莲花山保护区灌木株高与冠幅基经的关系研究

马鸿博 黎兴业 杨小娟

（甘肃莲花山国家级自然保护区，甘肃 康乐 731515）

前言

灌木资源种类繁多，但相对乔木而言所知甚少， 保护区海拔在2000～3578米之间，相对高差近1600米，随着海拔的变化，气候、土壤、生物等呈现出明显的山地垂直分布带谱，具有很高的科研价值。据统计，保护区灌木林1316.2公顷，小檗236.3公顷，悬钩子9.7公顷，杜鹃78.1公顷，柳灌372.9公顷，栒子333.6公顷，榛子90.6公顷，沙棘125.5公顷，金露梅27.8公顷，锦鸡儿23.7公顷，鼠李18公顷。莲花山保护区的植被划分为针叶林、阔叶林、灌丛和草甸4个植被类型，寒温性针叶林、温性针叶林等6个群系组，巴山冷杉林、紫果云杉林和青海云杉林等28个群系。植被垂直分布状况为：（1）海拔2000m以下：河谷、草地、农作物带。（2）海拔2000～2400m：中山落叶阔叶林带。（3）海拔2400～2800m：中山针阔叶混交林带。（4）海拔2800～3300m：中山针叶林带。（5）海拔3300m以上，亚高山灌丛、草甸带。随着我国对生态文明建设的重视，灌木在生态建设、生态安全、生态文明中所占有的优势和地位日益凸现，灌木在林业生产和经营中具有不可替代的作用。

1.保护区概况

甘肃莲花山国家级自然保护区地处黄土高原向青藏高原的过渡地带，位于黄河一级支流洮河中上游，甘肃省甘南藏族自治州、临夏回族自治州、定西市的临潭、卓尼、康乐、渭源、临洮五县交界处。地理位置在东经103o39′59"－103o50′26"，北 纬34o54′17"－5o01′43"，总面积11691 hm2，保护区东面以洮河为界，北面以冶木河为界，西南两面以洮河林业局所属的羊沙和冶力关林场边缘为界。甘肃莲花山国家级自然保护区属森林生态系统类型保护区，保护区主要保护对象为森林生态系统及其生物多样性。

保护区气候寒冷阴湿、四季不明、长冬无夏、春秋相连，高原气候特色明显。核心区总面积3506hm2，占保护区总面积的30%；缓冲区面积3312hm2，占保护区总面积的28.3%；实验区面积为4873hm2，占保护区总面积的42%。保护区内森林覆盖率为63.2%。属于大陆性气候，年太阳总辐射量为5643.8 MJ/m2，年太阳生理辐射量为2765.5MJ/m2，年日照时数为2364h。年平均气温为3.2℃～4.6℃，1月份平均气温-8.4℃～-7.6℃，7月份平均气温13.2℃～14.8℃，≥10℃年积温为1535℃，最低温和最高温可达到-27.1℃和34.0℃，降水量集中在6-8月，全年平均降水量在约560mm，无霜期有112d左右。

2.研究内容和方法

2.1 数据来源

本文数据利用莲花山保护区2020年灌木林调查数据，实地调查测量保护区各类灌木的生长数据，本文主要分析保护区灌木株高与冠幅和基经之间的相关关系。

2.2 研究内容

本文以莲花山保护区灌木分布状况和灌木生长特性为研究对象，利用2020年调查数据，分析灌木株高与冠幅和基经之间的生长关系与相关性。

2.3 研究方法

一是灌木林样地调查。本文在本地调查数据库中，对不同种类的灌木林进行标记，设置10个具有代表整个保护区灌木林特征的样地10个，然后在设置好的地点布设样地，对样地内乔木树种、灌木树种、草本进行株数、高度、郁闭度、盖度等因子调查，收集相关数据。二是利用SPSS统计软件，利用线性相关分析科学的分析灌木株高与冠幅、基径之间的生长关系。

利用线性相关分析又称Pearson(皮尔森)相关系数，总体相关系数的公式为：

其中Cov(X,Y)是随机变量X、Y的协方差，Var（X）和Var(Y)分别代表X和Y的方差。X代表株高，Y代表冠幅和基径

2.4 数据统计

莲花山保护区灌木生长土壤以灰褐土为主，土壤平均厚度在59.22cm，据2020年样地调查数据：莲花山保护区灌木种数总计：12科21属34种，分别为：鲜黄小檗、甘肃瑞香、金露梅、银露梅、沙棘、高山杜鹃、秀丽莓、西北蔷薇、中华柳、秦岭柳、扁刺蔷薇、置疑小檗、疏花石枣子、葱皮忍冬、灰栒子、蒙古绣线菊、小叶鼠李、红花锦鸡儿、李树、华北珍珠梅、峨嵋蔷薇、木蓝、胡枝子、兰香草、匍匐栒子、金花小檗、栒子、聚花荚蒾、水栒子、华西忍冬、刚毛忍冬、甘青鼠李、虎榛子、金银忍冬。通过调查，分别对10个样地内的34种灌木的株高、基经、冠幅分别做了统计，计算各类灌木株高、基经、冠幅的平均值。

3.结果分析

3.1 树高与基径之间的关系

表1 树高与基经相关性

从图表可以看出，莲花山保护区灌木生长状况良好，随着树高的增长基径随之增大，树高与基径之间成正相关，散点分布于方程参考线的上面，说明灌木树高的生长速度大于基径的生长速度，可见在3个相关系数在0.01的显著性水平（双边检验）上非常显著，从而推断灌木树高和基径之间存在着明显的正相关关系。

3.2 南北东西冠幅和树高之间的关系

表2 树高与南北冠幅相关性

肯德尔 tau_b树高 相关系数 1．000 ．593★★ ．575★★显著性（双尾）． ．000 ．000个案数 68 68 68冠幅东西相关系数 ．593★★ 1．000 ．848★★显著性（双尾）．000 ． ．000个案数 68 68 68冠幅南北相关系数 ．575★★ ．848★★ 1．000显著性（双尾）．000 ．000 ．个案数 68 68 68斯皮尔曼 Rho树高 相关系数 1．000 ．771★★ ．739★★显著性（双尾）． ．000 ．000个案数 68 68 68冠幅东西相关系数 ．771★★ 1．000 ．955★★显著性（双尾）．000 ． ．000个案数 68 68 68冠幅南北相关系数 ．739★★ ．955★★ 1．000显著性（双尾）．000 ．000 ．个案数 68 68 68★★． 在 0．01 级别（双尾），相关性显著。

图2 树高与基经散点图

图3 树高与南北冠幅散点图

图4 树高与东西冠幅散点图

从图表可以看出，莲花山保护区灌木生长状况良好，散点均匀分布于回归线两侧，随着树高的增长南北、东西冠幅也随之增大，树高与南北、东西冠幅之间生长成正相关，散点分布于方程参考线的上面，说明灌木冠幅的生长速度大于树高的生长速度，可见在3个相关系数在0.01的显著性水平（双边检验）上非常显著，从而推断灌木树高和南北东西冠幅生长之间存在着明显的正相关关系。

4.结论

本文根据莲花山灌木株高与冠幅和基经之间的相关性，推测保护区灌木群落的整体生长状况，主要得出的结论为：

一是从相关性分析来看：3个相关系数（皮尔逊、肯德尔 、斯皮尔曼）在0.01的显著性水平（双边检验）上都非常显著，灌木株高越高，基径值越大，灌木树高的生长速度大于基径的生长速度，从而推断灌木树高和基径之间存在着明显的正相关关系。

二是从相关性分析来看：3个相关系数（皮尔逊、肯德尔 、斯皮尔曼）在0.01的显著性水平（双边检验）上都非常显著，灌木株高越高，南北东西冠幅越大，从而推断灌木株高与冠幅之间存在着明显的正相关关系。

三是从调查数据和分析数据得出，莲花山保护区灌木群落生长状况良好，灌木群落株高与基经和冠幅的生长关系成正相关增长，灌木群落种类丰富，分布面积广泛，保护效益良好。