天山野果林野杏种群受损现状

褚佳瑶 ，冯琳骄 ，杨亚飞 ，陆 彪 ，王 强 ，周 龙 ，王 瑾

（1. 新疆农业大学 园艺学院，新疆 乌鲁木齐 830052；2. 特克斯县林业和草原局，新疆 伊犁 835500；3. 伊犁州林业科学研究院，新疆 伊犁 839300）

新疆野杏Prunus armeniaca为蔷薇科Rosaceae李属Prunus落叶乔木，是新疆野果林的重要物种之一[1]。杏最早起源于我国，新疆天山野杏林是重要的野杏集中分布地，野杏林蕴含着宝贵的种质资源，在栽培杏的起源与进化中占有重要地位，是栽培杏的原始种[2]。近年来，全球气候的变暖和旅游业的发展直接破坏了野果林的生态环境[3]，造成野果林内的野生果树种性退化，种群面积逐年减少。同时，野果林内的病虫害连续高发，除了杏芽瘿和穿孔病等病虫害频发，杏树鬃球蚧在新疆野果林暴发成灾，严重危害着野杏的生存[4-5]。在20世纪90年代，王磊等[6]指出仅在巩留县吾都布拉克沟里的野杏就约有0.27万hm2；在1959年，林培钧等[7]经考察发现伊宁县匹里青沟野杏纯林的生长发育良好，后因遭到严重破坏而成片消失；在2021年，陈学森等[8]报道当前分布于我国新疆伊犁河谷的野杏约有0.13万hm2，可见野杏已经处于严重受损状态。为了更好地保护和利用野杏资源，前人就其表型多样性[9]、果实性状[10]、幼苗更新[11]和遗传多样性[12-13]等方面开展了较多研究，但是关于野杏种群受损情况的评估鲜见报道。

开展林木受损现状调查是森林健康监测研究中必不可少的内容[14]，能够更好地实现对森林资源的保护与利用。张红玉等[15]将昆虫作为指示物种进行森林健康监测，实现了对森林生态系统健康的评价。魏红洋等[16]的研究结果表明，运用单位圆评价体系能够实现对林分结构动态变化的长期监测。当前在开展森林健康监测时多采用遥感监测技术[17-18]，采用这种方法能够宏观地反映森林的健康状况，但缺乏对林木个体受损情况和受损原因的探索研究。现阶段新疆野杏种群已经受到严重损害，然而受损的原因和现状尚不明晰，无法提供科学的保育措施，因此调查受损现状已经刻不容缓。本研究中通过在新疆野杏集中分布区设置临时性样地，进行野外实际调查，统计新疆野杏不同居群的受损现状，分析造成新疆野杏受损的因素，期望为新疆野杏种群的保护与开发利用提供技术参考。

1 研究区概况

新疆野杏生长在新疆天山西部山地中的伊犁谷地（80°46′～ 83°26′E，43°13′～ 44°26′N），该谷地为具有“海洋性”气候特色的温湿带小区。新疆野杏主要分布于海拔900～1 600 m的山地阳坡、半阳坡、半阴坡。野杏林的土壤多为有较厚的腐殖质、质地结构良好、富含盐基物质的黑钙土，在坡积母质和洪积母质形成的土层较薄、肥力较低的土壤环境下也有分布。该地区年降水量较大，春季湿润、夏季凉爽、冬季积雪丰厚，并有山脉屏障保护，因而物种能免于寒流侵袭，分布有丰富的野生果树群落，有大面积的野苹果Malus sieversii、野杏Prunus armeniaca、野生樱桃李Prunus divaricata、野山楂Crataegus cuneata、野核桃Juglans cathayensis等，草本植物有稗草Echinochloa crusgalli、灰绿藜Chenopodium glaucum等。

2 研究方法

2.1 样地调查

在新疆野杏自然分布区域，根据野杏在野果林中的自然分布特点，采用样方样带法，对不同居群的野杏设置不同海拔、不同坡向、不同坡度的样方，样方大小设置为20 m×20 m。根据野杏的分布上限和下限，以100 m为1个海拔梯度，划分5个梯度范围，每个梯度设置样方；依据郭泺等[19]的方法划分坡度（s）为5级，包括缓坡（5°≤s＜15°）、斜坡（15°≤s＜25°）、陡坡（25°≤s＜35°）、急坡（35°≤s＜45°）、险坡（≥45°），每个坡度等级设置样方；依据高清竹等[20]的方法划分9个坡向，包括东坡、东北坡、北坡、西北坡、西坡、西南坡、南坡、东南坡、平地，每个坡向设置样方。共设置39个样方，合计15 600 m2。记录样地内海拔、经度、纬度、坡向、坡度等地形因子，对样地内乔木、灌木进行每木检尺，调查高度、冠幅、胸径、基径、健康等级、数量等。各样方的基本情况如表1所示。

2.2 林木受损程度划分

参照苏志尧等[21]的等级划分标准，结合野果林实地踏查情况，将天山野果林内野杏林木受损情况分为5个等级，详细情况见表2。

表1 新疆野杏调查样方的基本情况Table 1 Basic situation of P. armeniaca investigation sample plot

表2 新疆野杏林木受损程度划分等级Table 2 P. armeniaca forest damage degree classification grade

2.3 林木伤害指数计算

参照陈忠东[22]的林木伤害指数计算方法，并且依据新疆野杏受损程度划分标准，将新疆野杏的伤害等级作为林木伤害指数的代表数值（R），计算野杏的林木伤害指数（I）。

式中：ni为第i伤害等级的植株数量；Ri为第i伤害等级的代表数值，分别为0、1、2、3、4；nt为植株的总数量；4为伤害最重等级的代表数值。

2.4 群落物种多样性测度

参照马克平等[23]和巫翠华等[24]的生物群落多样性测度方法，采用物种丰富度指数D（即样地内所有物种的数量S）、Shannon-Wiener（SW）指数H、Simpson指数H'、Pielou均匀度指数J计算野杏群落物种多样性。

式中：Ni表示第i个种的个体数量；N为群落中所有种的个体总数量；Pi为第i个种的相对多度。

2.5 种群径级结构划分

径级结构参照程子敏等[25]和鲁珊等[26]的方法进行划分。结合实际调查情况，以胸径（φB）代替年龄，将种群划分为7个径级，从第Ⅰ径级之后每级间隔10 cm，第Ⅰ径级为φB＜15 cm，第Ⅱ径级为15 cm≤φB＜20 cm，第Ⅲ径级为20 cm≤φB＜25 cm，第Ⅳ径级为25 cm≤φB＜30 cm，第Ⅴ径级为30 cm≤φB＜35 cm，第Ⅵ径级为35 cm≤φB＜40 cm，第Ⅶ径级为40 cm≤φB。

2.6 数据分析与处理

采用Excel 2010和SPSS 21.0软件对数据进行统计分析。采用灰色关联度分析法[27]，对39个样方的地形因子与林木伤害指数进行灰色关联度分析，找出影响新疆野杏受损的地形因子。采用主成分分析法（PCA）[28]，对群落受损情况与群落特征的关系进行分析，找出影响新疆野杏种群受损的主成分因子。

3 结果与分析

3.1 新疆野杏的总体受损情况

新疆野杏的总体受损情况如表3所示。在所调查的911株新疆野杏个体中，有811株受到了不同程度的伤害，占总数的89.02%，多数个体已经受到严重威胁。在受损的新疆野杏中，重度受损占比最高，受损比例为39.85%。调查结果表明，树体重度受损多为病虫害造成的树体主枝枯死和冰雪灾害及大风造成的骨干枝压折使树体劈裂。轻度受损所占比例最小，为4.28%。未受损的野杏个体为100株，占总数的10.98%，调查中发现主要为1～2年生幼苗。

表3 新疆野杏的总体受损情况Table 3 Investigate the overall damage of P. armeniaca in the sample plot

3.2 不同居群新疆野杏的受损现状

不同居群新疆野杏的群落受损情况和物种多样性见表4。由表4可知：不同居群新疆野杏群落的受损情况均比较严重，林木伤害指数均大于50，新源居群的林木伤害指数最大（69.04），巩留居群的林木伤害指数最小（59.21）；伊宁县居群的受损个体占比最高，所有个体均受到不同程度的损害，巩留居群的受损个体占比最低（76.61%）；巩留居群的物种丰富度指数最高（17），新源居群的物种丰富度指数最低（9）；巩留居群的SW指数最高（1.57），新源居群的SW指数最低（0.72）；新源居群的Simpson指数最高（0.56），巩留居群的Simpson指数最低（0.49）；巩留居群的Pielou均匀度指数最高（0.55），新源居群的Pielou均匀度指数最低（0.33）。由此可见，不同居群新疆野杏的林木伤害指数越大、受损个体数量占比越高、物种丰富度指数越小、SW指数越小、Simpson指数越大，Pielou均匀度指数越小，新疆野杏居群的受损越严重。

表4 不同居群新疆野杏群落的受损情况和物种多样性Table 4 Damage and species diversity of P. armeniaca communities in different populations

对新疆野杏群落受损情况和物种多样性的标准化数据进行主成分分析，结果如表5所示。由表5可知，2个主成分的累计贡献率达到91.545%（大于80%），可以充分反映原变量的信息。其中，第1主成分中林木伤害指数的载荷最高（0.240），其次是群落特征指数中SW指数的载荷较高（0.235）；第2主成分中林木伤害指数的载荷最高（0.620），其次受损个体比例的载荷较高（0.521）。在第1主成分和第2主成分中均是林木伤害指数的载荷最高，因此在反映新疆野杏受损情况的指标中，林木伤害指数最为重要。

表5 新疆野杏群落受损情况和物种多样性的主成分分析结果Table 5 Principal component analysis results of damage and species diversity of P. armeniaca

根据主成分分析结果计算各居群的得分，新疆野杏巩留居群、伊宁县居群、新源居群的得分依次为0.160、0.146、0.149，新源居群得分最高，伊宁县居群得分最低，因此新源县居群野杏群落受损最严重，伊宁居群野杏群落受损最轻。

3.3 新疆野杏受损的林木和地形因素

3.3.1 与林木径级结构的关系

新疆野杏不同径级林木的受损类型分布如表6所示。由表6可知，新疆野杏的径级主要集中在Ⅰ～Ⅳ级。林木伤害指数最大（74.62）的林木径级为Ⅱ级；林木伤害指数最小（44.65）的林木径级为Ⅰ级。林木径级为Ⅰ级的个体绝大多数为幼苗，故未受损个体数量最多，未受损个体数量占Ⅰ级总个体数量的40.33%。所有受损个体中，林木径级为Ⅲ级的重度受损的个体数量最多。绝大多数未受损的野杏林木径级为Ⅰ级，平均胸径为1.42 cm。已经受损的新疆野杏的平均胸径为(22.42±6.94) cm。

3.3.2 与地形因子的关系

不同地形（海拔、坡度、坡向）条件下新疆野杏的受损情况如图1所示。在各海拔梯度中：在海拔1 300～1 399 m的样方内新疆野杏林木伤害指数最大，为78.36；在海拔1 200～1 299 m的样方内林木伤害指数最小，为52.32。在各坡度中：新疆野杏的林木伤害指数最大的是缓坡，为76.96；林木伤害指数最小的是险坡，为39.58。在各坡向中：新疆野杏的林木伤害指数最大的是北坡，为78.57；林木伤害指数最小的是东北坡，为40.38。因此，新疆野杏在天山野果林中最安全的生长地带是海拔1 200～1 299 m东北坡的险坡。

选取新疆野杏的林木伤害指数作为因变量，以海拔、坡度、坡向3个地形因子为自变量，用39个样方的实测数据进行灰色关联度分析。灰色关联度值越大，表明自变量数列与因变量的关系越密切。分析结果表明，各地形因子对新疆野杏林木伤害指数的影响由强到弱依次为坡度、海拔、坡向，其与林木伤害指数的灰色关联度依次为0.850、0.800、0.713。由此可见，坡度对新疆野杏受损的影响最大，坡向对新疆野杏受损的影响最小。

表6 新疆野杏不同径级林木的受损类型分布Table 6 Distribution of damage types of P. armeniaca trees with different diameter

图1 不同地形条件下新疆野杏的受损情况Fig. 1 Damage of Xinjiang P. armeniaca under different terrain conditions

4 结论与讨论

研究结果表明，新疆野杏种群中有高达89.20%的野杏个体受到不同程度的损害。主成分分析结果表明，林木伤害指数是新疆野杏群落受损现状的重要指数，天山野果林各野杏居群中新源居群受损最严重，伊宁居群受损最轻。各径级的新疆野杏个体中，胸径小于15 cm的个体受损最轻，胸径15～20 cm的个体受损最严重。灰色关联度分析结果表明，地形因子中坡度对新疆野杏受损的影响最大。鉴于新疆野杏生长所面临的种种危机，加强新疆野杏的保护已势在必行。可以对新疆野杏实行就地保护和迁地保护，建立新疆野杏种质资源圃，在新疆野杏集中分布的县域建立种质保存与繁育基地。

4.1 野杏树体径级结构与受损程度之间的关系

树木的径级结构是反映种群生长健康状况和种群被干扰破坏程度的重要指标。方紫妍等[29]对西天山野果林冰雪灾害后的林木受损情况进行了生态学评估，结果表明在天然混交的野果林中胸径小于5 cm的林木受损比例最小，胸径15～20 cm及胸径40～50 cm的林木受损比例最大。本研究结果表明，胸径小于15 cm的野杏树体受损最轻，胸径15～20 cm的树体受损最严重，径级结构较大的树体比径级结构居中的树体受损情况轻。在实际调查中发现，对野果林中野杏危害比较严重的是病虫害、冰雪灾害及大风。对径级结构较小的野杏而言，冰雪灾害及大风对树体造成的伤害较小，主要是因为1～2年生幼苗未受到病虫害的侵染，健康状况良好，并且其枝干木质化程度相对较低，柔韧性较好，不容易断裂。受损最严重的是胸径15～20 cm的个体，这些个体多发生严重的病虫害，树体主枝枯死，当遭遇冰雪灾害及大风时骨干枝极易被压折，致使树体劈裂。在实际调查中发现，野杏径级结构较大的个体并未发生严重的病虫害，这与王玉丽等[5]报道的新疆野果林中杏树鬃球蚧若虫主要发生在3～4年生野杏枝条上的研究结果相一致。

4.2 野杏分布地形因子与受损程度之间的关系

地形对植物的生长和分布产生明显影响，与森林的关系是多方面的。本研究结果表明，随着海拔、坡度、坡向变化，新疆野杏个体的林木伤害指数无明显变化趋势，在海拔1 300～1 399 m的北坡坡度平缓地带林木伤害指数最大。一方面，在低海拔地带受到山地逆温层的保护新疆野杏能够安全越冬，在海拔大于1 200 m或低于850 m的地带极端天气极易造成树体损伤，这与顾鹤寿[30]提出的新疆直立越冬果树适宜带的观点相一致。另一方面，杏芽瘿、苹果小吉丁虫和杏树鬃球蚧也严重危害着野杏树体的健康[31]。孔婷婷等[32]经研究发现苹果小吉丁虫多发生在海拔小于1 400 m的地带，极端天气和严重病虫害共同造成海拔1 300～1 399 m野杏树体的严重受损。在实际调查中发现：人类活动更倾向于省力的平地区域，导致野杏个体在坡度平缓地带受损最严重；杏树鬃球蚧对野杏的危害为坡阴面发生量显著多于坡阳面，其喜欢阴湿的环境[5]，病虫害的严重发生致使北坡野杏个体受损最严重。