李學(xué)進(jìn)，李國旭，鄧必平

(1.江西省全南縣林業(yè)局，江西 贛州 341800；2.江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000)

古樹名木是指在人來歷史過程中保存下來年代久遠(yuǎn)或具有重要科研、歷史和文化價(jià)值的樹木[1]。它是森林資源中的瑰寶，是自然界和前人留下來的珍貴遺產(chǎn)，客觀記錄和生動(dòng)反映了社會(huì)發(fā)展和自然變遷的痕跡[2]。保護(hù)古樹名木對研究城市的生物資源、植物分布、環(huán)境變遷和歷史文化遺產(chǎn)具有重要的科學(xué)價(jià)值[3]。因此，有關(guān)古樹名木科研價(jià)值和保護(hù)成為目前國內(nèi)外重點(diǎn)關(guān)注和熱點(diǎn)學(xué)科問題。古樹名木既能反映區(qū)域氣候變化的過程，同時(shí)也能折射出當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)活動(dòng)水平。廣安作為鄧小平故鄉(xiāng)其古樹名木眾多，古樹為城市生態(tài)綠化、鄉(xiāng)村風(fēng)土人情增添了魅力，同時(shí)對歷史文化的重現(xiàn)提供了活的化石。而名木體現(xiàn)了國家領(lǐng)導(dǎo)人、名人對一代偉人的緬懷和紀(jì)念。那么在當(dāng)前重視和保護(hù)古樹名木的熱點(diǎn)問題研究之際，廣安古樹名木資源特征是什么，資源特征在空間上如何變化，立地條件是否對古樹名木的生態(tài)因子具有影響，后續(xù)如何加強(qiáng)古樹名木的保護(hù)等問題是當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵性問題。因此，在實(shí)地調(diào)查、走訪摸底和查閱歷史文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對廣安區(qū)古樹名木樹種生態(tài)因子空間變異、立地因子對古樹名木的影響進(jìn)行了分析，對今后古樹名木的保護(hù)和科學(xué)管理具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料

古樹名木分析所需的經(jīng)緯度信息利用南方RTK、彩途K20差分GPS測定，樹高因子運(yùn)用深達(dá)威手持式激光測距望遠(yuǎn)鏡(SW-1200A)測量得到，冠幅因子運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)測量工具卡尺、卷尺測量并進(jìn)行復(fù)核；胸圍運(yùn)用高精度卷尺測量。由于古樹名木本身需要保護(hù)，在測量樹齡時(shí)根據(jù)走訪調(diào)查和查閱歷史文獻(xiàn)，再結(jié)合冠幅、樹高和胸圍指標(biāo)進(jìn)行估算。立地因子海拔、坡位、坡向和坡度運(yùn)用RTK、GPS和羅盤儀測量獲取。再結(jié)合DEM進(jìn)行解譯。另外還調(diào)查了古樹名木的分布狀態(tài)(散生或群狀)、權(quán)屬(國有、集體或個(gè)人)。

1.2 方法

1.2.1 空間插值。通過ArcGIS軟件，利用反距離加權(quán)(Inverse Distance Weighted, 簡稱IDW)插值法[4]對廣安區(qū)32個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的古樹名木生長環(huán)境和生態(tài)因子進(jìn)行插值，并繪制空間分布圖。ARCGIS10.2平臺上通過空間分析，建立全區(qū)古樹名木生態(tài)因子表達(dá)圖。

1.2.2 空間地統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。地理實(shí)體之間總是表現(xiàn)出一定的空間關(guān)聯(lián)性，即一個(gè)區(qū)域單元上的某種地理現(xiàn)象或某一屬性值是與鄰近區(qū)域單元上同一現(xiàn)象或?qū)傩灾迪嚓P(guān)的[5]。而Moran，SI指數(shù)是當(dāng)前有效解決空間自相關(guān)分析的一種模型，其好處是可直接研究古樹名木之間分布的關(guān)聯(lián)性。主要原理輸出z得分、P值和聚類/異常值類型 (COType)，當(dāng)z得分是一個(gè)較高的正值，則表示周圍的要素?fù)碛邢嗨浦?高值或低值)。輸出要素類中的COType字段會(huì)將具有統(tǒng)計(jì)顯著性(0.05 的顯著水平)的高值聚類表示為 HH(此時(shí)P值為0)，或具有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性(0.05 的顯著水平)的低值聚類表示為 LL(此時(shí)P值趨于0)。若z得分是一個(gè)較低的負(fù)值<-1.96，則表示有一個(gè)具有統(tǒng)計(jì)顯著性(0.05 的顯著水平)的空間異常值。輸出要素類中的 COType 字段將指明要素是否是高值要素而四周圍繞的是低值要素 (HL)，或者要素是否是低值要素而四周圍繞的是高值要素 (LH)。當(dāng)P值接近于1表示空間相關(guān)性較弱，或無相關(guān)性。再結(jié)合方向性分布分析工具(標(biāo)準(zhǔn)差橢圓)(Directional Distribution-Standard Deviational Ellipse)和標(biāo)準(zhǔn)距離(Standard Distance)分析，識別方向分布的趨勢和分布特征。

1.2.3 立地因子與古樹名木相關(guān)性分析。根據(jù)立地因子中海拔、坡向、坡位和坡度4個(gè)因子的不同水平，利用正交表進(jìn)行方案設(shè)計(jì)[6]，運(yùn)用Oringin Pro8.0進(jìn)行正交性實(shí)驗(yàn)計(jì)算，結(jié)合正交性結(jié)果挑選出具有代表性的組合進(jìn)行相關(guān)性分析，并對顯著性進(jìn)行0.01和0.05水平檢驗(yàn)。

表1 立地因子正交實(shí)驗(yàn)水平表

2 結(jié)果與分析

2.1 分樹種生長狀況變異特征

樹木種源生長特性在不同空間位置存在明顯差異，即樹木種源生長具有空間變異性。變異系數(shù)測度的是地理數(shù)據(jù)分布的相對差異 ，波動(dòng)性大的因子，說明數(shù)據(jù)間的差異較大。研究區(qū)古樹名木包含11科，12屬，15種，主要以黃葛樹為主，銀杏為輔，其他樹種僅占到古樹名木總量的0.83%～3.3%。黃葛樹平均樹齡134年，標(biāo)準(zhǔn)差33.32，變異系數(shù)Cv為24.89%；平均樹高13.7 m，標(biāo)準(zhǔn)差3.21，變異系數(shù)Cv為23.48%；胸圍和冠幅變異系數(shù)Cv分別達(dá)到了37.19%、33.12%，說明研究區(qū)黃葛樹樹齡、樹高、胸圍和冠幅的變異性較大，屬于強(qiáng)變異，主要是黃葛樹多數(shù)屬于古樹，受地理?xiàng)l件、管護(hù)措施、土壤性狀不同致使水、肥和人類活動(dòng)干預(yù)具有很大的差異性。銀杏平均樹齡66年，標(biāo)準(zhǔn)差62.93，變異系數(shù)Cv達(dá)到了95.42%，說明研究區(qū)銀杏樹齡差異較大，最大樹齡310年，最小樹齡只有37年，主要是銀杏樹以“小平故里”風(fēng)景名勝區(qū)的名木較多。平均樹高14.5 m，標(biāo)準(zhǔn)差3.94，變異系數(shù)Cv為27.21%；平均胸圍1.6 m，標(biāo)準(zhǔn)差0.735，變異系數(shù)Cv達(dá)到45.76%；冠幅平均值7.105 m，變異系數(shù)達(dá)到了61.33%，通過實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，銀杏古樹一般冠幅較大，銀杏名木由于大部分屬于移栽，在運(yùn)輸過程中、栽植時(shí)部分較大枝丫被人為的修剪掉了，導(dǎo)致古樹與名木銀杏的冠幅差異很大。柏木樹齡變異系數(shù)僅為3.86%，屬于弱變異，表明研究區(qū)柏木樹齡較均勻，但樹高、胸圍和冠幅變異系數(shù)Cv分別達(dá)到了27.41%、59.40%和35.29%，屬于中等變異和強(qiáng)變異。其他樹種由于在調(diào)查過程中只發(fā)現(xiàn)了單株，故生長特征不存在變異性。

表2 分樹種生長特征變異性

2.2 古樹名木海拔分布空間特征

通過廣安區(qū)古樹名木海拔分布空間圖可以看出，全區(qū)121株古樹名木最低海拔生長點(diǎn)224 m，最高海拔生長點(diǎn)為514 m，離城區(qū)較遠(yuǎn)的偏僻地區(qū)海拔較高，古樹分布較多，呈現(xiàn)典型的城市少、鄉(xiāng)村多；低海拔區(qū)域少、高海拔區(qū)域占比多的特點(diǎn)。而相關(guān)研究也表明海拔與樹的樹高、胸徑的相關(guān)性較高，均呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。

從分布比例范圍看全區(qū)有27棵古樹名木分布在低海拔區(qū)域，其聚類類型為LL低值聚類，主要集中在廣安區(qū)、化龍鄉(xiāng)和廣羅鄉(xiāng)以及肖溪鎮(zhèn)和白馬鄉(xiāng)(圖1)。從圖2直觀地反映出藍(lán)色原點(diǎn)聚集為一類海拔<300 m，Morans I指數(shù)中Z得分均>1.96，P值均為0<0.05顯著水平的檢驗(yàn)。說明研究區(qū)古樹名木從海拔上分析看，低海拔區(qū)域較少，僅占到了全部的22.31%。300～400 m海拔范圍內(nèi)的無顯著性變化，且古樹名木分布多，70棵占到全部數(shù)量的57.85%，分布區(qū)域離城區(qū)較遠(yuǎn)，方向分布結(jié)果顯示主要以廣安區(qū)為起點(diǎn)，向東北方向分布(橢圓長軸的方向)，同時(shí)標(biāo)準(zhǔn)距離StdDist值為0.139，表明在300～400 m這個(gè)范圍內(nèi)古樹名木分布多且集中。但Morans I指數(shù)Z得分均<1.96，P值均>0，表明此區(qū)域古樹名木為隨機(jī)分布，無變化和聚類規(guī)律。400～500 m海拔范圍內(nèi)呈現(xiàn)HH高高聚類，Morans I指數(shù)Z得分較大，全部大于1.96，且通過了0.05顯著性水平的檢驗(yàn)(P值均為0),大部分分布落在了方向分布和標(biāo)準(zhǔn)距離分布內(nèi)。

代表低值聚類LL(Z得分高，p值趨于0)； 代表無顯著性變化(Z得分低，p值趨于1)； 代表高值聚類HH(Z得分高，p值為0)。

圖1 廣安區(qū)古樹名木海拔分布空間特征

而名木主要分布在“鄧小平故里”，是國家領(lǐng)袖人物或省部級以上領(lǐng)導(dǎo)親自栽植的，是特定區(qū)域范圍的一種人文景觀，它受到人類活動(dòng)的干預(yù)后形成了一種具有歷史、文化、景觀與科學(xué)價(jià)值和重要紀(jì)念意義的樹木。出現(xiàn)這種分布的特點(diǎn)主要是古樹在高海拔區(qū)域、人口密度小、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和城市建設(shè)干預(yù)較少；而低海拔區(qū)域人口密度相對較大，人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)干擾性強(qiáng)、城市建設(shè)用地、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)往往會(huì)損害原有位置的古樹，致使部分古樹被迫移植移栽，或管理保護(hù)措施不到位導(dǎo)致古樹衰弱、死亡。

2.3 古樹名木生態(tài)因子空間分析

通過反距離權(quán)重插值法(IDW)對研究區(qū)古樹名木生態(tài)因子進(jìn)行空間插值分析，結(jié)果表明插值效果好，精度高(圖3)。從冠幅空間分布來看，全區(qū)古樹名木平均冠幅大小在2.259～32.946 m之間，廣門鄉(xiāng)、大安、井河、石筍鎮(zhèn)古樹平均冠幅較大，均在26 m以上，而協(xié)興鎮(zhèn)名木平均冠幅較小，變化范圍為5～9 m，離城區(qū)較遠(yuǎn)的鄭山鄉(xiāng)、大有鄉(xiāng)平均冠幅也較小，冠幅大小有從渠江沿岸向西北遞減的趨勢。在實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這種變化規(guī)律與樹種分布有一定的關(guān)系，冠幅較大的地區(qū)一般分布的是黃葛樹(除楓楊冠幅大于黃葛樹平均冠幅外)，而冠幅較小的地區(qū)分布的一般是銀杏樹或其他樹種；人類活動(dòng)對古樹名木冠幅大小也具有一定的影響，研究區(qū)古樹冠幅大部分保持了原有的狀態(tài)，名木由于移植移栽的原因，部分冠幅經(jīng)過了修枝整形。

圖3 古樹名木生態(tài)因子IDW空間插值分布圖

從樹齡空間分布來看，崇望鄉(xiāng)、鄭山鄉(xiāng)和井河鎮(zhèn)古樹樹齡較大，平均樹齡在239年～310年，城區(qū)沿渠江沿岸古樹樹齡較小，特別是人口密集較大的廣安區(qū)、方坪鄉(xiāng)、化龍和廣羅地區(qū)海拔低、人口密度大、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁，古樹的保存完整性低，致使樹齡整體偏低。胸圍分布呈現(xiàn)西北部整體大于東南部，鄭山鄉(xiāng)、蒲蓮鄉(xiāng)、大安鎮(zhèn)、彭家鄉(xiāng)的古樹胸圍整體偏大，城區(qū)四周區(qū)域沿渠江一線古樹名木胸圍整體偏小。出現(xiàn)這種分布規(guī)律主要是西北部的海拔高、離城區(qū)遠(yuǎn)，古樹保存的相對完整性好，樹齡大，樹木很少受到人類活動(dòng)的干預(yù)和破壞。研究區(qū)樹高空間分布差異性較大，分布規(guī)律宜不明顯，平均樹高變化范圍在6.75～24.82 m。彭家鄉(xiāng)、崇望鄉(xiāng)、鄭山鄉(xiāng)和大有鄉(xiāng)整體樹高較高，這種分布規(guī)律揭示了樹高空間變化的自然生長規(guī)律，樹高除受到土壤肥力、氣候條件和光熱影響外，人類活動(dòng)對樹高的干預(yù)影響較小，故出現(xiàn)了城區(qū)周圍、渠江沿岸也有部分古樹名木樹高大于西北部的現(xiàn)象。

2.4 立地因子與古樹名木生態(tài)因子相關(guān)性分析

通過分析研究區(qū)立地因子與古樹名木生態(tài)因子的相關(guān)性(表3)，發(fā)現(xiàn)坡向與冠幅、坡度與樹齡、坡度與冠幅的相關(guān)系數(shù)較大，并通過了0.01顯著檢驗(yàn)。樹高與樹齡、坡向與胸圍、坡位與樹高、坡位與海拔有一定的相關(guān)關(guān)系，并通過了0.05顯著性水平檢驗(yàn)。而冠幅與樹齡、樹高；胸圍與樹齡、坡向與樹齡、坡位與胸圍、海拔出現(xiàn)負(fù)相關(guān)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象主要是古樹隨著樹齡的增大，冠幅已完全生長好，生長特征慢慢衰弱，經(jīng)過自然環(huán)境變化的摧殘、損毀，冠幅逐漸變小；而名木雖樹齡較小，大部分都是經(jīng)過篩選樹形較好的移植移栽的，部分冠幅比古老的古樹冠幅大。而相關(guān)研究也表明，立地因子是林木生長發(fā)育的基本條件，影響到林木內(nèi)部有機(jī)物質(zhì)的積累與釋放，對林木的抗性具有重要影響。同時(shí)，立地因子與森林病蟲害的發(fā)生關(guān)系密切，尤其是直接影響森林生活因子的立地因子對森林病蟲害的發(fā)現(xiàn)起著至關(guān)重要的作用。在實(shí)地調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，生長在下部、西北方向的陰坡古樹生長勢較差，病蟲害較多。而生長在平地、脊部和東南方向陽坡的古樹生長勢較好，病蟲害較少。

3 結(jié)論與建議

古樹名木海拔空間分布特點(diǎn)離城區(qū)較遠(yuǎn)的偏僻地區(qū)海拔較高，古樹分布較多，呈現(xiàn)典型的城市少、鄉(xiāng)村多；低海拔區(qū)域少、中高海拔區(qū)域占比多的特點(diǎn)。低值海拔300 m以下LL聚類古樹分布只占22.31%，而300～400 m內(nèi)占到了57.85%，400～500 m海拔范圍內(nèi)呈現(xiàn)HH聚類僅占到19.84%。這與研究區(qū)丘陵地形也有一定的關(guān)系，低海拔區(qū)域地形平坦、人口密集、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)干預(yù)較強(qiáng)對古樹生存環(huán)境負(fù)面影響較強(qiáng)。

冠幅空間分布來看，全區(qū)古樹名木平均冠幅大小在2.259～32.946 m之間，冠幅大小有從渠江沿岸向西北遞減的趨勢；城區(qū)沿渠江沿岸古樹樹齡較小，特別是人口密集較大的廣安區(qū)、方坪鄉(xiāng)、化龍和廣羅地區(qū)海拔低、人口密度大、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁，古樹的保存完整性低，致使樹齡整體偏低；胸圍分布呈現(xiàn)西北部整體大于東南部，城區(qū)四周區(qū)域沿渠江一線古樹名木胸圍整體偏?。粯涓呖臻g分布差異性較大，分布規(guī)律宜不明顯，平均樹高變化范圍在6.75～24.82 m之間。

坡向與冠幅、坡度與樹齡、坡度與冠幅的相關(guān)系數(shù)較大，并通過了0.01顯著檢驗(yàn)。樹高與樹齡、坡向與胸圍、坡位與樹高、坡位與海拔有一定的相關(guān)關(guān)系，并通過了0.05顯著性水平檢驗(yàn)。而冠幅與樹齡、樹高；胸圍與樹齡、坡向與樹齡、坡位與胸圍、海拔出現(xiàn)負(fù)相關(guān)。

相關(guān)管理部門以后要加大對人口密集區(qū)、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)頻繁地區(qū)的古樹名木保護(hù)，特別是城市建成區(qū)、公路、鐵路沿線的古樹名木要加強(qiáng)掛牌保護(hù)，必要時(shí)修建樹池、鐵絲柵欄進(jìn)行專人管理。嚴(yán)格審批移栽手續(xù)，對毀壞、未經(jīng)批準(zhǔn)進(jìn)行砍伐和移植移栽的單位和個(gè)人進(jìn)行相應(yīng)地處罰。