新疆胡楊和灰楊古樹資源調查及現狀分析

韓曉莉 ，翟軍團 ，李志軍 *，焦培培 ，梁繼業 ，韓占江

（1塔里木大學生命科學學院，新疆 阿拉爾 843300）

（2塔里木盆地生物資源保護利用兵團重點實驗室/胡楊研究中心，新疆 阿拉爾 843300）

（3塔里木大學植物科學學院，新疆 阿拉爾 843300）

國外多將50年以上的樹木作為古樹［1］，同時制定相關的標準與科學的保護措施。國內通常將樹齡在100年以上的樹木定義為古樹［2］。古樹名木資源也是植物多樣性資源的重要組成部分，具有很高的生態、科研價值［3］。古樹既反映了樹木在區域的生存與發育歷史，又保存了一定的遺傳基因［4］。在古樹中，基因型可能在舊組織（適應于較早的環境條件）和新組織（隨時間積累了隨機的遺傳變化，或由于環境影響而產生突變）之間變化。然而，新組織可能仍具有相同的基因型，但表型不同，這種表觀遺傳的改變也可能改變組織的功能，古樹為個體在長時間內的遺傳和表觀遺傳變化的研究提供了一個難得的機會［5］。

古樹能夠在一個區域長期生存，通常具備選擇優勢，如具有一定的抗病蟲害、抗不良環境因素影響的能力，同時古樹起著許多重要的生態作用，并且與一些重要的生態角色之間存在眾多相互作用，比如動物種群的發生、繁殖體的分布、樹木生長和碳儲存之間的相互關系［6?7］。無論在自然地區還是在城市環境中，人類與古樹之間有著很強的文化聯系。古樹會成為地區旅游業的基礎，每年吸引大量游客，并帶動整個地區的經濟發展，所以，古樹資源保護是林木資源保護工作中極其重要的一部分。

國內外古樹的保護研究工作主要集中在資源調查［8?14］、原地和遷地保護及恢復技術［15?17］、價值評估［18?19］、保護管理等方面［20?22］；從氣候、生理機制、土壤、地面環境等對古樹生長、衰退的影響進行保護管理的探討［23?27］。中國胡楊林面積占世界胡楊林面積的61.1%，新疆胡楊林面積占中國胡楊林面積的91.1%［28］，其中，新疆各地胡楊、灰楊古樹資源也十分豐富。但因人為活動和自然條件的干擾影響，導致古樹生存條件惡化，引起古樹非自然衰弱或死亡，搶救和保護古樹資源已迫在眉睫。為全面了解和掌握新疆的林木種質資源多樣性、受威脅和保護利用現狀，提升林木種質資源保護管理和開發利用工作的系統性、科學性和針對性，新疆維吾爾自治區林業和草原局積極響應國家《全國林木種質資源調查收集與保存利用規劃（2014—2025年）》任務要求，于2011年和2015年分別發布了《關于開展我區林木種質資源調查試點工作的通知》和《關于繼續開展林木種質資源調查工作的通知》。2012—2018年在全疆開展了胡楊專項種質資源調查（試點）工作，在此基礎上系統調查并分析了胡楊、灰楊古樹資源在新疆的分布特點及生存現狀，旨在為古樹資源保護提供第一手資料，并為進一步確立胡楊、灰楊古樹資源遺傳多樣性保護提供科學依據，同時為研究胡楊和灰楊的樹木生長發育史、歷史環境變化及抗逆適應性等奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 調查時間

胡楊專項種質資源調查（試點）工作于2012—2018年在阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州開展，2014—2015年開展全疆其他胡楊（含灰楊）分布地州（縣市）的種質資源調查工作，2017—2018年在全疆又進行了一次胡楊（含灰楊）種質資源補充調查工作。

1.2 調查方法

依據《林木種質資源調查技術規程》、《新疆維吾爾自治區林木種質資源調查手冊》相關要求，胡楊、灰楊種質資源調查均采用資料查詢、知情人訪談、踏查、樣地調查、單株調查等方法。

踏查：根據現有資料和了解的情況，確定當地需要調查的樹種，利用森林資源分布圖和行政區劃圖，按一定的線路，了解新疆阿克蘇地區、和田地區、喀什地區、巴音郭楞蒙古自治州、塔城地區、哈密市、博爾塔拉蒙古自治州、昌吉回族自治州、吐魯番市、克拉瑪依市10個地（州、市）32個縣（市、區）的資源分布區胡楊、灰楊古樹的起源、組成、林齡、生長情況、地形地勢、立地條件等。

樣地調查：在踏查的基礎上，對集中分布的古樹群或單株進行樣地調查，每個樣方設置3個重復，每個樣方20 m×20 m，在各樣地調查胡楊和灰楊古樹資源數量、單株胸徑、樹高以及伴生物種。同時利用全球定位系統GPS采集胡楊和灰楊古樹各單株的經度、緯度和海拔高度信息。

1.3 古樹樹齡估測方法及古樹分級標準

古樹樹齡估測方法：對估測樹齡在100年以上的樹界定為古樹。胸徑在70 cm以下的樹齡以實測為主，胸徑在70 cm以上的樹齡按年平均生長量推算。結合實測推算胸徑在70～100 cm的年平均生長量為0.3 cm，胸徑在100 cm以上的年平均生長量為0.25 cm，胸徑在200 cm以上的年平均生長量為0.22 cm。具體推算方法是：估測樹齡=胸徑÷2÷年平均生長量。

古樹分級標準：定義估測樹齡在500年以上的為一級古樹，估測樹齡在300～499年的為二級古樹，估測樹齡100～299年的為三級古樹。

1.4 生境調查方法

實地調查采樣點經緯度、海拔等相關信息，利用遙感影像分析胡楊種質分布點在1千米范圍內生境類型。胡楊（含灰楊）種質資源生境類型判定采用2017、2018年衛星遙感影像資料分析獲得，影像資料分辨率15 M。

2 結果分析

2.1 胡楊、灰楊古樹資源行政區域分布

本次調查分別收集到胡楊、灰楊古樹資源118份和11份。從古樹資源在新疆分布的行政單元數來看，胡楊古樹資源在新疆28個縣（市、區）有分布，灰楊在9個縣（市、區）有分布，分別占新疆行政單元數的29%和9.5%（表1）。從古樹資源在新疆各地州（市）的數量來看，胡楊古樹資源表現為阿克蘇地區=巴音郭楞蒙古自治州＞和田地區=哈密市＞喀什地區＞塔城地區=博爾塔拉蒙古自治州=克拉瑪依市=昌吉回族自治州=吐魯番市，灰楊古樹資源表現為阿克蘇地區＞喀什地區＞和田地區。這表明胡楊古樹資源在阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州的分布最豐富，灰楊古樹資源在阿克蘇地區分布最豐富。

2.2 胡楊、灰楊古樹資源自然地理分布特點

從胡楊、灰楊古樹資源在新疆分布的經緯度來看，胡楊古樹資源在南疆分布于E76°38'3.10″～88°9'45.60″、N36°49'79.70″～42°15'30.50″范圍內，在北疆分布于E82°59'27.54″～95°13'50.10″、N42°12'58.20″～46°54'46.60″范圍內。灰楊古樹資源僅分布在南疆E76°28'44.60″～83°29'、N36°49'79.70″～ 41°39'21.70″范圍內，具體見表1、圖1。

表1 新疆胡楊、灰楊古樹資源行政區域分布比例（%）

圖1 胡楊、灰楊古樹資源自然地理分布圖

2.3 胡楊、灰楊古樹資源數量特征及生長狀況

調查結果顯示（表2），阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州、哈密地區的古樹資源份數分別占胡楊古樹資源總份數的39.83%、28.81%、11.02%，其余地（州、市）古樹資源份數占胡楊古樹種質資源總份數的比例均不超過10%。胡楊古樹單株數量最多的是阿克蘇地區的阿瓦提縣，其次是巴音郭楞蒙古自治州的尉犁縣和輪臺縣，以及塔城地區的烏蘇市（有4份存在于甘家湖梭梭林國家級自然保護區內）。阿克蘇地區、喀什地區與和田地區古樹資源份數分別占灰楊古樹資源總分數的36.36%、36.36%、27.27%。阿克蘇地區與喀什地區的古樹資源份數相同，但阿克蘇地區分布區域更廣泛。

表2 新疆各地（州、市）胡楊、灰楊古樹資源數量百分比（%）

續表2 新疆各地（州、市）胡楊、灰楊古樹資源數量百分比（%）

胡楊、灰楊古樹高度與胸徑分布規律見圖2。各地（州、市）胡楊古樹平均樹高由高到低依次是巴音郭楞蒙古自治州＞吐魯番地區＞阿克蘇地區＞喀什地區＞和田地區＞哈密市＞塔城地區＞昌吉回族自治州＞博爾塔拉蒙古自治州＞克拉瑪依地區；各地（州、市）胡楊平均胸徑由大到小依次是喀什地區＞昌吉回族自治州＞博爾塔拉蒙古自治州＞阿克蘇地區＞巴音郭楞蒙古自治州＞塔城地區＞和田地區＞哈密市＞克拉瑪依地區＞吐魯番地區。灰楊古樹在阿克蘇地區、喀什地區、和田地區平均樹高分別為12.85 m、15.24 m、17.27 m，平均胸徑分別為96.93 cm、105.8 cm、139.2 cm。

圖2 胡楊、灰楊古樹資源平均樹高與平均胸徑分布狀況

2.4 胡楊、灰楊古樹年齡結構和古樹級別分析

新疆胡楊（含灰楊）古樹資源中，估測樹齡在500年以上、300～399年、200～299年、100～199年的古樹分別占古樹資源總數的2.32%、17.82%、44.96%、34.88%。新疆各地（州、市）胡楊（含灰楊）古樹年齡在阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州、和田地區、喀什地區、哈密市和塔城地區古樹資源表現出樹齡的多樣性，其他地（州、市）古樹資源只出現在某單一年齡段（圖3）。圖4顯示，和田地區和阿克蘇地區有一級古樹分布，喀什地區、巴音郭楞蒙古自治州、哈密市和塔城地區古樹均以三級古樹為主，其他地（州、市）古樹均為三級。

圖3 胡楊（含灰楊）各齡級古樹在各地（州、市）的比例

圖4 胡楊（含灰楊）古樹級別在各地（州、市）的比例

2.5 胡楊、灰楊古樹資源生境分析

新疆胡楊、灰楊古樹種質資源的生境有干旱荒漠、荒漠河岸（包括老河道、河谷或季節性河道）、農田附近、市區（包括市區內的墓地麻扎）四個類型（圖5）。其中，阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州和哈密市50%以上的古樹資源分布在農田附近及市區（表3），表明這三個地（州、市）的古樹資源受到人為活動的影響較大。和田地區、喀什地區的胡楊古樹種質資源的干旱荒漠生境占比較大；塔城地區古樹種質資源的荒漠河岸生境占比較大。其余地（州、市）胡楊古樹生境類型為荒漠河岸林或干旱荒漠。和田地區灰楊古樹資源生境均為荒漠河岸，阿克蘇地區和喀什地區灰楊古樹資源生境類型有三種，其中農田附近生境均占比25%，表明25%的灰楊古樹資源生境受到農田開墾活動的影響。

圖5 胡楊、灰楊古樹種質資源生境類型的比例

表3 各地（州、市）胡楊、灰楊古樹種質資源生境類型

3 結論與討論

3.1 新疆古樹資源分布及數量特點

調查研究表明，胡楊古樹資源行政區域分布范圍較廣，而灰楊古樹資源行政區域分布范圍相對較小。胡楊古樹種質資源在南北疆均有分布，分布在 E76°38'～95°13'50.10″、N36°49'79.70″～46°54'46.60″、海拔211～1 459 m的范圍，自然地理分布存在較大差異，預示著胡楊古樹資源可能存在豐富的遺傳多樣性。灰楊古樹資源僅分布在南疆E76°28'44.60″～83°29'、N36°49'79.70″～ 41°39'21.70″、海拔936～1 455 m的范圍，這也反映了灰楊的適生區較狹窄。

阿克蘇地區和巴音郭楞蒙古自治州胡楊古樹資源數量較其他地（州、市）明顯高出許多，這可能與這兩地（州、市）胡楊天然林分布面積大、發生起源較早有關。其次，和田地區與哈密市也是胡楊古樹資源數量和分布點較多的行政區域。此外，胡楊古樹單株數量遠多于古樹群數量，而灰楊則是古樹群多于古樹單株。從遺傳多樣性保護的角度分析，古樹單株資源比古樹群面臨更大的生存威脅，古樹單株資源應該是優先考慮加以保護的古樹資源。

3.2 古樹資源年齡特點

新疆各地（州、市）胡楊（含灰楊）古樹年齡不盡相同。阿克蘇地區、巴音郭楞蒙古自治州、和田地區、喀什地區、哈密市和塔城地區表現出樹齡的多樣性變化，其他地（州、市）古樹均表現出單一的樹齡分布。這種情況反映出，年齡多樣性的地區本身的古樹保存量有一個時間序列的延續，換句話說可以實現一個可持續的保護，往往能形成較為完整的群體結構。而其他地區，多是一些殘存的個體或群體，很難實現可持續的發展，保護也較為困難。這種情況同時反映出，古樹的保護也與其生存的群體效應和特殊森林環境有一定關系，這種情況在阿克蘇地區沙雅縣和巴音郭楞蒙古自治州輪臺縣胡楊林保護區更為顯著。從古樹級別來看，和田地區與阿克蘇地區存在一級古樹，其余各地（州、市）以二級或三級為主，因此和田地區和阿克蘇地區的一級古樹急需優先保護。

3.3 古樹資源生境特點

胡楊、灰楊古樹資源中有15.25%、25%分布在遠離河岸、人跡罕至的干旱荒漠。這種生境條件地下水位很低，地下水資源不足，不利于胡楊古樹資源的長期原地保護。但實際調查發現，干旱生境條件下有部分古樹資源保存還相對較好，因為他們分布在遠離人群的區域。這也間接地反映出，人為的破壞也是一些古樹難以存活很久的原因。

胡楊、灰楊古樹資源中分別有39.83%、58%分布在荒漠河岸，有的分布在老河道，基本無供水；有的分布在河谷或新河道，有季節性供水。這類生境的水土資源條件相對好于干旱荒漠，古樹資源可得到較好的原地保存，特別是那些存在于自然保護區的古樹資源，如巴音郭楞蒙古自治州輪臺縣3份古樹群資源和4份古樹單株資源就位于新疆塔里木胡楊林國家級自然保護區內，博爾塔拉蒙古自治州精河縣的3份古樹單株資源、以及塔城地區烏蘇市的4份古樹單株資源位于艾比湖梭梭林國家級自然保護區內，這些古樹資源就受到當地政府較好的保護。

胡楊、灰楊古樹資源中有26.27%、17%分布在農田附近范圍。很顯然，古樹資源在農田附近的分布是人類活動影響殘留下來的。分布在農田附近的古樹，會受益于農田水資源管理而不至于缺乏水資源，但長期生存也受到周邊農田土地利用不斷加大而帶來的潛在威脅。

胡楊古樹資源中有18.65%分布在市區范圍，這與區域城市規劃等人類活動干擾有關。分布在市區范圍的古樹失去了原生境，但往往會受到較好的人為保護。一方面是古樹作為城市綠化景觀的一部分而被加以保護，另一方面是古樹很多存在于寺廟、伊斯蘭教圣裔或著名賢者的墳墓（麻札）的周邊，以及庭院周圍，因傳統文化的影響而得到非常好的保護。如在和田地區的于田縣，發現了有保存完整和文獻記載的超過500年以上古樹，而且不僅僅是一個個體，而是一個小的種群。這些古樹之所以能夠保存下來，傳統文化在胡楊古樹資源保護中扮演了重要的角色。

3.4 古樹種質資源保護存在的問題與建議

古樹資源保護中存在的法律保證問題：地方林業主管部門監管不足；保護宣傳的力度不夠，補償機制不完善；法律保護制度有待完善。建議將古樹資源的保護納入環境法保護的范疇之內，在明確其環境資源屬性的基礎上確定其物權權屬、流轉及相應的養護、管理措施，以期實現古樹資源的可持續利用。建議各地（州、市）根據實際情況制定地方古樹保護條例及相配套的各項規章制度，加大對《森林法》、《森林法實施條例》等法律法規的宣傳落實力度，為古樹名木的保護工作提供法律保證。

古樹資源保護中存在的理論技術問題：目前對胡楊和灰楊古樹生長與適應、衰退與死亡以及環境對其影響的理論研究幾乎未見報道，這關乎古樹的原地科學保護。建議加強保護理論與技術研究，采取原地和遷地保護并進的行動，對所有古樹資源采取DNA保存，并建立相應的信息數據庫。

古樹資源保護中存在的管理問題：目前，由于知識、技術和資金的局限性，保護意識相對薄弱，或者法律制度不完善，古樹保護迫切需要一種切實可行的方式讓古樹保護工作信息化、系統化、透明化［29］。建議建立胡楊、灰楊古樹的保護和監測系統，林業環保部門可通過系統及時了解古樹名木生長狀況及其生長環境，有利于綜合管理古樹的保護動態，從而提高古樹保護效率。