造林樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究進(jìn)展

馮瑞雪，武秀娟

(1.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，山西 太谷 030801;2.山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西 太原 030012)

1 造林樹(shù)種選擇的研究

樹(shù)種選擇是造林的基礎(chǔ)，是森林培育的重點(diǎn)。通過(guò)采用綜合技術(shù)，有目的地選擇樹(shù)種，進(jìn)行合理配置，使樹(shù)種與立地條件相適應(yīng)，充分發(fā)揮造林樹(shù)種的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和景觀功能。樹(shù)種選擇及配置應(yīng)遵循植物生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)、風(fēng)景園林學(xué)和環(huán)境美學(xué)等理論原則，并結(jié)合造林的性質(zhì)和立地條件，根據(jù)樹(shù)種的生理特性、環(huán)境適應(yīng)性等，選擇適宜樹(shù)種及其組合進(jìn)行配置。

1.1 國(guó)內(nèi)造林樹(shù)種選擇研究

長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)造林樹(shù)種單一，林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，綜合效益低。因此，引進(jìn)新樹(shù)種，加強(qiáng)對(duì)樹(shù)種的馴化，增加造林樹(shù)種多樣性，是我國(guó)林業(yè)工作者關(guān)注的熱點(diǎn)。在樹(shù)種選擇中，首先考慮鄉(xiāng)土樹(shù)種。鄉(xiāng)土樹(shù)種在長(zhǎng)期的自然選擇過(guò)程中，完全適應(yīng)了本地的氣候、水分和土壤等自然條件，生長(zhǎng)良好。以鄉(xiāng)土樹(shù)種為主，同時(shí)選擇已經(jīng)引種并馴化的，不會(huì)對(duì)已有生物造成侵害的樹(shù)種。例如:楊帆、姜燦榮[1］運(yùn)用SWOT法分析了南寧市城市森林的現(xiàn)狀，提出調(diào)整林種結(jié)構(gòu)為發(fā)展城郊森林的主要對(duì)策與措施，大力發(fā)展優(yōu)良鄉(xiāng)土樹(shù)種，增加闊葉混交林和針闊混交林的比例，提高森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，豐富森林景觀。

在選擇樹(shù)種的過(guò)程中，除了選擇防風(fēng)固沙、抗煙塵、吸收污染物等生態(tài)功能較強(qiáng)的樹(shù)種外，也可適當(dāng)選擇經(jīng)濟(jì)效益較高(果樹(shù)、藥材等)，樹(shù)形較好，葉、皮、花和果具有較高觀賞價(jià)值的樹(shù)種。造林要重視生態(tài)效果，強(qiáng)化景觀效果，兼顧經(jīng)濟(jì)效益。

1.2 國(guó)外造林樹(shù)種選擇研究

國(guó)外造林重視樹(shù)種選擇，由經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)率低、出材率低和不適合工業(yè)加工利用的樹(shù)種，向開(kāi)發(fā)早期速生、收獲期短、出材率高、適合加工利用的樹(shù)種轉(zhuǎn)移，同時(shí)努力尋求適宜更廣泛地域栽植的樹(shù)種[2-4］。在選用造林樹(shù)種時(shí)，一般把鄉(xiāng)土樹(shù)種和外引樹(shù)種并重，在鄉(xiāng)土樹(shù)種中篩選出新的樹(shù)種。在熱帶地區(qū)，為有較快的發(fā)展把經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期試驗(yàn)選出的外引樹(shù)種作為特定地區(qū)的主要造林樹(shù)種，這在世界各國(guó)中有相當(dāng)?shù)钠毡樾?。例如，新西蘭的輻射松、巴西的桉樹(shù)、英國(guó)的西脫卡云杉、匈牙利的刺槐、德國(guó)的花旗松等。無(wú)論是鄉(xiāng)土樹(shù)種還是外引樹(shù)種，都越來(lái)越重視種源的選擇及樹(shù)種對(duì)生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)性。

造林配置的最基本工作是造林樹(shù)種的選擇，國(guó)內(nèi)外都很重視這一問(wèn)題。美國(guó)在1935年至1942年就對(duì)常用樹(shù)種進(jìn)行了篩選，選出了適宜大平原造林的常用樹(shù)種;前蘇聯(lián)在草原造林時(shí)，考慮喬灌木樹(shù)種對(duì)土壤條件的適應(yīng)性，并根據(jù)喬灌木的根系、生長(zhǎng)發(fā)育狀況進(jìn)行分類選擇。造林樹(shù)種選擇直接影響林帶疏透度、生長(zhǎng)速度及最終高度，以及森林生態(tài)效益的發(fā)揮和野生動(dòng)物棲息環(huán)境的改善等。樹(shù)種的適應(yīng)性、穩(wěn)定性、抗蟲(chóng)能力、樹(shù)冠密度、根系特性和自然更新力等是樹(shù)種選擇時(shí)應(yīng)著重考慮的要素。一般規(guī)律是以鄉(xiāng)土樹(shù)種為主，適當(dāng)搭配經(jīng)過(guò)試驗(yàn)的引種樹(shù)種，以抗性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、綜合效益好的樹(shù)種為最佳選擇對(duì)象。強(qiáng)調(diào)樹(shù)種對(duì)生境的生態(tài)適應(yīng)性，選擇樹(shù)種時(shí)將生態(tài)指標(biāo)與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)結(jié)合起來(lái)。

2 造林立地類型的研究

因地制宜、適地適樹(shù)是造林工作中遵循的基本原則，其基礎(chǔ)是科學(xué)地劃分造林地的立地條件，樹(shù)種選擇必須以相適應(yīng)的立地評(píng)價(jià)和分類為基礎(chǔ)。目前，還不存在全世界通用的立地評(píng)價(jià)方法和分類體系，各地區(qū)都在研究適合本地區(qū)的方法。已有研究成果的覆蓋面還不夠廣，其中大多數(shù)是以立地指數(shù)指示立地的生產(chǎn)潛力，并使之與各立地因子建立數(shù)量化關(guān)系作為基本方法。然而，隨著對(duì)立地研究的深入也為更精確地踐行適地適樹(shù)提供了良好的基礎(chǔ)。因此，森林立地分類的研究在整個(gè)林業(yè)科學(xué)中占有重要地位，直接影響到林業(yè)生產(chǎn)水平?？v觀現(xiàn)代林業(yè)的發(fā)展，凡是林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如西德、瑞典、芬蘭、前蘇聯(lián)、日本、加拿大、美國(guó)等，在森林立地分類方面都做了長(zhǎng)期、深入的研究。西德繪制了造林地區(qū)立地圖，日本編制了適地適樹(shù)基準(zhǔn)表，前蘇聯(lián)制定了全國(guó)的立地條件類型表，美國(guó)和加拿大等編制了立地指數(shù)圖表。這些重要成果的應(yīng)用，對(duì)提高森林生產(chǎn)力和擴(kuò)大森林資源起到了良好的促進(jìn)作用。其共同的特點(diǎn)是持久地、有長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃地進(jìn)行了多層次(全國(guó)、全省、全縣)和多系統(tǒng)的綜合性分類工作，并將區(qū)劃和分類結(jié)合起來(lái)，形成了一個(gè)適于本國(guó)國(guó)情的完整分類體系[5］。

3 樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)方法

從國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料看，樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)包括單一樹(shù)種的評(píng)價(jià)、同類樹(shù)種的評(píng)價(jià)和多類樹(shù)種的評(píng)價(jià)。

3.1 單一樹(shù)種的生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)

對(duì)單一樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)而言，可以探究該樹(shù)種在不同立地上的生態(tài)適應(yīng)性。如衛(wèi)三平等[6］為了研究刺槐林的生態(tài)適應(yīng)性，在對(duì)不同立地條件下刺槐林生長(zhǎng)狀況調(diào)查的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Verhanlst生長(zhǎng)預(yù)測(cè)模型和模擬最優(yōu)局勢(shì)決策法進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)刺槐林的生長(zhǎng)狀況與立地條件的土壤水分變化基本一致，不同立地條件下刺槐林生長(zhǎng)差異顯著，同時(shí)篩選出適宜營(yíng)造刺槐林的最佳立地條件類型。也可以以造林樹(shù)種為試驗(yàn)材料，進(jìn)行一些生態(tài)適應(yīng)性指標(biāo)的試驗(yàn)，從而對(duì)其生態(tài)適應(yīng)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。如陶晶等[7］以引進(jìn)樹(shù)種銀莓為試驗(yàn)材料，進(jìn)行了抗寒性測(cè)定及耐鹽堿盆栽試驗(yàn)，并在吉林省西部及北方省份進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)銀莓抗寒性及抗鹽堿能力進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，為銀莓的推廣種植提供了生態(tài)學(xué)上的參考。

3.2 同類樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)

3.2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的篩選和量化

樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)較多，根據(jù)“適地適樹(shù)”樹(shù)種適應(yīng)性評(píng)價(jià)原則，不同樹(shù)種根據(jù)不同的需求選取的評(píng)價(jià)指標(biāo)也不同。姚曉蕊等[8］選取了樹(shù)木生長(zhǎng)量快慢和抗逆性強(qiáng)弱作為克拉瑪依農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)人工栽培樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)指標(biāo)。胡建忠等[9］運(yùn)用綜合評(píng)價(jià)法，在黃土高原重點(diǎn)水土流失區(qū)，生態(tài)經(jīng)濟(jì)型喬木樹(shù)種的區(qū)位環(huán)境適宜性中，對(duì)不同立地條件下有系統(tǒng)資料的人工栽培適生經(jīng)濟(jì)型喬木樹(shù)種進(jìn)行適地、適樹(shù)、適法評(píng)價(jià)。其評(píng)價(jià)指標(biāo)體系可分為30多個(gè)，根據(jù)需要選擇生長(zhǎng)指標(biāo)(包括樹(shù)高、胸徑、冠幅、生物量、郁閉度等)和水土保持指標(biāo)(包括林冠截留率、土壤入滲率、林地減沙率等)。

目前，篩選指標(biāo)的方法主要有專家咨詢法、理論分析法、頻度分析法或3種方法的綜合[10，11］。所謂3種方法的綜合，即首先采取頻度分析法，全面收集生態(tài)景觀林的相關(guān)資料及研究文獻(xiàn)，選取其中使用頻度較高的指標(biāo)。同時(shí)結(jié)合研究區(qū)現(xiàn)狀和規(guī)劃目標(biāo)等進(jìn)行分析、比較和綜合。在此基礎(chǔ)上，采用專家咨詢法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，如有1/3以上專家認(rèn)為某項(xiàng)指標(biāo)不重要，則該指標(biāo)被淘汰。對(duì)于權(quán)重很小的指標(biāo)，列入相近指標(biāo)中。經(jīng)過(guò)2輪專家咨詢，直到70%以上專家都認(rèn)同，才列入指標(biāo)體系，最終形成造林樹(shù)種綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系[12］。篩選出來(lái)的指標(biāo)在效益評(píng)價(jià)時(shí)的作用是不均等的，各指標(biāo)的貢獻(xiàn)大小可以用權(quán)重來(lái)表示。權(quán)重可以通過(guò)層次分析法[13］，特爾菲法[14］，特爾菲法和層次分析法的結(jié)合，層次分析法和熵權(quán)法的結(jié)合等方法來(lái)確定。

3.2.2 數(shù)學(xué)分析方法

評(píng)價(jià)樹(shù)種對(duì)單一環(huán)境因子或多重環(huán)境因子的生態(tài)適應(yīng)性時(shí)，參評(píng)指標(biāo)有多個(gè)，且有的指標(biāo)難以量化。類似這樣具有模糊概念的問(wèn)題應(yīng)從模糊數(shù)學(xué)角度出發(fā)，對(duì)原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化后進(jìn)行分析。從相關(guān)文獻(xiàn)資料看，目前采用的數(shù)學(xué)分析方法主要有層次分析法[15］、灰色關(guān)聯(lián)法[16］、打分法[17］、多目標(biāo)決策法[18］、主成分分析法[8］和集對(duì)分析法[19］等。

層次分析法是將有關(guān)元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、指標(biāo)等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性和定量的分析決策方法。如韓玉潔[15］等運(yùn)用層次分析法對(duì)上海市沿海的防護(hù)林樹(shù)種進(jìn)行了評(píng)價(jià)。該方法是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家薩蒂于20世紀(jì)70年代提出的，并于20世紀(jì)80年代初期引入我國(guó)，目前已成為一種常用的多目標(biāo)決策方法。該方法把復(fù)雜問(wèn)題中的各個(gè)影響因素通過(guò)劃分層次使其條理化，根據(jù)對(duì)一定客觀、現(xiàn)實(shí)的判斷就每一層次的相對(duì)重要性給予定量表示，利用數(shù)學(xué)確定表達(dá)每一層次全部元素的相對(duì)重要性次序的權(quán)值，并通過(guò)排序來(lái)分析解決問(wèn)題。它的特點(diǎn)就是把一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題表現(xiàn)為層次結(jié)構(gòu)，通過(guò)同一層次內(nèi)不同因素的權(quán)重，將它們之間進(jìn)行相互比較，從而判斷得出下一層次因素的權(quán)重，既要考慮本層次，又要考慮上一層次[11］。層次分析法把人們主觀判斷用數(shù)量方式表達(dá)和處理，使定性分析和定量分析相結(jié)合，因而，提高了系統(tǒng)評(píng)價(jià)的可行性、可靠性和有效性。

灰色關(guān)聯(lián)分析法是分析系統(tǒng)中多因素關(guān)聯(lián)程度的一種方法，樣本的灰色關(guān)聯(lián)評(píng)價(jià)值反映該樣本與各個(gè)指標(biāo)值最優(yōu)的“理想樣本”的相似程度。因此，其大小可以反映樣本的優(yōu)劣。按照灰色關(guān)聯(lián)理論，可把參加評(píng)價(jià)的樹(shù)種視為一個(gè)系統(tǒng)，每個(gè)樹(shù)種即為系統(tǒng)中的一個(gè)因素，通過(guò)構(gòu)造一個(gè)理想的參考樹(shù)種，通過(guò)比較評(píng)價(jià)樹(shù)種與參考樹(shù)種的各項(xiàng)指標(biāo)，計(jì)算參評(píng)樹(shù)種與參考樹(shù)種的關(guān)聯(lián)度，即可比較得出參評(píng)樹(shù)種的優(yōu)劣?；疑P(guān)聯(lián)分析法應(yīng)用于樹(shù)種的適宜性評(píng)價(jià)是可行的，它具有計(jì)算簡(jiǎn)單、結(jié)論明確的優(yōu)點(diǎn)，可作為一種比較樹(shù)種優(yōu)劣的重要方法?；疑P(guān)聯(lián)分析法不僅具有可靠的統(tǒng)計(jì)學(xué)基礎(chǔ)，而且充分綜合樹(shù)種各個(gè)性狀的全部信息，以同一立地條件下生長(zhǎng)最好的樹(shù)種為“參考樹(shù)種”，既體現(xiàn)了樹(shù)種生長(zhǎng)的要求，又從樹(shù)種的實(shí)際生長(zhǎng)狀況出發(fā)，比起僅以某一性狀排序更客觀、合理。因此，通過(guò)關(guān)聯(lián)度排序，評(píng)價(jià)參評(píng)樹(shù)種的生長(zhǎng)適宜性較為合理。

層次分析法和灰色關(guān)聯(lián)分析法等在權(quán)重系數(shù)確定的過(guò)程中易受人為因素的影響，存在一定誤差。為了科學(xué)、全面、客觀地對(duì)造林樹(shù)種進(jìn)行評(píng)價(jià)，篩選出適宜在本地生長(zhǎng)的樹(shù)木種類，可采用多元統(tǒng)計(jì)中的Fisher判別分析法[20］。Fisher判別函數(shù)的一般形式是:

式中: Y——判別函數(shù);

xl，x2，x3…xn——測(cè)試變量;

al，a2，a3…an——判別系列。

對(duì)于G類判別，至多可建立G－1個(gè)Fisher判別函數(shù)。對(duì)每個(gè)個(gè)體進(jìn)行判別時(shí)，把測(cè)試的各變量值代入判別函數(shù)，得出判別分?jǐn)?shù)，依據(jù)判別分?jǐn)?shù)到任一子總體馬氏距離最近的原則確定該個(gè)體屬于哪一類。馬氏距離公式為:

式中:di——馬氏距離;

X——判別分向量;

Gi——某一總體。

其優(yōu)點(diǎn)是不必考慮多元變量的數(shù)據(jù)類型，并可以用分組小樣本來(lái)估計(jì)總體，從建立的判別函數(shù)來(lái)判斷樹(shù)木的生態(tài)適應(yīng)類型，避免主觀因素影響。

3.3 多類樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)

從國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料看，樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)大多局限于對(duì)同類樹(shù)種的適應(yīng)性研究[21］，有關(guān)對(duì)多類樹(shù)種的生態(tài)適應(yīng)性研究目前很少有報(bào)道。多類樹(shù)種因栽植目的、分布特點(diǎn)及生物學(xué)特性等不同，評(píng)價(jià)指標(biāo)也有所不同，給評(píng)價(jià)工作帶來(lái)了一定的難度?？梢栽诮梃b同類樹(shù)種多指標(biāo)評(píng)價(jià)方法的基礎(chǔ)上，建立一套多目的、多指標(biāo)樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性綜合評(píng)價(jià)方法，把復(fù)雜問(wèn)題通過(guò)數(shù)學(xué)模型分類處理使其簡(jiǎn)單化。如姚曉蕊[8］等利用多目的、多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)體系，對(duì)克拉瑪依農(nóng)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)人工栽培的82個(gè)樹(shù)種依據(jù)栽培目的(生態(tài)防護(hù)林樹(shù)種、生態(tài)經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種和庭院觀賞樹(shù)種)進(jìn)行了生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

在樹(shù)種的生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)中，有些表現(xiàn)好的樹(shù)種，也有可能被評(píng)價(jià)為一般樹(shù)種甚至為邊緣樹(shù)種。這與選擇的指標(biāo)不完全有關(guān)，另外一個(gè)主要原因是數(shù)量化評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)還不夠成熟，不同學(xué)者測(cè)量指標(biāo)側(cè)重有所不同，指標(biāo)量之間的吻合換算也有誤差，需要今后研究改進(jìn)。

在正確評(píng)價(jià)樹(shù)種生態(tài)適應(yīng)性的基礎(chǔ)上，立地類型劃分、樹(shù)種選擇和適當(dāng)?shù)脑炝旨夹g(shù)則成為各類樹(shù)種造林成敗的關(guān)鍵因素。而且，在某些條件下，有必要進(jìn)行一些立地質(zhì)量改善措施，這些對(duì)提高樹(shù)種的成活率，促使造林成功具有重要意義。

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