哈爾濱城市森林樹木生長狀況及各生長指標的相關性分析

張 波， 王文杰,*， 周 偉， 肖 路， 呂海亮， 魏晨輝

(1.東北林業大學森林植物生態學教育部重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150040；2.中國科學院東北地理與農業生態研究所，吉林長春130102)

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哈爾濱城市森林樹木生長狀況及各生長指標的相關性分析

張 波1， 王文杰1,2*， 周 偉1， 肖 路1， 呂海亮2， 魏晨輝2

(1.東北林業大學森林植物生態學教育部重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150040；2.中國科學院東北地理與農業生態研究所，吉林長春130102)

[目的]研究哈爾濱市城市森林樹木生長狀況及各生長指標的相關關系，為指導城市樹木管理、優化城市森林結構提供理論依據。[方法]在哈爾濱市建成區隨機調查單位附屬林、道路林、景觀游憩林和生態公益林4種林分共220塊樣地，每塊樣地中分別取4～10株樹木測量其樹高、枝下高、冠幅和胸徑周長等指標。[結果] 哈爾濱市城市森林樹木樹高小于10 m近70%左右，枝下高絕大部分小于4 m，冠幅小于50 m2的占總量的69%，胸徑周長小于100 cm的樹木約占80%，冠幅和胸徑周長雖存有較大樹木(冠幅250～325 m2、胸徑周長200～250 cm)，但數量不到所調查樹木總量的5%，且冠幅大小分布較離散。樹高、枝下高、冠幅、胸徑周長平均值分別為8.57 m、2.20 m、47.93 m2、66.30 cm。4種指標之間呈顯著正相關(P<0.05)。對比4種林分發現，生態公益林樹木的樹高較其他3種林型高3 m左右，胸徑周長長20 cm左右，道路林的冠幅小于其他3種林分6～11 m2。[結論]哈爾濱市城市森林整體長勢偏小，小冠幅樹木居多，且林型間差別較大，今后應加強保護大樹和撫育管理幼樹。

哈爾濱；城市森林；生長指標；分布

城市森林樹木是城市生態系統的主體，城市樹木的生長狀況直接決定了城市森林生態服務功能的發揮以及觀賞價值的高低[1]。城市綠地的生態效益和景觀效益不僅與植物種類的多樣性和生物量有關，而且與綠地中植物的生長狀況有關[2]。城市森林作為城市環境中最易為人感知的自然要素正越來越引起人們的重視，成為學者、公眾與政府共同關注的課題[3]。目前研究主要致力于城市森林的生態效應、景觀效應、經濟效應以及社會效應等個案分析[4-8]，而對全城范圍內，細致區分不同林分種類，進行樹木生長狀態，包括樹高、枝下高、胸徑周長、冠幅投影面積大小的系統研究較少。筆者通過對哈爾濱市城市森林隨機抽樣調查，通過箱線圖(Boxplot)分析，了解哈爾濱城市森林植株大小、長勢分布狀況及其之間的相關關系，旨在為今后哈爾濱城市森林可持續經營管理提供理論依據。

1　材料與方法

1.1研究區概況研究區為整個哈爾濱市(包括市郊)，哈爾濱市位于125°42′～130°10′ E、44°04′～46°40′ N，地處我國東北部地區，黑龍江省南部，是我國緯度最高、氣溫最低的大都市。氣候屬中溫帶大陸性季風氣候，冬長夏短，全年平均降水量534 mm。哈爾濱境內天然植被是以榆樹為主的森林草原，木本植物是以楊柳科樹種為主的人工林[9]。

1.2研究方法在哈爾濱市隨機均勻取單位附屬林(主要是學校校園、居民居住區等)、道路林(分布在主要街道周邊林分)、景觀游憩林(主要是公園和植物園等)和生態公益林(主要分布于城鄉結合區域農田、河口沿岸等需要生態防護的區域)[10]，4種林分樣地數分別為58、62、43和57(圖1)。

1.3測量項目與方法測量者距所要測量樹種15 m左右，利用樹高儀(尼康)測量樹木的樹高(m)、枝下高(m)；利用軟尺測量樹木的胸徑周長(cm)；利用米尺以東西、南北2個方面測量冠幅投影的大小，并按照橢圓公式計算冠幅投影面積大小(m2)，代表樹木冠幅大小。

1.4數據分析采用JMP 10.0 軟件繪制樹高、枝下高、冠幅和胸徑周長的離群值箱線圖及其之間的相關關系圖。利用SPSS 17.0方差分析和 Duncan多重比較分析4種林型間樹高、枝下高、冠幅和胸徑周長的差異。箱線圖(Boxplot)包括5個統計量：最小值、下四分位數(Q1)、中位數(Q2)、上四分位數(Q3)與最大值[11]，反映數據分布的中心位置和散布范圍。第三四分位數與第一四分位數的差距又稱四分位間距(InterQuartile Range，IQR)。箱線圖的上下限(異常值截斷點)分別在比Q1低1.5倍IQR和比Q3高1.5倍IQR的位置上，上下限以外的數據認為是異常值，用“·”表示。

圖1　調查樣地在哈爾濱市的分布Fig.1　Distribution of surveyed plots in Harbin City

2　結果與分析

2.1樹木生長指標分布狀況由圖2可知，哈爾濱市城市森林近50%的樹樹高小于7 m，小于10 m的樹近70%，大于18 m的樹僅占1%，有5個數據屬于異常值。樹木的枝下高主要分布在1.0～3.5 m,占總數據量的75%，枝下高大于5.0 m的樹僅占2%，且均屬于異常值。哈爾濱市的樹木冠幅大部分小于50 m2，占總數據量的69%，50～100 m2的樹木占21%，樹木冠幅大小分布較離散，冠幅大于250 m2的大樹僅占4%。哈爾濱市胸徑周長小于100 cm的樹木約占80%，大于200 cm的樹木僅占2%。

圖2　哈爾濱市樹木生長指標分布箱線圖Fig.2　Boxplots of tree growth index in Harbin City

項目Item樹高Treeheightm枝下高Lowest-branchheight∥m冠幅Canopyarea∥m2胸徑周長DBH∥cm75%四分位數75%quartile11.202.9062.7286.0050%中位數50%median7.701.9026.8852.0025%四分位數25%quartile5.501.5012.8034.43均值Average8.572.2047.9366.30標準差Standarddeviation3.991.2756.4144.73均值標準誤差Standarderrorofmean0.150.052.191.74均值95%上限95%Upperlimitofaverage8.872.3052.2369.71均值95%下限95%Lowerlimitofaverage8.262.1143.6362.89

由表1可知，哈爾濱市樹木樹高、枝下高、冠幅、胸徑周長的平均值分別為8.57 m、2.20 m、47.93 m2和66.30 cm。由冠幅的標準差(56.41)可知，哈爾濱市樹木冠幅大小分布較離散，其他3個指標分布較均勻。

2.2樹木生長指標之間的關系由表2可知，哈爾濱市城市森林樹木生長指標之間關系緊密，均呈顯著正相關關系(P<0.05)，樹木胸徑周長與樹高、冠幅之間相關性最大，R2分別為0.32、0.28。其次是樹高與枝下高、冠幅之間相關關系的解釋量也大于10%。枝下高與冠幅、胸徑周長之間相關性不明顯，解釋量小于2%。

2.34種林分生長指標的差異由表3可知，生態公益林樹木較其他3種類型的林分長勢好。生態公益林樹高、胸徑周長顯著大于其他3種林型3 m左右和20 cm左右。4種林分之間，景觀游憩林枝下高最高，生態公益林最低。道路林的冠幅小于其他3種林分6～11 m2。

表2　樹木生長指標之間的相關關系

表34種林分生長指標的差異

Table 3Differences between growth indicators of 4 kinds of forests

林分類型Foresttypes樹高Treeheight∥m枝下高Lowest-branchheight∥m冠幅Canopyarea∥m2胸徑周長DBH∥cm單位附屬林Affiliatedforest8.14a2.28b54.69b66.58a道路林Roadsideforest8.28a2.46bc36.56a63.02a景觀游憩林Landscapeforest8.38a2.57c42.51a63.99a生態公益林Ecologicalwelfareforest11.49b2.01a57.88b85.03b

注：同列不同小寫字母表示4種林分間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different upper cases in the same column stand for significant differences between 4 kinds of forests (P<0.05).

3　結論與討論

該試驗結果表明，哈爾濱市城市森林偏小樹木居多，樹冠較小(大部分樹木冠幅<50 m2)，雖存在冠幅>250 m2、胸徑周長200～250 cm的較大樹木，但也不足全城樹木的5%。樹木生長指標之間存在緊密關系，樹高和胸徑周長之間表現的尤為明顯(P<0.05)。綜合比較，生態公益林樹木生長狀況顯著優于其他3種林型，道路林冠幅最小。城市森林樹木偏小可能會導致其生態服務功能低下，不能充分發揮其功能，今后在園林管理中應注重保護大樹。該研究調查所得哈爾濱市樹木長勢分布情況，為今后林分管理提供參考依據。

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Correlations Analysis of of Growth Index and Growth Status of Urban Trees in Harbin City

ZHANG Bo1, WANG Wen-jie1,2*, ZHOU Wei1et al

1.Key Laboratory of Forest Plant Ecology of Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150040; 2.Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun, Jilin 130102)

[Objective] To investigate the growth status of urban trees and their correlations of growth index in Harbin City to guide management of urban trees and optimize urban forest structure.[Method] 220 sites of affiliated forest, roadside forest, landscape forest and ecological welfare forest throughout Harbin City were investigated.Tree height, lowest-branch height, canopy-projection area,and diameter at breast height (DBH) of 4-10 trees from each site were measured.[Result] Nearly 70% of surveyed trees were less than 10 m in height, and the lowest-branch height of most measured trees was less than 4 m.The canopy area of 69% of surveyed trees was less than 50 m2.The DBH of about 80% of surveyed trees was less than 100 cm.Although there were trees with a large canopy area (250-325 m2) and DBH (200-250 cm), the proportion of their number in the total quantity of surveyed trees was less than 5%.The averages of tree height, lowest-branch height, canopy area, and DBH were 8.57 m, 2.20 m, 47.93 m2, and 66.30 cm respectively.There were significantly positive correlations between the four indicators (P<0.05).Compared with the other three types of forest, the tree height of the ecological welfare forest was higher, about 3 m, and its DBH was larger, about 20 cm.The canopy area of roadside forest was 6-11 m2smaller than that of the other three types of forest.[Conclusion] Most urban trees in Harbin City are small in general.The canopy area of most trees is small, and there is a big difference between the forest types.It is needed to protect big trees and manage and tend young trees in future.

Harbin; Urban forests; Growth index; Distribution

黑龍江省杰出青年基金項目(JC201401)；中央高校基本科研業務費專項資金項目(2572014EA01)；中國科學院百人計劃項目(Y3H1051001)；中科院重點部署項目(KFZD-SW-302-04)。

張波(1991-)，女，山東成武人，碩士研究生，研究方向：植物生態學。*通訊作者，教授，博士，博士生導師，從事植物學方面的研究。

2016-07-13

S 718.5

A

0517-6611(2016)26-0127-02