李宁

(辽宁省林业调查规划院，辽宁 沈阳 110122)

辽西北地区防护林树种与环境关系研究

李宁

(辽宁省林业调查规划院，辽宁 沈阳 110122)

为了解决辽宁省西北部地区防护林造林的问题，对防护林树种与环境的关系进行研究，采用DCCA排序法分析乔木与环境因子的关系。结果表明：环境因子之间存在显著的相关性，坡位、坡向、海拔、地貌是影响防护林树种生长的主要因子。根据树种和样地的DCCA排序图，得出防护林适宜的生长环境。通过分析环境因子对物种分布格局的解释能力分析，环境因子解释了42.7%的植被格局。

防护林；DCCA排序；环境因子；关系

辽西北地区是辽宁省沙化比较严重的区域[1]，也是我省防风固沙重要区域。因此仔细分析防护林与环境之间的关系有利于更好地实行适地适树的原则，为这一地区的防护林工程提供科学有效的技术指导。关于植被与环境关系的研究，目前比较先进的方法有除趋势典范对应分析(DCCA)[2]、双向指示种分析(TWINSPAN)[3]和典范对应分析(CCA)法[2]等。本文借鉴简敏菲[4]、朱军涛[5]等人运用的DCCA方法，结合前人的样方方法[6]进行研究。通过对该地区环境与防护林优势树种关系的研究，进一步提高辽西地区防护林的成活率。

1 试验地简介

试验区域主要是辽宁西北部地区的朝阳、阜新2个市，该地区属于低山丘陵区，呈两翼高、中间低形态，地表起伏，峡谷相间，沟壑纵横，也有山间平地和沿河冲积平原。有努鲁儿虎山、松岭2条主要山脉横贯于朝阳全境及阜新县内。辽西北属于北温带大陆季风气候区，冷、暖、干、湿四季分明，雨热同季，光照充足；气温、降水变幅大，区域性差异明显。春秋两季多风易旱，风力一般2～3级，冬季盛行西北风，风力较强。

2 研究方法

2.1 样地分布

我们对朝阳、阜新两地范围防护林均匀布点，每个样地面积0.08 hm2,共布设28块样地。

2.2 数据采集

乔木我们针对胸径≥5 cm的树木进行调查，进行每木检尺，调查它的树种、胸径、郁闭度、年龄、株数、蓄积。调查环境因子主要包括样地的地貌、海拔、坡向、坡位、坡度、土壤类型、土层厚度等，用GPS测量海拔，用罗盘测定坡向、坡位、坡度，挖取土壤剖面确定土层厚度，根据海拔坡度测定地貌。

2.3 数据处理

重要值是物种在群落中的优势度指标，表达不同物种在群落中的功能地位，以及反映其在群落中的分布格局状况。其计算公式为：

乔木层重要值=(相对频度+相对多度+相对显著度)/3

相对显著度=(某种个体的胸径断面积之和/所有种个体的胸径断面积总和)×100

相对盖度=(某种的盖度/所有种的盖度总和)×100

相对多度=(某种的个体数之和/所有种的个体数总和)×100

我们通过每块样地中防护林的重要值来构建树种环境矩阵。

2.4 环境因子

辽西北地区是温带半干旱半湿润地区，针对这一地区气候水文因子总体相差不大，所以没有考虑气候因子，只针对影响植被生长的立地因子进行分析。包括海拔、坡度、坡向、坡位、土层厚度、土壤类型、地貌这7个因子进行分析。

2.5 研究方法

应用DCCA分析法对优势树种群落与环境的关系进行分析，应用Canoco.4.5[7]软件进行计算。

教师利用文具、玩具、食品和标价签等，创设了“有趣的超市”情境，请学生们分别担任营业员、顾客等角色进行游戏。学生们在轻松、愉快的情境游戏中学会了人民币换算、找零等，建立数学意识，提高数学思考和推理能力。

本研究需要两个数据矩阵，环境数据和物种数据，我们对每块样地的重要值进行计算，得出样地与树种的矩阵，进而得出物种数据。同时通过对每块样地的环境因子进行记录，我们将环境因子进行转换，实现数值化，进而形成样地与环境因子的矩阵，得到环境数据。将环境数据与物种数据带入到canoco 4.5软件中进行经计算，选择DCCA分析方法，进一步得出分析结果。

3 数据结果与分析

28块样地共有4个优势树种，分别为油松、杨树、刺槐、荆条。油松对应的样地号为6、13、14、20、16，杨树对应的样地号为2、3、4、5、9、11、12、15、17、21、23、24、25、26，刺槐对应的样地号为10、19、22、27，荆条对应的样地号为7、8、18、28。

3.1 环境因子的相互关系

通过对防护林样地数据进行处理分析，我们得出表1。通过表1我们可以看出，海拔与土层厚度显著正相关,坡向与坡位极显著正相关,坡位与坡度显著负相关。由此可见防护林样地的立地因子之间存在显著的交互关系。

表1 防护林样地环境因子之间的相互关系

3.2 乔木林地环境因子与排序轴的相互关系

对28块防护林样地进行DCCA排序，树种与环境因子的第一排序轴和第二排序轴的相关系数分别为0.921和0.935，达到显著相关，说明排序效果理想，树种群落分布于环境因子有显著相关性。我们主要分析第一排序轴和第二排序轴。

表2 防护林环境因子与DCCA排序轴的相关系数

表2显示，7个环境因子中坡向、坡位与第一排序轴达到显著正相关，地貌与第一排序轴显著负相关。第二排序轴与海拔显著负相关。第一排序轴主要反映坡向、坡位、地貌与防护林群落的关系，其中与坡向的相关系数最大0.461 9，其次是地貌-0.351 6，坡度0.344。第二排序轴主要反映海拔与防护林群落的关系，其与海拔相关系数最大-0.306 1。第三排序轴主要反映海拔地貌与树种群落之间的关系，其中海拔相关系数最大-0.302 9，其次是坡向0.205 8。

3.3 防护林与环境关系的DCCA排序

DCCA排序图综合了植被与环境因子，反映出群落分布与环境因子之间的关系，可以直观地看出植被类型间的关系和影响群落分布格局的主要因素[23]。图中箭头表示环境因子，箭头连线的长度表示群落与环境因子相关性的大小，越长影响越大；箭头与排序轴的斜率表示环境因子与排序轴相关性的大小。通过样地群落在图上的区域，判读出对应的环境因子值。

对防护林样地点与环境的关系进行排序(图1)，结合图2树种的分布图分析，可以得出：一个群落类型样地分布相对集中，有少量或者没有在其他样地群落中分布，那么该样地群落优势树种或亚优势树种中心相近。一般以优势树种为中心如荆条、杨树；一个群落类型样地分布相对分散，有较多穿插分布时群落的中心位于优势树种与亚优势树种分布的几何中心，如油松、刺槐。由环境因子箭头长度可以看出坡位、坡向、海拔、地貌是影响防护林树种分布的主要因子。

图1 防护林样地与环境的DCCA分布

图2 树种的分布图

分析图2树种的分布图，结合图1第一排序轴的群落分布，从左到右分别是油松、荆条、刺槐、杨树 ，其中刺槐、杨树相距较近。表明群落分布随坡位、坡向、地貌呈现有规律变化，这三个因子对树种分布影响较大。第二排序轴的群落分布，从下到上分别是群落油松、杨树、荆条、刺槐，其中荆条、杨树分布较近，表明群落分布随海拔呈规律变化。

综合以上分析，结合排序图我们得出，油松位于排序图左下方，主要分布在中下坡位，海拔：100～400 m,坡度：15～34°，坡向：阳坡，土壤类型主要为褐土，土层厚度30 cm以上的丘陵地带。杨树位于排序图的中心偏右，主要分布在下坡和平地，海拔：50～250 m,坡度：0～15°，坡向：主要分布在东南、西南两个方向，土壤类型主要为沙土，土层厚度30 cm以上的丘陵、平原地带。刺槐位于排序图右上方，主要分布在下坡和平坡，海拔：100～650 m,坡度：5～24°，坡向：阳坡、阴坡都有分布，土壤类型主要为褐土，土层厚度30 cm以上的丘陵、平原地带。荆条位于排序图中心偏左，主要分布在中上坡位，海拔：200～700 m,坡度：5～44°，坡向：主要分布在阴坡，土壤类型主要为褐土，土层厚度60 cm以下的低山、丘陵地带。

3.4 环境变量对物种分布格局影响的定量分离

我们将环境因子分成2组，坡向、坡位、坡度、海拔为地形因子，土层厚度、土壤类型和地貌为土壤因子。按照环境变量对物种分布的定量分离方法[2]的四组分类进行分离：土壤因子单独对物种分布的解释能力为8.6%；地形因子单独对植物分布的影响为23.7%；土壤因子与地形因子相互作用的影响为10.4%，不能解释部分为57.3%。空间因子解释了42.7 %的植被格局，高于祁连山北坡植被的环境解释23.98%[2]。显示本研究有较好的排序效果。

4 结论

通过软件计算环境因子之间的相互关系进行分析，得出环境因子间存在显著相关。通过DCCA排序分析环境因子与排序轴之间的关系，得出坡位、坡向、海拔、地貌是影响防护林分布的主要因子；根据树种分布图和样地的DCCA排序图，我们得出4种树种分别适宜的生长环境。最后通过分析环境因子对物种分布格局的解释能力分析，环境因子解释了42.7%的植被格局，不能解释部分为57.3%。显示出本研究结果较好的排序效果。能够客观准确反映优势树种群落与环境之间的关系。

[1] 苏振海.辽西北困难立地造林技术研究与应用[J].防护林科技,2014(6):61-62

[2] 王国宏,杨利民.祁连山北坡中段森林植被梯度分析及环境解释[J].植物生态学报，2001，25(6):733-740

[3] 李伟，崔丽娟，赵欣胜，等.采砂迹地型湿地恢复过程中植物群落分布与土壤环境因子的关系[J].生态环境学报，2010(10):40-43

[4] 简敏菲,徐鹏飞,余厚平,等.乐安河-鄱阳湖湿地植物群落分布及其环境影响因子[J].环境科学研究,2015(3):41-44

[5] 朱军涛,于静洁,王平,等.额济纳荒漠绿洲植物群落的数量分类及其与地下水环境的关系分析[J].植物生态学报,2011,35(5):480-489

[6] 林珊,刘金福,付达靓,等.戴云山罗浮栲林群落主要树种空间分布格局[J].福建林学院学报,2010,30(1):12-15

[7] 赖江山.生态学多元数据排序分析软件Canoco5介绍[J].生物多样性,2013,21(6):765-768

Relationship Between Protection Forest Species and Environment in Northwestern Liaoning Province

Li Ning

(Liaoning Forestry Investigation and Planning Institute,Shenyang 110122,China)

In order to solve the problem of protection forest afforestation in northwestern Liaoning Province,the relationship between protection forest species and environment was studied.Relationship between tree and environment was analyzed by adoptingDCCA ranking method;data were processed by using Canoco software.Result shows that the environmental factors have significant correlations;altitude,slope positions,landform,and exposure are the main factors influencing the growth of protection forest tree species.According to the species and sample DCCA sequence diagram,suitable growth environment of protection forest species could be found.Through analyzing inetpretation capability of environment factor on distribution pattern of species,it can be seen that the environmental factor explained 42.7% of the vegetation pattern.

protection forest; DCCA ranking Method; environmental factor; relationship

1005-5215(2017)03-0008-03

2017-01-10

李宁(1981-)，女，辽宁阜新人，硕士，工程师，现从事林业调查工作.

S727.2

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.03.003