塔里木河中游胡楊高徑系數及其對生境的指示意義

林家煌, 黃鐵成,*, 來風兵, 陳孟禹, 陳蜀江, 賈 翔

1 新疆師范大學地理科學與旅游學院, 烏魯木齊 830054 2 烏魯木齊空間遙感應用研究所, 烏魯木齊 830054 3 蘇州科技大學外國語學院, 蘇州 215009

?

塔里木河中游胡楊高徑系數及其對生境的指示意義

林家煌1,2, 黃鐵成1,2,*, 來風兵1,2, 陳孟禹2,3, 陳蜀江1,2, 賈 翔1,2

1 新疆師范大學地理科學與旅游學院, 烏魯木齊 830054 2 烏魯木齊空間遙感應用研究所, 烏魯木齊 830054 3 蘇州科技大學外國語學院, 蘇州 215009

構建合理、可行的定量評價胡楊生境的指標體系,能夠為塔里木河流域的社會經濟可持續發展、生態環境保護提供科學依據和決策參考。以野外獲取的單株胡楊樹高和胸徑為基礎數據,構建了高徑系數模型,定量分析了胡楊高徑系數與胸徑、齡級關系及其對生境類型的響應,并對其成因進行了辨析。結果表明：①以低階地(含河漫灘)生境類型為基準,采用指數模型可以較好的模擬胡楊高徑系數隨胸徑的變化趨勢,不同生境類型下模擬曲線的響應特征也各不相同,各生境類型的胡楊高徑系數隨胸徑的增大而減小；②隨著齡級的增大,高徑系數逐漸減小；③在相同胸徑條件下,中階地、高階地、沙地等生境類型的胡楊樹高分別相當于低階地(含河漫灘)生境條件下的70%、42%、22%左右；④胡楊高徑系數越大,其生長環境越好；反之,則越差,胡楊高徑系數可以作為胡楊生境類型的敏感指示。進一步豐富了森林生境評價指標體系和樹高-胸徑關系模型理論,對生態學和測樹學理論體系的完善具有一定意義。

胡楊；高徑系數；生境類型；塔里木河

胡楊(Populuseuphratica)分布范圍橫跨歐、亞、非三個大陸,塔里木河流域是世界胡楊分布最集中的區域,其顯著特點是分布區的不連續性和沿河兩岸呈走廊狀天然林帶[1]。胡楊作為維系荒漠地區生態平衡的主要組分,對維護綠洲的生態安全有著不可替代的作用[2]。國內外許多專家和學者對胡楊的研究成果較為豐富,主要集中于胡楊種群結構特征[3-11]、水分對胡楊生理特性和種群格局的影響[12-18]、鹽分或干旱脅迫對胡楊生理機制的影響[19-24]、不同環境下胡楊樹干液流特征[25-27]、胡楊樹高-胸徑關系模型[28-30]等方面。以上研究結果表明,胡楊生長狀況與其所在生境關系密切,胡楊的各項指標(生理和物理)也能夠反映出其所在的生境條件,但是目前對胡楊生境的研究總體而言基本處于定性研究階段,定量評價指標和方法尚比較缺乏。因此,尚需進一步加強基礎理論研究,構建合理、可行的定量評價胡楊生境的指標體系。

通過野外調查發現胡楊的樹高生長對生態條件最為敏感,高徑比可以比較滿意地反映胡楊的生境條件,胡楊高徑比對胡楊生長環境具有很好的指示意義。據此,本文使用全站儀實測胡楊樹高和胸徑,分析胡楊樹高與胸徑的關系,提出“高徑系數”這一概念,以期能夠成為定量描述胡楊生境的方法,進而在一定程度上豐富了上述生境評價指標體系,對塔里木河流域胡楊分類保護、生物多樣性保護以及沙漠化治理等都具有重要的理論和實踐意義,同時也為塔里木河流域的社會經濟可持續發展、生態環境保護提供科學依據和決策參考。

1 研究區概況

研究區位于塔里木河主要支流之一的和田河庫西拉西大橋附近和阿拉爾市與輪臺縣之間的塔里木河中游的塔里木河沙雅大橋、輪臺大橋周圍(圖1),主要研究區地理坐標： 81°50′—82°20′E, 40°40′—40°60′N。氣候類型屬于溫帶大陸性氣候,常年干旱少雨,多年平均降水量僅有45.1 mm,蒸發量大。研究區林地面積263741.51 hm2,其中胡楊喬木林面積372.32 hm2,郁閉度0.2—0.5,平均樹高8—10 m,平均胸徑15—20 cm,平均林齡15—30。

圖1 研究區采樣點分布Fig.1 Map of sampling sites in study area

2 研究數據與研究方法

圖2 生境類型示意圖Fig.2 Habitats schematic

根據野外實地調查,對照《新疆森林》、《新疆植被及其利用》等資料將胡楊生境條件劃分為低階地(含河漫灘)、中階地、高階地、沙地4種類型(圖2)。采用隨機抽樣方式在4種類型生境中布設15個樣地,樣地大小為100 m×100 m,分別測量樣地中樣木的樹高和胸徑,樣地分為實驗樣地和驗證樣地。實驗樣地位于塔里木河沙雅大橋附近,不同生境條件各設置3個樣地,共12個。其中,低階地(含河漫灘)選取48棵胡楊、中階地選取86棵胡楊、高階地選取45棵胡楊、沙地地帶選取52棵胡楊。驗證樣地位于和田河的庫西拉西大橋附近和輪臺縣塔里木河橋附近,在除低階地(含河漫灘)以外的不同生境類型分別布設1個樣地,共3個,主要用于本研究結果驗證。其中,中階地23棵,高階地15棵,沙地11棵。

2.1 數據來源及處理

2.1.1 樹高胸徑數據

采用Leica TS06免棱鏡全站儀對胡楊樹高數據進行采集測量,樹高測量的原理主要是測取樹木底部和樹木頂端枝條兩個點的坐標,兩個坐標的高程差即測取的樹高,并且精準記錄下胡楊之間的相對坐標。胸徑數據的采集則使用測胸徑尺,在離地1.3 m處對胡楊胸徑進行測量記錄。

2.1.2 土壤含水量及含鹽量數據

適用土壤水分速測儀和土壤鹽分測量儀分別測定

不同生境土壤水分和含鹽量。

2.1.3 數據處理

借助SPSS 19.0統計軟件,將野外采集的胡楊胸徑與樹高數據進行擬合,根據不同模型對數據進行對比分析,研究發現對數模型擬合效果最好,因此本文采用y= logabx對胡楊樹高與胸徑的相關關系進行擬合,擬合的回歸方程顯著性水平檢驗采用F檢驗,回歸方程的各系數顯著性水平檢驗采用t檢驗。

2.2 研究方法

根據野外樣地調查,將最優生境類型下的樣木樹高與胸徑關系進行擬合,把擬合較好的曲線模型作為當地最優生境條件下胡楊樹高生長曲線。其中：根據野外實地調查以及韓路、王夏楠等[3-4]研究,對比4類生境類型分布胡楊的生長狀況,發現胡楊生長環境條件最為優越是低階地(含河漫灘)生境類型,該類型距離河面高差0.5—1 m,常受不同程度的季節性洪水淹沒,含鹽量少,土壤濕潤,在1 m以內平均含水率21%左右,胡楊生長良好。因此將其作為當地胡楊最優生境,對其樹高與胸徑關系進行曲線擬合,該曲線即為當地最優生境條件下胡楊樹高的生長曲線。

2.2.1 高徑比

胡楊高徑比是指胡楊樹高與胸徑的比值,是衡量林木質量優劣的主要指標。

(1)

其中,P為胡楊的高徑比,H為胡楊樹高,D為胡楊胸徑。

2.2.2 高徑系數

胡楊高徑系數是指在相同胸徑條件下,胡楊實際測量所得的高徑比與當地最優生境條件下胡楊高徑比之間的比值。即

(2)

式中,αi為胡楊的高徑系數,取值在0—1之間,Pi為不同生境類型胡楊的高徑比,Pmax為當地最優生境條件下胡楊的高徑比,本文選取低階地(含河漫灘)的胡楊樹高生長曲線計算其高徑系數。

2.2.3 擬合優度

擬合優度檢驗是用來檢驗實際觀測數與依照某種假設或模型計算出來的理論數之間的一致性,即：

(3)

式中,y為實驗數據擬合的曲線,y′為驗證數據的擬合曲線。RNL愈接近于1,表示曲線y′的擬合優度愈好。

2.2.4 齡組齡級

齡組是齡級的整化,不同齡組又分有不同的齡級(Nc),一個齡組可含1至3個齡級。齡組一般分為幼齡林(Ng1)、中齡林(Ng2)、近熟林(Ng3)、成熟林(Ng4)和過熟林(Ng5)5個齡組。用羅馬數字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ等表示齡級的大小,數字越大,表示樹齡越大。

3 結果與分析

3.1 不同生境類型胡楊生長情況

根據野外數據采集不同生境類型下胡楊樹高和胸徑的平均值、最小值和最大值如表1所示.

表1 不同生境類型胡楊生長狀況

根據表1,不同生境類型胡楊樹高變異較大：H沙地

3.2 各生境類型的胡楊樹高與胸徑關系

以胡楊胸徑(D)為橫坐標,樹高(H)為縱坐標,得到各生境類型的胡楊樹高與胸徑的散點分布圖,如圖3所示。

圖3 各生境類型胡楊樹高曲線Fig.3 Each habitat types populus euphratica tree height curve

從圖3可以看出,整體上各生境類型胡楊樹高隨著胸徑的增大而增大。因此,使用指數、冪、三次項、對數等模型對其進行曲線估計,分析樹高與胸徑之間的具體關系,發現對數模型對應的決定系數較大,曲線最終趨于平行,比較符合實際胡楊樹高和胸徑生長情況。

其中，低階地(含河漫灘)生境類型胡楊擬合方程：

y=3.2071ln(x)+0.3664

(4)

樣本數N=48，相關系數R2=0.748，顯著性P<0.01。擬合方程通過0.01水平檢驗，因此，該模型可以近似模擬低階地(含河漫灘)生境類型胡楊胸徑與樹高的之間的數學關系，效果較好。

3.3 胡楊高徑系數

根據上述式(1)、式(2)和式(4),以低階地(含河漫灘)生境類型為基準,計算其他不同生境類型的胡楊高徑系數,統計處理如表2。

表2 不同生境類型胡楊高徑系數的最值

根據表2,胡楊高徑系數在不同生境類型中的最值有明顯差異。其中,中階地高徑系數最大,其次為高階地,最低為沙地,表現最為明顯的是不同生境類型胡楊高徑系數的最小值之間的差異。中階地生境類型胡楊高徑系數最大；其次是高階地胡楊高徑系數；最小的是沙地生境類型胡楊的高徑系數。

3.4 高徑系數隨胸徑的分布

圖4 胡楊高徑系數與胸徑的關系 Fig.4 The relationship of populus euphratica height-diameter coefficient with DBH

對胡楊高徑系數與胸徑關系進行整體分析和線性擬合(圖4),擬合方程為：

y=2.1184e-0.07683x

(5)

式中,樣本數N=183,相關系數R2=0.884,顯著性P<0.01。擬合方程通過0.01水平檢驗,方程模擬胡楊胸徑與高徑系數的之間的回歸關系效果很好。

根據圖4可以看出,隨著胸徑增長胡楊高徑系數呈下降趨勢,微分分析顯示：當胡楊胸徑小于18 cm時,高徑系數下降速率為0.039；胸徑為18—34 cm,下降速率是0.011；胸徑大于34 cm后,曲線下降速率為0.004。

3.5 高徑系數隨齡級的變化

根據文中2.2.4節,對不同齡組胡楊的高徑系數進行統計,結果如表3所示。

根據表3,不同齡級的高徑系數各不相同,不同階地相同齡級的高徑系數也各不相同,根據統計的最小值、最大值和平均值可以看出,隨著齡級的增大,高徑系數逐漸減小。

3.6 高徑系數對生境類型的響應特征

根據高徑系數計算公式,對不同生境類型胡楊的高徑系數進行計算分析,在分析胸徑與高徑系數之間關系的基礎上,進行回歸曲線擬合,發現對數模型擬合度最高,據此對3種生境高徑系數進行模擬。擬合曲線顯著性P<0.01,擬合方程均通過0.01水平檢驗,因此,方程模擬胡楊胸徑與高徑系數的之間的回歸關系效果很好,詳見圖5。

(1)低階地(含河漫灘)

低階地(含河漫灘)為當地最優生境,本文選擇其為高徑系數的計算基準,數值為1。

(2)中階地

對胡楊高徑系數與胸徑關系進行曲線擬合(圖5),根據曲線測定的高徑系數期望值為0.480—0.994,平均為0.708。基本規律是隨著胸徑增長胡楊高徑系數下降,但下降速率較慢,近似線性趨勢,下降速率較穩定,高徑系數隨胸徑下降速率為0.005—0.045,平均下降率為0.017。微分分析顯示：當胡楊胸徑小于22 cm時,高徑系數下降速率是0.028；胸徑為22—40 cm,下降速率是0.016；胸徑大于40 cm后,曲線下降速率為0.001。

表3 各齡級高徑系數變化范圍

圖5 不同生境類型高徑系數趨勢線 Fig.5 Different habitat types of height-diameter coefficient trendline

中階地生境類型距河面高差3 m以內,土壤平均含水量6%—10%,土壤全鹽量含量在0.7%左右,質地為細沙—中壤型,期間夾有薄層粘泥層。林分多系復層結構異齡混交林,每100 m2幼林密度約為15株,主要分布在臨近水源或洪溝兩側,郁閉度0.5—0.7,平均樹高7 m,平均胸徑16 cm。樹高生長較為旺盛,平均高徑系數可達0.708,即在相同胸徑下樹高生長相當于河漫灘-低階地生境條件下的70%左右。盡管樹高生長在隨著胸徑增長也隨之放緩,但直到胸徑40 cm處樹高生長才趨于停滯。

(3)高階地

根據曲線測定的高階地高徑系數期望值為0.150—0.929,平均為0.420。也是隨著胸徑增長胡楊高徑系數下降,但下降速率是先急速下降,后趨于穩定,高徑系數隨胸徑的下降速率為0.002—0.166,平均下降率為0.026。微分分析顯示：曲線在胸徑16 cm和36 cm有兩個明顯折點,當胡楊胸徑小于16 cm時,高徑系數下降速率是0.062；胸徑16—36 cm時,下降速率是0.029；胸徑大于36 cm后,曲線下降速率為0.002,且趨于平穩下降。

高階地生境類型距河面高差3—6 m,土壤平均含水量3%—6%,0—20 cm土層含鹽量可達2%。林木生長惡化,胡楊林生長衰退、林冠稀疏,每100 m2幼林密度約為3株,林分郁閉度0.3—0.5,平均樹高10 m,平均胸徑32 cm。樹高生長相對衰退,高徑系數為0.420,即在相同胸徑下樹高生長相當于河漫灘-低階地生境條件下的42%左右。樹高生長在隨著胸徑增長而放緩,到胸徑36 cm時樹高生長趨于停滯。

(4)沙地

根據曲線測定的沙地高徑系數期望值為0.080—0.770,平均為0.219。基本規律是隨著胸徑增長胡楊高徑系數下降,沙地與中高階地類似,但其下降速率沙地較小,高徑系數隨胸徑的下降速率為0.001—0.091,平均下降率為0.014。微分分析顯示：曲線在胸徑14 cm和30 cm有兩個明顯折點,當胡楊胸徑小于14 cm時,高徑系數下降速率是0.046；胸徑為14—30 cm,下降速率是0.020；胸徑大于30 cm后,曲線下降速率為0.002,且趨于平穩下降。

沙地生境類型距河面高差6 m以上,胡楊主要分布于塔里木河的干河道附近并且常與沙漠邊緣相鄰,以沙壤為主,遠離河流,常年無河水補給,并且潛水位較深,胡楊根系無法觸及,并且受到強風沙和流動沙地的影響下,出現枯立木和“斷頭樹”,有些枯立木從枝桿上派生出一根新主桿,或者從胡楊的根部萌蘗新的胡楊枝條,所以沙地生境類型出現了小胸徑胡楊的現象。郁閉度0.1左右,平均樹高4 m,平均胸徑26 cm。胡楊樹高生長普遍出現早衰、停滯和枯梢現象,高徑系數為0.219,即在相同胸徑下樹高生長相當于河漫灘-低階地生境條件下的22%左右。樹高生長隨著胸徑增長而急劇放緩,至胸徑30 cm處樹高生長已趨于停滯。

因此,胡楊高徑系數主要受生境類型和胸徑影響,在相同胸徑條件下,高徑系數越小,生境越差。導致該現象的主要原因是由于胡楊生長條件不同而造成的,胡楊森林類型分布的地貌條件,決定著胡楊群落類型的水分補給狀況、土壤基質、和土壤鹽漬化程度,從而影響到胡楊林型分布的生態序列(表4)。

表4 不同生境下胡楊立地條件

3.7 結果驗證

利用野外收集的和田河的庫西拉西大橋附近和輪臺縣塔里木河橋附近采集的胡楊數據為驗證數據,驗證結果如圖6所示。

圖6 驗證數據胡楊高徑系數與胸徑的關系 Fig.6 The relationship of verification data populus euphratica height-diameter coefficient with DBH

根據擬合優度公式,將實驗數據擬合曲線的式4與驗證數據擬合曲線進行擬合優度分析,發現驗證數據與實驗數據相吻合,其擬合優度達0.881。

4 討論

(1)胡楊生境演替

塔里木河是個游蕩河流,兩岸以沙地為主,“林隨水生”是胡楊林自然分布最大特點之一。就胡楊林的發生發展而言河流是根本,河漫灘是搖籃,地下水是命脈,胡楊林源于河流,但也受制于河流[1]。胡楊林分布的地貌條件,決定著群落的水分補給狀況、基質條件和土壤鹽漬化程度,從而影響到群落的結構和演替方向[31]。在低階地(含河漫灘)地帶,水分充足,土壤濕潤,胡楊伴水而生,均為實生林,一般以中幼林為主,長勢茂密,表現為樹齡小胸徑小,樹高生長旺盛。隨著時間的推移,河床長時間受到流水的侵蝕下切,河漫灘和低階地向更高一級階地演化,胡楊以中壯齡林為主,主要靠萌蘗更新,樹齡和胸徑逐漸增大,樹高較高,可高達10 m以上。隨著河流改道、水源枯竭,環境逐漸惡化,階地等級進一步演變,胡楊生長量逐漸降低,處于近熟林階段,胸徑繼續生長,但樹高則接近停滯,高度依然停留在10 m左右。而到了古河床沿岸,由于水分的不足,胡楊根端隨地下水位逐漸下降而向下延伸,僅僅依賴于根系攝取少量地下水勉強維持基本生存,加上木質部導管輸水能力的下降,胡楊頂端很難有水分到達,胡楊林生長逐漸衰退,出現早衰、停滯和枯梢,處于成熟林和過熟林階段,又受到強風沙和流動沙地的影響,出現枯立木和“斷頭樹”,殘存老胡楊,林相衰敗,表現為樹齡大、胸徑大、樹高低。因此,塔河沿岸胡楊林出現了隨著生境條件的變化,胸徑差異極大,而樹高差異卻極小的怪異現象,高徑系數恰好能夠反映胡楊生境條件。

(2)森林生境評價指標

當前在評價森林生境條件方面與高徑系數相近的指標主要有地位級[32]、地位指數[33]、立地類型[34]等。地位級表實際使用中只能查出其對應的地位級等級,難以對立地條件進行數量化表達；地位指數以林分優勢木(含亞優勢木)的平均高與平均年齡相關關系為依據劃分的林地生產力等級,無法直接定量描述林木所屬生境類型；立地類型在林業上用來表示林地的森林生長條件,其分類也只是對生境的文字描述,無法進行定量描述,根據《中國森林立地分類》[35]本研究區屬于塔里木河流域立地亞區-塔里木河立地類型小區-塔里木河中游立地類型組-河漫灘立地類型、階地立地類型、老河床流動沙丘立地類型,這樣的描述過于粗略。高徑系數不僅與上述反映生境條件的指標體系無矛盾,而且還是對這個指標體系的有益補充,并且針對塔里木河胡楊林的特殊情況強化了定量表達方法,根據高徑系數對生境的響應關系能夠定量評價生境狀況,可以在一定程度上彌補上述指標體系的不足。

(3)樹高-胸徑關系模型

樹高-胸徑關系模型已有很多學者針對不同樹種、不同應用目的做過相關研究[36-41],主要對油松、落葉松、桉樹等樹種進行高徑比立木材積表編制、立木生長率測算等,高徑系數是對樹高-胸徑關系模型研究的補充,進一步豐富了該模型理論,其在胡楊保護、沙漠化防治、社會經濟可持續發展、生態環境保護、森林調查、林業生產和科研上都具有一定理論價值和實踐意義,本研究受條件限制,目前僅在干旱區內陸河——塔里木河流域對高徑系數進行了初步研究,效果理想,實用性強,針對于其他樹種和其他區域的適用性仍待進一步研究。

(4)胡楊生境評價研究

很多學者從不同角度開展了大量對胡楊生境的優劣程度評價的研究。司建華[42]等人通過胡楊葉片氣孔導度特征與環境因子的響應來研究胡楊適應極端干旱生境的氣孔調節機制。葉茂[43]等人通過靈敏度指數反映不同胸徑胡楊徑向生長量的合理地下水位,不同胸徑胡楊徑向生長靈敏度對應的地下水埋深各不同,發現大胸徑胡楊比小胸徑胡楊更能適應惡劣環境。安紅燕[15]等人通過對塔里木河下游胡楊徑向生長量變化的研究來反映胡楊生態環境的改善情況。皮原月[44]等人借助樹木年輪水文學的方法研究不同退化階段胡楊多年平均徑向生長量,結果表明：中度退化區>極度退化區>重度退化區。本文使用對生境較為敏感的高徑系數,能夠定量地描述胡楊所處生境,結果表明,在相同胸徑條件下,中階地、高階地、沙地等生境類型的胡楊樹高分別相當于低階地(含河漫灘)生境條件下的70%、42%、22%,胡楊高徑系數越大,其生長環境越好；反之,則越差。本文與以上學者研究結果相似,即階地等級越高,地下水埋深越深,胡楊退化程度越高,胡楊所處生境越差。

胡楊高徑系數不僅與胡楊生境存在一定的響應關系,其與胡楊胸徑、地下水位、土壤含鹽量、土壤水分等也都有一定的關系,有待后續進一步研究。

5 結論

本文在胡楊樹高與胸徑關系的基礎上,定義并計算了塔里木河中游不同生境類型的胡楊高徑系數,分析了高徑系數與胸徑、齡級的關系及其對生境類型的響應特征,并對其成因進行了辨析。

(1)以低階地(含河漫灘)生境類型為基準,各生境類型的胡楊高徑系數隨著胸徑的增大而減小。采用指數模型可以較好的模擬胡楊高徑系數隨胸徑的變化趨勢,不同生境類型下,模擬曲線的響應特征也各不相同。中階地、高階地、沙地生境類型胡楊高徑系數曲線在胸徑分別位于40、36、30 cm處下降速率逐漸趨于平緩。在相同胸徑條件下,胡楊樹高生長在中階地、高階地、沙地等生境類型分別相當于低階地(含河漫灘)生境條件下的70%、42%、22%左右。

(2)胡楊高徑系數與生境之間存在著明顯的對應關系,且在不同生境類型條件下,其相關性均很高,能夠很好反映胡楊的生長環境。因此,胡楊高徑系數能夠很好的作為胡楊生境條件的敏感指示,即：胡楊高徑系數越大,說明胡楊的生長環境越好；反之,則說明胡楊的生長環境越差。

[1] 王世績, 陳炳浩, 李護群. 胡楊林. 北京: 中國環境科學出版社, 1995.

[2] 王海珍, 韓路, 徐雅麗, 牛建龍, 于軍. 干旱脅迫下胡楊光合光響應過程模擬與模型比較. 生態學報, 2017, 37(7), doi: 10.5846/stxb201511242373.

[3] 韓路, 王海珍, 彭杰, 梁繼業, 馬春暉. 不同生境胡楊種群徑級結構與格局動態研究. 北京林業大學學報, 2010, 32(1): 7- 12.

[4] 王夏楠, 王亮, 呂瑞恒, 梁繼業, 周正立. 塔里木河中游不同生境胡楊種群的結構特征分析. 西北林學院學報, 2014, 29(5): 1- 6.

[5] 趙傳燕, 趙陽, 彭守璋, 王瑤, 李文娟. 黑河下游綠洲胡楊生長狀況與葉生態特征. 生態學報, 2014, 34(16): 4518- 4525.

[6] 張繪芳, 王蕾, 朱雅麗, 地力夏提·包爾漢, 丁程鋒. 塔里木盆地荒漠胡楊林結構及種群格局分析. 林業資源管理, 2016, (4): 53- 58.

[7] 張蘭, 張華, 趙傳燕. 黑河下游胡楊種群的點格局分析. 應用生態學報, 2014, 25(12): 3407- 3412.

[8] 韓路, 王家強, 王海珍, 宇振榮. 塔里木河上游胡楊種群結構與動態. 生態學報, 2014, 34(16): 4640- 4651.

[9] 馬麗亞, 席琳喬, 景春梅, 單康峰, 韓路, 馬春暉. 灰葉胡楊種群空間分布格局與動態研究. 新疆農業科學, 2014, 51(5): 935- 940.

[10] 韓路, 席琳喬, 王家強, 王海珍, 宇振榮. 塔里木河上游灰胡楊種群生活史特征與空間分布格局. 生態學報, 2013, 33(19): 6181- 6190.

[11] 程冬梅, 唐雅麗, 張坤迪, 方呈祥. 新疆天然胡楊林地區根際微生物的種群分析. 生態科學, 2013, 32(6): 711- 717.

[12] 徐海量, 鄧曉雅, 趙新風. 河道斷流對胡楊(Populuseuphratica)徑向生長量的影響. 中國沙漠, 2013, 33(3): 731- 736.

[13] 龔君君, 葉茂, 禹樸家, 史小麗, 謝亮. 生態輸水對塔里木河下游胡楊主干徑向生長量影響研究——以依干不及麻斷面為例. 干旱區資源與環境, 2011, 25(2): 162- 166.

[14] 安紅燕, 葉茂, 徐海量, 禹樸家. 塔里木河下游胡楊徑向生長量對生態輸水的響應. 中國沙漠, 2011, 31(4): 957- 962.

[15] 安紅燕, 徐海量, 葉茂, 禹樸家, 龔君君. 塔里木河下游胡楊徑向生長與地下水的關系. 生態學報, 2011, 31(8): 2053- 2059.

[16] 徐夢辰, 陳永金, 劉加珍, 王丹, 劉亞琦. 塔里木河中游水文影響下的胡楊種群格局動態. 生態學報, 2016, 36(9): 2646- 2655.

[17] 王海珍, 陳加利, 韓路, 徐雅麗, 賈文鎖. 地下水位對胡楊(Populuseuphratica)和灰胡楊(Populuspruinosa)葉綠素熒光光響應與光合色素含量的影響. 中國沙漠, 2013, 33(4): 1054- 1063.

[18] Zhao Y, Zhao C Y, Xu Z L, Liu Y Y, Wang Y, Wang C, Peng H H, Zheng X L. Physiological responses ofPopuluseuphraticaOliv. to groundwater table variations in the lower reaches of Heihe River, Northwest China. Journal of Arid Land, 2012, 4(3): 281- 291.

[19] 朱會娟, 王瑞剛, 陳少良, 張云霞, 李妮亞, 邵杰. NaCl脅迫下胡楊(Populuseuphratica)和群眾楊(P.popularis)抗氧化能力及耐鹽性. 生態學報, 2007, 37(10): 4113- 4121.

[20] 王海珍, 韓路, 賈文鎖. 胡楊(Populuseuphraticu)與灰胡楊(Populuspruinosa)種子萌發對不同鹽類脅迫的響應. 中國沙漠, 2013, 33(3): 743- 750.

[21] 史軍輝, 王新英, 劉茂秀, 陳啟民. NaCl脅迫對胡楊幼苗葉主要滲透調節物質的影響. 西北林學院學報, 2014, 29(6): 6- 11.

[22] 李志軍, 羅青紅, 伍維模, 韓路. 干旱脅迫對胡楊和灰葉胡楊光合作用及葉綠素熒光特性的影響. 干旱區研究, 2009, 26(1): 45- 52.

[23] 周朝彬, 宋于洋, 王炳舉, 李榮, 李明艷, 李園園. 干旱脅迫對胡楊光合和葉綠素熒光參數的影響. 西北林學院學報, 2009, 24(4): 5- 9.

[24] 朱成剛, 李衛紅, 馬曉東, 馬建新, 陳亞鵬. 塔里木河下游干旱脅迫下的胡楊葉綠素熒光特性研究. 中國沙漠, 2011, 31(4): 927- 936.

[25] 白云崗, 宋郁東, 周宏飛, 柴仲平. 應用熱脈沖技術對胡楊樹干液流變化規律的研究. 干旱區地理, 2005, 28(3): 373- 376.

[26] 張小由, 康爾泗, 張智慧, 張濟世. 黑河下游天然胡楊樹干液流特征的試驗研究. 冰川凍土, 2005, 17(5): 742- 746.

[27] Li W, Si J H, Yu T F, Li X Y. Response ofPopuluseuphraticaOliv. sap flow to environmental variables for a desert riparian forest in the Heihe River Basin, Northwest China. Journal of Arid Land, 2016, 8(4): 591- 603.

[28] 王金山, 哈力克·玉米提, Cyffka B, 吾斯曼·庫爾班, 彭樹宏. 塔里木河下游胡楊林胸徑結構及林木分布特征. 植物學通報, 2008, 25(6): 728- 733.

[29] Aishan T, Halik ü, Betz F, Tiyip T, Ding J L, Nuermaimaiti Y. Stand structure and height-diameter relationship of a degradedPopuluseuphraticaforest in the lower reaches of the Tarim River, Northwest China. Journal of Arid Land, 2015, 7(4): 544- 554.

[30] Aishan T, Halik U, Betz F, G?rtner P, Cyffka B. Modeling height-diameter relationship forPopuluseuphraticain the Tarim riparian forest ecosystem, Northwest China. Journal of Forestry Research, 2016, 27(4): 889- 900.

[31] 中國科學院新疆綜合考察隊. 新疆植被及其利用. 北京: 科學出版社, 1978.

[32] 劉嵐. 多因子立地分類法. 林業勘查設計, 1990, (4): 69- 70.

[33] 郎奎建, 張富, 胡光, 曹仁杰. 中國主要用材樹種標準化地位指數函數的研究. 東北林業大學學報, 1999, 27(2): 1- 5.

[34] 鄢棣. 關于立地類型的概念. 云南林業科技, 1992, (1): 27- 30.

[35] 《中國森林立地分類》編寫組. 中國森林立地分類. 北京: 中國林業出版社, 1989.

[36] 廖澤釗, 黃道年. 林木高徑比的關系. 林業資源管理, 1984, (6): 45- 47.

[37] 李旭, 趙曉波. 用高徑比法確定落葉松人工林生長率. 吉林林業科技, 1988, (4): 13- 16.

[38] 張更新. 林木高徑比變化規律的探討. 內蒙古林業科技, 1997, (1): 21- 24.

[39] 梁景生, 鐘福勝, 劉國余, 溫強, 吳國蓮, 杜初發, 梁學明. 雷州尾葉桉基徑高徑比立木材積表與高徑(基徑)比表的編制. 桉樹科技, 2003, (2): 44- 52.

[40] 梁景生, 鐘福勝, 劉國余, 吳國蓮, 溫強, 黃崇輝, 梁學明, 杜初發, 梁峰. 雷州剛果12號桉(W5無性系)林分標準表、林分蓄積量表與林分高徑比立木材積表的編制. 桉樹科技, 2004, (2): 35- 45.

[41] 梁景生, 陳穆光, 劉國余, 黃崇輝, 林樺. 雷州尾葉桉高徑比立木材積表. 桉樹科技, 2002, (2): 57-60.

[42] 司建華, 常宗強, 蘇永紅, 席海洋, 馮起. 胡楊葉片氣孔導度特征及其對環境因子的響應. 西北植物學報, 2008, 28(1): 125-130.

[43] 葉茂, 徐海量, 龔君君, 安紅燕. 不同胸徑胡楊徑向生長的合理生態水位研究. 地理科學, 2011, 31(2): 172-177.

[44] 皮原月, 葉茂, 徐長春. 塔里木河下游不同退化階段胡楊徑向生長量變化特征. 水土保持研究, 2016, 23(4): 313-317, 324-324.

The height-diameter coefficient ofPopuluseuphraticaand its indicative significance to the habitat in the middle reaches of the Tarim River

LIN Jiahuang1,2, HUANG Tiecheng1,2,*, LAI Fengbing1,2, CHEN Mengyu2,3, CHEN Shujiang1,2, JIA Xiang1,2

1CollegeofGeographyScienceandTourism,XinjiangNormalUniversity,Urumqi830054,China2UrumqiInstituteofSpatialRemoteSensingApplications,Urumqi830054,China3SchoolofForeignLanguages,SuzhouUniversityofScienceandTechnology,Suzhou215009,China

Building a reasonable and feasible index system forPopuluseuphraticahabitat evaluation in the Tarim River basin is important for social development, economic sustainable development, and ecological environmental protection and will provide a scientific basis for decision-making. Based on data forP.euphraticaheight and diameter at breast height (DBH), a model for a height-diameter coefficient was established. Quantitative analysis of the relationship between the height-diameter coefficient and DBH, age, response to habitat type, and analysis of the causes was conducted. The results showed that ① Based on the low-level landform (flood plain) habitat type, the index model simulated trends in the height-diameter coefficient ofP.euphraticawith changes in DBH. Response characteristics of simulated curves for different habitat types varied. The height-diameter coefficient ofP.euphraticaincreased in different habitat types as the DBH decreased. ② With an increase in tree age, the height-diameter coefficient gradually decreased. ③ The height ofP.euphraticaunder constant DBH conditions in the middle terrace, high terrace, and sand habitat types was equivalent to 70%, 42%, and 22%, respectively, of the height ofP.euphraticain the floodplain-low terrace. ④ The growth environment ofP.euphraticawas better when the height-diameter coefficient was higher. Thus, the height-diameter coefficient ofP.euphraticacould be a sensitive indicator ofP.euphraticahabitat types. This study further enhanced the evaluation index system for forest habitat by using tree height and DBH model theory. It has implications to the merit of the ecology and forest mensuration theory system.

Populuseuphratica; height-diameter coefficient; habitat types; Tarim River

國家自然科學基金項目(31460167, 41661002)

2016- 08- 11; 網絡出版日期:2017- 02- 28

10.5846/stxb201608111645

*通訊作者Corresponding author.E-mail: huangtiechengl@163.com

林家煌, 黃鐵成, 來風兵, 陳孟禹, 陳蜀江, 賈翔.塔里木河中游胡楊高徑系數及其對生境的指示意義.生態學報,2017,37(10):3355- 3364.

Lin J H, Huang T C, Lai F B, Chen M Y, Chen S J, Jia X.The height-diameter coefficient ofPopuluseuphraticaand its indicative significance to the habitat in the middle reaches of the Tarim River.Acta Ecologica Sinica,2017,37(10):3355- 3364.