廖清貴，陳俊華，謝天資，黎燕瓊，龔固堂，卿 剛，慕長(zhǎng)龍*

（1.四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川成都 610081；2.理縣環(huán)境保護(hù)和林業(yè)局，四川理縣 623100）

岷江上游干旱半干旱河谷區(qū)生境分類(lèi)研究——以雜谷腦河為例

廖清貴1，陳俊華1，謝天資1，黎燕瓊1，龔固堂1，卿 剛2，慕長(zhǎng)龍1*

（1.四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川成都 610081；2.理縣環(huán)境保護(hù)和林業(yè)局，四川理縣 623100）

以岷江上游雜谷腦干旱河谷區(qū)作為研究對(duì)象，利用實(shí)地調(diào)查資料，結(jié)合森林資源二類(lèi)調(diào)查小班數(shù)據(jù)和林地保護(hù)利用資料，根據(jù)地形、土壤、水分、植被等因子對(duì)該區(qū)域河谷地帶、陰坡和陽(yáng)坡的生境分別進(jìn)行了分類(lèi)，為該區(qū)域的生境質(zhì)量評(píng)價(jià)提供依據(jù)，也為人工造林中樹(shù)種選擇及造林模式提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)，同時(shí)也為類(lèi)似困難立地條件地區(qū)的人工植被恢復(fù)提供參考依據(jù)。

岷江上游；雜谷腦河；干旱半干旱河谷區(qū)；生境分類(lèi)；主成份分析法；層次分析法

岷江上游干旱河谷是我國(guó)西部生態(tài)環(huán)境最?lèi)毫拥牡貐^(qū)之一，強(qiáng)烈的水土流失，頻繁的滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，導(dǎo)致該區(qū)域成為我國(guó)最困難的造林地區(qū)之一［1］。干旱河谷由于受“焚風(fēng)效應(yīng)”的影響，其蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降雨量，土壤干旱缺水是該地區(qū)的主要自然特點(diǎn)，加之山體陡峭，土壤瘠薄，植被主要以干旱灌草叢為主。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善是干旱河谷區(qū)生存和發(fā)展的根本，同時(shí)也是影響整個(gè)長(zhǎng)江流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的關(guān)鍵因素，干旱半干旱河谷區(qū)退化植被的恢復(fù)重建是該區(qū)域生態(tài)環(huán)境重建的基礎(chǔ)和前提。干旱河谷的生境作為干旱河谷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為生物提供了生存所需的環(huán)境和物質(zhì)條件，是構(gòu)成該區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)完整性和維護(hù)其健康的必要條件。本文以岷江上游雜谷腦干旱河谷區(qū)作為研究對(duì)象，利用實(shí)地調(diào)查資料，結(jié)合森林資源二類(lèi)調(diào)查小班數(shù)據(jù)和林地保護(hù)利用資料，根據(jù)地形、土壤、水分、植被等因子對(duì)該區(qū)域的生境進(jìn)行了分類(lèi)，為該區(qū)域人工造林中樹(shù)種選擇及造林模式提供科學(xué)依據(jù)和理論指導(dǎo)，同時(shí)也為類(lèi)似困難立地條件地區(qū)的人工植被恢復(fù)提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

雜谷腦河是四川岷江的一級(jí)支流，發(fā)源于四川省阿壩藏族羌族自治州理縣西北的鷓鴣山北麓的紅水溝，從海拔4 451 m由西北向東南奔流而下，縱貫理縣全境，流經(jīng)理縣的米亞羅、夾壁、沙壩、樸頭、雜谷腦、甘堡、薛城、木卡、通化、桃坪等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，至汶川縣城匯入岷江，全長(zhǎng)157 km。歷年平均流量為63.9 m3·s－1，其特點(diǎn)是水流湍急，落差大，流量隨雨季而變化。多年平均總輸沙量2.10×106t左右。山地為燥褐土（過(guò)去曾稱(chēng)灰褐土），是發(fā)育在干燥河谷地帶旱生灌木草叢植被下的土壤，主要分布在海拔2 000 m以下的河谷地帶。由于受焚風(fēng)的影響，土壤水分蒸發(fā)強(qiáng)烈，整個(gè)土體中聚積著大量的游離碳酸鈣，且很少有分層現(xiàn)象，全剖面呈堿性反應(yīng)，pH值7.4～8.4。雜谷腦河干旱河谷從理縣樸頭鄉(xiāng)（海拔2 000 m）開(kāi)始直至岷江入口地段—汶川縣城（海拔1 444.5 m）處，分布于河面以上海拔高度2 000 m以下的河床兩側(cè)山坡范圍內(nèi)，陽(yáng)破比陰坡的分布海拔一般要高出100 m～200 m［2～3］。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

按照地形、海拔、坡度、坡位、坡向選取具有代表性的59個(gè)樣地，運(yùn)用GPS測(cè)定各樣地的海拔和經(jīng)緯度，并對(duì)坡度、坡向、坡位進(jìn)行標(biāo)注。其中1號(hào)～15號(hào)位于二道河至薛城一帶河谷地帶區(qū)域，16號(hào)～38號(hào)位于理縣雜谷腦河域左岸熊耳山（陽(yáng)坡），39號(hào)～59號(hào)位于理縣雜谷腦河域右岸耳埔（陰坡）。

2.2 樣地調(diào)查

在河谷地帶每隔30 m～50 m、山麓坡地50 m左右（間隔的大小根據(jù)實(shí)際情況而定），從地面向下垂直方向挖一斷面，長(zhǎng)寬以人能蹲進(jìn)去為宜，利用GPS記錄下每個(gè)樣地的位置，詳細(xì)記錄各剖面的層次、各個(gè)層次土壤的質(zhì)地、顏色、緊實(shí)度、石礫大小，同時(shí)記錄周?chē)嗖萆w度和植被情況。樣地基本情況見(jiàn)表1。

表1 樣地概況

（續(xù)表1）

2.3 土壤理化學(xué)性質(zhì)測(cè)定

對(duì)各樣地不同層次的土壤采樣，編號(hào)后送實(shí)驗(yàn)室分析。測(cè)量以下的指標(biāo)：土壤含水率、土壤質(zhì)地、pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全N、全P、全K等。

2.4 數(shù)據(jù)處理方法

采用主成份分析法和聚類(lèi)分析法對(duì)生境因子進(jìn)行分類(lèi)，層次分析法對(duì)生境進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)。其中，主成份分析法和聚類(lèi)分析在SPSS18.0中進(jìn)行，層次分析法用Microfost Excel 2007編制模塊處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 生境因子的主成份分析

3.1.1 因子的選取與量化

調(diào)查區(qū)域位于岷江上游雜谷腦河干旱河谷，根據(jù)其地域的特殊性和選擇的因子要易于調(diào)查、具有穩(wěn)定性，且所選擇的主導(dǎo)因子對(duì)生境類(lèi)型的劃分能起到?jīng)Q定性的作用（假設(shè)試驗(yàn)區(qū)的氣候條件基本一致，沒(méi)有微地形的差別，因此不考慮氣候因子），根據(jù)不同的生境類(lèi)型組分別選擇，其中河谷地帶選取土層厚、干濕度、有機(jī)質(zhì)含量、緊密度、土壤質(zhì)地和灌草蓋度等6個(gè)土壤和植被因子；山麓坡地選取坡度、坡向、坡位、土層厚、干濕度、有機(jī)質(zhì)含量、緊密度、土壤質(zhì)地和灌草蓋度等9個(gè)地形、土壤和植被因子。這些因子中有的是定性指標(biāo)，有的是定量指標(biāo)，在做分析前必須對(duì)它們賦值量化（表2）。

3.1.2 河谷地帶生境因子的主成分分析

在SPSS 18.0下用Analyze-Data Reduction-Factor，選用“Pricinpal components”，得出結(jié)果如表3所示。

表2 因子的賦值量化

從表3可以看出第1個(gè)主成分的特征值大于2，其方差貢獻(xiàn)率為42.964%，再選擇第2和第3個(gè)主成分后，這3個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了90.336%，這表明前3個(gè)主成分已經(jīng)代表了全部立地性狀（原變量）的90.336%的綜合信息，因此選擇前3個(gè)主成分對(duì)于描述岷江上游雜谷腦河干旱河谷的河谷地帶的生境性狀已經(jīng)足夠了。

在第1主成分中，土壤緊密度的系數(shù)最大，為0.822，其次為土壤質(zhì)地，系數(shù)為0.8180。說(shuō)明第1主成分是一個(gè)反映土壤緊密度和土壤質(zhì)地的綜合指標(biāo)。

第2主成分中，有機(jī)質(zhì)的系數(shù)最大，為0.739，其次是干濕度，分別為0.716，土壤質(zhì)地和土層厚的系數(shù)也較大，分別為0.511和0.490，說(shuō)明第2主成份反映的是有機(jī)質(zhì)、干濕度、土壤質(zhì)地和土層厚的綜合指標(biāo)。

第3主成分中，灌草蓋度的系數(shù)最大，為0.641，說(shuō)明第3主成分反映的是灌草蓋度的指標(biāo)（表4）。

3.1.3 坡地生境因子的主成分分析

從坡地生境因子的主成分來(lái)看（表5），前3個(gè)因子的特征值均大于1，因此SPSS 18.0提取了3個(gè)主成份。3個(gè)主成分的累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了72.473%，表明前3個(gè)主成分代表了全部生境性狀72.473%的綜合信息，已經(jīng)足夠用來(lái)描述生境的情況了。根據(jù)各指標(biāo)系數(shù)的大小可以知道該主成分所代表的意義。

表3 河谷地生境因子主成分的方差解釋表

表4 河谷地生境因子相關(guān)矩陣的特征向量

在第1主成分中，有機(jī)質(zhì)的系數(shù)最大，為0.971，其次是坡位和干濕度，均為0.963，此外，坡向的系數(shù)也較大，為0.486。說(shuō)明第1主成分是反映有機(jī)質(zhì)、坡位、干濕度和坡向的綜合指標(biāo)。

第2主成分中，土層厚的系數(shù)最大，為0.810，其次是灌草蓋度和土壤質(zhì)地，分別為0.692和0.665，坡度的系數(shù)也較大，為0.533。說(shuō)明第2主成份反映的是土層厚、灌草蓋度和土壤質(zhì)地的綜合指標(biāo)。

表5 坡地生境因子主成分的方差解釋表

第3主成分中，緊密度的系數(shù)最大，為0.764，其次分別是坡向和坡度，說(shuō)明第3主成分反映的是緊密度、坡向和坡度的綜合指標(biāo)（表6）。

表6 坡地生境因子相關(guān)矩陣的特征向量

3.2 生境類(lèi)型劃分

3.2.1 立地指標(biāo)的選擇

在進(jìn)行生境分類(lèi)時(shí)，可選擇的因子較多，如氣候、地形、土壤、植被等，各因子起的作用差異也較大，有的因子起著決定性作用，有的因子卻微不足道。所以沒(méi)有必要用所有生境因子進(jìn)行分析，只要找出其中的主導(dǎo)因子即可。通過(guò)分析可以看出，土層厚、干濕度、有機(jī)質(zhì)、緊密度、土壤質(zhì)地、灌草蓋度這6個(gè)指標(biāo)對(duì)河谷地的作用較大；坡向、坡度、坡位、土層厚、干濕度、有機(jī)質(zhì)、緊密度、土壤質(zhì)地、灌草蓋度這9個(gè)指標(biāo)對(duì)坡地的影響較大。在劃分生境類(lèi)型及評(píng)價(jià)生境質(zhì)量時(shí)，只需考慮上述指標(biāo)就可以了，其他指標(biāo)對(duì)立地的影響很小，可以忽略不計(jì)。

3.2.2 河谷地生境類(lèi)型的劃分

在spss18.0中，選擇“Analyze”菜單下的“classify”里的“Hierarchical cluster”，聚類(lèi)方法選“between groups linkage”（最短距離法），用歐式距離法求各元素之間的最短距離，畫(huà)出樹(shù)狀聚類(lèi)圖。聚類(lèi)的結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 河谷地生境類(lèi)型劃分樹(shù)狀圖

根據(jù)圖1可以把河谷地的生境類(lèi)型劃分為3類(lèi)，能夠比較客觀(guān)地反映出生境土層厚、干濕度、有機(jī)質(zhì)、緊密度等指標(biāo)的變化情況，對(duì)于造林措施的選擇可以提供便利的參考。生境類(lèi)型及其特征見(jiàn)表7。

表7 河谷地生境類(lèi)型分類(lèi)及特征表

根據(jù)表7可以看出，第Ⅰ類(lèi)是土層厚，土壤潮濕，土壤質(zhì)地較好的類(lèi)型；第Ⅱ類(lèi)是薄土層、土壤較潮潤(rùn)、松散、石礫含量較高的類(lèi)型；第Ⅲ類(lèi)是土壤較薄、較潮潤(rùn)、松散、石礫含量高、灌草蓋度低的類(lèi)型。

3.2.3 坡地生境類(lèi)型的劃分

（1）陽(yáng)坡

根據(jù)陽(yáng)坡生境類(lèi)型劃分樹(shù)狀圖（圖2）可以將陽(yáng)坡的生境類(lèi)型劃分為3類(lèi)便能夠比較客觀(guān)地反映出生境坡度、坡向、坡位、土層厚、干濕度、有機(jī)質(zhì)、緊密度等指標(biāo)的變化情況，對(duì)于坡地造林措施的選擇可以提供便利的參考。生境類(lèi)型及其特征見(jiàn)表8。

圖2 陽(yáng)坡生境類(lèi)型劃分樹(shù)狀圖

表8 陽(yáng)坡生境類(lèi)型分類(lèi)及特征表

（2）陰坡

根據(jù)陰坡生境類(lèi)型劃分樹(shù)狀圖（圖3）可以將陰坡的生境類(lèi)型劃分為3類(lèi)便能夠比較客觀(guān)地反映出生境坡度、坡向、坡位、土層厚、干濕度、有機(jī)質(zhì)、緊密度等指標(biāo)的變化情況，對(duì)于坡地造林措施的選擇可以提供便利的參考。生境類(lèi)型及其特征見(jiàn)表9。

圖3 陰坡生境類(lèi)型劃分樹(shù)狀圖

表9 陰坡生境類(lèi)型分類(lèi)及特征表

3.2.4 岷江上游干旱半干旱河谷區(qū)生境類(lèi)型系統(tǒng)

在地形調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)因子分析、聚類(lèi)分析和土體構(gòu)型的結(jié)果，可以得到具體的立地類(lèi)型（表10）。

表10 岷江上游干旱半干旱河谷區(qū)生境類(lèi)型

4 討論

本文中坡向、坡位、土壤質(zhì)地等屬于定性指標(biāo)，在分析前必須進(jìn)行量化。關(guān)于定性指標(biāo)的量化方法主要有3種，即數(shù)量化理論I法、直接賦值打分法和專(zhuān)家評(píng)分法。三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。數(shù)量化理論Ⅰ法是生境或立地分類(lèi)與評(píng)價(jià)中常用的方法，它是通過(guò)建立樹(shù)木優(yōu)勢(shì)高和各立地因子的預(yù)測(cè)方程，把定性指標(biāo)和定量指標(biāo)統(tǒng)一起來(lái)，計(jì)算出生境或立地因子的得分，結(jié)果可靠，避免了打分的隨意性；直接打分法簡(jiǎn)便易行，缺點(diǎn)是隨意性較大；專(zhuān)家評(píng)分法結(jié)果可靠，但人為評(píng)分仍然不能避免具有隨意性。岷江上游干旱半干旱河谷區(qū)的許多生境上的植被較為稀少，主要以灌草為主，因此數(shù)量化理論Ⅰ方法不適用。本文選用專(zhuān)家評(píng)分法，首先咨詢(xún)專(zhuān)家，判斷立地因子對(duì)立地的重要性，然后在此基礎(chǔ)上打分賦值。

對(duì)岷江干旱河谷生境進(jìn)行分類(lèi)研究，能夠*根據(jù)不同生境選擇適宜當(dāng)?shù)睾妥钣猩a(chǎn)力的造林樹(shù)種，提出適宜的育林措施，并預(yù)估將來(lái)的森林生產(chǎn)力及木材產(chǎn)量，能夠?qū)ι纸?jīng)營(yíng)的各種效益、木材生產(chǎn)成本以及育林投資進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)生境的研究，對(duì)植被恢復(fù)和擴(kuò)大森林資源、提高育林質(zhì)量以及發(fā)展持續(xù)高效的林業(yè)均具有重要的作用。近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家對(duì)岷江干旱河谷區(qū)進(jìn)行了大量的研究，主要包括植被特征［2～5］、土壤水分及肥力［6～8］以及喬（灌）樹(shù)種的抗旱性［9，10］等，但對(duì)該區(qū)域的生境或立地分類(lèi)未見(jiàn)報(bào)道。本文用地形、土壤、水分和植被因子，采用聚類(lèi)分析法對(duì)岷江上游干旱半干旱河谷區(qū)的生境進(jìn)行了分類(lèi)，為其生境質(zhì)量評(píng)價(jià)和育林樹(shù)種選擇提供了科學(xué)依據(jù)。

［1］ 宴兆莉，陳克明，陳建中，等.岷江干旱河谷的生態(tài)特征與植被恢復(fù)研究［J］.世界科技研究與發(fā)展，2000，（1）：36～38.

［2］ 何飛，劉興良，慕長(zhǎng)龍，等.雜谷腦河干旱河谷區(qū)灌叢植被種－面積與坡向及海拔梯度的相關(guān)性研究［J］.四川林業(yè)科技，2006，27（1）：31～34.

［3］ 何飛，慕長(zhǎng)龍，潘攀，等.岷江上游雜谷腦河干旱河谷植被特性研究［J］.成都大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，24（4）：258～261.

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Research on Habitat Classification in Arid and Sem i-arid Valley Areas of the Upper Reaches of the M injiang River—Using the Zagunao River as an Exam p le

LIAO Qing-gui1CHEN Jun-hua1XIE Tian-zi1LIYan-qiong1GONG Gu-tang1QING Gang2MU Chang-long1*
（1.Sichuan Academy of Forestry，Chengdu 610081，China；2.Environmental Protection and Forestry Bureau of Lixian County，Lixian 623100，Sichuan）

In this paper，selecting the Zagunao River arid valley areas in the upper reaches of the Minjiang River as the research object，using the data of field investigation，combined with investigation subcompartment data of forest resources and forest land use data protection，and based on factors such as topography，soil，water，vegetation in the region river valley，slope and slope of habitat，respectively，the classification work was done in order to provide the basis for the area of habitat quality evaluation，as well as artificial afforestation tree species selection and afforestation patterns，and a scientific basis and theoretical guidance.Besides，thiswork but also provided reference for artificial vegetation restoration in the similar difficult site conditions.

The upper reaches of the Minjiang River，The Zagunao river，Arid and semi-arid valley area，Habitat classification，Principal component analyticalmethod，Analytic hierarchy processmethod

10.16779／j.cnki.1003－5508.2016.04.001

S718

A

1003－5508（2016）04－0001－07

2016-02-03

四川省省財(cái)政專(zhuān)項(xiàng)“岷江流域干旱半干旱河谷區(qū)生境分類(lèi)及應(yīng)用研究”（ZL2015－17）。

廖清貴（1963-），男，四川雙流人，高級(jí)工程師，主要從事森林資源調(diào)查與管理工作。

慕長(zhǎng)龍（1964-），男，重慶江津人，博士，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事森林生態(tài)、森林培育和城市森林研究工作。