太行山石灰岩山地防护林主要树种适应性分析

吕 皎

（山西省林业和草原科学研究院）

目前，山西省正广泛地开展植被恢复、水土保持治理等生态工程。山西省石灰岩山区面积约5.59 万km2，占到全省土地总面积的35.7%，石灰岩山地的特点是土层瘠薄、保水蓄水能力弱、植被稀疏、适宜树种少。因此，科学的立地划分和树种选择对各类生态工程的顺利实施尤为重要。本研究可为这一目标的实现提供理论依据。

1 研究地区概况

试验点位于平顺县背泉村，年平均气温7.9～10.3℃，年降水量565.5～680.8 mm。区内大部分山地山顶钝圆，山坡较缓，山谷较为开阔，呈“U”字型，构成山体的岩石为古生界奥陶纪石灰岩，部分山地的上部分布有新生界第三系红粘土和新生界第四系红黄土，属石灰岩中山区[1]。

区内植被垂直分布不及水平分布明显，阴坡的优势植物主要有虎榛子、黄刺梅、胡枝子、羊胡子草，针茅草、野菊花等，覆盖度一般在85%以上；阳坡、半阳坡植物主要为野皂角、荆条、小叶鼠李、黄刺梅、绣线菊、白羊草、铁杆蒿、达乌里胡枝子和委陵菜等，覆盖度一般为30～70%。天然次生林面积很小，分布于海拔1 300 m 以上的阴坡，主要树种为油松与栎类；沟底分布有小片北京杨、旱柳、漳河柳人工林；四旁分布有毛白杨、加拿大杨、小叶杨等散生用材树种和核桃、枣、香椿等经济树种。

2 研究方法

2.1 微地形立地划分

首先，结合1∶10 000 地形图、卫星遥感影像图，对太行山石灰岩山区的立地类型进行全面细致梳理，以光照、水分、坡度、坡向等要素为基础，对立地类型进行精细划分[2]。其次，在科学划分立地类型基础上，引入微地形概念，在平顺县1∶50 000 矢量化地形图上，抽取52 个面积为1 km2的单元，在选择的抽样单元内分别在阴坡、阳坡各选一个测量点，每个测点选择平行等高线和垂直等高线的样线2—3条，共计198 条样线，对试验地微地形进行精准分类，以更接近自然条件的形式开展植被构建。立地类型主要划分为：阴坡海拔＜1 100 m、1 100～1 400 m、1 400～1 700 m、＞1 700 m，阳坡海拔＜1 100 m、1 100～1 400 m、1 400～1 700 m、＞1 700 m 八个类型。

2.2 灰色关联分析及聚类分析

通过样地调查乔木树种生态适应性，对主要造林树种的海拔分布、坡向、多度、树种进行统计叠加，按照针叶树、阔叶树，阴坡、阳坡，不同海拔梯度等进行灰色关联分析。本文运用SPSS 软件进行灰色关联分析及聚类分析。

2.3 重要值计算

以重要性为依据分析灌木树种的生态适应性，通过计算各类灌木的重要值，确定其在该类立地条件下的生态适应性大小。重要值计算方法如下[3]：

灌木树种的重要值=（相对高度+相对盖度）/2；

相对高度=某个物种所有个体高度之和/所有物种所有个体高度之和；

相对盖度=某个物种所有个体盖度之和/所有物种所有个体盖度之和。

3 结果与分析

3.1 乔木树种的生态适应性分析

对乔木树种分阴、阳坡进行灰色关联分析[4]，从而总结出树种的适应性强弱，其中，表1、表2 是阳坡各树种与参考树种的对比过程，表3、表4 是阴坡各树种与参考树种的对比过程。参考树种是该地生长相对较好的杨树。主要研究树种如表1 所示。

表1 阳坡乔木树种生长指标

表2 阳坡乔木树种与参考树种的关联度排序

表3 阴坡乔木树种生长指标

由表2 可以看出，侧柏的关联度最大，综合表现最好，最适宜在试验基地的阳坡生长，其次为杜松，再次为山杏、山桃、白皮松，关联度最小的是樟子松和油松，综合表现最差，最不适宜在试验基地阳坡生长。

由表4 可以看出，在阴坡油松的关联度最大，综合表现最好，最适宜在试验基地阴坡生长，其次为辽东栎，再次樟子松，关联度最小的是侧柏，综合表现最差，最不适宜在试验基地的阴坡生长。

表4 阴坡各树种与参考树种的关联度排序

3.2 灌木物种的生态适应性分析

试验基地内阴、阳坡出现的所有灌木物种及其重要值计算结果如表5。阴坡的参考物种是该地生长相对比较好的三裂线菊，阳坡的参考树种是该地生长相对较好的黄刺玫。

表5 阳坡、阴坡灌木树种及重要值

由灰色关联分析得到（表6），生长在阴坡的灌木物种生态适应性顺序为北京丁香、榛子、葱皮忍冬、照山白、虎榛子、大花溲疏、陕西荚蒾、杭子梢、土庄绣线菊、水栒子、灰栒子、胡枝子、西北栒子、六道木、黄刺玫、连翘、荆条。由图1 聚类分析结果表明，照山白、北京丁香、榛子、葱皮忍冬最适宜在试验基地的阴坡生长；西北栒子、胡枝子、虎榛子、杭子梢、六道木、土庄绣线菊、陕西荚蒾、灰栒子、水栒子、大花溲疏适宜在试验基地的阴坡生长；连翘、黄刺玫、荆条不适宜在试验基地的阴坡生长。

表6 灌木各树种与参考物种的关联度排序

由表6 可以看出，阳坡灌木物种生态适应性顺序为：荆条、连翘、土庄绣线菊、三裂绣线菊、胡枝子、西北栒子、六道木、水栒子、陕西荚蒾、虎榛子、大花溲疏、葱皮忍冬、杭子梢、北京丁香、榛子、照山白。聚类分析结果表明（图1），荆条最适宜在该试验基地的阳坡生长；三裂绣线菊、西北栒子、连翘、胡枝子、六道木、土庄绣线菊、陕西荚蒾、灰栒子、水栒子适宜在试验基地的阳坡生长；照山白、北京丁香、榛子、葱皮忍冬、虎榛子、杭子梢、大花溲疏不适宜在试验基地的阳坡生长。

图1 阳坡、阴坡灌木树种聚类分析图

4 结论与讨论

（1）最适宜在该地的阳坡生长的乔木树种为侧柏，其次为杜松、山杏、山桃、白皮松等；最适宜生长的灌木树种为荆条，其次为三裂绣线菊、西北栒子、连翘、胡枝子等；最不适宜在该地阳坡生长的乔木树种是樟子松和油松，灌木是照山白、北京丁香、榛子、葱皮忍冬等[5]。

（2）最适宜在该地阴坡生长的乔木树种为油松，其次为辽东栎、樟子松；最适宜生长的灌木树种为照山白、北京丁香、榛子、葱皮忍冬，其次为胡枝子、虎榛子、土庄绣线等；最不适宜在该地阴坡生长的乔木树种是侧柏，灌木树种是连翘、黄刺玫、荆条[6]。