湘西喀斯特地區(qū)6種柏科植物生長情況調查分析

杜昌軍，李 平，黃瑞春，賈松林 ，王承南，向云艷

（1.湖南省永順縣石堤鎮(zhèn)林業(yè)站，湖南 永順 416700；2.貴州省銅仁市萬山區(qū)林業(yè)局，貴州 銅仁 554200；3.湘西自治州森林生態(tài)研究實驗站，湖南 永順 416000；4.茶陵縣林業(yè)局，湖南 茶陵 412400；5.中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004）

湘西喀斯特地區(qū)6種柏科植物生長情況調查分析

杜昌軍1，李 平2，黃瑞春3，賈松林4，王承南5，向云艷5

（1.湖南省永順縣石堤鎮(zhèn)林業(yè)站，湖南 永順 416700；2.貴州省銅仁市萬山區(qū)林業(yè)局，貴州 銅仁 554200；3.湘西自治州森林生態(tài)研究實驗站，湖南 永順 416000；4.茶陵縣林業(yè)局，湖南 茶陵 412400；5.中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004）

為了解決喀斯特地區(qū)石漠化問題，對在湘西自治州森林生態(tài)實驗站生長近20 a的6種柏科植物生長情況進行了調查，并選擇杉木作為對照，運用模糊數學對柏科6個樹種7個指標的生長情況進行了調查分析及綜合評判。研究結果表明：6種柏科植物中柏木在湘西喀斯特地區(qū)生長表現最佳，其次是中山柏、墨西哥柏。研究結果為更好地解決適宜本地區(qū)栽種柏科植物具有指導意義。

森林生態(tài)研究；柏科植物；喀斯特地區(qū)；生長情況；湘西自治州

柏科Cupressaceae共22屬約150種，分布于南北兩半球。我國產8屬29種7變種，分布幾遍全國。常綠喬木或灌木，木材具樹脂細胞，無樹脂道，紋理直或斜，結構細密，材質輕至重，通常堅韌耐用，有香氣，可供建筑、橋梁、舟車、器具、文具、家具等用材；葉可提芳香油，樹皮可提單寧。多數種類在造林、固沙及水土保持等方面占有重要地位，不少種類的樹形優(yōu)美，葉色翠綠或濃綠，常被栽培作庭園樹[1-2]。

研究針對我國目前喀斯特地區(qū)石漠化嚴重的現象，對該地區(qū)的中山柏、香柏、墨西哥柏、日本香柏、扁柏和柏木等6個柏科植物的胸徑、樹高、郁閉度、枝下高、冠幅、干形等指標進行調查分析，同時進行了對照樹種杉木的生長情況調查，運用模糊數學綜合評判方法，評選出適合該地區(qū)生長的柏科植物，為喀斯特地區(qū)石漠化嚴重地區(qū)種植柏科植物樹種提供參考。

1 試驗地概況

試驗地設置在我國湘西永順縣青天坪鄉(xiāng)湘西自治州森林生態(tài)實驗站，地理位置為東經110°29′，北緯28°32′。該地坐落于湘西自治州北部，地處武陵山脈，海拔580～650 m。該區(qū)氣候為中亞熱帶季風氣候，由于受亞熱帶季風影響和山地控制，該地四季分明，雨量充沛，光照充足，年均氣溫14～19 ℃，年降水量在1 290～1 600 mm之間，成土母巖為石灰?guī)r，喀斯特地貌發(fā)育良好，具有典型的巖溶性土壤類型，坡向為陽坡，坡度為20°，土層厚薄不均，土壤肥力良好[3-5]。湖南張花高速路經試驗地，距張家界市30 km，交通極為方便。

2 材料及方法

2.1 試驗材料

試驗材料為湘西永順縣青天坪鄉(xiāng)湘西自治州森林生態(tài)實驗站的6個柏科植物和杉木，詳情見表1。

表1 6種柏木科植物及對照試驗材料Table 1 Six Cupressaceae plants and contrast tested materials

2.2 調查方法

2.2.1 調查工具

圍尺、皮尺、羅盤儀、標桿、測繩、測高器、記錄夾、記錄用表、記錄筆、粉筆、計算工具等。

2.2.2 標準地設置

選擇標準地的基本要求:

(1)標準地必須具有充分的代表性。根據調查的目的，在調查地區(qū)內所選擇的標準地應該是調查地區(qū)一定類型林分的代表。

(2)標準地必須設置在同一林分內，不能跨越該林分。每個標準地內的林木特征和立地條件均應一致。

(3)標準地不能跨越小河、道路或伐開的調查線，且應離開林緣（至少應距林緣為1倍林分平均高的距離）。

(4)標準地設在混交林中時，其樹種、林木密度分布應均勻，本次的造林密度為2 m×2 m。

標準地大小、標準地的面積應根據調查目的、對象而定，一般面積不宜過小。在林分調查中，為了充分反映出林分結構規(guī)律和保證調查結果的準確度，標準地內必須要有足夠數量的林木株數，因此，應根據要求的林木株數確定其面積大小。標準大?。?5 m×20 m。

2.2.3 每木調查

又稱每木檢尺，即測定標準地內每一株樹木的胸高、直徑（可精確到0.1 cm），這是標準地調查的最基本工作。本次試驗測量標準地內各調查樹種每株樹木的胸徑、樹高、枝下高、冠幅、干形和郁閉度6個生長指標。

3 數據處理

數據分析均采用MATLAB 6.5和EXCEL2003軟件進行分析。

3.1 評判數學原理

設給定2個有限論域：A＝{A1，A2，A3，…，An}，B＝{B1，B2，B3，…，Bn}。其中：A為綜合因素組成的集合；B為評判組成的集合。設，X是A上的模糊子集，而最終結果Y是B上的模糊子集（Y實際上是模糊的量X與模糊關系R的合成）[11-12]。

3.2 調查數據

對7個樹種6項指標進行調查，其調查數據平均值見表2。

表2 評判指標平均值Table 2 Average values of evaluation indexes

3.3 數據處理

組合因素及建立矩陣分析[13]。

3.3.1 運用給定的評語論域對各組合進行評判

根據所選的6個因素在整體生長情況中所占影響的大小，得出權重值；胸徑、樹高、郁閉度、枝下高、冠幅以及干形6個指標的權重值分別為0.25、0.25、0.1、0.1、0.1、0.2。

3.3.2 評 估

對7個樹種進行相關評估，并給出合理的細目評語。

3.3.3 數據轉換

將各評判因素的實際值進行轉換，得出相應的細目評判值（見表3）。

表3 各樹種6個調查指標評判Table 3 Evaluation indexes for 6 factors of each tree species

將評論代入矩陣并運用矩陣乘法求出結果Y，并進行優(yōu)化排序。

根據運算結果，將數據進行篩選。

模糊變換式：Y＝X·R

3.4 評判結果

通過運算，得出各樹種綜合評判得分值：

（1）第1名為柏木，得分值為12.42；

（2）第2名為中山柏，得分值為10.46；

（3）第3名為墨西哥柏，得分值為9.47；

（4）最后一名為杉木，得分值為4.48。

4 結果與分析

4.1 6種柏科植物生長結果與分析

由于6種柏科植物存在生物學特性上的差異，在湘西喀斯特地區(qū)也有不同的表現，將調查數據分為三個等級，數據表明柏木有5項指標達到了最佳等級（見圖1）。

圖1 6種柏科植物7項指標比較Fig.1 Comparison of 7 indicators in 6 Cupressaceae plants

由圖1可見：林木生長蓄積量主要指標胸徑與樹高，在這2項指標表現最佳的是柏木和中山柏，而在其他指標中中山柏均處于中下等級，所以柏木在綜合表現上最佳，在不考慮干形等指標時也可以考慮選擇種植，綜合評判得分最高的也是柏木。

4.2 6種柏科植物與對照杉木生長結果與分析

中山柏、杉樹及6種柏科植物平均值各指標進行比較，結果見圖2。

從胸徑與樹高指標上看，只有柏木植物達到最佳等級，而杉木的枝下高為最佳等級，其他指標均處于中下等級，說明盡管湘西喀斯特地區(qū)不適合杉木種植，但杉木的優(yōu)良樹形仍比柏木好。

圖2 柏科植物與杉木生長結果對照分析Fig.2 Comparison of Cupressaceae plants and Chinese fir growth situations

4.3 權重分配的科學性分析

對6個代表樹種及對照的生長情況進行調查統(tǒng)計分析，發(fā)現胸徑（0.25）、樹高（0.25）兩項指標占權重值的一半，這是因為林木生長快有利于木材蓄積量的增加和光能轉化的效率；干形和枝下高主要反映木材的利用情況，而干形直接影響到出材率，也較重要，因此占權重值的0.2。

5 結 論

（1）柏科植物作為重要的用材及綠化樹種，具有極大的經濟效益和生態(tài)效益。本研究對湘西喀斯特地區(qū)6種生長20 a左右的柏科植物生長情況進行調查與分析，采用模糊數學的綜合評判方法選擇最適合該區(qū)的樹種，爭取獲得最大的經濟效益和生態(tài)效益。研究結果表明6種柏科植物中柏木植物綜合表現最佳，建議本地區(qū)推廣種植，其次是中山柏、墨西哥柏。

（2）通過調查及對調查結果的處理分析，認為胸徑、樹高、郁閉度、枝下高、冠幅以及干形6個因素對柏科植物生長情況的評判有很重要的影響。其中胸徑、樹高和干形起決定性作用，在6個因素中權重值分別為0.25、0.25、0.20，其他3個因素影響較小，各占0.1，權重分配值較為合理。

（3）通過調查分析說明，在湘西喀斯特地區(qū)試驗中的6種柏科植物柏木生長綜合表現最佳，并不代表全國所有的喀斯特地區(qū)6種柏科植物中柏木生長綜合表現最佳，也不能說在湘西喀斯特地區(qū)柏科植物中柏木生長綜合表現最佳。

（4）本研究主要對湘西喀斯特地區(qū)試驗中的6種柏科植物的生長情況進行分析研究，有關木材質量及抗性等方面的情況需要進一步比較、研究分析。

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Investigation and analysis on 6 species of Cupressaceae plants growing in karst area of Xiangxi Autonomous Prefecture

DU Chang-jun1, LI Ping2, HUNAG Rui-chun3, JIA Song-lin4, WANG Cheng-nan5, XIANG Yun-yan5
(1.Forestry Station in Shidi of Yongshun County, Yongshun 416700, Hunan, China; 2.Wanshan District Forestry Bureau, Tongren 554200, Guizhou, China; 3.Forest Ecological Research and Experiment Station of Xiangxi Autonomous Prefecture, Yongshun 416000, Hunan, China; 4.Forestry Bureau Chaling County, Chaling 410004, Hunan, China; 5.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

In order to solve the problem of karst rocky desertification, six Cupressaceae plants about 20-year-old of were investigated growing in Xiangxi Autonomous Prefecture Forest Ecological Experiment Station, and the China fir forests were taken as the contrast.The survey on 6 species of Cupressaceae plants and theirs seven growth indexes were comprehensively investigated and evaluated;The results shows that of 6 Cupressus, mourning cypress is most suitable for growing in Xiangxi of karst area, followed by Cupressus lusitanica cv.Zhongshan bai, Mexico Bai.The findings can better solve Cupressaceae plants’ suitability problem in the region.

forest ecology study; Cupressus Linn.; karst area; growth situation; Xiangxi Autonomous Prefecture

S718.51+1

A

1673-923X(2015)09-0109-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.09.019

2014-09-07

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研重大專項（201104016）

杜昌軍，工程師 通訊作者：王承南，教授；E-mail：wchengnan@163.com

杜昌軍，李 平，黃瑞春，等.湘西喀斯特地區(qū)6種柏科植物生長情況調查分析[J].中南林業(yè)科技大學學報，2015, 35(9):109-112.

[本文編校：謝榮秀]