蘭州九州臺側(cè)柏生長與適宜地形條件的關(guān)系

【摘 要】側(cè)柏是甘肅省蘭州市南北兩山的主要人工造林樹種，具有良好的水土保持功能和綠化效果。蘭州北山九州臺位于蘭州市的中心地帶，是主要旅游景點白塔山公園以及休閑山莊的分布區(qū)，也是綠化的重點區(qū)域。在土壤與氣候條件基本一致的基礎(chǔ)上，海拔高度、坡度和坡向等地形條件就成為影響造林樹種生長的主導因素。本文通過設(shè)立樣地調(diào)查蘭州市九州臺不同海拔高度、坡度和坡向下側(cè)柏的樹高、胸徑、冠幅，采用模糊最優(yōu)局勢決策法確定各不同海拔高度、坡度和坡向下側(cè)柏的適宜值。結(jié)果表明，九州臺側(cè)柏適宜生長地形在海拔高度1572m-1680m，坡度為20°-35°的陽坡和半陽坡；次適宜生長地形為海拔高度1680m-1800m，坡度為20°-35°的半陽坡和半陰坡；不適宜生長地形為海拔高度1800m以上，坡度35°以上的陰坡，半陰坡，半陽坡。本研究旨在為促進蘭州北山水土保持林的營建和生態(tài)恢復提供一定的理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】側(cè)柏；蘭州九州臺；適宜性；地形條件

0.前言

側(cè)柏（Platycladus orientalis（L）Franco.）為我國特產(chǎn)種，側(cè)柏栽培范圍幾乎遍及全國，也是蘭州市南北兩山綠化的主要造林樹種。側(cè)柏對氣候條件適應(yīng)性很強，能夠在極其廣泛的氣候條件和土壤條件下生長。既喜溫暖濕潤，又耐干燥寒冷，喜光，對土壤要求不嚴，但對土壤濕度的變化比較敏感。目前，國內(nèi)學者對于側(cè)柏的研究包括育苗技術(shù)、生理生態(tài)特性、撫育技術(shù)、生物量、林分模型、立地指數(shù)表及森林景觀評價等內(nèi)容[1-4]。對不同地形條件下側(cè)柏生長也有一定的研究：如張瑜等[5]研究認為坡向?qū)?cè)柏的生長影響較大，分布于陽坡的側(cè)柏生長較快；胡淑萍等[6]研究認為坡度是影響北京山區(qū)側(cè)柏徑生長的重要因子，土壤厚度和土壤質(zhì)地會影響人工林側(cè)柏的高生長。但關(guān)于側(cè)柏人工造林生長適宜性研究報道卻很少。

由于不同土壤的地形條件，水肥狀況和物理狀況相差懸殊，對植被的生長和分布產(chǎn)生了較大影響[7]。適地適樹是保證造林質(zhì)量的關(guān)鍵和造林綠化的基本原則之一，而調(diào)查研究不同地形條件下的人工林的生長情況是探索適地適樹規(guī)律的主要方法[8]。發(fā)展水土保持林，是治理水土流失的根本措施，但蘭州市南北兩山屬黃土高原的西北邊緣綠地帶，在干燥氣候條件下，黃土堆積物經(jīng)過強烈的風蝕、水蝕作用，形成了特殊的黃土溝壑地貌，坡度較陡，植被稀疏，水土流失十分嚴重，樹種的生長常常受到較大的限制，特別是土壤水分條件的制約。由于不同的海拔高度、坡度、坡向、坡位以及其他立地因子共同作用，都會影響林木的生長發(fā)育，研究樹種的適宜地形條件就顯得尤為必要。

因此，本研究選取蘭州九州臺綠化的主要樹種側(cè)柏為研究對象，依據(jù)不同地形條件對側(cè)柏樹高，胸徑，冠幅生長的影響，采用模糊局勢決策法探尋適合側(cè)柏生長的地形條件類型，從而為促進蘭州北山水土保持林的營建和生態(tài)恢復提供一定的理論依據(jù)。

1.研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于甘肅省蘭州市北山九州臺區(qū)，地理位置35°58′54″～36°11′20″N，103°12′47″～103°58′09″E，屬北溫帶半干旱大陸性季風氣候，年均溫度5～9℃，>10℃的積溫3385.4℃，平均海拔1710m，年降雨量211mm，年蒸發(fā)量1446mm，蒸發(fā)量是降雨量的7倍。土壤為黃土母質(zhì)上發(fā)育起來的灰鈣土，有機質(zhì)含量在5～15g/kg 之間，pH8～9。區(qū)內(nèi)造林樹種主要有：刺槐（Robinia pseudoacacia）、側(cè)柏（Platycladus orientalis）、山桃（Prunus davidiana）、油松（Pinus tabulaeformis）、檸條（Caragana korshinkii）、紅砂（Reaumurta soongorica）等，人工林實行補充灌溉，一般漫灌水量 900m3/hm2，噴灌水量 600m3/hm2左右，林木生長良好。

1.2樣地設(shè)置和調(diào)查

蘭州九州臺側(cè)柏純林的主要分布區(qū)，設(shè)置10m×10m的樣地，調(diào)查樣地環(huán)境因子和側(cè)柏的生長指標。經(jīng)緯度和海拔用GPS測定，坡度和坡向用手持羅盤儀測定，胸徑采用圍尺測量；樹高用測高儀或標桿測量；采用卷尺分別測量南北和東西方向的最大冠幅，取較大者作為單株冠幅。

1.3生長適應(yīng)性評價方法

運用模糊最優(yōu)局勢決策方法評價得出適合側(cè)柏生長的地形條件類型。具體方法如下：

1.3.1計算各評價指標的效果測度值

由于所有評價指標均為效益性指標，即屬性值越大越好的指標，故可用上限效果測度公式進行計算，計算公式為：

r=u/u （1）

式中：r—效果測度值；u—實測值；u—某一類實測值中的最大值。

1.3.2確定各評價指標的權(quán)重

（1）指標的標準化處理。

采用最大離差法對指標進行無綱標準化處理。由于選擇的指標屬于“效益型”指標，因此標準化采用如下方法：

y=（x-x）/（x-x）（i=1，2，3···，27；j=1，2，3） （2）

式中：x為各指標的實測值；y為各指標的量化值；x，x分別為Ij的最大值和最小值；i為地形條件序列，j為指標序列。

（2）指標權(quán)重的確定。

本文采用均方差方法計算指標權(quán)重。該方法以各單項評價指標為隨機變量，通過上述方法所求的各指標量化值y為該隨機變量的取值。首先，求出這些隨機變量的均方差，然后將這些均方差歸一化，其結(jié)果即為各指標的權(quán)重。計算步驟為：

求隨機變量的均值E（Ij）：

E（Ij）=y （3）

求Ij均方差σ（Ij）：

σ（Ij）= （4）

指標Ij的權(quán)重wj：

w=σ（Ij）

σ（Ij） （5）

1.3.3計算適宜值

適宜值由效果測度值和權(quán)重計算得出，其計算公式為：

δ=rw （6）

式中：δ—適宜值；r—效果測度值；w—各評價指標權(quán)重。

1.3.4最優(yōu)局勢決策

根據(jù)δ={δ}中的具體數(shù)值大小進行排序，可以得到不同地形條件下的側(cè)柏林適宜值順序，其中最大適宜值即為適宜于側(cè)柏生長的最佳地形條件類型。

1.3.5評價結(jié)果檢驗

采用SPSS13.0 統(tǒng)計分析軟件對不同適宜類型下側(cè)柏的樹高、胸徑和冠幅進行單因素方差分析，多重比較采用Duncan檢驗法。

2.結(jié)果與分析

2.1不同地形條件下側(cè)柏的適宜值

經(jīng)計算，各樣地側(cè)柏生長的適宜值見表1。

適宜值是一個綜合衡量的量化指標，可以集中反映多個生長指標的信息，適宜值越大，說明該地形條件越適合側(cè)柏的生長，適宜值越小，則越不適合。但適宜與不適宜是相對的，因此確定合適的分界值是關(guān)鍵。

從表1可以看出，適宜值> 0.6 的林分，占全部樣地數(shù)的74.18%，適宜值< 0.6 的占26.82%，適宜值在0.85和0.55處變化較明顯，根據(jù)胡建忠等[9]的研究成果，按照“優(yōu)”比例較小，“良、中”比例大，“差”比例較小的原則，適當考慮到分界值的取整，結(jié)合調(diào)查的實際情況，將“0.80”“0.60”作為分界值，把側(cè)柏的生長適宜性分為3個等級，確定為適宜、較適宜、不適宜三類。

根據(jù)適應(yīng)性評價的分類標準和各地形條件下的適宜值，可以得到九州臺側(cè)柏適宜類型的地形條件為：海拔高度1572m-1680m，坡度為20o-35o的陽坡和半陽坡；較適宜類型為：海拔高度1680m-1800m，坡度為20o-35o的半陽坡和半陰坡；不適宜類型的地形條件為：海拔高度1800m以上，坡度35o以上的陰坡、半陰坡、半陽坡。

2.2不同適宜類型下側(cè)柏生長的差異性

2.2.1樹高的差異性

適宜、較適宜、不適宜類型下側(cè)柏樹高的平均值分別為：5.86m、4.76m、3.88m（見圖1），方差分析表明，三者樹高之間的差異均達極顯著水平（P<0.01）。

圖1 不同適宜類型下側(cè)柏樹高的差異性

2.2.2 胸徑的差異性

適宜、較適宜、不適宜類型下側(cè)柏胸徑的平均值分別為：8.06cm、6.30cm、3.76cm（見圖2），方差分析表明，三者胸徑之間的差異均達極顯著水平（P<0.01）。

圖2 不同適宜類型下側(cè)柏胸徑的差異性

2.2.3冠幅的差異性

適宜、較適宜、不適宜類型下側(cè)柏冠幅的平均值分別為：1.87m、1.48m、1.10m（見圖3），方差分析表明，三者冠幅之間的差異均達極顯著水平（P<0.01）。

圖3 不同適宜類型下側(cè)柏冠幅的差異性

3.討論與結(jié)論

3.1不同地形條件對側(cè)柏生長效果的影響

隨著海拔的增大，側(cè)柏各生長指標呈下降趨勢，影響程度表現(xiàn)為：冠幅>胸徑>樹高，可能是因為高海拔條件下，土壤的水分和養(yǎng)分狀況變差，影響了側(cè)柏林的生長，尤作亮等[10]也研究認為影響側(cè)柏林高生長和胸徑生長的主要因子土壤水分和土壤厚度。坡度對各生長指標都有影響，坡度>35o時，對側(cè)柏生長的抑制作用明顯，這可能是由于陡坡條件下土壤水肥條件較差，這和胡淑萍等[6]人的研究結(jié)果基本一致。坡向?qū)π貜胶凸诜绊懕容^明顯，陽坡、半陽坡的側(cè)柏長勢較好。鐘芳等[11]研究認為，有灌溉條件時，陽坡側(cè)柏的水平根系分布范圍較陰坡大，提高了其對環(huán)境資源的利用程度。張瑜等[5]也指出，在北京低山區(qū)分布于陽坡側(cè)柏生長較快。馬維偉的研究也表明，土壤水分均值大小依次為梁峁臺<半陰坡<陽坡<陰坡<半陽坡[12]。

3.2適合側(cè)柏生長的地形條件類型

根據(jù)生長適宜性評價結(jié)果，在蘭州九州臺適合側(cè)柏生長的地形條件為：海拔在1680m以下，坡度在20o～35o的半陽坡、陽坡。 較適宜的地形條件為：海拔高度1680m-1800m，坡度為20o-35o的半陽坡和半陰坡，這和側(cè)柏喜光的生物學特性是相符的，是在有適當補灌條件下的情況下得出的。經(jīng)3種類型下側(cè)柏樹高、胸徑和冠幅的差異性分析也表明評價結(jié)果是可靠的。

3.3研究的不足之處

在本研究中，反映側(cè)柏生長效果的指標只選擇了樹高、胸徑、冠幅3個常規(guī)易測的指標，還缺乏綜合性和全面性，在今后的研究中還應(yīng)考慮生長率、生物量等指標，以使評價結(jié)果更趨合理。 [科]

【參考文獻】

[1]杜文軍，謝雙喜，李永軍.側(cè)柏人工林培育技術(shù)研究進展[J].湖北林業(yè)科技，2009（2）：39-42.

[2]李效文，田甜，賈黎明，等.北京山區(qū)側(cè)柏游憩林撫育技術(shù)模式研究[N].北京林業(yè)大學學報，2008，30（3）45-50.

[3]張鴻景，顧新慶，周風景，等.側(cè)柏在北方城市綠化中應(yīng)有的地位[J].河北林業(yè)科技，2005（4）：162-163.

[4]田晶會，賀康寧.黃土半干旱區(qū)側(cè)柏氣體交換和水分利用效率日變化研究[J].北京林業(yè)大學學報，2005，27（1）：42-46.

[5]張瑜，王金增，汪力.北京低山側(cè)柏人工林資源分布與生長狀況分析[J].林業(yè)資源管理，2011（6）：73-78.

[6]胡淑萍，于新曉，孫慶艷，等.北京山區(qū)優(yōu)勢針葉樹種側(cè)柏適地性研究[N].北京林業(yè)大學學報，2008（30）：112-116.

[7]代亞麗.水土保持林學[M].1983.

[8]李積山.蘭州市南北兩山主要喬木樹種生長適宜性分析[J].甘肅科技，2010，16（26）.

[9]胡建忠，馬國力，黨維勤等.黃土高原重點水土流失區(qū)人工栽培喬木樹種的區(qū)位配置方案[J].中國水土保持科學，2004，2（1）：63～65.

[10]尤作亮.不同地形條件對濟南千佛山側(cè)柏林生長影響的初步研究[J].生態(tài)學雜志，1991，10（5）：31-34.

[11]鐘芳，王紅赤，李俊年，等.蘭州南北兩山水勢條件對側(cè)柏根系分布的影響[J].中國沙漠，2006，26（4）：559-562.

[12]馬維偉.蘭州北山側(cè)柏人工林地土壤水分物理特性研究[D].甘肅農(nóng)業(yè)大學，2008.