遼西北地區防護林樹種與環境關系研究

李寧

(遼寧省林業調查規劃院，遼寧 沈陽 110122)

遼西北地區防護林樹種與環境關系研究

李寧

(遼寧省林業調查規劃院，遼寧 沈陽 110122)

為了解決遼寧省西北部地區防護林造林的問題，對防護林樹種與環境的關系進行研究，采用DCCA排序法分析喬木與環境因子的關系。結果表明：環境因子之間存在顯著的相關性，坡位、坡向、海拔、地貌是影響防護林樹種生長的主要因子。根據樹種和樣地的DCCA排序圖，得出防護林適宜的生長環境。通過分析環境因子對物種分布格局的解釋能力分析，環境因子解釋了42.7%的植被格局。

防護林；DCCA排序；環境因子；關系

遼西北地區是遼寧省沙化比較嚴重的區域[1]，也是我省防風固沙重要區域。因此仔細分析防護林與環境之間的關系有利于更好地實行適地適樹的原則，為這一地區的防護林工程提供科學有效的技術指導。關于植被與環境關系的研究，目前比較先進的方法有除趨勢典范對應分析(DCCA)[2]、雙向指示種分析(TWINSPAN)[3]和典范對應分析(CCA)法[2]等。本文借鑒簡敏菲[4]、朱軍濤[5]等人運用的DCCA方法，結合前人的樣方方法[6]進行研究。通過對該地區環境與防護林優勢樹種關系的研究，進一步提高遼西地區防護林的成活率。

1 試驗地簡介

試驗區域主要是遼寧西北部地區的朝陽、阜新2個市，該地區屬于低山丘陵區，呈兩翼高、中間低形態，地表起伏，峽谷相間，溝壑縱橫，也有山間平地和沿河沖積平原。有努魯兒虎山、松嶺2條主要山脈橫貫于朝陽全境及阜新縣內。遼西北屬于北溫帶大陸季風氣候區，冷、暖、干、濕四季分明，雨熱同季，光照充足；氣溫、降水變幅大，區域性差異明顯。春秋兩季多風易旱，風力一般2～3級，冬季盛行西北風，風力較強。

2 研究方法

2.1 樣地分布

我們對朝陽、阜新兩地范圍防護林均勻布點，每個樣地面積0.08 hm2,共布設28塊樣地。

2.2 數據采集

喬木我們針對胸徑≥5 cm的樹木進行調查，進行每木檢尺，調查它的樹種、胸徑、郁閉度、年齡、株數、蓄積。調查環境因子主要包括樣地的地貌、海拔、坡向、坡位、坡度、土壤類型、土層厚度等，用GPS測量海拔，用羅盤測定坡向、坡位、坡度，挖取土壤剖面確定土層厚度，根據海拔坡度測定地貌。

2.3 數據處理

重要值是物種在群落中的優勢度指標，表達不同物種在群落中的功能地位，以及反映其在群落中的分布格局狀況。其計算公式為：

喬木層重要值=(相對頻度+相對多度+相對顯著度)/3

相對顯著度=(某種個體的胸徑斷面積之和/所有種個體的胸徑斷面積總和)×100

相對蓋度=(某種的蓋度/所有種的蓋度總和)×100

相對多度=(某種的個體數之和/所有種的個體數總和)×100

我們通過每塊樣地中防護林的重要值來構建樹種環境矩陣。

2.4 環境因子

遼西北地區是溫帶半干旱半濕潤地區，針對這一地區氣候水文因子總體相差不大，所以沒有考慮氣候因子，只針對影響植被生長的立地因子進行分析。包括海拔、坡度、坡向、坡位、土層厚度、土壤類型、地貌這7個因子進行分析。

2.5 研究方法

應用DCCA分析法對優勢樹種群落與環境的關系進行分析，應用Canoco.4.5[7]軟件進行計算。

教師利用文具、玩具、食品和標價簽等，創設了“有趣的超市”情境，請學生們分別擔任營業員、顧客等角色進行游戲。學生們在輕松、愉快的情境游戲中學會了人民幣換算、找零等，建立數學意識，提高數學思考和推理能力。

本研究需要兩個數據矩陣，環境數據和物種數據，我們對每塊樣地的重要值進行計算，得出樣地與樹種的矩陣，進而得出物種數據。同時通過對每塊樣地的環境因子進行記錄，我們將環境因子進行轉換，實現數值化，進而形成樣地與環境因子的矩陣，得到環境數據。將環境數據與物種數據帶入到canoco 4.5軟件中進行經計算，選擇DCCA分析方法，進一步得出分析結果。

3 數據結果與分析

28塊樣地共有4個優勢樹種，分別為油松、楊樹、刺槐、荊條。油松對應的樣地號為6、13、14、20、16，楊樹對應的樣地號為2、3、4、5、9、11、12、15、17、21、23、24、25、26，刺槐對應的樣地號為10、19、22、27，荊條對應的樣地號為7、8、18、28。

3.1 環境因子的相互關系

通過對防護林樣地數據進行處理分析，我們得出表1。通過表1我們可以看出，海拔與土層厚度顯著正相關,坡向與坡位極顯著正相關,坡位與坡度顯著負相關。由此可見防護林樣地的立地因子之間存在顯著的交互關系。

表1 防護林樣地環境因子之間的相互關系

3.2 喬木林地環境因子與排序軸的相互關系

對28塊防護林樣地進行DCCA排序，樹種與環境因子的第一排序軸和第二排序軸的相關系數分別為0.921和0.935，達到顯著相關，說明排序效果理想，樹種群落分布于環境因子有顯著相關性。我們主要分析第一排序軸和第二排序軸。

表2 防護林環境因子與DCCA排序軸的相關系數

表2顯示，7個環境因子中坡向、坡位與第一排序軸達到顯著正相關，地貌與第一排序軸顯著負相關。第二排序軸與海拔顯著負相關。第一排序軸主要反映坡向、坡位、地貌與防護林群落的關系，其中與坡向的相關系數最大0.461 9，其次是地貌-0.351 6，坡度0.344。第二排序軸主要反映海拔與防護林群落的關系，其與海拔相關系數最大-0.306 1。第三排序軸主要反映海拔地貌與樹種群落之間的關系，其中海拔相關系數最大-0.302 9，其次是坡向0.205 8。

3.3 防護林與環境關系的DCCA排序

DCCA排序圖綜合了植被與環境因子，反映出群落分布與環境因子之間的關系，可以直觀地看出植被類型間的關系和影響群落分布格局的主要因素[23]。圖中箭頭表示環境因子，箭頭連線的長度表示群落與環境因子相關性的大小，越長影響越大；箭頭與排序軸的斜率表示環境因子與排序軸相關性的大小。通過樣地群落在圖上的區域，判讀出對應的環境因子值。

對防護林樣地點與環境的關系進行排序(圖1)，結合圖2樹種的分布圖分析，可以得出：一個群落類型樣地分布相對集中，有少量或者沒有在其他樣地群落中分布，那么該樣地群落優勢樹種或亞優勢樹種中心相近。一般以優勢樹種為中心如荊條、楊樹；一個群落類型樣地分布相對分散，有較多穿插分布時群落的中心位于優勢樹種與亞優勢樹種分布的幾何中心，如油松、刺槐。由環境因子箭頭長度可以看出坡位、坡向、海拔、地貌是影響防護林樹種分布的主要因子。

圖1 防護林樣地與環境的DCCA分布

圖2 樹種的分布圖

分析圖2樹種的分布圖，結合圖1第一排序軸的群落分布，從左到右分別是油松、荊條、刺槐、楊樹 ，其中刺槐、楊樹相距較近。表明群落分布隨坡位、坡向、地貌呈現有規律變化，這三個因子對樹種分布影響較大。第二排序軸的群落分布，從下到上分別是群落油松、楊樹、荊條、刺槐，其中荊條、楊樹分布較近，表明群落分布隨海拔呈規律變化。

綜合以上分析，結合排序圖我們得出，油松位于排序圖左下方，主要分布在中下坡位，海拔：100～400 m,坡度：15～34°，坡向：陽坡，土壤類型主要為褐土，土層厚度30 cm以上的丘陵地帶。楊樹位于排序圖的中心偏右，主要分布在下坡和平地，海拔：50～250 m,坡度：0～15°，坡向：主要分布在東南、西南兩個方向，土壤類型主要為沙土，土層厚度30 cm以上的丘陵、平原地帶。刺槐位于排序圖右上方，主要分布在下坡和平坡，海拔：100～650 m,坡度：5～24°，坡向：陽坡、陰坡都有分布，土壤類型主要為褐土，土層厚度30 cm以上的丘陵、平原地帶。荊條位于排序圖中心偏左，主要分布在中上坡位，海拔：200～700 m,坡度：5～44°，坡向：主要分布在陰坡，土壤類型主要為褐土，土層厚度60 cm以下的低山、丘陵地帶。

3.4 環境變量對物種分布格局影響的定量分離

我們將環境因子分成2組，坡向、坡位、坡度、海拔為地形因子，土層厚度、土壤類型和地貌為土壤因子。按照環境變量對物種分布的定量分離方法[2]的四組分類進行分離：土壤因子單獨對物種分布的解釋能力為8.6%；地形因子單獨對植物分布的影響為23.7%；土壤因子與地形因子相互作用的影響為10.4%，不能解釋部分為57.3%?？臻g因子解釋了42.7 %的植被格局，高于祁連山北坡植被的環境解釋23.98%[2]。顯示本研究有較好的排序效果。

4 結論

通過軟件計算環境因子之間的相互關系進行分析，得出環境因子間存在顯著相關。通過DCCA排序分析環境因子與排序軸之間的關系，得出坡位、坡向、海拔、地貌是影響防護林分布的主要因子；根據樹種分布圖和樣地的DCCA排序圖，我們得出4種樹種分別適宜的生長環境。最后通過分析環境因子對物種分布格局的解釋能力分析，環境因子解釋了42.7%的植被格局，不能解釋部分為57.3%。顯示出本研究結果較好的排序效果。能夠客觀準確反映優勢樹種群落與環境之間的關系。

[1] 蘇振海.遼西北困難立地造林技術研究與應用[J].防護林科技,2014(6):61-62

[2] 王國宏,楊利民.祁連山北坡中段森林植被梯度分析及環境解釋[J].植物生態學報，2001，25(6):733-740

[3] 李偉，崔麗娟，趙欣勝，等.采砂跡地型濕地恢復過程中植物群落分布與土壤環境因子的關系[J].生態環境學報，2010(10):40-43

[4] 簡敏菲,徐鵬飛,余厚平,等.樂安河-鄱陽湖濕地植物群落分布及其環境影響因子[J].環境科學研究,2015(3):41-44

[5] 朱軍濤,于靜潔,王平,等.額濟納荒漠綠洲植物群落的數量分類及其與地下水環境的關系分析[J].植物生態學報,2011,35(5):480-489

[6] 林珊,劉金福,付達靚,等.戴云山羅浮栲林群落主要樹種空間分布格局[J].福建林學院學報,2010,30(1):12-15

[7] 賴江山.生態學多元數據排序分析軟件Canoco5介紹[J].生物多樣性,2013,21(6):765-768

Relationship Between Protection Forest Species and Environment in Northwestern Liaoning Province

Li Ning

(Liaoning Forestry Investigation and Planning Institute,Shenyang 110122,China)

In order to solve the problem of protection forest afforestation in northwestern Liaoning Province,the relationship between protection forest species and environment was studied.Relationship between tree and environment was analyzed by adoptingDCCA ranking method;data were processed by using Canoco software.Result shows that the environmental factors have significant correlations;altitude,slope positions,landform,and exposure are the main factors influencing the growth of protection forest tree species.According to the species and sample DCCA sequence diagram,suitable growth environment of protection forest species could be found.Through analyzing inetpretation capability of environment factor on distribution pattern of species,it can be seen that the environmental factor explained 42.7% of the vegetation pattern.

protection forest; DCCA ranking Method; environmental factor; relationship

1005-5215(2017)03-0008-03

2017-01-10

李寧(1981-)，女，遼寧阜新人，碩士，工程師，現從事林業調查工作.

S727.2

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.03.003