湘西喀斯特地区6种柏科植物生长情况调查分析

杜昌军，李 平，黄瑞春，贾松林 ，王承南，向云艳

（1.湖南省永顺县石堤镇林业站，湖南 永顺 416700；2.贵州省铜仁市万山区林业局，贵州 铜仁 554200；3.湘西自治州森林生态研究实验站，湖南 永顺 416000；4.茶陵县林业局，湖南 茶陵 412400；5.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

湘西喀斯特地区6种柏科植物生长情况调查分析

杜昌军1，李 平2，黄瑞春3，贾松林4，王承南5，向云艳5

（1.湖南省永顺县石堤镇林业站，湖南 永顺 416700；2.贵州省铜仁市万山区林业局，贵州 铜仁 554200；3.湘西自治州森林生态研究实验站，湖南 永顺 416000；4.茶陵县林业局，湖南 茶陵 412400；5.中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

为了解决喀斯特地区石漠化问题，对在湘西自治州森林生态实验站生长近20 a的6种柏科植物生长情况进行了调查，并选择杉木作为对照，运用模糊数学对柏科6个树种7个指标的生长情况进行了调查分析及综合评判。研究结果表明：6种柏科植物中柏木在湘西喀斯特地区生长表现最佳，其次是中山柏、墨西哥柏。研究结果为更好地解决适宜本地区栽种柏科植物具有指导意义。

森林生态研究；柏科植物；喀斯特地区；生长情况；湘西自治州

柏科Cupressaceae共22属约150种，分布于南北两半球。我国产8属29种7变种，分布几遍全国。常绿乔木或灌木，木材具树脂细胞，无树脂道，纹理直或斜，结构细密，材质轻至重，通常坚韧耐用，有香气，可供建筑、桥梁、舟车、器具、文具、家具等用材；叶可提芳香油，树皮可提单宁。多数种类在造林、固沙及水土保持等方面占有重要地位，不少种类的树形优美，叶色翠绿或浓绿，常被栽培作庭园树[1-2]。

研究针对我国目前喀斯特地区石漠化严重的现象，对该地区的中山柏、香柏、墨西哥柏、日本香柏、扁柏和柏木等6个柏科植物的胸径、树高、郁闭度、枝下高、冠幅、干形等指标进行调查分析，同时进行了对照树种杉木的生长情况调查，运用模糊数学综合评判方法，评选出适合该地区生长的柏科植物，为喀斯特地区石漠化严重地区种植柏科植物树种提供参考。

1 试验地概况

试验地设置在我国湘西永顺县青天坪乡湘西自治州森林生态实验站，地理位置为东经110°29′，北纬28°32′。该地坐落于湘西自治州北部，地处武陵山脉，海拔580～650 m。该区气候为中亚热带季风气候，由于受亚热带季风影响和山地控制，该地四季分明，雨量充沛，光照充足，年均气温14～19 ℃，年降水量在1 290～1 600 mm之间，成土母岩为石灰岩，喀斯特地貌发育良好，具有典型的岩溶性土壤类型，坡向为阳坡，坡度为20°，土层厚薄不均，土壤肥力良好[3-5]。湖南张花高速路经试验地，距张家界市30 km，交通极为方便。

2 材料及方法

2.1 试验材料

试验材料为湘西永顺县青天坪乡湘西自治州森林生态实验站的6个柏科植物和杉木，详情见表1。

表1 6种柏木科植物及对照试验材料Table 1 Six Cupressaceae plants and contrast tested materials

2.2 调查方法

2.2.1 调查工具

围尺、皮尺、罗盘仪、标杆、测绳、测高器、记录夹、记录用表、记录笔、粉笔、计算工具等。

2.2.2 标准地设置

选择标准地的基本要求:

(1)标准地必须具有充分的代表性。根据调查的目的，在调查地区内所选择的标准地应该是调查地区一定类型林分的代表。

(2)标准地必须设置在同一林分内，不能跨越该林分。每个标准地内的林木特征和立地条件均应一致。

(3)标准地不能跨越小河、道路或伐开的调查线，且应离开林缘（至少应距林缘为1倍林分平均高的距离）。

(4)标准地设在混交林中时，其树种、林木密度分布应均匀，本次的造林密度为2 m×2 m。

标准地大小、标准地的面积应根据调查目的、对象而定，一般面积不宜过小。在林分调查中，为了充分反映出林分结构规律和保证调查结果的准确度，标准地内必须要有足够数量的林木株数，因此，应根据要求的林木株数确定其面积大小。标准大小：15 m×20 m。

2.2.3 每木调查

又称每木检尺，即测定标准地内每一株树木的胸高、直径（可精确到0.1 cm），这是标准地调查的最基本工作。本次试验测量标准地内各调查树种每株树木的胸径、树高、枝下高、冠幅、干形和郁闭度6个生长指标。

3 数据处理

数据分析均采用MATLAB 6.5和EXCEL2003软件进行分析。

3.1 评判数学原理

设给定2个有限论域：A＝{A1，A2，A3，…，An}，B＝{B1，B2，B3，…，Bn}。其中：A为综合因素组成的集合；B为评判组成的集合。设，X是A上的模糊子集，而最终结果Y是B上的模糊子集（Y实际上是模糊的量X与模糊关系R的合成）[11-12]。

3.2 调查数据

对7个树种6项指标进行调查，其调查数据平均值见表2。

表2 评判指标平均值Table 2 Average values of evaluation indexes

3.3 数据处理

组合因素及建立矩阵分析[13]。

3.3.1 运用给定的评语论域对各组合进行评判

根据所选的6个因素在整体生长情况中所占影响的大小，得出权重值；胸径、树高、郁闭度、枝下高、冠幅以及干形6个指标的权重值分别为0.25、0.25、0.1、0.1、0.1、0.2。

3.3.2 评 估

对7个树种进行相关评估，并给出合理的细目评语。

3.3.3 数据转换

将各评判因素的实际值进行转换，得出相应的细目评判值（见表3）。

表3 各树种6个调查指标评判Table 3 Evaluation indexes for 6 factors of each tree species

将评论代入矩阵并运用矩阵乘法求出结果Y，并进行优化排序。

根据运算结果，将数据进行筛选。

模糊变换式：Y＝X·R

3.4 评判结果

通过运算，得出各树种综合评判得分值：

（1）第1名为柏木，得分值为12.42；

（2）第2名为中山柏，得分值为10.46；

（3）第3名为墨西哥柏，得分值为9.47；

（4）最后一名为杉木，得分值为4.48。

4 结果与分析

4.1 6种柏科植物生长结果与分析

由于6种柏科植物存在生物学特性上的差异，在湘西喀斯特地区也有不同的表现，将调查数据分为三个等级，数据表明柏木有5项指标达到了最佳等级（见图1）。

图1 6种柏科植物7项指标比较Fig.1 Comparison of 7 indicators in 6 Cupressaceae plants

由图1可见：林木生长蓄积量主要指标胸径与树高，在这2项指标表现最佳的是柏木和中山柏，而在其他指标中中山柏均处于中下等级，所以柏木在综合表现上最佳，在不考虑干形等指标时也可以考虑选择种植，综合评判得分最高的也是柏木。

4.2 6种柏科植物与对照杉木生长结果与分析

中山柏、杉树及6种柏科植物平均值各指标进行比较，结果见图2。

从胸径与树高指标上看，只有柏木植物达到最佳等级，而杉木的枝下高为最佳等级，其他指标均处于中下等级，说明尽管湘西喀斯特地区不适合杉木种植，但杉木的优良树形仍比柏木好。

图2 柏科植物与杉木生长结果对照分析Fig.2 Comparison of Cupressaceae plants and Chinese fir growth situations

4.3 权重分配的科学性分析

对6个代表树种及对照的生长情况进行调查统计分析，发现胸径（0.25）、树高（0.25）两项指标占权重值的一半，这是因为林木生长快有利于木材蓄积量的增加和光能转化的效率；干形和枝下高主要反映木材的利用情况，而干形直接影响到出材率，也较重要，因此占权重值的0.2。

5 结 论

（1）柏科植物作为重要的用材及绿化树种，具有极大的经济效益和生态效益。本研究对湘西喀斯特地区6种生长20 a左右的柏科植物生长情况进行调查与分析，采用模糊数学的综合评判方法选择最适合该区的树种，争取获得最大的经济效益和生态效益。研究结果表明6种柏科植物中柏木植物综合表现最佳，建议本地区推广种植，其次是中山柏、墨西哥柏。

（2）通过调查及对调查结果的处理分析，认为胸径、树高、郁闭度、枝下高、冠幅以及干形6个因素对柏科植物生长情况的评判有很重要的影响。其中胸径、树高和干形起决定性作用，在6个因素中权重值分别为0.25、0.25、0.20，其他3个因素影响较小，各占0.1，权重分配值较为合理。

（3）通过调查分析说明，在湘西喀斯特地区试验中的6种柏科植物柏木生长综合表现最佳，并不代表全国所有的喀斯特地区6种柏科植物中柏木生长综合表现最佳，也不能说在湘西喀斯特地区柏科植物中柏木生长综合表现最佳。

（4）本研究主要对湘西喀斯特地区试验中的6种柏科植物的生长情况进行分析研究，有关木材质量及抗性等方面的情况需要进一步比较、研究分析。

[1] 吴章文,吴楚材,陈奕洪,等.8种柏科植物的精气成分及其生理功效分析[J].中南林业科技大学学报,2010,30(10):1-9.

[2] 李志辉,聂侃谚.湘西喀斯特地区香樟生长及生产力研究[J].中南林业科技大学学报,2011,3(3):12-16.

[3] 王承南,章怀云,谭晓风,等.油桐花资源园林观赏价值综合评判[J].经济林研究,2014,32(3):185-188.

[4] 谭晓风.油桐的生产现状及其发展建议[J].经济林研究,2006,24(3): 62-64.

[5] 田仁芳,左干国.湘西自治州油桐生产的设想[J].经济林研究,1997,15(4):91-92.

[6] 黄瑞春,谭晓风,王承南.油桐种质资源库品比试验初步研究[J].中南林业科技大学学报,2011,31(9):38-41.

[7] 王承南,何 方,林 峰,等.油桐花粉配合力测定及产量遗传效益分析[J].中南林学院学报,2002,22(4):40-43.

[8] 乐素菊,谢 勇,林 绿.应用模糊数学方法为樱桃番茄品种(组合)选优[J].仲恺农业技术学院学报,2003,16(2):1-5.

[9] 吴诗霞,田 径,喻勋林,等.湘南石灰岩天然林植被初步研究[J].中南林业科技大学学报,2011,31(6):55-64.

[10] 钟 杰,蒋革新,吴立潮,等.石漠化演替过程中土壤肥力质量综合评价[J].中南林业科技大学学报,2013,33(7):56-61.

[11] 唐守正.多元统计分析[M].北京:中林业出版社,1986:20-90.

Investigation and analysis on 6 species of Cupressaceae plants growing in karst area of Xiangxi Autonomous Prefecture

DU Chang-jun1, LI Ping2, HUNAG Rui-chun3, JIA Song-lin4, WANG Cheng-nan5, XIANG Yun-yan5
(1.Forestry Station in Shidi of Yongshun County, Yongshun 416700, Hunan, China; 2.Wanshan District Forestry Bureau, Tongren 554200, Guizhou, China; 3.Forest Ecological Research and Experiment Station of Xiangxi Autonomous Prefecture, Yongshun 416000, Hunan, China; 4.Forestry Bureau Chaling County, Chaling 410004, Hunan, China; 5.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

In order to solve the problem of karst rocky desertification, six Cupressaceae plants about 20-year-old of were investigated growing in Xiangxi Autonomous Prefecture Forest Ecological Experiment Station, and the China fir forests were taken as the contrast.The survey on 6 species of Cupressaceae plants and theirs seven growth indexes were comprehensively investigated and evaluated;The results shows that of 6 Cupressus, mourning cypress is most suitable for growing in Xiangxi of karst area, followed by Cupressus lusitanica cv.Zhongshan bai, Mexico Bai.The findings can better solve Cupressaceae plants’ suitability problem in the region.

forest ecology study; Cupressus Linn.; karst area; growth situation; Xiangxi Autonomous Prefecture

S718.51+1

A

1673-923X(2015)09-0109-04

10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.09.019

2014-09-07

国家林业公益性行业科研重大专项（201104016）

杜昌军，工程师 通讯作者：王承南，教授；E-mail：wchengnan@163.com

杜昌军，李 平，黄瑞春，等.湘西喀斯特地区6种柏科植物生长情况调查分析[J].中南林业科技大学学报，2015, 35(9):109-112.

[本文编校：谢荣秀]