胡杨防护林造林性状分异研究

陈启民 桑巴叶 阿通古丽·买买提 刘康

摘要：为探索新疆防护林主要造林树种胡杨选优的可行性，对新疆兵团石河子垦区新造胡杨林带多项性状指标进行了测定分析，结果表明：胡杨高度、胸径以及冠幅为单峰钟型分布，其中高度数据分布较为对称，而胸径和冠幅数据右侧尾部比较长，表现出左偏分布特征;分枝角度数据呈现出多峰形态;高度与胸径、胸径与冠幅有较强正相关性，高度与冠幅以及冠幅与分枝角度有较弱的正相关性，而高度与分枝角度和胸径与分枝角度不相关;胡杨冠幅和胸径指标主导了聚类结果，尤其是利用冠幅指标能够将胡杨样本界限分明地分为 “大胡杨树”“中等胡杨树”和“小胡杨树”3类。

关键词：胡杨;防护林;性状分异

Abstract：In order to explore the feasibility of selecting Populus euphratica as the main tree species in Xinjiang shelterbelt， a number of characteristics of Populus euphratica shelterbelt in Shihezi City of Xinjiang were measured and analyzed. The results showed that the height， DBH and crown width of Populus euphratica were single peak bell distribution， in which the height data distribution was more symmetrical， while the right tail of DBH and crown width data was longer， It shows the distribution characteristics of left deviation; The branch angle data showed multi peak shape; There was a strong positive correlation between height and DBH， DBH and crown width， but a weak positive correlation between height and crown width， crown width and branching angle， but no correlation between height and branching angle， DBH and branching angle; The cluster results were dominated by the indexes of crown width and DBH， especially by the indexes of crown width， the samples of Populus euphratica could be clearly divided into three categories， namely "large Populus euphratica"， "medium Populus euphratica" and "small Populus euphratica".

胡杨（Populus euphratica）又称异叶杨，是杨属中最古老的树种，主要分布于我国西部地区及中亚、西亚、地中海地区。我国的天然胡杨林有90%以上分布在新疆[1]，是荒漠区天然林主要建群树种，且形成单优群落，在盆地中发挥着重要的生态作用[2，3]。胡杨具有耐瘠薄，抗高温、耐严寒和耐水淹等特点，其在干旱和盐碱胁迫下，通过生理过程不断调整自身的抵抗能力，增加游离脯氨酸、可溶性糖和茉莉酸类物质含量，增强抗旱性和耐盐碱能力[4-8]。

干旱和盐渍化是我国西北地区经济发展面临的最主要的环境问题[9]，新疆尤为如此。鉴于胡杨超强的抗逆能力，其在新疆对于遏制沙漠扩展、改善生态环境、保障工农业生产具有不可替代的地位。但目前胡杨多为播种繁育，其子代性状分异较大，加之造林后撫育管理粗放，造成胡杨林带林相不齐、生长缓慢、干形差、难成材。本文就胡杨的分异特征，各性状间关联性等问题，对新疆兵团石河子垦区150团新造胡杨林带多项性状指标进行了测定分析，以期研究胡杨分异特征，为胡杨造林、选优等工作提供理论参数，推进胡杨优良无性系选育进程。

1、测定区自然概况

150团位于天山北麓、古尔班通古特沙漠南缘，东、西、北三面环沙，素有“沙海半岛”之称。该地气候为温带大陆性干旱荒漠气候，无霜期为135～205 d，≥10℃积温3693.8℃。年平均气温为6.1℃。极端最高气温为43.1℃，极端最低气温为-42.8℃。150团为灌溉农业区，历年降水量平均为117mm，平均蒸发高达1942mm，为降水量的16.6倍，农业生产依赖地面人工灌溉。主要土壤类型为灰漠土、残余沼泽土、堆垫土、风沙土、盐土等5类。试验区土壤为灰漠土，沙壤质，缺磷，少氮，富含钾，有机质含量低，肥力差，pH值8.52。

2 材料与方法

试验测定150团定植4年的胡杨林带。该林带造林时林床开沟挖穴种植2年生苗，选择大苗植于路北侧。林带5行，东西走向，株行距1.5m×2.0m。采用低压管道灌溉。

使用皮尺、圈尺和卡尺分别测定林带各行胡杨的株高、冠幅、胸径;树干通直度、平均分枝角度等目测估算，其中树干通直度表示为：树干完全通直的记为0，产生1次弯曲记为1，产生2次弯曲记为2，依此类推。数据采用Excel和SPSS软件进行统计分析。

3  结果及分析

3.1胡杨林带性状分布

胡杨株高、胸径、树冠投影、通直度和分枝角度等生物学特性指标的描述见表1。由表1可见，通直度的变异系数最大，树冠投影次之，再次是胸径和分支角度，而株高的变异较小。

为进一步探索各项指标数据的分布特征，利用直方图以及核光滑密度曲线分析胡杨生物学特性指标。株高、胸径、冠幅和分枝角度数据分布形状特征见图1。其中株高、胸径以及冠幅为单峰钟型分布，株高数据分布较为对称，而胸径和冠幅数据右侧尾部比较长，表现出左偏分布特征;分枝角度數据呈现出多峰形态。

3.2相关性统计分析

为了分析胡杨生物学特性指标之间的相关性，首先在图2中描绘了株高、胸径、冠幅和分枝角度数据散点矩阵。由图2可以直观地判断，株高与胸径以及胸径与冠幅有较强的正相关性，株高与冠幅有较弱的正相关性，而分枝角度与其他3个指标的相关性不明显。但是，可以观察到分枝角度比较大（>60）的胡杨样本，其株高、胸径和冠幅相对较小，而其余分枝角度（≤60）的胡杨样本在株高、胸径和冠幅的分布相对比较均匀。

更进一步，利用Pearson相关系数以及相关系数为零的假设检验方法定量研究胡杨生物学特性指标之间相关性，计算结果列在表2中。由假设检验的P-value可知，株高与胸径、株高与冠幅、胸径与冠幅以及冠幅与分枝角度的相关系数显著不为零，分别为0.6685、0.3673、0.6615和0.1805，但是不能拒绝株高与分枝角度和胸径与分枝角度的相关系数为零。这表明，株高与胸径、胸径与冠幅有较强正相关性，而株高与冠幅以及冠幅与分枝角度有较弱的正相关性。这些定量分析结果进一步印证了上述定性的研究结果。

鉴于胡杨通直度数据为离散型属性数据，这里利用方差分析方法分析通直度对其他指标的影响，分析结果见图3。由方差分析表可见，对于不同的胡杨通直度，胡杨株高和分枝角度平均值没有显著差异，但是胡杨胸径和冠幅的均值存在显著差异。根据相应的盒子图可见，通直度为1的胡杨比其余胡杨样本有较大的胸径和冠幅均值。

3.3聚类分析

综合上述分析结果，利用胡杨株高、胸径、冠幅和分枝角度4个指标对胡杨样本做K-均值聚类分析，类别数目取为3类，分析结果列于表3和图4中。由表3的3类胡杨的类中心可见，株高和分枝角度差异较小、胸径差异比较大，而冠幅差异最大，因此冠幅和胸径是分类的主导特征指标，可见三类胡杨即所谓的“大胡杨树”、“中等胡杨树”和“小胡杨树”。

根据图4中的三维和二维胡杨样本分类图同样可以发现胡杨冠幅和胸径指标主导了聚类结果，尤其是利用冠幅指标能够将胡杨样本界限分明地分为3类。

四  结论与讨论

胡杨株高、胸径以及冠幅为单峰钟型分布，其中株高数据分布较为对称，而胸径和冠幅数据右侧尾部比较长，表现出左偏分布特征;分枝角度数据呈现出多峰形态;株高与胸径、胸径与冠幅有较强正相关性，而株高与冠幅以及冠幅与分枝角度有较弱的正相关性，而株高与分枝角度和胸径与分枝角度不相关。对于不同的胡杨通直度，胡杨株高和分枝角度均值没有显著差异，但是胡杨胸径和冠幅的均值存在显著差异;胡杨冠幅和胸径指标主导了聚类结果，尤其是利用冠幅指标能够将胡杨样本界限分明地分为3类。由3类胡杨的类中心可知胡杨样本被分为即 “大胡杨树”“中等胡杨树”和“小胡杨树”。

新疆尉犁县陈余铁对同一年栽植的新疆杨和胡杨进行了测定，发现在相同的管理水平下，胡杨和新疆杨平均生长量相差无几[10];而事实上，有部分生长较快的胡杨树总能更多地占有光资源，高光照能明显促进其根的伸长、叶面积的增加和生物量的积累，而遮阴则会抑制这些变化，遮阴环境阻碍了胡杨幼苗的生长，即使林下有同等的水分和土壤环境，幼苗的生长发育也会受到一定程度的影响[11]，经过一段时期的生长，最终形成上述胡杨聚类结果。而新疆巴州境内的兵团在使用胡杨营造防护林后，经过人工修剪，胡杨树干通直、形态优美。因此，我们可以在定植3-5年内同一造林林带内，通过胡杨胸径、干形和通直性指标确定一些优良单株，进行一定的无性繁殖探索，选择出优良的无性系在新疆生态建设中推广应用。

参考文献：

[1]王世绩.全球胡杨林的现状及保护和恢复对策[J].世界林业研究，1996，9（6）：37-44.

[2]张万儒.中国主要造林树种土壤条件[M].北京：中国科学技术出版社，1998 ，406-409.

[3]黄培佑.塔里木盆地胡杨分布区的消退和林地更新复壮的初步研究[J]，植物生态学与地植物学学报，1986，10（4）：302～309.

[4]袁月，吕光辉，徐敏，等. 干旱胁迫下不同胸径胡杨生理特点分析[J].新疆农业科学，2009，46（2）： 299～305.

[5]陈亚鹏，陈亚宁，李卫红，等.干旱胁迫下的胡杨脯氨酸累积特点分析[J].干旱区地理，2003，26（4）：420～424.

[6]王燕凌，刘君，郭永平.不同水分状况对胡杨、柽柳组织中几个与抗逆能力有关的生理指标的影响[J].新疆农业大学学报，2003，26（3）：47～50.

[7]陈敏，陈亚林等.塔里木河中游地区3种植物的抗旱机理研究[J].西北植物学报，2OO7，27（4）：747～754.

[8]袁书艳，胡青等.茉莉酸在胡杨细胞耐盐性中的作用[J].北京林业大学学报，2002，24（3）：66～69.

[9]刘国军.开发大西北面临的资源、环境问题与对策[J].干旱区资源与环境，2000，11（4）：5～10.

[10]陈余铁. 胡杨生长并不慢[J].新疆林业2009（3）：37.

[11]李利，张希明. 光照对胡杨幼苗定居初期生长状况和生物量分配的影响[J].干旱区研究，2002，19（2）：32-35.