呼和浩特市5種落葉喬木綠量測算方法研究

梁曉琳 廉培勇 張曉榮 呂 英

1.烏蘭察布市園林服務中心，內蒙古 烏蘭察布 012000；2.烏蘭察布市農林科學研究所，內蒙古 烏蘭察布 012000；3.內蒙古自治區林業和草原工作總站，內蒙古 呼和浩特 010020

0 引言

隨著國家園林城市、國家園林縣城創建活動的開展，綠量作為評價城市園林綠化覆蓋率的指標引起了人們的廣泛重視。綠量是單位面積上綠色植物的總量，又稱三維綠色生物量，是指生長中的植物莖、葉所占空間的多少，其實質是指植物的葉量。綠量既能作為評價城市園林綠地產生的生態效益的重要指標，又能統計城市園林綠化中的生態總量，同時可以指導城市園林綠化樹種的配植設計。內蒙古自治區呼和浩特市作為發展迅速的西部城市，對城市園林綠化樹種的綠量所產生的生態、社會和經濟效益提出了更高的要求：在發揮城市園林景觀作用的前提下，既要在有限的空間中盡可能地提高園林綠化覆蓋率，又要提高樹種種植質量［1］。要想實現這一特定目標，就要建立城市園林綠化樹種綠量模型。落葉喬木在城市園林綠化中占據重要位置。因此，建立落葉喬木綠量的二元線性回歸模型對提高城市園林綠化生態效益具有積極意義，同時能為城市在園林綠地規劃等方面提供科學指導［2］。

1 研究內容

1.1 研究樣地的選擇

2021年6月至2022年9月，在呼和浩特市的公園、高校、中心廣場等城市綠地進行實地考察。研究樣地植物種類豐富，植物數量、生態效益作為主要的考察依據。利用高分辨率影像確定所選樣地坐標，用全球定位系統（Global Positioning System，GPS）精準定位。最終選取呼和浩特市街心花園、公園、高校中心廣場作為研究樣地。

1.2 研究樹種的選擇

研究對象為呼和浩特市有代表性的杜梨、稠李、茶條槭、花楸、山杏5 種落葉喬木。對每一樹種的胸徑、冠幅、枝下高、樹高進行實測，每一樹種測100 株，共計500株。

1.3 樹種樹冠冠形及樹冠體積計算公式的確定

通過查閱文獻，了解到植物的樹冠體積（樹木的綠量）主要受冠形影響［3-4］。通過對5種落葉喬木的實地觀察，以及參考大量文獻及相關圖片，最后確定這5種樹種的冠形形狀和樹冠體積計算公式如表1所示。

表1 5種落葉喬木樹種的樹冠立體形狀及樹冠體積計算公式

1.4 測量方法

胸徑的測量是用胸徑尺測量樹木距離地面1.3 m處樹干的直徑（單位是cm），測量3 次求平均值。冠幅的測量是用卷尺測量樹冠東西、南北兩個方向的長度（單位是m），測量3次求平均值。枝下高的測量是用卷尺測量樹干上第1個一級分枝以下的高度（單位是m），測量3 次求平均值。樹高的測量采用測高儀測定（單位是m），測量3次求平均值。

1.5 數據處理

在Excel 中錄入測得的5 種落葉喬木的胸徑、冠幅、枝下高、樹高等數據及樹木綠量計算公式，并根據綠量計算公式計算出5 種落葉喬木的綠量值。將5 種落葉喬木的胸徑、冠幅、樹高的數據與計算出的綠量值錄入SPSS 20.0統計分析軟件中進行相關性分析，而后根據相關性分析結果確定哪個指標與綠量呈顯著相關，并將綠量與其呈顯著相關的指標做二元線性回歸分析，最后得出最佳二元線性回歸模型。

2 結果與分析

2.1 5種落葉喬木樹種的綠量與各指標之間的相關性分析

5 種落葉喬木樹種的綠量值與各指標的相關性分析結果如表2 所示。由表2 可知，各指標變量與5 種落葉喬木樹種的綠量都在不同程度上存在相關性，所有指標的相關系數都遠大于臨界值0.05。冠幅與綠量的相關性最高，呈極顯著相關。這說明冠幅對綠量有較大的影響。其次是樹高，其與綠量呈顯著相關。最后是胸徑，其與綠量呈正相關。研究結果說明，冠幅和胸徑這兩個指標變量可以較好地反映出綠量值，可運用冠幅和胸徑這兩個指標進行二元線性分析。

表2 5種落葉喬木樹種的綠量與各指標之間的相關性

2.2 5種落葉喬木樹種的綠量與樹高和冠幅的二元線性回歸模型

依據SPSS 20.0軟件中得到綠量與冠幅、樹高之間的二元線性關系及二元線性回歸分析中的R2值與標準誤差兩個指標（見表3至表7），擬合優度和標準誤差兩個指標均具有統計學意義。選用回歸系數中的標準誤差作為標準決定各相關系數及常量進行模型構建。模型中樹高和冠幅的R2值均在0.4～0.9，說明利用樹高和冠幅可以更好地組建二元線性回歸模型。參照樹高和冠幅的系數及常量的系數，得到5 種落葉喬木樹種的綠量與冠幅和樹高的最佳二元線性回歸模型（見表8）。

表3 稠李的綠量與樹高和冠幅的二元線性回歸模型

表4 杜梨的綠量與樹高和冠幅的二元線性回歸模型

表5 茶條槭的綠量與樹高和冠幅的二元線性回歸模型

表6 山杏的綠量與冠幅和樹高的二元線性回歸模型

表7 花楸的綠量與冠幅和樹高的二元線性回歸模型

表8 5種落葉喬木樹種的二元線性回歸模型

3 結論與討論

3.1 結論

基于相關性分析得到，5 種落葉喬木樹種的樹高、冠幅等指標對綠量均有顯著影響，且樹高和冠幅對綠量的影響較大。胸徑雖然與綠量相關性不顯著，但也對綠量計算有一定的指導作用。由二元線性回歸分析得到的模型可知，影響模型建立最關鍵的因素是擬合優度值（R2值）。在對樣地5 種落葉喬木進行二元線性回歸方程中，樹高和冠幅的R2值都在0.4 以上，說明樹高和冠幅可作為直接建立二元線性回歸模型的最佳指標。在計算綠量方面，筆者采用平面量模擬立體量來計算，對植物的胸徑、冠幅、枝下高、樹高進行測量，根據樹冠體積計算公式計算出綠量值。另外，筆者是將冠幅、樹高等指標與綠量建立相關分析，得到與綠量顯著相關的指標，進而進行二元線性回歸分析構建最佳模型，此方法可以使獲得的綠量模型更為精確。通過上述研究，實地計算落葉喬木樹種的綠量，就可以通過測量植物的樹高和冠幅進行模型的構建。研究人員可根據實際需要選擇合適的回歸方程模型對所研究區域的綠量進行估算［5］。此方法也為定量測算綠量值提供一種新的方向。如果是對城市中大片綠地進行規劃設計，可選用精度較高的二元線性回歸方程進行計算。

3.2 討論

筆者采用Excel 計算綠量值，選用SPSS 20.0 軟件進行樹種相關性分析、二元線性回歸分析。此方法對各研究區域分析綠量值與其他指標相關性和計算綠量值比較適用，但在大規模的研究區域內，結合使用遙感等技術會使數據更為科學，使測量出來的綠量值較為精確。另外，在測量植物冠幅、胸徑等指標時，難免受一些客觀因素的影響產生實驗誤差，針對這種情況，只能盡可能地減少誤差。因此，在后期還需要深入進行研究。