基于数量化理论的海岸沙地木麻黄立地质量评价

基于数量化理论的海岸沙地木麻黄立地质量评价

森林具有水源保护、土壤保护、空气净化、生物多样性保护等生态功能。立地条件作为保障森林活力与稳定性的重要因子，是影响林分质量的关键，也是适地适树、科学营林的重要前提。立地质量的不同会导致森林质量的优劣，进而影响森林生态系统服务功能的发挥。不同的地理区位与造林地，立地条件存在较大的异质性，这些立地条件在不同尺度上的差异，会影响造林树种的布局、造林地选择和同一树种的生产力。立地分类与质量评价是合理利用土地、充分发挥土地生产潜能的重要基础木麻黄Casuarinaequisetifolia原产于澳大利亚、东南亚和太平洋岛屿，具有抗逆性强、防护效能高等特点，被广泛用于防风固沙、盐碱地改良和干旱区造林。我国从20世纪50年代开始引种木麻黄用于营造沿海防护林1材料和方法1.1．干旱热研究区位于平潭综合实验区，地理位置为119°32′～120°10′E,25°16′～25°44′N，属亚热带海洋性季风气候，雨热同季，旱、雨季节分明，7—9月高温干旱。年均降水量1196.2mm，年均气温19.5℃，最冷日平均气温10.2℃，最热日平均气温27.9℃。平潭陆地面积392km1.2土壤有效养分的测定依据木麻黄的成熟期土壤全碳和全氮用碳氮元素分析仪（VarioELⅢ,Germany）进行测定；土壤磷、钾、钠、镁、钙、铜、铁、锌、锰和铝等全效养分在消煮后用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICP-OES,America）进行测定；土壤有效磷采用氟化铵-盐酸浸提，用连续流动分析仪（SkalarSan+,Netherlands）进行测定；土壤速效钾采用乙酸铵浸提，用原子吸收分光光度计（TAS-990,China）进行测定。1.3土壤有机碳的相关分析，确定因子权重用Excel2003软件进行前期的数据处理；用SPSS20.0软件进行调查数据（优势木高和胸径、样地平均木高）与土壤各养分指标之间的相关性分析；根据相关性分析结果，选取显著相关土壤养分指标进行主成分分析，将各因子的成分矩阵在Excel2003软件中进行权重换算，因子权重乘以对应的因子含量得到每个样地的最终得分；在SPSS20.0软件中采用最短距离法对51块样地土壤的养分得分进行聚类分析。采用数量化理论Ⅰ方法对木麻黄林立地质量进行评价1.4选择和划分因素坡度通过水肥含量的再分配进而影响林木生长，坡度划分参考《森林资源规划设计调查主要技术规定》和相关文献进行划分2土壤养分分析与评价2.1土壤养分指标的选择海岸沙地木麻黄林的生长主要受磷元素的限制2.2样地主成分与聚类分析经KMO和Bartlett检验，KMO值为0.72(P<0.01），表明10个养分指标数据适合做主成分分析。将土壤有效磷及与其显著相关的9个养分指标进行主成分分析，结果如表3所示。前3个特征值>1的主成分贡献率分别为42.29%、26.1%和13.67%，累计贡献率为82.06%，说明前3个主成分可解释数据82.06%的信息量。根据成分矩阵（表4），可知第1主成分主要受有效磷、全碳、全氮和全磷的影响，第2主成分主要受全镁和全铝的影响，第3主成分主要受速效钾的影响。依据成分矩阵换算各样地的得分，对各样地得分进行聚类分析，根据聚类分析结果将51块样地的土壤划分为4个等级（表5）。样地土壤养分以低养分为主，占54.9%；其次是贫养分、中养分和高养分，说明平潭木麻黄林地土壤大多相对贫瘠。3布局质量评价3.1数量化得分表结合类目划分标准（表1），根据51块样地实际调查数据列出[0,1]反应表，以木麻黄优势木平均树高为因变量，各项目为自变量分别进行数量化理论Ⅰ分析，获得各个因子对树高的贡献度。坡向与优势木高未达到显著水平，故剔除，其余5个因子对树高的贡献度大小依次为坡度C依据计算结果编制数量化得分表（表6）。从表6中可知，随着立地因子数量的增多，复相关系数从0.5554增加到0.7611，说明相关程度不断增加，应用5个立地因子能更加准确科学地评价立地质量。经方差齐性检验（F检验），5个方程均达到极显著水平，说明对立地质量的预测具有较好的效果。3.2级适宜根据数量化得分表（表6），计算编制木麻黄立地质量数量化评价表（表7），该表的编制是基于将得分表每列项目数得分值的极差5等分，依据从小到大组合为5个数值范围，即5个等级：Ⅰ级（最适宜）、Ⅱ级（较适宜）、Ⅲ级（适宜）、Ⅳ级（勉强适宜）、Ⅴ级（不适宜）。将每个样地的相关因子转化为对应类目代入表6进行得分换算，依据表7对每个样地得分进行分级并汇总（表8),51块样地中Ⅱ级（较适宜）占比最大，为43.1%，其次为Ⅳ级（勉强适宜）、Ⅲ级（适宜）、Ⅴ级（不适宜）和Ⅰ级（最适宜），适宜、较适宜和最适宜等级总占比达66.7%，说明所选样地整体较适合木麻黄生长。4量化评价理论坡度是影响林木生长的首要因子，坡度越大，土壤养分越容易流失坡向通过对水热条件的再分配进而影响植物生长。在本研究中，坡向与木麻黄生长无显著相关性，可能与平潭岛气候条件有关，研究区频繁的强风干扰会影响木麻黄林内温度与湿度通过对51块木麻黄纯林样地生长情况及相关因子的调查，采用主成分分析和聚类分析方法进行土壤养分分级，结合数量化理论Ⅰ方法对木麻黄林立地条件进行评价，将简单的定性评价量化，可更有效、更精确地评价木麻黄林地质量。本研究中，平潭木麻黄林地中Ⅱ级（较适宜）占比最大，为43.1%，适宜、较适宜和最适宜等级总占比为66.7%，说明海岸沙地较适合木麻黄生长。但仍有1/3样地是勉强适宜或不适宜木麻黄生长的，为了确保木麻黄人工林良好生长和维持林地土壤肥力，必须采取综合技术措施，包括林下套种绿肥植物，植穴内客土施肥，保护林下植被和凋落物等，以改善林地水肥条件和维持林地的持续利用。平潭Ⅰ、Ⅱ级立地多处于背风面，土壤肥力条件较好，尽量选用速生的木麻黄无性系，多品种配置，避免人工林结构的单一性，保留林下植被，增加生物多样性。Ⅲ级立地影响木麻黄生长的因子主要是大风和部分贫瘠土壤，从提高林地肥力和改善生态条件出发，有必要营造混交林，以改良土壤理化性质和提高造林成效；纯林则要注意施用磷肥等，加强林分养分管理。Ⅳ级立地应选用抗性强的木麻黄无性系，并辅以浇灌补水等工程措施和混用客土等营林措施，有利于改善林地营养条件和水分状况，促进林木更好地生长发育，提高人工林生态系统的稳定性和生产力。5高度10100m的立地