基于LoRa技術的森林火災監測系統

摘" 要：以深圳田頭山市級自然保護區桉樹相思改造林下套種土沉香為研究對象，調查4種郁閉度處理（0.0～0.2、0.2～0.4、0.4～0.6、0.6～0.8）與4種立地類型（Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類、Ⅳ類）林下套種土沉香生長指標，分析不同郁閉度處理與立地類型下土沉香生長狀況和保存率的影響。結果表明：土沉香的長勢在中下坡位長勢優于上坡位，且隨著郁閉度增大而呈現先增大后減小。對林下套種土沉香生長指標進行隸屬度函數分析及綜合評價，郁閉度在0.2～0.4范圍，土層深厚、坡度較緩且陽坡較適宜土沉香生長，此外，土沉香套種早期易受到蟲害危險，應加強病蟲害防治措施。

關鍵詞：土沉香、郁閉度、立地條件、套種

土沉香（Aquilaria sinensis），俗稱白木香、女兒香等，為瑞香科沉香屬的常綠喬木，在我國主要分布于海南、廣東、廣西、云南等南方省份，是熱帶南亞熱帶重要珍貴樹種[1-2]，也是華南地區優良的鄉土闊葉樹種，具有重要的經濟和生態價值[3]。由于其地理分布分散，天然林過度毀壞，野生種群與數量日益減少，加之人為破壞和盜砍，天然更新較差等原因，現已被列為國家二級重點保護野生植物[4]。為此，大量學者對土沉香開展大量研究，有研究表明土沉香喜蔭而不耐暴曬，低郁閉度適宜土沉香幼樹生長[5]，也有研究表明馬尾松林的大林隙有助于林下更新土沉香幼樹生長和生物積累[6]。目前，關于土沉香的研究大多集中在生理、基質育苗、撫育措施、引種適應、病蟲害、開發利用[7-12]等方面，然而關于華南地區桉樹相思改造林下套種土沉香幼樹的研究還比較少，因此，本研究以深圳田頭山市級自然保護區桉樹相思改造林下套種4a生的土沉香幼樹為研究對象，調查其在郁閉度大小和不同立地條件的生長情況，為森林資源保護與林下植被更新提供依據。

1" 研究區域和方法

1.1 研究區域概況。

本研究區位于深圳市田頭山市級自然保護區（114°18′～114°27′，北緯22°38′～22°43′），東北鄰惠州市，東南接大鵬葵涌街道辦，距離深圳市中心32Km，包括田心村、田頭村、石井村、金龜村等自然村，海拔0-683m，地處南亞熱帶，溫暖多雨，擁有優良的地理、社會、經濟條件[13]。年平均氣溫為22.4℃，最高氣溫為36.6℃，最低氣溫為1.4℃，年平均相對濕地為80%，年平均降雨量為1933mm，年平均降雨日為140天。保護區地貌類型主要為低山丘陵，土壤類型以紅壤和赤紅壤為主，多呈酸性，成土母巖為黃崗巖[14]。

1.2林地概況

試驗樣地是2018年開展的低效林改造林地，改造前為90年代人工栽植馬占相思（Acacia auriculiformis）、赤桉（Euca lyptus cam aldu lensis）等人工林，間有其他樹種，如樟樹（Cinnamomum camphora） 、鼠刺（Iteachinensi）、鵝掌柴 （Schefflera heptaphylla），灌木主要有九節（Psychotria rubra）、山烏桕（Triadica cochinchinensis）、野牡丹（Melastoma malabathricum）、桃金娘（Rhodomyrtus tomentosa）等，草本主要為芒萁（Dicranopteris dichotoma）、烏毛蕨（Blechnum orientale）等[15]。

2材料與方法

2.1試驗材料

采用2年生無紡布容器土沉香袋苗，平均苗高1.2 m，地徑1.2cm，生長健壯、頂芽完整，具有完整自然樹冠和根系。肥料采用深圳市好陽光肥業有限公司生產復合肥，其重量分數ω（氮）：ω（磷）：ω（鉀）=15：15：15，總養分質量分數≥45%。

2.2試驗設計

在2018年11月采用皆伐、間伐、單株擇伐的方式分別對深圳田頭山市級自然保護區桉樹馬占相思人工混交林進行采伐，伐后根據林分環境設置4個郁閉度水平：0＜郁閉度≤0.2、0.2＜郁閉度≤0.4、0.4＜郁閉度≤0.6及0.6＜郁閉度≤0.8（不間伐林），選擇保護區典型立地環境（見表1）進行林下套種土沉香。采用隨機完全區組設計，在不同郁閉度水平與立地類型設置套種試驗，每個處理組3個重復，每個重復種植土沉香30-50株。

2.3 造林方法與撫育管理

伐后林地采用帶狀清理，采用穴位（50cm×50cm×40cm）整地，每穴在栽植前1個月左右每穴施0.5kg復合肥作為基肥，結合表土回穴拌勻，再碎土滿穴。造林選擇在透雨過后的陰天進行，苗木剝去營養袋，深栽5cm壓實，回土成饅頭狀。造林后1個月，檢查造林成活率，并對死亡苗木進行補植。

造林后做好3年5次撫育，清除植穴2m2，以植株為中心，半徑80cm范圍松土，追肥采用三年五次，栽植后結合補苗進行第一次追肥，第2年和第3年的春末秋初各施肥1次，施肥量為0.3kg。

2.4 數據調查與統計分析

2021年10月，對不同郁閉度和立地條件營造沉香的株高、胸徑、冠幅及保存率進行調查。株高的測量采用鋼卷尺、精度到0.1cm；胸徑測量采用游標卡尺，精確到0.01mm；冠幅（W）為東、西、南、北四個方向的樹木冠幅的平均值（m）。保存率按各重復的現保存株數統計計算[16]。

采用隸屬函數的綜合求值的方法，對不同郁閉度處理和立地類型下土沉香生長指標進行適應性綜合評價。通過計算各項生長指標在各種類的具體隸屬值，再通過累加各指標的隸屬平均值，所得值越大，對相應條件適應性越強，具體見計算公式。

U（Χi）=（Χi-Xmin）/（Χmax－Χmin）[17]

式中：U（Χi）代表隸屬函均值，Χi為某指標的平均值；Χmin和Χmax分別為測量指標中的最小值和最大值。負相關指標；隸屬度則正向化處理后計算或用1-UΧi代表。

3 結果與分析

3.1不同立地條件對土沉香形態特征的影響

不同立地類型具備不同光照強度、土壤養分以及水分含量等因素，直接影響植物對光照、養分以及水分吸收與利用。從表2可知，不同立地類型對土沉香幼樹生長形態有顯著性影響（Plt;0.05）。在株高性狀上，4類立地條件的平均株高表現為：Ⅱ 類立地（3.38 m）gt;Ⅰ 類立地（3.15 m）gt;Ⅲ 類立地（2.74 m）gt;Ⅳ 類立地（1.91 m）；在胸徑性狀上，Ⅰ 類立地的土沉香胸徑最大（4.78 cm），Ⅲ 類立地（4.06 cm）和Ⅱ 類立地（3.85 cm）其次、Ⅳ 類立地最小（2.06 cm）。對冠幅性狀影響上，Ⅰ 類、Ⅱ 類、Ⅲ 類立地土沉香幼樹的冠幅較Ⅳ立地均有所增加，但不同立地條件增幅各異，Ⅲ 類立地的土沉香冠幅增（72.6%）效果最為明顯，其余立地增幅為34.25%～72.6%。在對保存率的影響上，不同立地條件下土沉香的保存率差異同樣顯著（P＜0.05）。Ⅲ類立地的土沉香保存率效果最高（92.35%），其余立地類型保存率大小順序依次為Ⅰ 類立地gt;Ⅱ 類立地gt;Ⅳ 類立地。總體來看，土沉香生長性狀和幼樹的保存率受到立地條件影響較大，基本是隨著坡度的提高、坡位的上移，土層厚度的減少、土沉香生長明顯受到阻礙。可能是上坡位土壤因受到雨水沖刷，土層淺薄，肥力較低，而中下坡積累到上坡流失的土壤和養分，水肥條件較優異，加上陽坡光照條件充足，日照時長較陰坡長，植物光合作用時間長，制造更多營養物質，適宜土沉香迅速生長。

3.2不同郁閉度對土沉香形態特征的影響

從表3可以看出，在不同郁閉度下土沉香幼樹生長性狀的影響存在顯著差異（P＜0.05）。隨著郁閉度的增大，土沉香幼樹的株高、胸徑、冠幅均表現先增大后減小的趨勢，其影響順序依次表現為郁閉度0.2～0.4處理組gt;0.0～0.2處理組gt;0.4～0.6處理組gt;0.6～0.8處理組； 而幼樹的保存率則呈現一定的波動性，在郁閉度0.2～0.4處理組的土沉香保存率最大（94.5%），比0.6～0.8處理組（72.1%）增加22.4%。說明林下土沉香幼樹對光照強度反映敏感，在郁閉度在0.2～0.4處理組時，土沉香生長最好。當郁閉度超過0.6時，其生長就受到比較大的影響，不適合林下套種土沉香。

3.3" 林下套種土沉香生長指標的隸屬度分析

根據隸屬函數的研究方法，充分考慮土沉香各生長測量指標、郁閉度處理以及立地類型相互作用，選取胸徑、株高、冠幅以及保存率的隸屬度的平均值作為林下套種土沉香幼樹的適宜性生長的評價指標。綜合考慮，林下套種土沉香應選著在郁閉度在0.2～0.4范圍，土層厚度大于60cm，坡度較緩且陽坡較好。

4 結論與討論

郁閉度能夠反映林分光照利用程度，是影響森林結構和森林環境的重要因子。有研究表明林下光照強度對套種幼樹的成活率和生長情況都有重要影響，但不同樹種對光照強度的需求存在不同程度的差異[18] ，也有研究表明郁閉度對土沉香各生長性狀的影響存在明顯差異[19-20]。隨著郁閉度較大時，株高、胸徑、冠幅及造林保存率呈先上升下降的趨勢。說明土沉香在強光條件下生長不良，對于幼樹來說，林下生境稍微遮陰更有利于接收林內散射光，林下套種土沉香最適宜的郁閉度為0.2～0.4，這劉志賢等[5]結論基本一致。當土沉香作為造林的優良鄉土闊葉樹種在林下種植時，可采用間伐措施，改善林下光照條件，拓展林下空間，營造其最適宜生長環境，才能取得理想的林下套種效果。

由于植物生物學特性、立地條件以及撫育措施等不同，不同樹種或同一樹種在各地不同生長階段的生長表現往往有著更多差異，而不同種源的樹種在同一地點生長也存在差異[21]。通過不同立地條件的土沉香幼樹生長分析，表明立地條件差異直接影響林木生長與質量，土沉香適應性較強，其對生長條件要求不高，能在立地較差條件下生長，但僅限維持生長，并不能是其最適合的生長條件。結合土沉香耐陰和根深[22]等生物學特性，林下套種應選擇坡度較緩的中下陽坡、土層較厚，且疏松、濕潤、肥沃的土壤為佳。

綜合土沉香各項生長指標及隸屬度分析結果，林下套種土沉香更適合在郁閉度0.2～0.4，立地條件為下坡陽坡的綜合得分最高，植株生長最優。林下套種土沉香的生長不僅受到光照的影響，還受到土壤、水分和溫度等因素。此外，本試驗還發現部分土沉香幼樹受到黃野螟（Heortia vitessoides Moore）危害，嚴重影響其早期生長，今后造林應重視病蟲害的防治[23-24]。

參考文獻：

[1]田耀華，原慧芳，倪書邦，等.沉香屬植物研究進展[J].熱帶亞熱帶植物學報，2009，17（1）：98-104

[2]區余瑞，王楚彪，吳鈿.基于聚類分析的廣東省鄉土闊葉樹種分布研究[J].植物科學學報，2015，33（3）：295-301

[3]梁俊林，毛繪友，郭麗，等.遮陰對3種珍貴鄉土闊葉樹種幼苗生長及光合作用的影響[J].西北林學院學報，2019，34（4）57-63

[4]田耀華，原慧芳，倪書邦，等.沉香屬植物研究進展[J].熱帶亞熱帶植物學報，2009，17（1）：98-104

[5]劉志賢，莫羅堅，歐 薇，等林下套種對土沉香生長及黃野螟危害的影響分析[J].南方林業科學，2018，46（2）：39-41

[6]龐圣江，張培，楊保國，等.林隙大小對土沉香人工更新幼樹生長發育的影響[J].西北農林科技大學學報，2020，4（48）：83-88

[7]原慧芳，田耀華，岳海，等.不同遮蔭度下土沉香幼苗的生理特性[J].熱帶作物學報，2013，34（2）：314—320

[8]龐圣江，張培，馬躍，等.白木香容器基質配比與緩釋肥施用量的生長效益[J].東北林業大學學報，2018，46（2）：11.-15

[9]郁培義，麥志貝，曾德華，等. 不同施肥措施對土沉香幼苗土壤肥力的影響[J].造林與經營，2015，10（1）：21-24

[10] 嚴珍花. 土沉香引種適應性試驗初報[J].安徽農學通報，2019，25（17）5-46

[11] 朱誠棋，張蒙，馬濤，等.土沉香對黃野螟抗性機理的初步研究[J].中國森林病蟲，2017，36，5（5）：5-8

[12]付開聰，張紹云.云南土沉香資源保護與開發[J].中國野生植物資源，2009，28（6）：37-38，43

[13]趙晴，劉莉娜，陳丹，等.深圳市田頭山市級自然保護區的植物資源調查[J].綠色科技，2016 （14）：4-7

[14] 王佐林，鄧輝，李瑜.深圳市自然保護區有害生物防控措施研究[J].綠色科技，2015（8）：1-5

[15]譚琳，劉夢蕓，甘先華，等.深圳市級自然保護區土壤化學計量特征與植物多樣性的相關性[J].林業與環境科學，2020，36（6）：20-25

[16]徐小牛，李宏開.馬尾松楓香混交林生長及其效益研究[J].林業科學，1997，33（5）：385-393

[17]張文娥，王飛，潘學軍.應用隸屬函數法綜合評價葡萄種間抗寒性[J].果樹學報，2007，24（6）：849-853

[18]莊雪影，洪文君，黃川騰，等.11種鄉土闊葉樹在廣州南沙的早期生長表現[J].林業工程學報，2012，26（5）：17-21

[19]Przmyslaw P，Pierre B R，Constraints of space in plant devel opment [J].Journal of Experimental Botany ，2010，61（8）：2117-2129

[20]劉錦波.不同光照強度對4種針葉幼樹生長的影響[J].林業科技，2016，41（3）17-19

[21] 梁承堅，陳水蓮，韓東苗，等.3種相思在肇慶造林生長對比[J].林業科學研究，2017，33（3）：57-60

[22]黃莉雅.土沉香開發利用研究進展[J].花卉，2017（24）：191-193

[23]彭思穎，趙鵬飛，常明山，等.黃野螟幼蟲行為學特性及其防治[J].廣西林業科學，2022，51（2）280-284

[24]洪仁輝，伊吉峰，陳 彧，等.白木香重要害蟲黃野螟研究進展[J].熱帶林業，2019，47（3）：66-68