通遼地區4種天然柳的調查分析

包哈森高娃，劉紅梅，劉清泉，呂世杰，劉麗英，王玉芝

( 1.通遼市林業科學研究院，內蒙古通遼028000; 2.內蒙古自治區林業科學研究院，內蒙古呼和浩特010010; 3.內蒙古農業大學理學院，內蒙古呼和浩特010018)

通遼地區4種天然柳的調查分析

包哈森高娃1，劉紅梅2，劉清泉2，呂世杰3，劉麗英2，王玉芝2

( 1.通遼市林業科學研究院，內蒙古通遼028000; 2.內蒙古自治區林業科學研究院，內蒙古呼和浩特010010; 3.內蒙古農業大學理學院，內蒙古呼和浩特010018)

摘要為探討通遼地區可再生資源天然柳的生物學特性，根據庫倫旗和科左后旗調查得到的同一樹齡( 3 a)樣本數據進行匯總分析，結果表明:旱柳( Salix matsudana Koidz.)的樹高最高，且表現出較強的長勢;蒙古柳( Salix linearistipularis K.S.Hao)具有較強的生物量空間占有能力，但長勢一般;小紅柳( Salix microstachya Turcz.ex Trautv.var.microstachya)不但長勢較弱，生物量空間占有能力也比較弱。對光的喜好程度蒙古柳和小紅柳強于旱柳和黃柳( Salix gordejevii Y.L.Chang＆Skvortsov)。

關鍵詞通遼地區;天然柳;旱柳;蒙古柳;小紅柳;黃柳

在通遼地區，天然柳大概有10余種，廣泛分布在北面的扎魯特旗、南部的庫倫旗、奈曼旗和科左后旗等區域，面積可達8 000 hm2，是通遼地區防風固沙、生態環境保護先鋒樹種［1］。但受到人類活動頻繁和全球氣候變化的影響，通遼地區的天然柳資源正在減少［1－3］。

目前，關于天然柳的研究較多，從柳林營造技術［4－6］到開發利用［6－8］，從園林綠化［9－10］到防風固沙［11－12］，從品種辨析［13］到遺傳育種［14－16］均有文獻記載。但這些研究主要集中在某一方向和某一樹種，對比研究不同天然柳的生物學特性，并運用統計學手段闡釋樹種差異的研究鮮有報道。

有鑒于此，本研究根據實地調查的數據資料，采用統計學的對比分析和主成分分析，綜合闡釋不同樹種的生物學特性，并根據《內蒙古植物志》第2版［17］和中國植物物種信息庫記載的生長習性，探討不同天然柳的資源利用價值，為明確不同天然柳的生物學差異、保護天然柳資源提供基礎數據資料和理論支撐。

1　調查與分析方法

1.1野外調查

在2001和2012年間，對通遼市庫倫旗和科左后旗4種天然柳進行調查，每一樹種調查3個樣地，每一樣地調查3株樹齡相同的天然柳，逐一測定樹高，冠幅南北、東西向的直徑，冠幅面積采用橢圓計算公式求得一級分支直徑，測定地上全株鮮質量和干質量、一級分支數量，計算鮮干比。

1.2分析方法

選取樣地內調查到的天然柳(樹齡一致，均為3 a)進行對比分析，然后將9項指標進行簡單相關分析，篩選不相關的指標進行主成分分析，數據分析軟件采用Excel 2003和SAS 9.2。

2　結果與分析

2.1樹高差異

4種天然柳樹高的方差分析結果見圖1。由圖1可知，旱柳的樹高最高( P＜0.05)，為3.60 m;而黃柳、蒙古柳和小紅柳的樹高差異不顯著( P＞0.05)，樹高分別為1.67 m、1.73 m和1.81 m，其顯著低于旱柳的樹高。4種天然柳樹高產生差異的原因是由于樹種存在差異，旱柳為喬木，而其他3種天然柳為灌木柳或小喬木，因此盡管樹齡相同，但他們之間的樹高會產生顯著差異。

圖1　不同天然柳樹高的方差分析結果

2.2冠幅的變化

由圖2可知，圖中共為3項指標，分別為南北向冠幅直徑、東西向冠幅直徑和冠幅面積。其中南北向冠幅直徑以小紅柳最低，為1.52 m;其顯著低于旱柳、黃柳和蒙古柳，但旱柳、黃柳和蒙古柳之間無顯著性差異( P＞0.05)，他們的南北向冠幅分別為2.33、2.23和2.53 m。東西向冠幅直徑和冠幅面積變化規律與南北向冠幅直徑變化規律完全一致，詳見圖2。由此可見，單從冠幅來看，小紅柳的冠幅直徑最小，冠幅面積最小。

在圖2中，我們也同時看到，旱柳和黃柳南北向的冠幅直徑在數值上小于東西向冠幅直徑，而蒙古柳和小紅柳的表現則反之;方差分析結果表明，除黃柳外，其他天然柳南北與東西向的冠幅直徑均存在顯著性差異( P＜0.05)。

由于冠幅反映的是天然柳樹體可進行光合作用的面積，綜合來看，光合作用面積小紅柳最低，蒙古柳和小紅柳強于旱柳和黃柳。

圖2　不同天然柳的冠幅比較

2.3分枝情況對比

4種天然柳分枝情況共選測2項指標，分別為一級分枝數及分枝直徑，其方差分析結果見圖3。圖3顯示，旱柳的一級分支直徑最粗，達到3.82 cm;黃柳和蒙古柳的一級分支直徑粗度次之，分別為1.45 cm和1.70 cm;而小紅柳的一級分枝直徑最細，僅為0.8 cm。

一級分枝數以蒙古柳最多，高達134.33個·株－1，其次為小紅柳，為89.67個·株－1，黃柳分枝數排第三，為35.33個·株－1，旱柳的分枝數最少，僅為4.06個·株－1。經方差分析表明，他們之間均存在顯著性差異( P＜0.05)。

由此可知，旱柳的分枝數最少，但其分枝粗度最大;蒙古柳具有中等粗度的分枝直徑，但其分枝數最多;小紅柳分枝直徑最細，但其分枝數僅次于蒙古柳。產生這一顯著差異的原因可能與樹種及其所處生境有關。

圖3　不同天然柳分枝情況比較

2.4質量變化

整株天然柳地上鮮質量與地上干質量表現出相同的變化規律(見圖4)，即蒙古柳地上鮮質量和地上干質量最重，分比為10.80 kg·株－1和7.03 kg·株－1;旱柳、黃柳和小紅柳之間差異不顯著( P＞0.05)，且均顯著低于蒙古柳。地上生物量的鮮干比在各樹種之間不存在顯著性差異( P＞0.05)。這反映出盡管天然柳種類存在差別，但其生物體的含水率比較一致，也反映出4種天然柳的材質密度相對一致。

圖4　不同天然柳地上生物量變化

2.5主成分分析

為消除共線性問題，將9項指標進行簡單相關分析，在存在顯著相關的各指標選擇一個代表性指標，共獲得7項指標，分別為樹高、冠幅(南北向)、冠幅面積、分枝直徑、地上干質量、分枝數和鮮干比進行主成分分析。主成分初始矩陣為相關矩陣，計算得到第一主成分特征值為3.61，貢獻率為51.63%;計算得到第二主成分特征值為2.32，貢獻率為33.08%;兩個主成分累積貢獻率達到84.71%，約為85%，因此，可以采用兩個主成分代替原來的7項指標。

主成分分析的特征向量見表1，由表可知，各指標在第一特征向量的載荷較大的分別為平均樹高、分枝直徑、分枝數和鮮質量/干質量，載荷為0.434 6、0.472 7、－0.458 7和0.321 1;在第二主成分載荷較大的指標分別為南北向冠幅和干質量(地上生物量)，分別為0.557 2和0.594 4;由于冠幅面積在第一主成分和第二主成分載荷基本相同，分別為0.399 9和0.395 9，因此可以劃歸到任一主成分內。為綜合各項指標，將冠幅面積劃歸到第二主成分，并將第二主成分命名為天然柳生物量空間占有因子，與之對應的第一主成分稱為天然柳長勢因子。同時，由于第一主成分和第二主成分繪制二維坐標圖與橫坐標和縱坐標對應，因此，橫坐標反應天然柳長勢的優越程度，反之成立;縱坐標正方向反映了天然柳生物量空間占有能力增強情況，反之亦成立。

表1　主成分特征向量

將第一主成分和第二主成分繪制成圖，結果見圖5。根據第一主成分和第二主成分可以看出不同天然柳的長勢和生物量空間占有能力，蒙古柳具有較強的生物量空間占有能力，但長勢一般;旱柳具有較強的長勢，但生物量空間占有能力較弱;黃柳存在一定程度的長勢優越性(相對蒙古柳和小紅柳)，但生物量空間占有能力也較弱;小紅柳不但長勢較弱，且生物量空間占有能力也比較弱。

將不同天然柳的坐標點與原點連線，各線段之間的夾角反映主成分分析的7項指標總體情況，其中旱柳和黃柳之間的夾角小于90°，表明二者之間的7項指標總體呈接近狀態，即旱柳和黃柳的長勢和生物量空間占有能力比較接近，呈正相關狀態;二者與蒙古柳和小紅柳的夾角均大于90°，表明他們之間的7項指標總體呈負相關狀態。因此可將4種天然柳歸類，旱柳和黃柳歸為一類，蒙古柳和小紅柳歸為一類。

圖5　4種天然柳的主成分分析圖

3　討論與小結

4種天然柳品種不同，其中旱柳為喬木，蒙古柳為灌木或小喬木，黃柳和小紅柳為灌木，在長勢上，旱柳最強，3年樹高可達3.60 m。根據中國植物物種信息庫記載，其樹高可高達可達20 m，胸徑達80 cm，大枝斜上，樹冠廣圓形。因此，旱柳作為喬木的遺傳特性顯示了其快速生長的特點，濕潤且排水良好的土壤適宜生長，其良好的抗風性可作為防護林樹種。蒙古柳又稱為筐柳［17－18］，灌木或小喬木，高可達8 m，其細軟的枝條可作為編制材料，同時也可作為固沙，護堤固岸樹種。黃柳和小紅柳［17］作為灌木樹種決定了其樹高無法與旱柳和蒙古柳相比，但是其耐寒、耐熱、抗風沙、喜光的特點可用于地下水位較高的固定沙丘、半固定沙丘治理的先鋒樹種。

綜合來看，不同天然柳具有不同的資源利用特性，結合本研究的生物學特性，旱柳樹高較高，長勢的優越性表征其作為防護林、街道景觀林樹種比較適宜［18－19］;蒙古柳具有較強的生物量空間占有能力，黃柳和小紅柳耐沙埋的特性表明其均適宜用于防風固沙樹種，同時三者在研究文獻中常歸于灌木

柳，其開發利用得到很多研究者重視［4，6－8］。因此，認識并掌握天然柳的生物學特性，對于保護天然柳資源以及后期的開發利用均具有指導意義。

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Investigation on Four Natural Willow in Tongliao Area

Baohason Gaowa1，Liu Hongmei2，Liu Qingquan2，Lyu Shijie3，Liu Liying2，Wang Yuzhi2( 1.Academy of Forestry，Tongliao City，Tongliao 028000，China; 2.Academy of Forestry，Inner Mongolia，Hohhot 010010，China; 3.College of Science，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China)

AbstractIn order to discuss the biological characteristics of renewable resources—natural willow in Tongliao area，the sample data were analyzed within the same tree age ( 3 a) from the investigation in Kulun Banner＆Kezuohou Banner.Tree height of Salix matsudana is the maximum，and showed strong growth; Salix linearistipularis has a strong ability to occupy biomass space，but growing in general; the growth of Salix microstachya is much weaker; the occupied capacity of biomass space of Salix microstachya is weaker too; degree of liking to light of Salix linearistipularis and Salix linearistipularis are stronger than that of Salix linearistipularis and Salix gordejevii.

Key wordsTongliao area; natural willow; Salix matsudana; Salix linearistipularis; Salix microstachya; Salix gordejevii

作者簡介:包哈森高娃( 1972－)，女(蒙古族)，內蒙古通遼人，大學，高級工程師，從事防沙治沙研究工作，Email: hsgwdl@163.com

基金項目:十二五科技支撐項目( 2012BAD22B0303)

收稿日期:2015－06－29

文章編號:1005－5215( 2015)09－0035－04

中圖分類號:S792.12

文獻標識碼:Adoi:10.13601/j.issn.1005－5215.2015.09.012