm2，占比47.7%，林地資源較好，全區(qū)森林覆蓋率為38%。

2 數(shù)據(jù)獲取與處理

2.1 數(shù)據(jù)獲取本研究基于移動(dòng)設(shè)備，安裝古樹(shù)名木調(diào)查APP，對(duì)天水市秦州區(qū)古樹(shù)名木樹(shù)種數(shù)量特征、古樹(shù)分布、古樹(shù)等級(jí)、生長(zhǎng)勢(shì)、生長(zhǎng)環(huán)境等進(jìn)行了全面普查，獲取了調(diào)查區(qū)古樹(shù)名木資源信息數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)分析 古樹(shù)名木APP調(diào)查記錄的各類數(shù)據(jù)文件，可直接在古樹(shù)名木信息管理系統(tǒng)后臺(tái)導(dǎo)出為Excel表格文件。首先，在Excel中對(duì)數(shù)據(jù)按照需求進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì);其次，運(yùn)用SPSS20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析、主成分分析、t檢驗(yàn)，綜合分析天水市秦州區(qū)古樹(shù)名木環(huán)境因子與生長(zhǎng)狀況之間的關(guān)系。環(huán)境因子與樹(shù)木生長(zhǎng)狀況之間存在一^定的相關(guān)關(guān)系，因此運(yùn)用相關(guān)分析方法，迪過(guò)計(jì)算它們之間的相關(guān)系數(shù)，可以得到反映它們之間的相關(guān)關(guān)系的程度。相關(guān)系數(shù)的計(jì)算公式：r=n∑i=1（xi--x）（yi--y）2/√n∑i=1（xi--x）2n∑i=1（yi--y）2

式中：n為樣本數(shù)，xi，yi分別為兩個(gè)變量的變量值。r表幣相關(guān)系數(shù);x、y表示變量的觀測(cè)值;i=l，2，3…n。

通過(guò)相關(guān)分析得到相關(guān)關(guān)系程度;使用主成分分析方法，獲得最能反映研究區(qū)古樹(shù)名木生長(zhǎng)狀況的生長(zhǎng)指標(biāo)，以及影響生長(zhǎng)狀況最重要的環(huán)境因子情況。

3 結(jié)果與分析

3.1 古樹(shù)名木分布 調(diào)查區(qū)的479株古樹(shù)名木在城區(qū)分布數(shù)量較多，共計(jì)251株，分布最為集中在寺廟周?chē)吐糜挝幕皡^(qū)，其中：南郭寺36株、伏羲廟32株、玉泉觀27株、文廟10株，詳見(jiàn)圖1、圖2。在種類和數(shù)量上，天水市都屬于多古樹(shù)的城市之一，擁有“春秋古柏”稱號(hào)的天水市秦州區(qū)南郭寺的南山古柏，樹(shù)木樹(shù)齡鑒定大約在2300～2500年。這些古樹(shù)與城市相輔相成，已成為研究天水歷史地理變遷、古城文化和古園林史的珍貴史料。

3.2 古樹(shù)名木資源現(xiàn)狀 通過(guò)實(shí)地調(diào)查數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：調(diào)查區(qū)共有古樹(shù)名木479株，分屬24科31屬42種;樹(shù)高、冠幅、胸圍/胸徑分別集中在1～27m、1～22.5m、41.5～440cm。具體情況見(jiàn)表1和表2。

3.3 古樹(shù)等級(jí)特征 由圖3可知，調(diào)查區(qū)共有一級(jí)古樹(shù)186株，占38.83%;二級(jí)古樹(shù)90棵，占18.79%;三級(jí)古樹(shù)203棵，占42.38%。

3.4 古樹(shù)生長(zhǎng)勢(shì) 根據(jù)古樹(shù)生長(zhǎng)勢(shì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，從古樹(shù)葉片、枝條和樹(shù)干等生長(zhǎng)狀況，將古樹(shù)生長(zhǎng)勢(shì)分為4個(gè)等級(jí)。由圖4可知，生長(zhǎng)正常的古樹(shù)名木有51株，占總株數(shù)的11%;生長(zhǎng)衰弱的古樹(shù)名木有336株，占總株數(shù)的70%;瀕危的古樹(shù)名木有92株，占總株數(shù)的19%;無(wú)死亡古樹(shù)。

3.5 古樹(shù)名木生長(zhǎng)環(huán)境 由圖5可知，調(diào)查區(qū)古樹(shù)名木生長(zhǎng)環(huán)境良好有187株，占39.04%;中等163株，占34.03%;差的有129株，占26.93%。

3.6 環(huán)境因子對(duì)古樹(shù)名木生長(zhǎng)的影響 影響古樹(shù)名木生長(zhǎng)的環(huán)境因子往往多個(gè)因子綜合產(chǎn)生作用，在此過(guò)程中，其中1個(gè)因子的變化，往往會(huì)引起其他1個(gè)或多個(gè)環(huán)境因子的變化。通過(guò)對(duì)天水市秦州區(qū)古樹(shù)名木坡向、坡位、坡度、土壤緊密度、海拔等5個(gè)環(huán)境因子的主成分分析，得到該地區(qū)各環(huán)境因子成分矩陣見(jiàn)表1，總方差解譯結(jié)果見(jiàn)表2，各環(huán)境因子成分得分系數(shù)矩陣，見(jiàn)表3。依據(jù)總方差解譯結(jié)果可知，第一、二主成分的方差貢獻(xiàn)率分別為48.78%、26.82%，累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為75.60%。

通過(guò)對(duì)坡向、坡度、坡位、海拔、土壤緊密度等各環(huán)境因子成分得分系數(shù)矩陣生成的分析結(jié)果，即可得到該地區(qū)所調(diào)查古樹(shù)名木環(huán)境因子與主成分之間的關(guān)系方程式結(jié)果為：

F1=0.377yi-0.358y2+0.363y3-0.060y4—0.066y5

F2=-0.026y1+ 0.050y2+0.085y3-0.611y4+0.602y5

根據(jù)這2個(gè)相關(guān)性關(guān)系方程和各因子成分得分系數(shù)結(jié)果可知，天水市秦州區(qū)環(huán)境因子對(duì)古樹(shù)名木生長(zhǎng)狀況影響作用依次為：海拔、土壤緊密度、坡向、坡位、坡度。

4 結(jié)論與討論

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，調(diào)查區(qū)古樹(shù)名木在年齡特征上并未呈現(xiàn)金字塔型，而是呈現(xiàn)出“V”字形結(jié)構(gòu)，說(shuō)明天水市秦州區(qū)一級(jí)古樹(shù)數(shù)量占比較大，體現(xiàn)出了古城歷史積淀。

古樹(shù)樹(shù)高與胸徑相關(guān)性顯著[5-6]。由本次試驗(yàn)可知，天水市秦州區(qū)古樹(shù)的樹(shù)齡與胸徑呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)性，古樹(shù)樹(shù)齡越大，其對(duì)應(yīng)的胸徑也基本越大。分析結(jié)果表明，樹(shù)齡與樹(shù)高、樹(shù)齡與冠幅正相關(guān)關(guān)系不明顯，究其原因主要是古樹(shù)在生長(zhǎng)過(guò)程中，受到自然災(zāi)害的破壞或者人為活動(dòng)的干擾及影響等，古樹(shù)樹(shù)冠可能出現(xiàn)枯死、分叉、狹窄等現(xiàn)象，或樹(shù)體頂梢受雷擊或其他因素導(dǎo)致斷裂等[7]。不同地區(qū)的古樹(shù)名木在地理位置及水平分布數(shù)量差異較大，有些城區(qū)較多[8]，有些則集中在較為偏遠(yuǎn)的村落[9]。造成這種差異的原因可能是分布在古城區(qū)的古樹(shù)名木多數(shù)是人為引種的;而在鄉(xiāng)村多為野生樹(shù)種，由于優(yōu)越的地理位置和生態(tài)環(huán)境以及人為干擾少等原因保存下來(lái)[10]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，天水市秦州區(qū)的古樹(shù)集中分布在南郭寺和玉泉觀，其主要原因是該地既是風(fēng)景區(qū)又是古寺廟，地理位置非常重要，生態(tài)保存完整等息息相關(guān)。另外，部分古樹(shù)零星地分布在公路旁邊、街道的拐角處、建筑物的周?chē)?，?duì)古樹(shù)生長(zhǎng)與生存產(chǎn)生了很大的影響[11]。調(diào)查表明，天水市秦州區(qū)有26.93%古樹(shù)生長(zhǎng)環(huán)境差。究其原因主要是城市建設(shè)、道路拓展、土地利用等都對(duì)古樹(shù)的健康生存造成了影響。而這些生長(zhǎng)環(huán)境較差的古樹(shù)恰恰是當(dāng)前天水市秦州區(qū)古樹(shù)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。

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（責(zé)編：張宏民）

基金項(xiàng)目：甘肅省高校大學(xué)生就業(yè)創(chuàng)業(yè)能力提升工程項(xiàng)目;學(xué)院自列自然科學(xué)項(xiàng)目。

作者簡(jiǎn)介：廖永峰（1979-），男，甘肅徽縣人，副教授，研究方向：林業(yè)及林業(yè)3S技術(shù)。 *通訊作者 收稿日期：2020-06-20