上海崇明區(qū)生態(tài)公益林優(yōu)良造林樹種選擇研究

盧衛(wèi)峰查勇星丁艷盛全根

(1.國家林業(yè)和草原局華東調(diào)查規(guī)劃院，浙江 杭州 310019；2.江西山和林業(yè)工程咨詢事務(wù)所有限公司，江西 南昌 330038；3.上海市林業(yè)總站，上海 200072)

崇明區(qū)是上海重要的生態(tài)屏障，也是長三角城市群和長江經(jīng)濟(jì)帶生態(tài)環(huán)境大保護(hù)的標(biāo)桿和典范?！笆奈濉逼陂g，崇明區(qū)將進(jìn)一步著力推進(jìn)林業(yè)治理體系和治理能力現(xiàn)代化，未來要努力建成具有國內(nèi)外引領(lǐng)示范效應(yīng)且具備生態(tài)環(huán)境和諧優(yōu)美、資源集約節(jié)約利用、經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展等綜合性特點(diǎn)的世界級(jí)生態(tài)島。為此，崇明區(qū)大力發(fā)展生態(tài)公益林建設(shè)，根據(jù)上海市2021年森林資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，截至2020年底，崇明區(qū)森林資源面積約35200hm2，森林覆蓋率已達(dá)30.05%。自2002年開始大規(guī)模綠化造林到目前已經(jīng)近20a，部分林地已經(jīng)到中齡林和近熟林。目前，公益林建設(shè)的重點(diǎn)也由面積規(guī)模的擴(kuò)大逐漸向生態(tài)效益的提升轉(zhuǎn)移，林地的撫育改造和生態(tài)效益的提升工程已大規(guī)模展開。因此，選擇成活率高、適應(yīng)性強(qiáng)、生長快、綜合效益好的造林樹種已成為崇明生態(tài)公益林改造的當(dāng)務(wù)之急。本研究通過對(duì)崇明區(qū)樹種資源調(diào)查，利用層析分析法篩選出適合在研究區(qū)進(jìn)行生態(tài)公益林造林的優(yōu)良樹種。

1 樹種優(yōu)化選擇模型的建立

利用層次分析法可以在充分遵循樹種選擇原則的基礎(chǔ)上解決對(duì)樹種選擇各因素間的權(quán)重問題[1]。在林木撫育工程中，通過對(duì)崇明312.8hm2林地、1130個(gè)小班進(jìn)行調(diào)查，對(duì)各類樹種的生態(tài)學(xué)特性以及功能特征進(jìn)行分析，選擇樹種的郁閉度、平均胸徑、公頃蓄積量、樹種病亡率、農(nóng)藥施用量、耐水耐鹽能力、根系特性、葉花觀賞性等指標(biāo)作為公益林造林樹種選擇的主要因素[2]。由于各樹種存在差異性，因此對(duì)各樹種特性的需求側(cè)重有所不同，為此，采用層次分析法將指標(biāo)按層次分解為不同的組成因素，并根據(jù)各因素之間的相互聯(lián)系、影響及隸屬關(guān)系進(jìn)行組合，把系統(tǒng)歸結(jié)為指標(biāo)層相對(duì)于總目標(biāo)層的重要性權(quán)重或優(yōu)劣次序排列的問題,最終建立一個(gè)多層次分析結(jié)構(gòu)模型，即崇明區(qū)生態(tài)公益林造林樹種優(yōu)化選擇模型。

2 樹種優(yōu)化選擇

2.1 樹種生長情況調(diào)查

選擇40個(gè)崇明區(qū)生態(tài)公益林常用喬木樹種進(jìn)行調(diào)查，對(duì)各個(gè)小班林木的郁閉度、平均胸徑、公頃蓄積量、植株病亡率、農(nóng)藥施用量等指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查和測(cè)定，見表1，結(jié)合調(diào)查林地樹種生長情況，建立樹種優(yōu)化選擇模型。

表1 樹種生長情況調(diào)查表

評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重是反映各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)的相對(duì)重要程度，通過對(duì)相同層次內(nèi)各項(xiàng)指標(biāo)在其功能作用的重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造兩兩比較的判斷矩陣，見表2，運(yùn)用層次分析法求解矩陣的最大特征根對(duì)應(yīng)的特征向量而得到各指標(biāo)的權(quán)重，進(jìn)行指標(biāo)權(quán)重確定[3]。

表2 各功能指標(biāo)的判斷矩陣及權(quán)重

2.2 一致性檢驗(yàn)

根據(jù)層次分析法原理:

CI=(λmax-n)/(n-1)

式中，λmax為判斷矩陣的最大特征根；n為矩陣階數(shù)=8，根據(jù)n可查表得RI(8)=1.41，據(jù)此對(duì)樹種的功能指標(biāo)判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算和檢驗(yàn)，通過計(jì)算得：

λmax=8.6640

CI=(λmax-n)/(n-1)=0.0948

CR=CI/RI(8)=0.067<0.10

據(jù)此檢驗(yàn)上述判斷矩陣符合一致性檢驗(yàn)要求。從分析結(jié)果可知，在崇明區(qū)公益林造林樹種的選擇應(yīng)重點(diǎn)考慮樹種的病蟲害抗性、根系特性、耐水耐鹽能力等指標(biāo)。

3 樹種優(yōu)化選擇結(jié)果

3.1 樹種選擇關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)分析

根據(jù)調(diào)查的40個(gè)造林樹種的生態(tài)學(xué)特性，對(duì)樹種的選擇進(jìn)行數(shù)量化處理，見表3，再依據(jù)每個(gè)待選樹種的生長情況，對(duì)相應(yīng)的各項(xiàng)生長指標(biāo)進(jìn)行打分，從而構(gòu)建各樹種評(píng)價(jià)指標(biāo)的數(shù)據(jù)矩陣，將該數(shù)據(jù)矩陣乘以指標(biāo)權(quán)重矩陣，即得出各樹種的優(yōu)化選擇結(jié)果，見表4。郁閉度、平均胸徑、公頃蓄積量調(diào)查采用群落調(diào)查方法，樹種的病蟲害調(diào)查采用隨機(jī)踏查、資料查詢、專家鑒定等方法，農(nóng)藥施用量由養(yǎng)護(hù)隊(duì)統(tǒng)計(jì)所得，耐鹽能力是根據(jù)不同鹽分區(qū)域生長對(duì)比做出綜合評(píng)估，根系特性、葉花觀賞性是根據(jù)植物的性狀進(jìn)行直觀評(píng)估[4]。從所選功能指標(biāo)的權(quán)重來看，其權(quán)重依次為植株病亡率、耐水耐鹽能力、根系特性、農(nóng)藥施用量，表明造林樹種對(duì)病蟲害的抗性和土壤的適應(yīng)性是崇明生態(tài)公益林造林樹種選擇的重要依據(jù)[5]。

表3 樹種優(yōu)化選擇指標(biāo)的評(píng)價(jià)等級(jí)

3.2 樹種評(píng)價(jià)得分及適應(yīng)性分析

由表4可知，得分最高的前10位樹種分別是中山杉、落羽杉、櫸樹、楓楊、烏桕、香樟、欒樹、水杉、無患子，基本是崇明地區(qū)的鄉(xiāng)土樹種，無論是生物量、長勢(shì)，還是耐水耐鹽性均較好，適宜作為生態(tài)公益林樹種進(jìn)行推廣。其余部分鄉(xiāng)土樹種，如泡桐、苦楝、臭椿、合歡，雖然在屋前宅后零星種植時(shí)生長表現(xiàn)良好，但在當(dāng)?shù)夭惶m應(yīng)大規(guī)模種植，會(huì)因大面積的蟲害而基本處于瀕死狀態(tài)，有的甚至成片枯死。木蘭科的樹種，如白玉蘭、二喬玉蘭、廣玉蘭、樂昌含笑，因其為肉質(zhì)根，在崇明地區(qū)總體生長較好，但在低洼地區(qū)或靠近崇北鹽堿區(qū)域生長狀況不佳。由于崇明地區(qū)風(fēng)力較大，容易出現(xiàn)倒伏情況，用這些樹種造林時(shí)應(yīng)特別關(guān)注地勢(shì)情況。此外，馬尾松、濕地松、杉木這類為酸性土壤適應(yīng)樹種，對(duì)崇明地區(qū)的偏鹽堿性和高地下水位土壤非常不適合，調(diào)查發(fā)現(xiàn)這幾種樹種在崇明基本不能正常生長。歐美楊、重陽木由于蟲害非常嚴(yán)重，雖然長勢(shì)旺盛，但每年噴藥量大，維護(hù)成本高，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響大，不宜大規(guī)模種植。女貞的種植面積占了16.9%，種植比重較大，但因女貞不耐水濕和鹽堿，長勢(shì)較差。杜英是喜酸性植物，耐寒性不強(qiáng)，在崇明區(qū)的路邊或林緣因不耐寒冷而長勢(shì)微弱，在土壤稍鹽堿區(qū)域也基本死亡，僅在林中小環(huán)境較好的區(qū)域可以生長。

表4 各造林樹種的優(yōu)選序列