陳 盼 郭盛才 陳秋菊 譚志權(quán) 張紅愛 鄧冬旺

(廣東省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院, 廣東 廣州510520)

樟樹Camphoraofficinarum屬樟科樟屬, 國家二級保護(hù)植物。 樟樹樹冠高大、 姿態(tài)雄偉, 壽命可與松柏比肩, 四季常綠, 生態(tài)功能顯著, 被視為長壽、 和睦、 尊老愛幼和謙遜淡然的象征[1]。樟樹栽培歷史悠久, 自古以來就是我國南方村莊、宅院、 道路、 水邊最好的風(fēng)水林和風(fēng)景林樹種,也是現(xiàn)代村鎮(zhèn)和城市綠化的優(yōu)良樹種[2]。 古樟樹是指樹齡大于100 a 的樟樹。 人們在長期的栽培利用過程中形成了崇拜樟樹的文化現(xiàn)象, 至今有不少地區(qū)的千年古樟被奉為“神樹”[3]。 古樟樹體現(xiàn)的不僅僅是較高的經(jīng)濟價值和強大的生態(tài)功能,還有珍貴豐富的文化內(nèi)涵, 它承載著當(dāng)?shù)刈匀粴v史文化的發(fā)展, 見證了當(dāng)?shù)氐臍v史滄桑[4]。

古樹是人類聚集區(qū)的自然和文化遺產(chǎn), 為人類提供了維持生物多樣性、 促進(jìn)生態(tài)恢復(fù)、 供給生產(chǎn)生活資料以及承載傳統(tǒng)文化和精神信仰等服務(wù)[5]。前人研究結(jié)果表明, 古樹的多樣性及分布格局受到古樹自身生物學(xué)特性[6]、 人文因子[7]、 和動植物協(xié)同關(guān)系[8]等因子的影響, 地理環(huán)境、 人為干擾、管理措施和傳統(tǒng)文化為最主要影響因子[9-10]。

在我國, 隨著生態(tài)文明建設(shè)和和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略實施, 古樹的保護(hù)和研究工作越來越受重視。當(dāng)前研究主要集中在古樹名木資源調(diào)查[11]、 空間分布特征[12-13]、 信息化管理[14]、 復(fù)壯與養(yǎng)護(hù)[15]、健康評價[16]及保護(hù)利用[17-18]等方面, 關(guān)于古樹生長影響因子的研究較少[10,19], 特別是缺少對單一古樹樹種的研究, 不利于制定切實有效的古樹保護(hù)和管理措施。

廣東省屬東亞季風(fēng)區(qū), 從北向南分別為中亞熱帶、 南亞熱帶和熱帶氣候, 氣候適宜, 降雨充沛, 野生動植物資源豐富, 古樹名木物種較多。本文分析了廣東省古樟樹資源的形態(tài)特征、 空間分布特征和生長狀態(tài), 對古樟樹的樹齡、 樹高、胸徑和冠幅及影響因子進(jìn)行相關(guān)分析, 以期掌握廣東省古樟樹的分布特征和規(guī)律, 探明影響古樟樹生長與分布的主要因素, 為古樟樹的保護(hù)和保育提供技術(shù)支撐, 為廣東省古樹保護(hù)管理和生態(tài)建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

廣東省地處中國南部沿海, 坐標(biāo)北緯20°09′～25°31′和東經(jīng)109°45′～117°20′, 土地總面積17.98萬km2, 地勢北高南低, 地貌以山地、 丘陵為主。2022 年全年年平均氣溫22.2℃, 年平均降水量1 530 mm, 夏季經(jīng)常遭受臺風(fēng)干擾。 同時, 廣東省是各種氣象災(zāi)害多發(fā)省份, 主要災(zāi)害有暴雨洪澇、臺風(fēng)、 強對流天氣、 雷擊、 高溫、 干旱及低溫陰雨、寒露風(fēng)、 寒潮、 冰(霜) 凍等低溫災(zāi)害[20]。 根據(jù)廣東省古樹名木普查統(tǒng)計結(jié)果, 廣東省古樹名木總數(shù)為80 398 株, 其中, 一級古樹754 株, 二級古樹4 810 株, 三級古樹74 760 株, 名木74 株[21]。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究數(shù)據(jù)來源于2019 年12 月9 日廣東省古樹名木普查系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)的調(diào)查和測量按照《古樹名木普查技術(shù)規(guī)范》 (LY/T 2738-2016)[22]的要求, 逐株測量古樟樹的樹高、 胸徑和冠幅, 樹高采用測高儀(精度1 cm) 測量, 胸徑和冠幅采用皮尺(精度l cm) 測量, 并記錄古樹的生長狀態(tài),包括寄生、 病蟲害、 樹干傾斜等因子。 樹齡采取胸徑生長模型法估算, 同時參考相關(guān)史料和傳說。采用便攜式GPS 定位坐標(biāo), 坐標(biāo)系為WGS84。 在廣東省數(shù)字高程模型(DEM) 中提取海拔、 坡度和坡向數(shù)據(jù)(30 m 分辨率)。 年均溫度、 等溫性、年均降雨量等19 個環(huán)境因子數(shù)據(jù)來源于World-Clim 全球高分辨率(5 km) 氣候數(shù)據(jù)分享平臺。

1.3 研究方法與數(shù)據(jù)分析

古樟樹等級和生長勢分類標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)《古樹名木普查技術(shù)規(guī)范》 (LY/T 2738-2016) 的標(biāo)準(zhǔn)劃分。古樟樹樹高、 胸徑與冠幅的相關(guān)性和古樟樹與環(huán)境因子的相關(guān)性采用皮爾遜相關(guān)系數(shù)法(Pearson's correlation), 利用軟件R4.3.0 進(jìn)行分析。

利用Arc GIS10.8 軟件, 在廣東省數(shù)字高程模型(DEM) 中提取古樟樹分布點上的海拔、 坡度和坡向數(shù)據(jù), 在WorldClim 柵格數(shù)據(jù)中提取年均溫度、等溫性、 年均降雨量等19 個環(huán)境因子數(shù)據(jù)。

參考前人的研究成果[23-24], 制定廣東省古樟樹生長狀況評定標(biāo)準(zhǔn)(表1), 對調(diào)查記錄表中古樟樹生長狀態(tài)因子進(jìn)行賦值, 包括寄生、 病蟲害、樹洞、 環(huán)境污染等10 個因子, 無影響賦“0”, 有影響賦“1”。

表1 廣東省古樟樹生長狀況評定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation standard for growth state of ancient Camphora officinarum in Guangdong province

應(yīng)用線性混合模型 (linear mixed model,LME), 選擇獨立結(jié)構(gòu)(又稱方差分量結(jié)構(gòu)) VC,對古樟樹與環(huán)境因子、 生長狀態(tài)等因子進(jìn)行線性混合模型參數(shù)估值。 模型中固定效應(yīng)選擇海拔、 坡度、坡向、 年均溫度、 年均降雨量和等溫性等常見的環(huán)境因子, 隨機效應(yīng)選擇對古樟樹生長影響可見的寄生、 病蟲害、 樹洞、 環(huán)境污染等10 個因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 古樟樹資源特征分析

廣東省現(xiàn)有古樟樹5816 株, 占廣東省古樹名木總數(shù)量的7.23%。 其中, 一級古樟樹58 株, 占古樟樹總數(shù)的1%; 二級古樟樹414 株, 占7.12%; 三級古樟樹5 344 株, 占91.88%。

2.1.1 形態(tài)結(jié)構(gòu)特征 廣東省古樟樹樹齡、 樹高、 胸徑和冠幅的結(jié)構(gòu)特征見圖1。 由圖1 可見,廣東省古樟樹隨著樹齡增大, 物種數(shù)量逐漸減少。古樟樹樹齡主要集中在100～199 a, 數(shù)量4 384 株,占古樟樹總數(shù)量的75.37%, 平均樹齡167 a, 樹齡最大的古樟樹位于云浮市郁南縣桂圩鎮(zhèn), 樹齡1 200 a。 樹齡超過500 a 的古樟樹58 株, 超過1 000 a 的3 株。

圖1 廣東省古樟樹樹齡、 樹高、 胸徑和冠幅的結(jié)構(gòu)特征Fig.1 Structure characteristics of age, height, chest diameter, and canopy width of ancient Camphora officinarum in Guangdong province

廣東省古樟樹的樹高、 胸徑和冠幅結(jié)構(gòu)特征均為正態(tài)分布。 古樟樹樹高主要集中在12.0～20.0 m,數(shù)量4 128 株, 占古樟樹總數(shù)量的70.98%, 平均樹高16.2 m; 樹高最高的古樟樹位于韶關(guān)南雄市百順鎮(zhèn)鄧洞村, 樹高35 m。 古樟樹胸徑主要集中在63.7～127.4 cm, 數(shù)量3 951 株, 占古樟樹總數(shù)量的67.93%, 平均胸徑98.3 cm; 胸徑最大的古樟樹位于肇慶市封開縣羅董鎮(zhèn)羅董社區(qū)居委會, 胸徑515.9 cm。 古樟樹冠幅主要集中在12.0 ～20.0 m,數(shù)量4 044 株, 占古樟樹總數(shù)量的69.53%, 平均冠幅16.3 m; 冠幅最大的古樟樹位于潮州市饒平縣樟溪鎮(zhèn)烈火村委會, 冠幅74 m。

對古樟樹的樹高、 胸徑和冠幅進(jìn)行相關(guān)性分析, 結(jié)果表明, 樹高與胸徑、 樹高與冠幅、 胸徑與冠幅均具有極顯著(P＜0.001) 的正相關(guān)關(guān)系,相關(guān)系數(shù)分別為0.241、 0.423、 0.509。

2.1.2 空間分布特征 廣東省古樟樹的空間分布詳見圖2。 按個體數(shù)量統(tǒng)計, 韶關(guān)、 清遠(yuǎn)和湛江市排名前3 位, 古樟樹數(shù)量分別為2 290、 676 和526 株,占古樟樹總數(shù)量的39.37%、 11.62%和9.04%; 3 市數(shù)量合計達(dá)4168 株, 占古樟樹總數(shù)量的71.66%。汕頭、 汕尾和佛山市的古樟樹數(shù)量最少, 分別為19、 18 和36 株, 占古樟樹總數(shù)量的0.33%、 0.31%和0.62%。 東莞和潮州市的古樟樹也較少, 分布數(shù)量占比不足廣東省古樟樹總數(shù)量的1%。

圖2 廣東省古樟樹分布Fig.2 Distribution map of ancient Camphora officinarum in Guangdong province

按保護(hù)等級統(tǒng)計, 廣東省一級古樟樹(樹齡≥500 a) 有58 株, 分布在韶關(guān)、 清遠(yuǎn)、 惠州、 深圳等12 個地級市, 河源、 梅州、 汕頭、 汕尾、 潮州、 揭陽等9 個地級市沒有分布。 韶關(guān)市一級古樟樹30 株, 分布數(shù)量最多, 占一級古樟樹總數(shù)量的51.72%; 惠州、 清遠(yuǎn)和深圳市各有4 株, 并列第2 位。 二級古樟樹(300 a≤樹齡＜500 a) 有414株, 分布在廣東省20 個地級市, 東莞市沒有分布。 韶關(guān)市分布數(shù)量最多, 有244 株, 占二級古樟樹總數(shù)量的58.94%; 其次為肇慶市, 有39 株,占二級古樟樹總數(shù)量的9.42%; 清遠(yuǎn)市次之, 有35 株, 占二級古樟樹總數(shù)量的8.45%; 佛山、 河源和汕頭市僅1 株。

2.1.3 生長狀態(tài)特征 廣東省古樟樹按照生長勢統(tǒng)計, 正常株5 235 株, 占古樟樹總數(shù)量的90.01%; 衰弱株508 株, 占8.73%; 瀕危株63株, 占1.08%。

廣東省古樟樹有312 株受病蟲害侵?jǐn)_, 占古樟樹總數(shù)量的5.36%; 有656 株受寄生干擾, 占11.28%; 有52 株樹干中空, 占0.89%; 有66 株出現(xiàn)樹洞, 占1.13%; 樹冠枯斷枝比例＞5%的有268 株, 占4.61%; 根系裸露比例＞5%的有72 株,占1.24%; 有572 株樹干生長空間受限, 占9.83%; 有364 株根部通氣透水性受阻, 占6.26%; 有427 株受環(huán)境污染威脅, 占7.34%。

2.2 古樟樹的影響因子分析

2.2.1 古樟樹與環(huán)境因子的相關(guān)性分析 廣東省古樟樹樹齡、 樹高、 胸徑、 冠幅與海拔、 坡度、坡向、 年均溫、 年均降雨量等22 個環(huán)境因子的相關(guān)性分析結(jié)果見表2。 由表2 可見: 樹齡、 樹高、胸徑和冠幅與大多數(shù)環(huán)境因子呈極顯著 (P＜0.001) 的相關(guān)性, 但與坡向的相關(guān)性不顯著; 且整體上與海拔、 坡度呈正相關(guān), 與溫度和降雨類環(huán)境因子呈負(fù)相關(guān)。海拔與古樟樹的胸徑呈顯正相關(guān)(P＜0.05),與冠幅呈顯顯著正相關(guān)(P＜0.01)。 溫度類環(huán)境因子中, 最暖月最高溫與樹高呈極顯著負(fù)相關(guān),與古樟樹樹齡、 胸徑、 冠幅無顯著相關(guān)性; 年均日溫差、 季節(jié)溫度差、 年均溫度差與古樟樹樹齡、樹高、 胸徑和冠幅呈極顯著正相關(guān)。 降雨類環(huán)境因子中, 最干月降雨量、 最干季降雨量、 最冷季降雨量與古樟樹樹齡、 樹高、 胸徑和冠幅呈極顯著正相關(guān), 其它因子呈極顯著負(fù)相關(guān)。

表2 廣東省古樟樹與環(huán)境因子的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between ancient Camphora officinarum and environmental factors in Guangdong province

2.2.2 古樟樹與環(huán)境因子、 生長狀態(tài)的線性混合

模型分析 廣東省古樟樹與環(huán)境因子、 生長狀態(tài)因子的線性混合模型分析結(jié)果見表3。 結(jié)果表明,按照對古樟樹樹齡的影響大小將相關(guān)因子排序,固定效應(yīng)依次為: 年均降雨量＞坡度＞年均溫度＞海拔＞等溫性＞坡向; 隨機效應(yīng)依次為: 樹洞＞樹干中空＞寄生＞生長空間＞枯斷枝比＞環(huán)境污染物＞樹干傾斜＞根系裸露＞根部通氣透水性＞病蟲害。

表3 廣東省古樟樹與環(huán)境因子和生長狀態(tài)的線性混合模型參數(shù)估值Table 3 Parameter estimation of linear mixed model of ancient Camphora officinarum with environmental factors and growth state in Guangdong province

按照對古樟樹樹高的影響大小將相關(guān)因子排序, 固定效應(yīng)依次為: 海拔＞年均降雨量＞坡度＞年均溫度＞坡向＞等溫性; 隨機效應(yīng)依次為: 根系裸露＞樹干傾斜＞寄生＞根部通氣透水性＞病蟲害＞樹洞＞枯斷枝比＞生長空間＞樹干中空＞環(huán)境污染物。

按照對古樟樹胸徑的影響大小將相關(guān)因子排序, 固定效應(yīng)依次為: 年均降雨量＞坡度＞海拔＞年均溫度＞等溫性＞坡向; 隨機效應(yīng)依次為: 樹洞＞樹干中空＞根系裸露＞枯斷枝比＞寄生＞環(huán)境污染物＞生長空間＞根部通氣透水性＞樹干傾斜＞病蟲害。

按照對古樟樹冠幅的影響大小將相關(guān)因子排序, 固定效應(yīng)依次為: 年均降雨量＞年均溫度＞海拔＞坡度＞等溫性＞坡向; 隨機效應(yīng)依次為: 寄生＞根系裸露＞枯斷枝比＞生長空間＞樹干傾斜＞環(huán)境污染物＞樹洞＞根部通氣透水性＞樹干中空＞病蟲害。

3 結(jié)論與討論

廣東省現(xiàn)存古樟樹5816 株, 平均樹齡167 a,平均樹高16.2 m, 平均胸徑98.3 cm, 平均冠幅16.3 m。 古樟樹的物種數(shù)量在廣東省古樹名木中排第3 位, 僅次于榕樹Ficusmicrocarpa和荔枝Litchichinensis。 古樟樹主要以三級古樹 (100 a≤樹齡＜300 a) 為主, 一級和二級的古樟樹數(shù)量較少, 僅占古樟樹總數(shù)量的8.11%。 古樟樹空間分布差異大, 以韶關(guān)市為代表的粵北地區(qū)數(shù)量多, 粵東地區(qū)較少。 古樟樹生長勢和生長狀態(tài)整體狀況較好, 但仍有部分古樟樹的生長受病蟲害、 樹干中空、 生長空間受限、 環(huán)境污染等因素影響。

樟樹是廣東省鄉(xiāng)土闊葉樹種, 在全省均有分布。 隨著城市化發(fā)展, 古樟樹資源遭受了嚴(yán)重破壞, 珠三角經(jīng)濟發(fā)達(dá)地區(qū)存留的數(shù)量少, 粵北山區(qū)相對貧窮的地區(qū)保留下來的數(shù)量多, 關(guān)鍵原因是工業(yè)發(fā)展和城市化進(jìn)程中古樹保留和土地開發(fā)矛盾導(dǎo)致古樹消亡[25]。 粵東地區(qū)古樟樹的數(shù)量最少, 主要與當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)耕歷史、 文化風(fēng)俗息息相關(guān)[26], 鄉(xiāng)土風(fēng)俗、 村規(guī)民約及經(jīng)濟價值等因素也對古樹分布有較大影響[27]。

相關(guān)性分析表明, 古樟樹的樹高、 胸徑和冠幅之間具有極顯著的正相關(guān)性, 說明古樟樹胸徑越大、 冠幅越大、 樹高也越高。 古樟樹的樹齡、樹高、 胸徑、 冠幅與海拔、 坡度呈正相關(guān), 與溫度和降雨類環(huán)境因子呈極顯著負(fù)相關(guān), 即古樟樹在山地高海拔地區(qū)比平原、 丘陵等沿海地區(qū)生長的更為挺拔、 健壯。 可能因為沿海地區(qū)溫度相對較高、 紫外線強, 且經(jīng)常遭受高溫、 暴雨、 臺風(fēng)等極端天氣影響, 冠幅小、 高度小能最大程度減少外界極端氣候?qū)潴w的損傷, 是古樹長期適應(yīng)區(qū)域環(huán)境的結(jié)果。 古樟樹與年均日溫差、 季節(jié)溫度差、 年均溫度差、 最干月降雨量、 最干季降雨量和最冷季降雨量呈顯極顯著正相關(guān)。 粵北山區(qū)是廣東省最寒冷的地區(qū), 年均日溫差、 年均溫度差變化較大, 同時, 廣東省干旱季節(jié)也是一年當(dāng)中最冷、 降雨量最少的月份。

線性混合模型參數(shù)估值結(jié)果表明, 固定效應(yīng)中年均降雨量、 海拔和年均溫度是影響古樟樹樹齡、 樹高、 胸徑和冠幅的重要因子, 坡向和等溫性的影響較小。 隨機效應(yīng)中寄生、 根系裸露和樹洞對古樟樹樹齡、 樹高、 胸徑和冠幅的影響最大,環(huán)境污染物、 根部通氣透水性和病蟲害的影響較小。

本研究基本摸清了廣東省古樟樹資源的空間分布特征、 樹齡結(jié)構(gòu)特征和生長狀態(tài), 初步探明了影響古樟樹生長和分布的主要因子, 研究結(jié)果對指導(dǎo)古樟樹的保護(hù)、 復(fù)壯和保育具有重要意義。然而, 因古樟樹的生長指標(biāo)、 環(huán)境因子等數(shù)據(jù)不夠完善, 缺乏土壤和極端天氣數(shù)據(jù), 同時, 也未考慮受保護(hù)狀況、 復(fù)壯措施、 遷移等對古樟樹生長的影響。 在今后的研究中, 完善生長指標(biāo)和環(huán)境因子, 同時考慮時間和空間尺度的變化對比,研究結(jié)果將更加合理、 科學(xué)。