林家煌, 黃鐵成,*, 來風(fēng)兵, 陳孟禹, 陳蜀江, 賈 翔

1 新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 烏魯木齊 830054 2 烏魯木齊空間遙感應(yīng)用研究所, 烏魯木齊 830054 3 蘇州科技大學(xué)外國語學(xué)院, 蘇州 215009

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塔里木河中游胡楊高徑系數(shù)及其對生境的指示意義

林家煌1,2, 黃鐵成1,2,*, 來風(fēng)兵1,2, 陳孟禹2,3, 陳蜀江1,2, 賈 翔1,2

1 新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院, 烏魯木齊 830054 2 烏魯木齊空間遙感應(yīng)用研究所, 烏魯木齊 830054 3 蘇州科技大學(xué)外國語學(xué)院, 蘇州 215009

構(gòu)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(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護提供科學(xué)依據(jù)和決策參考。以野外獲取的單株胡楊樹高和胸徑為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),構(gòu)建了高徑系數(shù)模型,定量分析了胡楊高徑系數(shù)與胸徑、齡級關(guān)系及其對生境類型的響應(yīng),并對其成因進行了辨析。結(jié)果表明：①以低階地(含河漫灘)生境類型為基準,采用指數(shù)模型可以較好的模擬胡楊高徑系數(shù)隨胸徑的變化趨勢,不同生境類型下模擬曲線的響應(yīng)特征也各不相同,各生境類型的胡楊高徑系數(shù)隨胸徑的增大而減小；②隨著齡級的增大,高徑系數(shù)逐漸減??；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(dāng)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(shù)越大,其生長環(huán)境越好；反之,則越差,胡楊高徑系數(shù)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(guān)系模型理論,對生態(tài)學(xué)和測樹學(xué)理論體系的完善具有一定意義。

胡楊；高徑系數(shù)；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(qū)域,其顯著特點是分布區(qū)的不連續(xù)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(qū)生態(tài)平衡的主要組分,對維護綠洲的生態(tài)安全有著不可替代的作用[2]。國內(nèi)外許多專家和學(xué)者對胡楊的研究成果較為豐富,主要集中于胡楊種群結(jié)構(gòu)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(huán)境下胡楊樹干液流特征[25-27]、胡楊樹高-胸徑關(guān)系模型[28-30]等方面。以上研究結(jié)果表明,胡楊生長狀況與其所在生境關(guān)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(chǔ)理論研究,構(gòu)建合理、可行的定量評價胡楊生境的指標體系。

通過野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)胡楊的樹高生長對生態(tài)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(huán)境具有很好的指示意義。據(jù)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(guān)系,提出“高徑系數(shù)”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(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護提供科學(xué)依據(jù)和決策參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)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(qū)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(fā)量大。研究區(qū)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(qū)采樣點分布Fig.1 Map of sampling sites in study area

2 研究數(shù)據(jù)與研究方法

圖2 生境類型示意圖Fig.2 Habitats schematic

根據(jù)野外實地調(diào)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(shè)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(shè)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(shè)1個樣地,共3個,主要用于本研究結(jié)果驗證。其中,中階地23棵,高階地15棵,沙地11棵。

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

2.1.1 樹高胸徑數(shù)據(jù)

采用Leica TS06免棱鏡全站儀對胡楊樹高數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)

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(shù)據(jù)處理

借助SPSS 19.0統(tǒng)計軟件,將野外采集的胡楊胸徑與樹高數(shù)據(jù)進行擬合,根據(jù)不同模型對數(shù)據(jù)進行對比分析,研究發(fā)現(xiàn)對數(shù)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(guān)關(guān)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(shù)顯著性水平檢驗采用t檢驗。

2.2 研究方法

根據(jù)野外樣地調(diào)查,將最優(yōu)生境類型下的樣木樹高與胸徑關(guān)系進行擬合,把擬合較好的曲線模型作為當(dāng)?shù)刈顑?yōu)生境條件下胡楊樹高生長曲線。其中：根據(jù)野外實地調(diào)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(fā)現(xiàn)胡楊生長環(huán)境條件最為優(yōu)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(jié)性洪水淹沒,含鹽量少,土壤濕潤,在1 m以內(nèi)平均含水率21%左右,胡楊生長良好。因此將其作為當(dāng)?shù)睾鷹钭顑?yōu)生境,對其樹高與胸徑關(guān)系進行曲線擬合,該曲線即為當(dāng)?shù)刈顑?yōu)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(zhì)量優(yōu)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(shù)

胡楊高徑系數(shù)是指在相同胸徑條件下,胡楊實際測量所得的高徑比與當(dāng)?shù)刈顑?yōu)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(shù),取值在0—1之間,Pi為不同生境類型胡楊的高徑比,Pmax為當(dāng)?shù)刈顑?yōu)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(shù)。

2.2.3 擬合優(yōu)度

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

(3)

式中,y為實驗數(shù)據(jù)擬合的曲線,y′為驗證數(shù)據(jù)的擬合曲線。RNL愈接近于1,表示曲線y′的擬合優(yōu)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(shù)字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ等表示齡級的大小,數(shù)字越大,表示樹齡越大。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同生境類型胡楊生長情況

根據(jù)野外數(shù)據(jù)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(jù)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(guān)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(shù)、冪、三次項、對數(shù)等模型對其進行曲線估計,分析樹高與胸徑之間的具體關(guān)系,發(fā)現(xiàn)對數(shù)模型對應(yīng)的決定系數(shù)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(shù)N=48，相關(guān)系數(shù)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(shù)學(xué)關(guān)系，效果較好。

3.3 胡楊高徑系數(shù)

根據(jù)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(shù),統(tǒng)計處理如表2。

表2 不同生境類型胡楊高徑系數(shù)的最值

根據(jù)表2,胡楊高徑系數(shù)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(shù)最大,其次為高階地,最低為沙地,表現(xiàn)最為明顯的是不同生境類型胡楊高徑系數(shù)的最小值之間的差異。中階地生境類型胡楊高徑系數(shù)最大；其次是高階地胡楊高徑系數(shù)；最小的是沙地生境類型胡楊的高徑系數(shù)。

3.4 高徑系數(shù)隨胸徑的分布

圖4 胡楊高徑系數(shù)與胸徑的關(guān)系 Fig.4 The relationship of populus euphratica height-diameter coefficient with DBH

對胡楊高徑系數(shù)與胸徑關(guān)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(shù)N=183,相關(guān)系數(shù)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(shù)的之間的回歸關(guān)系效果很好。

根據(jù)圖4可以看出,隨著胸徑增長胡楊高徑系數(shù)呈下降趨勢,微分分析顯示：當(dāng)胡楊胸徑小于18 cm時,高徑系數(shù)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(shù)隨齡級的變化

根據(jù)文中2.2.4節(jié),對不同齡組胡楊的高徑系數(shù)進行統(tǒng)計,結(jié)果如表3所示。

根據(jù)表3,不同齡級的高徑系數(shù)各不相同,不同階地相同齡級的高徑系數(shù)也各不相同,根據(jù)統(tǒng)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(shù)逐漸減小。

3.6 高徑系數(shù)對生境類型的響應(yīng)特征

根據(jù)高徑系數(shù)計算公式,對不同生境類型胡楊的高徑系數(shù)進行計算分析,在分析胸徑與高徑系數(shù)之間關(guān)系的基礎(chǔ)上,進行回歸曲線擬合,發(fā)現(xiàn)對數(shù)模型擬合度最高,據(jù)此對3種生境高徑系數(shù)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(shù)的之間的回歸關(guān)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(dāng)?shù)刈顑?yōu)生境,本文選擇其為高徑系數(shù)的計算基準,數(shù)值為1。

(2)中階地

對胡楊高徑系數(shù)與胸徑關(guān)系進行曲線擬合(圖5),根據(jù)曲線測定的高徑系數(shù)期望值為0.480—0.994,平均為0.708。基本規(guī)律是隨著胸徑增長胡楊高徑系數(shù)下降,但下降速率較慢,近似線性趨勢,下降速率較穩(wěn)定,高徑系數(shù)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(dāng)胡楊胸徑小于22 cm時,高徑系數(shù)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(shù)變化范圍

圖5 不同生境類型高徑系數(shù)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(nèi),土壤平均含水量6%—10%,土壤全鹽量含量在0.7%左右,質(zhì)地為細沙—中壤型,期間夾有薄層粘泥層。林分多系復(fù)層結(jié)構(gòu)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(cè),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(shù)可達0.708,即在相同胸徑下樹高生長相當(dāng)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(jù)曲線測定的高階地高徑系數(shù)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(shù)下降,但下降速率是先急速下降,后趨于穩(wěn)定,高徑系數(shù)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(dāng)胡楊胸徑小于16 cm時,高徑系數(shù)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(wěn)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(shù)為0.420,即在相同胸徑下樹高生長相當(dāng)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(jù)曲線測定的沙地高徑系數(shù)期望值為0.080—0.770,平均為0.219?；疽?guī)律是隨著胸徑增長胡楊高徑系數(shù)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(shù)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(dāng)胡楊胸徑小于14 cm時,高徑系數(shù)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(wěn)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(fēng)沙和流動沙地的影響下,出現(xiàn)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(xiàn)了小胸徑胡楊的現(xiàn)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(xiàn)早衰、停滯和枯梢現(xiàn)象,高徑系數(shù)為0.219,即在相同胸徑下樹高生長相當(dāng)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(shù)主要受生境類型和胸徑影響,在相同胸徑條件下,高徑系數(shù)越小,生境越差。導(dǎo)致該現(xiàn)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(zhì)、和土壤鹽漬化程度,從而影響到胡楊林型分布的生態(tài)序列(表4)。

表4 不同生境下胡楊立地條件

3.7 結(jié)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(shù)據(jù)為驗證數(shù)據(jù),驗證結(jié)果如圖6所示。

圖6 驗證數(shù)據(jù)胡楊高徑系數(shù)與胸徑的關(guān)系 Fig.6 The relationship of verification data populus euphratica height-diameter coefficient with DBH

根據(jù)擬合優(yōu)度公式,將實驗數(shù)據(jù)擬合曲線的式4與驗證數(shù)據(jù)擬合曲線進行擬合優(yōu)度分析,發(fā)現(xiàn)驗證數(shù)據(jù)與實驗數(shù)據(jù)相吻合,其擬合優(yōu)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(fā)生發(fā)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(zhì)條件和土壤鹽漬化程度,從而影響到群落的結(jié)構(gòu)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(xiàn)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(huán)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(xù)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(zhì)部導(dǎo)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(xiàn)早衰、停滯和枯梢,處于成熟林和過熟林階段,又受到強風(fēng)沙和流動沙地的影響,出現(xiàn)枯立木和“斷頭樹”,殘存老胡楊,林相衰敗,表現(xiàn)為樹齡大、胸徑大、樹高低。因此,塔河沿岸胡楊林出現(xiàn)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(xiàn)象,高徑系數(shù)恰好能夠反映胡楊生境條件。

(2)森林生境評價指標

當(dāng)前在評價森林生境條件方面與高徑系數(shù)相近的指標主要有地位級[32]、地位指數(shù)[33]、立地類型[34]等。地位級表實際使用中只能查出其對應(yīng)的地位級等級,難以對立地條件進行數(shù)量化表達；地位指數(shù)以林分優(yōu)勢木(含亞優(yōu)勢木)的平均高與平均年齡相關(guān)關(guān)系為依據(jù)劃分的林地生產(chǎn)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(yè)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(jù)《中國森林立地分類》[35]本研究區(qū)屬于塔里木河流域立地亞區(qū)-塔里木河立地類型小區(qū)-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(shù)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(jù)高徑系數(shù)對生境的響應(yīng)關(guān)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(guān)系模型

樹高-胸徑關(guān)系模型已有很多學(xué)者針對不同樹種、不同應(yīng)用目的做過相關(guān)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(shù)是對樹高-胸徑關(guān)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(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護、森林調(diào)查、林業(yè)生產(chǎn)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(qū)內(nèi)陸河——塔里木河流域?qū)Ω邚较禂?shù)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(qū)域的適用性仍待進一步研究。

(4)胡楊生境評價研究

很多學(xué)者從不同角度開展了大量對胡楊生境的優(yōu)劣程度評價的研究。司建華[42]等人通過胡楊葉片氣孔導(dǎo)度特征與環(huán)境因子的響應(yīng)來研究胡楊適應(yīng)極端干旱生境的氣孔調(diào)節(jié)機制。葉茂[43]等人通過靈敏度指數(shù)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(yīng)的地下水埋深各不同,發(fā)現(xiàn)大胸徑胡楊比小胸徑胡楊更能適應(yīng)惡劣環(huán)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(tài)環(huán)境的改善情況。皮原月[44]等人借助樹木年輪水文學(xué)的方法研究不同退化階段胡楊多年平均徑向生長量,結(jié)果表明：中度退化區(qū)>極度退化區(qū)>重度退化區(qū)。本文使用對生境較為敏感的高徑系數(shù),能夠定量地描述胡楊所處生境,結(jié)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(dāng)于低階地(含河漫灘)生境條件下的70%、42%、22%,胡楊高徑系數(shù)越大,其生長環(huán)境越好；反之,則越差。本文與以上學(xué)者研究結(jié)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(shù)不僅與胡楊生境存在一定的響應(yīng)關(guān)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(guān)系,有待后續(xù)進一步研究。

5 結(jié)論

本文在胡楊樹高與胸徑關(guān)系的基礎(chǔ)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(shù),分析了高徑系數(shù)與胸徑、齡級的關(guān)系及其對生境類型的響應(yīng)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(shù)隨著胸徑的增大而減小。采用指數(shù)模型可以較好的模擬胡楊高徑系數(shù)隨胸徑的變化趨勢,不同生境類型下,模擬曲線的響應(yīng)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(shù)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(dāng)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(shù)與生境之間存在著明顯的對應(yīng)關(guān)系,且在不同生境類型條件下,其相關(guān)性均很高,能夠很好反映胡楊的生長環(huán)境。因此,胡楊高徑系數(shù)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(shù)越大,說明胡楊的生長環(huán)境越好；反之,則說明胡楊的生長環(huán)境越差。

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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(xué)基金項目(31460167, 41661002)

2016- 08- 11; 網(wǎng)絡(luò)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(fēng)兵, 陳孟禹, 陳蜀江, 賈翔.塔里木河中游胡楊高徑系數(shù)及其對生境的指示意義.生態(tài)學(xué)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.