新疆野蘋果種群受損現(xiàn)狀

褚佳瑤，馮琳驕，侯毅興，陸 彪，王 強，周 龍，王 瑾

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué) 園藝學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830052；2.特克斯縣林業(yè)和草原局，新疆 伊犁 835500；3.伊犁哈薩克自治州林業(yè)科學(xué)研究院，新疆 伊犁 839300）

新疆野蘋果Malus sieversii別名塞威士蘋果、天山蘋果，是第三紀孑遺植物，已被列入中國優(yōu)先保護物種名錄。我國野蘋果天然林僅分布在新疆，且集中分布在伊犁河谷地兩側(cè)的天山山區(qū)，還有部分天然林分布在塔城地區(qū)的塔爾巴哈臺山南麓和巴爾魯克山西側(cè)海拔800 ～1 700 m 的山地[1-2]。新疆野蘋果不僅是重要的蘋果屬植物種質(zhì)資源，還是新疆野果林的重要組成部分，具有極高的保護價值[3-4]。

近年來，由氣候變化引起的干旱、溫度升高、風雪災(zāi)害以及人類對野果林的大規(guī)模開發(fā)，使得野果林的生態(tài)系統(tǒng)嚴重受損，果樹病害頻發(fā)，物種多樣性降低，種質(zhì)資源不斷減少[5-6]。據(jù)記載，1959年伊犁地區(qū)野蘋果林的面積為8 786 hm2，2005年減少到1 800 hm2，其分布面積銳減了80%[7]。目前，關(guān)于新疆野蘋果資源利用和保護的研究報道較多，如：刁永強等[8]開展了表型性狀鑒定和優(yōu)異資源的初選；張宏祥等[9]研究了海拔對種群遺傳特征的影響；李心悅等[10]報道了一種快速獲得野蘋果組培苗的方法；朱璐輝等[11]研究了衛(wèi)生采伐對新源縣退化野蘋果無性繁殖與更新的影響。但有關(guān)新疆野蘋果種群受損情況的評估鮮見報道。森林生態(tài)系統(tǒng)是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分[12]，開展林木受損狀況調(diào)查是森林健康監(jiān)測研究中必不可少的內(nèi)容[13]，調(diào)查結(jié)果可為森林資源的保護與利用提供參考?，F(xiàn)階段新疆野蘋果種群已嚴重受損，然而受損原因和現(xiàn)狀尚不明晰，難以提供科學(xué)的保育措施。筆者在新疆野蘋果典型分布區(qū)，設(shè)置臨時性樣地，通過野外實際調(diào)查，統(tǒng)計新疆野蘋果不同種群的受損情況，討論地形因子對新疆野蘋果受損情況的影響，分析反映新疆野蘋果受損情況的重要指數(shù)，期望為新疆野蘋果種群的資源保護與開發(fā)利用提供理論和技術(shù)參考。

1 研究區(qū)概況

在新疆野蘋果主要分布的伊犁地區(qū)和塔城地區(qū)進行調(diào)查，野蘋果一般生長在荒漠地帶山地中有“海洋性”氣候特色的溫和適宜的小區(qū)。伊犁地區(qū)的野蘋果分布于天山西部的伊犁谷地（80°40′ ～83°60′E，43°20′ ～44°30′N）的山地陽坡或半陰坡，海拔900 ～1 700 m，該地區(qū)有豐富的野生果樹群落，有大面積的野杏Armeniaca vulgaris、野核桃Juglans cathayensis、野生櫻桃李Prunus cerasifera、野山楂Grataegus cuneata等分布。塔城地區(qū)的野蘋果分布于塔城盆地的低山丘陵地帶（83°31′～83°60′E，46°08′～46°23′N）的山地陽坡或半陰坡，海拔800 ～1 300 m，該地區(qū)有大面積的野扁桃Amygdalus communis、野蘋果、野山楂等。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

在新疆野蘋果自然分布區(qū)域，根據(jù)野蘋果在野果林中的自然分布特點，采用樣方樣帶法，在不同海拔、不同坡向、不同坡度設(shè)置樣地，典型樣方設(shè)置為20 m×20 m，典型樣帶設(shè)置為20 m×50 m，可根據(jù)分布特點合理調(diào)整樣方大小。依據(jù)高清竹等[14]的方法劃分9個坡向：東坡、東北坡、北坡、西北坡、西坡、西南坡、南坡、東南坡、平地，在每個坡向設(shè)置樣方；依據(jù)郭濼等[15]的方法劃分6 級坡度（α）：河漫灘（0°≤α＜5°）、緩坡（5°≤α＜15°）、斜坡（15°≤α＜25°）、陡坡（25°≤α＜35°）、急坡（35°≤α＜45°）、險坡（45°≤α），在每個坡度等級設(shè)置樣方；根據(jù)野蘋果分布的海拔上限和下限，以100 m 為梯度劃分7個海拔梯度范圍，在每個梯度設(shè)置樣方。共設(shè)置20個樣方，合計6 250 m2，各樣方的基本情況見表1。對樣方內(nèi)喬木、灌木進行每木檢尺，調(diào)查高度、冠幅、胸徑、基徑、健康等級、數(shù)量等。

表1 野蘋果調(diào)查樣方的基本情況Table 1 Basic information of M.sieversii sample plot

2.2 種群徑級結(jié)構(gòu)劃分

結(jié)合實際調(diào)查情況，以胸徑（DB）代替年齡，參照劉華等[16]和劉忠權(quán)等[17]的方法，將種群劃分為8個徑級，每級胸徑間隔10 cm。第Ⅰ徑級為DB＜5 cm，第Ⅱ徑級為5 cm ≤DB＜15 cm，第Ⅲ徑級為15 cm ≤DB＜25 cm，第Ⅳ徑級為25 cm ≤DB＜35 cm， 第Ⅴ徑級為35 cm ≤DB＜45 cm， 第Ⅵ徑級為45 cm ≤DB＜55 cm，第Ⅶ徑級為55 cm ≤DB＜65 cm，第Ⅷ徑級為DB≥65 cm。

2.3 林木受損程度劃分

基于新疆野蘋果的實際情況，將樣地林木受損情況分為5個等級，詳細情況見表2。

表2 新疆野蘋果受損程度的等級劃分標準Table 2 Division of damage degree of M.sieversii

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用Excel 2010 和SPSS 21.0 軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2.4.1 指標計算

參照馬克平等[18]和孔德明等[19]的生物群落多樣性測度方法，采用Shannon-Wiener 指數(shù)（H）、Simpson 指數(shù)（H′）、Pielou 均勻度指數(shù)（J）計算野蘋果群落的物種多樣性。

由表12可以看出隨著浴比的減小，棉條表觀深度K/S值增加，在浴比1：10棉條得色最深，但是染色不勻。這是由于浴比減小，上染率越大，棉條得色越深，但浴比過小，容易染色不勻。所以宜選擇浴比1：15，以獲得良好的染色深度。

式中：Pi為第i個種的相對多度；Ni表示第i個種的個體數(shù)量；N為群落中所有種的個體總數(shù)；S為樣地內(nèi)所有物種的數(shù)量。

參照陳忠東[20]的計算方法，將植株受損等級作為林木受損等級代表數(shù)值，計算野蘋果的林木傷害指數(shù)（I）。林木傷害指數(shù)越大，林木受損程度越嚴重。

式中：G為受損等級代表數(shù)值；nd為G等級受損植株數(shù)量；Gh為最高受損等級代表數(shù)值；n為植株總數(shù)量。

2.4.2 數(shù)據(jù)分析

采用灰色關(guān)聯(lián)度分析法[21]，對20 塊樣地的地形因子與林木傷害指數(shù)進行灰色關(guān)聯(lián)度分析，找出影響新疆野蘋果受損的地形因子。采用主成分分析法[22]，對群落受損情況和群落特征進行分析，找出影響新疆野蘋果種群受損的主成分因子，采用凱撒正態(tài)化最大方差法進行旋轉(zhuǎn)。

3 結(jié)果與分析

3.1 新疆野蘋果樣地內(nèi)植株受損情況

調(diào)查樣地內(nèi)新疆野蘋果的總體受損情況見表3。由表3 可知，在所調(diào)查的1 105 株新疆野蘋果中，有729 株受到了不同程度的傷害，占總數(shù)的66.00%，多數(shù)種群已經(jīng)受到嚴重威脅。在受損的新疆野蘋果植株中：重度受損植株的比例最高，達40.47%，大部分受損樹體受到的是極為嚴重的損害，多為冰雪災(zāi)害造成的樹體壓折劈裂和病蟲害造成的樹體主枝枯死；輕度受損植株所占比例最小，為6.31%。未受損野蘋果植株376 棵，占調(diào)查植株總數(shù)的34.03%，其中有357 棵為野蘋果樹苗，占未受損野蘋果植株總數(shù)的94.68%。

表3 調(diào)查樣地內(nèi)新疆野蘋果的總體受損情況Table 3 The overall damage of M.sieversii in the sample plots

3.2 新疆野蘋果受損情況的影響因素

3.2.1 植株受損情況與徑級結(jié)構(gòu)的關(guān)系

不同徑級新疆野蘋果植株的受損等級分布見表4。由表4 可知，所調(diào)查新疆野蘋果植株主要集中在Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ徑級。林木傷害指數(shù)最大的植株屬Ⅱ徑級，為79.24；林木傷害指數(shù)最小的植株屬Ⅰ徑級，為7.12。Ⅰ徑級的植株絕大多數(shù)為幼苗，故未受損數(shù)量最多，未受損植株數(shù)量占Ⅰ徑級植株總數(shù)量的89.71%。所有受損植株中，Ⅲ徑級植株的重度受損數(shù)量最多。僅Ⅰ和Ⅳ徑級植株存在未受損情況。已受損新疆野蘋果植株的平均胸徑為23.60 cm，未受損植株的平均胸徑僅為1.24 cm。

表4 不同徑級新疆野蘋果植株的受損等級分布Table 4 Distribution of damage grades of M.sieversii plants with different diameter grades

3.2.2 植株受損情況與地形因子的關(guān)系

不同海拔梯度新疆野蘋果植株受損情況如圖1所示。由圖1 可見，在不同海拔梯度的樣方中，海拔1 300 ～1 399 m 樣方的新疆野蘋果植株的林木傷害指數(shù)最大（85.58），海拔1 100 ～1 199 m樣方的林木傷害指數(shù)最小（40.00），海拔1 100 ～1 199 m 樣方的未受損植株比例最高（48.00%），海拔低于1 000 m 和1 300 ～1 399 m 樣方的植株均受到損害。綜合來看，在各海拔梯度中，海拔1 100 ～1 199 m 樣方的植株受損情況最輕，海拔1 300 ～1 399 m 樣方的植株受損最嚴重。

圖1 不同海拔梯度新疆野蘋果植株受損情況Fig.1 Damage of M.sieversii in different altitudes plots

不同坡向新疆野蘋果植株受損情況如圖2所示。由圖2 可見，在不同坡向的樣方中，平地樣方的新疆野蘋果的林木傷害指數(shù)最大（78.24），西南坡樣方的林木傷害指數(shù)最小（8.96）。西南坡樣方的未受損植株比例最高（75.47%），西坡、東南坡和平地樣方的野蘋果植株均受到損害。綜合來看，在不同坡向的樣方中，西南坡樣方的野蘋果植株受損最輕，平地樣方的野蘋果植株受損最嚴重。

圖2 不同坡向新疆野蘋果植株受損情況Fig.2 Damage of M.sieversi in different slope aspect plots

不同坡度新疆野蘋果植株受損情況如圖3所示。由圖3 可見，在不同坡度的樣方中，河漫灘樣方的新疆野蘋果的林木傷害指數(shù)最大（78.24），緩坡樣方的林木傷害指數(shù)最小（34.38）。斜坡樣方的未受損植株比例最高（38.93%），河漫灘樣方的野蘋果植株均受到損害。綜合來看，在不同坡度的樣方中，緩坡樣方的野蘋果植株受損最輕，河漫灘樣方的野蘋果植株受損最嚴重。

圖3 不同坡度新疆野蘋果植株受損情況Fig.3 Damage of M.sieversii in different slopes plots

選取新疆野蘋果的林木傷害指數(shù)作為因變量，以海拔、坡向、坡度3個地形因子為自變量，用20個樣方的實測數(shù)據(jù)進行灰色關(guān)聯(lián)度分析。灰色關(guān)聯(lián)度值越大，表明自變量數(shù)列對因變量的影響越大。分析結(jié)果表明，各地形因子對新疆野蘋果林木傷害指數(shù)的影響由高到低依次為海拔、坡度、坡向，其與林木傷害指數(shù)的灰色關(guān)聯(lián)度依次為0.667、0.651、0.650。由此可見，海拔對新疆野蘋果受損的影響最大，坡向?qū)π陆疤O果受損的影響最小。

3.3 新疆野蘋果居群的受損情況

不同居群新疆野蘋果的群落受損和物種多樣性情況見表5。由表5 可知：托里居群新疆野蘋果的林木傷害指數(shù)最大（76.14），鞏留居群的林木傷害指數(shù)最小（25.91）；鞏留居群的未受損植株比例最高（55.56%），托里居群的未受損植株比例最低，所有植株均受到不同程度的損害?；舫蔷尤旱腟hannon-Wiener 指數(shù)最高（1.53），托里居群的Shannon-Wiener 指數(shù)最低（0.21）。額敏居群的Pielou 均勻度指數(shù)最高（0.75），托里居群的Pielou 均勻度指數(shù)最低（0.15）。托里居群的Simpson 指數(shù)最高（0.92），額敏居群的最低（0.27）。由此可見，林木傷害指數(shù)越大、未受損植株比例越小、Shannon-Wiener 指數(shù)越低、Pielou 均勻度指數(shù)越小、Simpson 指數(shù)越高，新疆野蘋果居群的受損越嚴重。

表5 不同居群新疆野蘋果的群落受損和物種多樣性情況Table 5 Community damage and species diversity of M.sieversii in different populations

不同居群新疆野蘋果的群落受損和物種多樣性情況的主成分分析結(jié)果見表6。由表6 可知，第1 主成分的累積方差貢獻率大于80%，所以僅提取了1個主成分。

表6 不同居群新疆野蘋果的群落受損和物種多樣性情況的主成分分析結(jié)果Table 6 Community damage and species diversity of M.sieversii in different populations analyzed by principal component method

第1 主成分的林木傷害指數(shù)、未受損植株比例、Shannon-Wiener 指數(shù)、Pielou 均勻度指數(shù)、Simpson 指數(shù)的得分系數(shù)分別為0.251、0.153、0.243、0.238、-0.236。林木傷害指數(shù)的成分得分系數(shù)最高，并且林木傷害指數(shù)在居群間的差異達到了顯著水平（P＜0.05），因此林木傷害指數(shù)是反映新疆野蘋果群落受損情況的重要指數(shù)；群落特征指數(shù)中，Shannon-Wiener 指數(shù)的成分得分系數(shù)最高，故Shannon-Wiener 指數(shù)是群落特征指數(shù)中反映新疆野蘋果受損情況的重要指數(shù)。

新疆野蘋果額敏居群、托里居群、鞏留居群、新源居群、霍城居群的得分依次為0.776、1.372、0.698、0.767、0.665，托里居群得分最高，霍城居群得分最低，因此托里居群野蘋果群落受損最嚴重，霍城居群野蘋果群落受損最輕。?

4 結(jié)論與討論

目前，新疆野蘋果種群中有高達66.00%的野蘋果植株受到不同程度的損害，在各徑級新疆野蘋果植株中胸徑小于5 cm 的植株受損最輕?；疑P(guān)聯(lián)度分析結(jié)果表明，海拔對新疆野蘋果受損的影響最大；主成分分析結(jié)果表明，林木傷害指數(shù)是新疆野蘋果群落受損情況的重要指數(shù)，各居群中托里居群的野蘋果群落受損最嚴重，霍城居群的野蘋果群落受損最輕。

4.1 新疆野蘋果受損情況與徑級結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系

林木種群徑級結(jié)構(gòu)是反映群落健康狀況和受干擾、受破壞程度的重要指標[23]。蘇志堯等[24]在對冰災(zāi)造成的林木受損情況研究中發(fā)現(xiàn)胸徑較大的林木受災(zāi)的比例更高。許涵等[25]在對臺風造成的林木受損情況研究中發(fā)現(xiàn)胸徑與受損情況無顯著相關(guān)性。對新疆野蘋果不同徑級植株受損情況的調(diào)查結(jié)果表明，各徑級植株均受到不同程度的損害，其中胸徑小于5 cm 的植株受損最輕?？赡苁怯捎跇潴w受損主要源于病蟲害，當前新疆野蘋果發(fā)生的主要病蟲害是腐爛病和小吉丁蟲[26]，受害枝條多來自3年生以上樹體，胸徑小于5 cm 的野蘋果植株多為當年新生幼苗，未受到病蟲害的侵染，其健康狀況良好。

4.2 新疆野蘋果受損情況與海拔之間的關(guān)系

較多研究結(jié)果表明，海拔是影響林木受損程度的重要因素之一，隨著海拔升高，溫度降低，濕度增加，使得高海拔地區(qū)的林木易受到氣候變化的影響，樹體更易發(fā)生較為嚴重的損壞[27-28]。方紫妍等[29]在對西天山不同溝谷的野果林受損情況的研究中發(fā)現(xiàn)，隨著海拔上升，林木受損比例逐漸減小。本研究結(jié)果表明，在各地形因子中海拔對新疆野蘋果受損的影響較大，海拔1 100 m 以上時新疆野蘋果有海拔越高受損越嚴重的趨勢，但在海拔1 300 ～1 400 m 時林木受損最嚴重。一方面，在低海拔地帶受到山地逆溫層的保護，新疆野蘋果能夠安全越冬[30]，顧鶴壽[31]的研究結(jié)果表明海拔850 ～1 200 m 地帶是新疆直立越冬果樹的適宜帶，在海拔大于1 200 m 的地帶極端天氣極易造成樹體損傷；另一方面，孔婷婷等[32]經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)蘋果小吉丁蟲多發(fā)生在海拔小于1 400 m 的地帶。極端天氣和病蟲害的共同影響，造成海拔梯度1 300 ～1 400 m 樣方的野蘋果樹體受損最嚴重。

本研究中僅對新疆野果林內(nèi)野蘋果樹的種群受損情況進行了調(diào)查，為給新疆野果林的資源保護和開發(fā)利用提供參考，后續(xù)將對新疆野果林內(nèi)其他重要野生果樹物種的受損情況開展調(diào)查，并分析土壤、氣候等因子對野果林內(nèi)種群受損的影響，探討保護受損野果林的方法和措施。