陳啟民 桑巴葉 阿通古麗·買買提 劉康

摘要：為探索新疆防護林主要造林樹種胡楊選優(yōu)的可行性，對新疆兵團石河子墾區(qū)新造胡楊林帶多項性狀指標(biāo)進行了測定分析，結(jié)果表明：胡楊高度、胸徑以及冠幅為單峰鐘型分布，其中高度數(shù)據(jù)分布較為對稱，而胸徑和冠幅數(shù)據(jù)右側(cè)尾部比較長，表現(xiàn)出左偏分布特征;分枝角度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多峰形態(tài);高度與胸徑、胸徑與冠幅有較強正相關(guān)性，高度與冠幅以及冠幅與分枝角度有較弱的正相關(guān)性，而高度與分枝角度和胸徑與分枝角度不相關(guān);胡楊冠幅和胸徑指標(biāo)主導(dǎo)了聚類結(jié)果，尤其是利用冠幅指標(biāo)能夠?qū)⒑鷹顦颖窘缦薹置鞯胤譃?“大胡楊樹”“中等胡楊樹”和“小胡楊樹”3類。

關(guān)鍵詞：胡楊;防護林;性狀分異

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".

胡楊（Populus euphratica）又稱異葉楊，是楊屬中最古老的樹種，主要分布于我國西部地區(qū)及中亞、西亞、地中海地區(qū)。我國的天然胡楊林有90%以上分布在新疆[1]，是荒漠區(qū)天然林主要建群樹種，且形成單優(yōu)群落，在盆地中發(fā)揮著重要的生態(tài)作用[2，3]。胡楊具有耐瘠薄，抗高溫、耐嚴(yán)寒和耐水淹等特點，其在干旱和鹽堿脅迫下，通過生理過程不斷調(diào)整自身的抵抗能力，增加游離脯氨酸、可溶性糖和茉莉酸類物質(zhì)含量，增強抗旱性和耐鹽堿能力[4-8]。

干旱和鹽漬化是我國西北地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展面臨的最主要的環(huán)境問題[9]，新疆尤為如此。鑒于胡楊超強的抗逆能力，其在新疆對于遏制沙漠?dāng)U展、改善生態(tài)環(huán)境、保障工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有不可替代的地位。但目前胡楊多為播種繁育，其子代性狀分異較大，加之造林后撫育管理粗放，造成胡楊林帶林相不齊、生長緩慢、干形差、難成材。本文就胡楊的分異特征，各性狀間關(guān)聯(lián)性等問題，對新疆兵團石河子墾區(qū)150團新造胡楊林帶多項性狀指標(biāo)進行了測定分析，以期研究胡楊分異特征，為胡楊造林、選優(yōu)等工作提供理論參數(shù)，推進胡楊優(yōu)良無性系選育進程。

1、測定區(qū)自然概況

150團位于天山北麓、古爾班通古特沙漠南緣，東、西、北三面環(huán)沙，素有“沙海半島”之稱。該地氣候為溫帶大陸性干旱荒漠氣候，無霜期為135～205 d，≥10℃積溫3693.8℃。年平均氣溫為6.1℃。極端最高氣溫為43.1℃，極端最低氣溫為-42.8℃。150團為灌溉農(nóng)業(yè)區(qū)，歷年降水量平均為117mm，平均蒸發(fā)高達1942mm，為降水量的16.6倍，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依賴地面人工灌溉。主要土壤類型為灰漠土、殘余沼澤土、堆墊土、風(fēng)沙土、鹽土等5類。試驗區(qū)土壤為灰漠土，沙壤質(zhì)，缺磷，少氮，富含鉀，有機質(zhì)含量低，肥力差，pH值8.52。

2 材料與方法

試驗測定150團定植4年的胡楊林帶。該林帶造林時林床開溝挖穴種植2年生苗，選擇大苗植于路北側(cè)。林帶5行，東西走向，株行距1.5m×2.0m。采用低壓管道灌溉。

使用皮尺、圈尺和卡尺分別測定林帶各行胡楊的株高、冠幅、胸徑;樹干通直度、平均分枝角度等目測估算，其中樹干通直度表示為：樹干完全通直的記為0，產(chǎn)生1次彎曲記為1，產(chǎn)生2次彎曲記為2，依此類推。數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS軟件進行統(tǒng)計分析。

3 ?結(jié)果及分析

3.1胡楊林帶性狀分布

胡楊株高、胸徑、樹冠投影、通直度和分枝角度等生物學(xué)特性指標(biāo)的描述見表1。由表1可見，通直度的變異系數(shù)最大，樹冠投影次之，再次是胸徑和分支角度，而株高的變異較小。

為進一步探索各項指標(biāo)數(shù)據(jù)的分布特征，利用直方圖以及核光滑密度曲線分析胡楊生物學(xué)特性指標(biāo)。株高、胸徑、冠幅和分枝角度數(shù)據(jù)分布形狀特征見圖1。其中株高、胸徑以及冠幅為單峰鐘型分布，株高數(shù)據(jù)分布較為對稱，而胸徑和冠幅數(shù)據(jù)右側(cè)尾部比較長，表現(xiàn)出左偏分布特征;分枝角度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多峰形態(tài)。

3.2相關(guān)性統(tǒng)計分析

為了分析胡楊生物學(xué)特性指標(biāo)之間的相關(guān)性，首先在圖2中描繪了株高、胸徑、冠幅和分枝角度數(shù)據(jù)散點矩陣。由圖2可以直觀地判斷，株高與胸徑以及胸徑與冠幅有較強的正相關(guān)性，株高與冠幅有較弱的正相關(guān)性，而分枝角度與其他3個指標(biāo)的相關(guān)性不明顯。但是，可以觀察到分枝角度比較大（>60）的胡楊樣本，其株高、胸徑和冠幅相對較小，而其余分枝角度（≤60）的胡楊樣本在株高、胸徑和冠幅的分布相對比較均勻。

更進一步，利用Pearson相關(guān)系數(shù)以及相關(guān)系數(shù)為零的假設(shè)檢驗方法定量研究胡楊生物學(xué)特性指標(biāo)之間相關(guān)性，計算結(jié)果列在表2中。由假設(shè)檢驗的P-value可知，株高與胸徑、株高與冠幅、胸徑與冠幅以及冠幅與分枝角度的相關(guān)系數(shù)顯著不為零，分別為0.6685、0.3673、0.6615和0.1805，但是不能拒絕株高與分枝角度和胸徑與分枝角度的相關(guān)系數(shù)為零。這表明，株高與胸徑、胸徑與冠幅有較強正相關(guān)性，而株高與冠幅以及冠幅與分枝角度有較弱的正相關(guān)性。這些定量分析結(jié)果進一步印證了上述定性的研究結(jié)果。

鑒于胡楊通直度數(shù)據(jù)為離散型屬性數(shù)據(jù)，這里利用方差分析方法分析通直度對其他指標(biāo)的影響，分析結(jié)果見圖3。由方差分析表可見，對于不同的胡楊通直度，胡楊株高和分枝角度平均值沒有顯著差異，但是胡楊胸徑和冠幅的均值存在顯著差異。根據(jù)相應(yīng)的盒子圖可見，通直度為1的胡楊比其余胡楊樣本有較大的胸徑和冠幅均值。

3.3聚類分析

綜合上述分析結(jié)果，利用胡楊株高、胸徑、冠幅和分枝角度4個指標(biāo)對胡楊樣本做K-均值聚類分析，類別數(shù)目取為3類，分析結(jié)果列于表3和圖4中。由表3的3類胡楊的類中心可見，株高和分枝角度差異較小、胸徑差異比較大，而冠幅差異最大，因此冠幅和胸徑是分類的主導(dǎo)特征指標(biāo)，可見三類胡楊即所謂的“大胡楊樹”、“中等胡楊樹”和“小胡楊樹”。

根據(jù)圖4中的三維和二維胡楊樣本分類圖同樣可以發(fā)現(xiàn)胡楊冠幅和胸徑指標(biāo)主導(dǎo)了聚類結(jié)果，尤其是利用冠幅指標(biāo)能夠?qū)⒑鷹顦颖窘缦薹置鞯胤譃?類。

四 ?結(jié)論與討論

胡楊株高、胸徑以及冠幅為單峰鐘型分布，其中株高數(shù)據(jù)分布較為對稱，而胸徑和冠幅數(shù)據(jù)右側(cè)尾部比較長，表現(xiàn)出左偏分布特征;分枝角度數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出多峰形態(tài);株高與胸徑、胸徑與冠幅有較強正相關(guān)性，而株高與冠幅以及冠幅與分枝角度有較弱的正相關(guān)性，而株高與分枝角度和胸徑與分枝角度不相關(guān)。對于不同的胡楊通直度，胡楊株高和分枝角度均值沒有顯著差異，但是胡楊胸徑和冠幅的均值存在顯著差異;胡楊冠幅和胸徑指標(biāo)主導(dǎo)了聚類結(jié)果，尤其是利用冠幅指標(biāo)能夠?qū)⒑鷹顦颖窘缦薹置鞯胤譃?類。由3類胡楊的類中心可知胡楊樣本被分為即 “大胡楊樹”“中等胡楊樹”和“小胡楊樹”。

新疆尉犁縣陳余鐵對同一年栽植的新疆楊和胡楊進行了測定，發(fā)現(xiàn)在相同的管理水平下，胡楊和新疆楊平均生長量相差無幾[10];而事實上，有部分生長較快的胡楊樹總能更多地占有光資源，高光照能明顯促進其根的伸長、葉面積的增加和生物量的積累，而遮陰則會抑制這些變化，遮陰環(huán)境阻礙了胡楊幼苗的生長，即使林下有同等的水分和土壤環(huán)境，幼苗的生長發(fā)育也會受到一定程度的影響[11]，經(jīng)過一段時期的生長，最終形成上述胡楊聚類結(jié)果。而新疆巴州境內(nèi)的兵團在使用胡楊營造防護林后，經(jīng)過人工修剪，胡楊樹干通直、形態(tài)優(yōu)美。因此，我們可以在定植3-5年內(nèi)同一造林林帶內(nèi)，通過胡楊胸徑、干形和通直性指標(biāo)確定一些優(yōu)良單株，進行一定的無性繁殖探索，選擇出優(yōu)良的無性系在新疆生態(tài)建設(shè)中推廣應(yīng)用。

參考文獻：

[1]王世績.全球胡楊林的現(xiàn)狀及保護和恢復(fù)對策[J].世界林業(yè)研究，1996，9（6）：37-44.

[2]張萬儒.中國主要造林樹種土壤條件[M].北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1998 ，406-409.

[3]黃培佑.塔里木盆地胡楊分布區(qū)的消退和林地更新復(fù)壯的初步研究[J]，植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)學(xué)報，1986，10（4）：302～309.

[4]袁月，呂光輝，徐敏，等. 干旱脅迫下不同胸徑胡楊生理特點分析[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，46（2）： 299～305.

[5]陳亞鵬，陳亞寧，李衛(wèi)紅，等.干旱脅迫下的胡楊脯氨酸累積特點分析[J].干旱區(qū)地理，2003，26（4）：420～424.

[6]王燕凌，劉君，郭永平.不同水分狀況對胡楊、檉柳組織中幾個與抗逆能力有關(guān)的生理指標(biāo)的影響[J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2003，26（3）：47～50.

[7]陳敏，陳亞林等.塔里木河中游地區(qū)3種植物的抗旱機理研究[J].西北植物學(xué)報，2OO7，27（4）：747～754.

[8]袁書艷，胡青等.茉莉酸在胡楊細胞耐鹽性中的作用[J].北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，24（3）：66～69.

[9]劉國軍.開發(fā)大西北面臨的資源、環(huán)境問題與對策[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境，2000，11（4）：5～10.

[10]陳余鐵. 胡楊生長并不慢[J].新疆林業(yè)2009（3）：37.

[11]李利，張希明. 光照對胡楊幼苗定居初期生長狀況和生物量分配的影響[J].干旱區(qū)研究，2002，19（2）：32-35.