哈爾濱城市森林樹木生長狀況及各生長指標的相關性分析

張 波， 王文杰,*， 周 偉， 肖 路， 呂海亮， 魏晨輝

(1.東北林業(yè)大學森林植物生態(tài)學教育部重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150040；2.中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所，吉林長春130102)

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哈爾濱城市森林樹木生長狀況及各生長指標的相關性分析

張 波1， 王文杰1,2*， 周 偉1， 肖 路1， 呂海亮2， 魏晨輝2

(1.東北林業(yè)大學森林植物生態(tài)學教育部重點實驗室，黑龍江哈爾濱 150040；2.中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所，吉林長春130102)

[目的]研究哈爾濱市城市森林樹木生長狀況及各生長指標的相關關系，為指導城市樹木管理、優(yōu)化城市森林結構提供理論依據(jù)。[方法]在哈爾濱市建成區(qū)隨機調查單位附屬林、道路林、景觀游憩林和生態(tài)公益林4種林分共220塊樣地，每塊樣地中分別取4～10株樹木測量其樹高、枝下高、冠幅和胸徑周長等指標。[結果] 哈爾濱市城市森林樹木樹高小于10 m近70%左右，枝下高絕大部分小于4 m，冠幅小于50 m2的占總量的69%，胸徑周長小于100 cm的樹木約占80%，冠幅和胸徑周長雖存有較大樹木(冠幅250～325 m2、胸徑周長200～250 cm)，但數(shù)量不到所調查樹木總量的5%，且冠幅大小分布較離散。樹高、枝下高、冠幅、胸徑周長平均值分別為8.57 m、2.20 m、47.93 m2、66.30 cm。4種指標之間呈顯著正相關(P<0.05)。對比4種林分發(fā)現(xiàn)，生態(tài)公益林樹木的樹高較其他3種林型高3 m左右，胸徑周長長20 cm左右，道路林的冠幅小于其他3種林分6～11 m2。[結論]哈爾濱市城市森林整體長勢偏小，小冠幅樹木居多，且林型間差別較大，今后應加強保護大樹和撫育管理幼樹。

哈爾濱；城市森林；生長指標；分布

城市森林樹木是城市生態(tài)系統(tǒng)的主體，城市樹木的生長狀況直接決定了城市森林生態(tài)服務功能的發(fā)揮以及觀賞價值的高低[1]。城市綠地的生態(tài)效益和景觀效益不僅與植物種類的多樣性和生物量有關，而且與綠地中植物的生長狀況有關[2]。城市森林作為城市環(huán)境中最易為人感知的自然要素正越來越引起人們的重視，成為學者、公眾與政府共同關注的課題[3]。目前研究主要致力于城市森林的生態(tài)效應、景觀效應、經(jīng)濟效應以及社會效應等個案分析[4-8]，而對全城范圍內，細致區(qū)分不同林分種類，進行樹木生長狀態(tài)，包括樹高、枝下高、胸徑周長、冠幅投影面積大小的系統(tǒng)研究較少。筆者通過對哈爾濱市城市森林隨機抽樣調查，通過箱線圖(Boxplot)分析，了解哈爾濱城市森林植株大小、長勢分布狀況及其之間的相關關系，旨在為今后哈爾濱城市森林可持續(xù)經(jīng)營管理提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1研究區(qū)概況研究區(qū)為整個哈爾濱市(包括市郊)，哈爾濱市位于125°42′～130°10′ E、44°04′～46°40′ N，地處我國東北部地區(qū)，黑龍江省南部，是我國緯度最高、氣溫最低的大都市。氣候屬中溫帶大陸性季風氣候，冬長夏短，全年平均降水量534 mm。哈爾濱境內天然植被是以榆樹為主的森林草原，木本植物是以楊柳科樹種為主的人工林[9]。

1.2研究方法在哈爾濱市隨機均勻取單位附屬林(主要是學校校園、居民居住區(qū)等)、道路林(分布在主要街道周邊林分)、景觀游憩林(主要是公園和植物園等)和生態(tài)公益林(主要分布于城鄉(xiāng)結合區(qū)域農田、河口沿岸等需要生態(tài)防護的區(qū)域)[10]，4種林分樣地數(shù)分別為58、62、43和57(圖1)。

1.3測量項目與方法測量者距所要測量樹種15 m左右，利用樹高儀(尼康)測量樹木的樹高(m)、枝下高(m)；利用軟尺測量樹木的胸徑周長(cm)；利用米尺以東西、南北2個方面測量冠幅投影的大小，并按照橢圓公式計算冠幅投影面積大小(m2)，代表樹木冠幅大小。

1.4數(shù)據(jù)分析采用JMP 10.0 軟件繪制樹高、枝下高、冠幅和胸徑周長的離群值箱線圖及其之間的相關關系圖。利用SPSS 17.0方差分析和 Duncan多重比較分析4種林型間樹高、枝下高、冠幅和胸徑周長的差異。箱線圖(Boxplot)包括5個統(tǒng)計量：最小值、下四分位數(shù)(Q1)、中位數(shù)(Q2)、上四分位數(shù)(Q3)與最大值[11]，反映數(shù)據(jù)分布的中心位置和散布范圍。第三四分位數(shù)與第一四分位數(shù)的差距又稱四分位間距(InterQuartile Range，IQR)。箱線圖的上下限(異常值截斷點)分別在比Q1低1.5倍IQR和比Q3高1.5倍IQR的位置上，上下限以外的數(shù)據(jù)認為是異常值，用“·”表示。

圖1　調查樣地在哈爾濱市的分布Fig.1　Distribution of surveyed plots in Harbin City

2　結果與分析

2.1樹木生長指標分布狀況由圖2可知，哈爾濱市城市森林近50%的樹樹高小于7 m，小于10 m的樹近70%，大于18 m的樹僅占1%，有5個數(shù)據(jù)屬于異常值。樹木的枝下高主要分布在1.0～3.5 m,占總數(shù)據(jù)量的75%，枝下高大于5.0 m的樹僅占2%，且均屬于異常值。哈爾濱市的樹木冠幅大部分小于50 m2，占總數(shù)據(jù)量的69%，50～100 m2的樹木占21%，樹木冠幅大小分布較離散，冠幅大于250 m2的大樹僅占4%。哈爾濱市胸徑周長小于100 cm的樹木約占80%，大于200 cm的樹木僅占2%。

圖2　哈爾濱市樹木生長指標分布箱線圖Fig.2　Boxplots of tree growth index in Harbin City

項目Item樹高Treeheightm枝下高Lowest-branchheight∥m冠幅Canopyarea∥m2胸徑周長DBH∥cm75%四分位數(shù)75%quartile11.202.9062.7286.0050%中位數(shù)50%median7.701.9026.8852.0025%四分位數(shù)25%quartile5.501.5012.8034.43均值Average8.572.2047.9366.30標準差Standarddeviation3.991.2756.4144.73均值標準誤差Standarderrorofmean0.150.052.191.74均值95%上限95%Upperlimitofaverage8.872.3052.2369.71均值95%下限95%Lowerlimitofaverage8.262.1143.6362.89

由表1可知，哈爾濱市樹木樹高、枝下高、冠幅、胸徑周長的平均值分別為8.57 m、2.20 m、47.93 m2和66.30 cm。由冠幅的標準差(56.41)可知，哈爾濱市樹木冠幅大小分布較離散，其他3個指標分布較均勻。

2.2樹木生長指標之間的關系由表2可知，哈爾濱市城市森林樹木生長指標之間關系緊密，均呈顯著正相關關系(P<0.05)，樹木胸徑周長與樹高、冠幅之間相關性最大，R2分別為0.32、0.28。其次是樹高與枝下高、冠幅之間相關關系的解釋量也大于10%。枝下高與冠幅、胸徑周長之間相關性不明顯，解釋量小于2%。

2.34種林分生長指標的差異由表3可知，生態(tài)公益林樹木較其他3種類型的林分長勢好。生態(tài)公益林樹高、胸徑周長顯著大于其他3種林型3 m左右和20 cm左右。4種林分之間，景觀游憩林枝下高最高，生態(tài)公益林最低。道路林的冠幅小于其他3種林分6～11 m2。

表2　樹木生長指標之間的相關關系

表34種林分生長指標的差異

Table 3Differences between growth indicators of 4 kinds of forests

林分類型Foresttypes樹高Treeheight∥m枝下高Lowest-branchheight∥m冠幅Canopyarea∥m2胸徑周長DBH∥cm單位附屬林Affiliatedforest8.14a2.28b54.69b66.58a道路林Roadsideforest8.28a2.46bc36.56a63.02a景觀游憩林Landscapeforest8.38a2.57c42.51a63.99a生態(tài)公益林Ecologicalwelfareforest11.49b2.01a57.88b85.03b

注：同列不同小寫字母表示4種林分間差異顯著(P<0.05)。

Note: Different upper cases in the same column stand for significant differences between 4 kinds of forests (P<0.05).

3　結論與討論

該試驗結果表明，哈爾濱市城市森林偏小樹木居多，樹冠較小(大部分樹木冠幅<50 m2)，雖存在冠幅>250 m2、胸徑周長200～250 cm的較大樹木，但也不足全城樹木的5%。樹木生長指標之間存在緊密關系，樹高和胸徑周長之間表現(xiàn)的尤為明顯(P<0.05)。綜合比較，生態(tài)公益林樹木生長狀況顯著優(yōu)于其他3種林型，道路林冠幅最小。城市森林樹木偏小可能會導致其生態(tài)服務功能低下，不能充分發(fā)揮其功能，今后在園林管理中應注重保護大樹。該研究調查所得哈爾濱市樹木長勢分布情況，為今后林分管理提供參考依據(jù)。

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Correlations Analysis of of Growth Index and Growth Status of Urban Trees in Harbin City

ZHANG Bo1, WANG Wen-jie1,2*, ZHOU Wei1et al

1.Key Laboratory of Forest Plant Ecology of Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150040; 2.Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun, Jilin 130102)

[Objective] To investigate the growth status of urban trees and their correlations of growth index in Harbin City to guide management of urban trees and optimize urban forest structure.[Method] 220 sites of affiliated forest, roadside forest, landscape forest and ecological welfare forest throughout Harbin City were investigated.Tree height, lowest-branch height, canopy-projection area,and diameter at breast height (DBH) of 4-10 trees from each site were measured.[Result] Nearly 70% of surveyed trees were less than 10 m in height, and the lowest-branch height of most measured trees was less than 4 m.The canopy area of 69% of surveyed trees was less than 50 m2.The DBH of about 80% of surveyed trees was less than 100 cm.Although there were trees with a large canopy area (250-325 m2) and DBH (200-250 cm), the proportion of their number in the total quantity of surveyed trees was less than 5%.The averages of tree height, lowest-branch height, canopy area, and DBH were 8.57 m, 2.20 m, 47.93 m2, and 66.30 cm respectively.There were significantly positive correlations between the four indicators (P<0.05).Compared with the other three types of forest, the tree height of the ecological welfare forest was higher, about 3 m, and its DBH was larger, about 20 cm.The canopy area of roadside forest was 6-11 m2smaller than that of the other three types of forest.[Conclusion] Most urban trees in Harbin City are small in general.The canopy area of most trees is small, and there is a big difference between the forest types.It is needed to protect big trees and manage and tend young trees in future.

Harbin; Urban forests; Growth index; Distribution

黑龍江省杰出青年基金項目(JC201401)；中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金項目(2572014EA01)；中國科學院百人計劃項目(Y3H1051001)；中科院重點部署項目(KFZD-SW-302-04)。

張波(1991-)，女，山東成武人，碩士研究生，研究方向：植物生態(tài)學。*通訊作者，教授，博士，博士生導師，從事植物學方面的研究。

2016-07-13

S 718.5

A

0517-6611(2016)26-0127-02