造林树种生态适应性评价研究进展

冯瑞雪，武秀娟

(1.山西农业大学林学院，山西 太谷 030801;2.山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

1 造林树种选择的研究

树种选择是造林的基础，是森林培育的重点。通过采用综合技术，有目的地选择树种，进行合理配置，使树种与立地条件相适应，充分发挥造林树种的生态、经济和景观功能。树种选择及配置应遵循植物生态学、景观生态学、城市生态学、风景园林学和环境美学等理论原则，并结合造林的性质和立地条件，根据树种的生理特性、环境适应性等，选择适宜树种及其组合进行配置。

1.1 国内造林树种选择研究

长期以来我国造林树种单一，林分结构稳定性差，综合效益低。因此，引进新树种，加强对树种的驯化，增加造林树种多样性，是我国林业工作者关注的热点。在树种选择中，首先考虑乡土树种。乡土树种在长期的自然选择过程中，完全适应了本地的气候、水分和土壤等自然条件，生长良好。以乡土树种为主，同时选择已经引种并驯化的，不会对已有生物造成侵害的树种。例如:杨帆、姜灿荣[1］运用SWOT法分析了南宁市城市森林的现状，提出调整林种结构为发展城郊森林的主要对策与措施，大力发展优良乡土树种，增加阔叶混交林和针阔混交林的比例，提高森林生态系统的稳定性，丰富森林景观。

在选择树种的过程中，除了选择防风固沙、抗烟尘、吸收污染物等生态功能较强的树种外，也可适当选择经济效益较高(果树、药材等)，树形较好，叶、皮、花和果具有较高观赏价值的树种。造林要重视生态效果，强化景观效果，兼顾经济效益。

1.2 国外造林树种选择研究

国外造林重视树种选择，由经营生产率低、出材率低和不适合工业加工利用的树种，向开发早期速生、收获期短、出材率高、适合加工利用的树种转移，同时努力寻求适宜更广泛地域栽植的树种[2-4］。在选用造林树种时，一般把乡土树种和外引树种并重，在乡土树种中筛选出新的树种。在热带地区，为有较快的发展把经过长期试验选出的外引树种作为特定地区的主要造林树种，这在世界各国中有相当的普遍性。例如，新西兰的辐射松、巴西的桉树、英国的西脱卡云杉、匈牙利的刺槐、德国的花旗松等。无论是乡土树种还是外引树种，都越来越重视种源的选择及树种对生态环境的适应性。

造林配置的最基本工作是造林树种的选择，国内外都很重视这一问题。美国在1935年至1942年就对常用树种进行了筛选，选出了适宜大平原造林的常用树种;前苏联在草原造林时，考虑乔灌木树种对土壤条件的适应性，并根据乔灌木的根系、生长发育状况进行分类选择。造林树种选择直接影响林带疏透度、生长速度及最终高度，以及森林生态效益的发挥和野生动物栖息环境的改善等。树种的适应性、稳定性、抗虫能力、树冠密度、根系特性和自然更新力等是树种选择时应着重考虑的要素。一般规律是以乡土树种为主，适当搭配经过试验的引种树种，以抗性强、适应性强、寿命长、综合效益好的树种为最佳选择对象。强调树种对生境的生态适应性，选择树种时将生态指标与经济指标结合起来。

2 造林立地类型的研究

因地制宜、适地适树是造林工作中遵循的基本原则，其基础是科学地划分造林地的立地条件，树种选择必须以相适应的立地评价和分类为基础。目前，还不存在全世界通用的立地评价方法和分类体系，各地区都在研究适合本地区的方法。已有研究成果的覆盖面还不够广，其中大多数是以立地指数指示立地的生产潜力，并使之与各立地因子建立数量化关系作为基本方法。然而，随着对立地研究的深入也为更精确地践行适地适树提供了良好的基础。因此，森林立地分类的研究在整个林业科学中占有重要地位，直接影响到林业生产水平。纵观现代林业的发展，凡是林业发达国家，如西德、瑞典、芬兰、前苏联、日本、加拿大、美国等，在森林立地分类方面都做了长期、深入的研究。西德绘制了造林地区立地图，日本编制了适地适树基准表，前苏联制定了全国的立地条件类型表，美国和加拿大等编制了立地指数图表。这些重要成果的应用，对提高森林生产力和扩大森林资源起到了良好的促进作用。其共同的特点是持久地、有长远规划地进行了多层次(全国、全省、全县)和多系统的综合性分类工作，并将区划和分类结合起来，形成了一个适于本国国情的完整分类体系[5］。

3 树种生态适应性评价方法

从国内外相关资料看，树种生态适应性评价包括单一树种的评价、同类树种的评价和多类树种的评价。

3.1 单一树种的生态适应性评价

对单一树种生态适应性评价而言，可以探究该树种在不同立地上的生态适应性。如卫三平等[6］为了研究刺槐林的生态适应性，在对不同立地条件下刺槐林生长状况调查的基础上，应用Verhanlst生长预测模型和模拟最优局势决策法进行了分析，发现刺槐林的生长状况与立地条件的土壤水分变化基本一致，不同立地条件下刺槐林生长差异显著，同时筛选出适宜营造刺槐林的最佳立地条件类型。也可以以造林树种为试验材料，进行一些生态适应性指标的试验，从而对其生态适应性进行评价。如陶晶等[7］以引进树种银莓为试验材料，进行了抗寒性测定及耐盐碱盆栽试验，并在吉林省西部及北方省份进行试验，对银莓抗寒性及抗盐碱能力进行了综合评价，为银莓的推广种植提供了生态学上的参考。

3.2 同类树种生态适应性评价

3.2.1 评价指标的筛选和量化

树种生态适应性的评价指标较多，根据“适地适树”树种适应性评价原则，不同树种根据不同的需求选取的评价指标也不同。姚晓蕊等[8］选取了树木生长量快慢和抗逆性强弱作为克拉玛依农业开发区人工栽培树种生态适应性评价指标。胡建忠等[9］运用综合评价法，在黄土高原重点水土流失区，生态经济型乔木树种的区位环境适宜性中，对不同立地条件下有系统资料的人工栽培适生经济型乔木树种进行适地、适树、适法评价。其评价指标体系可分为30多个，根据需要选择生长指标(包括树高、胸径、冠幅、生物量、郁闭度等)和水土保持指标(包括林冠截留率、土壤入渗率、林地减沙率等)。

目前，筛选指标的方法主要有专家咨询法、理论分析法、频度分析法或3种方法的综合[10，11］。所谓3种方法的综合，即首先采取频度分析法，全面收集生态景观林的相关资料及研究文献，选取其中使用频度较高的指标。同时结合研究区现状和规划目标等进行分析、比较和综合。在此基础上，采用专家咨询法对指标进行调整，如有1/3以上专家认为某项指标不重要，则该指标被淘汰。对于权重很小的指标，列入相近指标中。经过2轮专家咨询，直到70%以上专家都认同，才列入指标体系，最终形成造林树种综合评价指标体系[12］。筛选出来的指标在效益评价时的作用是不均等的，各指标的贡献大小可以用权重来表示。权重可以通过层次分析法[13］，特尔菲法[14］，特尔菲法和层次分析法的结合，层次分析法和熵权法的结合等方法来确定。

3.2.2 数学分析方法

评价树种对单一环境因子或多重环境因子的生态适应性时，参评指标有多个，且有的指标难以量化。类似这样具有模糊概念的问题应从模糊数学角度出发，对原始数据标准化后进行分析。从相关文献资料看，目前采用的数学分析方法主要有层次分析法[15］、灰色关联法[16］、打分法[17］、多目标决策法[18］、主成分分析法[8］和集对分析法[19］等。

层次分析法是将有关元素分解成目标、准则、指标等层次，在此基础上进行定性和定量的分析决策方法。如韩玉洁[15］等运用层次分析法对上海市沿海的防护林树种进行了评价。该方法是美国运筹学家萨蒂于20世纪70年代提出的，并于20世纪80年代初期引入我国，目前已成为一种常用的多目标决策方法。该方法把复杂问题中的各个影响因素通过划分层次使其条理化，根据对一定客观、现实的判断就每一层次的相对重要性给予定量表示，利用数学确定表达每一层次全部元素的相对重要性次序的权值，并通过排序来分析解决问题。它的特点就是把一个复杂的问题表现为层次结构，通过同一层次内不同因素的权重，将它们之间进行相互比较，从而判断得出下一层次因素的权重，既要考虑本层次，又要考虑上一层次[11］。层次分析法把人们主观判断用数量方式表达和处理，使定性分析和定量分析相结合，因而，提高了系统评价的可行性、可靠性和有效性。

灰色关联分析法是分析系统中多因素关联程度的一种方法，样本的灰色关联评价值反映该样本与各个指标值最优的“理想样本”的相似程度。因此，其大小可以反映样本的优劣。按照灰色关联理论，可把参加评价的树种视为一个系统，每个树种即为系统中的一个因素，通过构造一个理想的参考树种，通过比较评价树种与参考树种的各项指标，计算参评树种与参考树种的关联度，即可比较得出参评树种的优劣。灰色关联分析法应用于树种的适宜性评价是可行的，它具有计算简单、结论明确的优点，可作为一种比较树种优劣的重要方法。灰色关联分析法不仅具有可靠的统计学基础，而且充分综合树种各个性状的全部信息，以同一立地条件下生长最好的树种为“参考树种”，既体现了树种生长的要求，又从树种的实际生长状况出发，比起仅以某一性状排序更客观、合理。因此，通过关联度排序，评价参评树种的生长适宜性较为合理。

层次分析法和灰色关联分析法等在权重系数确定的过程中易受人为因素的影响，存在一定误差。为了科学、全面、客观地对造林树种进行评价，筛选出适宜在本地生长的树木种类，可采用多元统计中的Fisher判别分析法[20］。Fisher判别函数的一般形式是:

式中: Y——判别函数;

xl，x2，x3…xn——测试变量;

al，a2，a3…an——判别系列。

对于G类判别，至多可建立G－1个Fisher判别函数。对每个个体进行判别时，把测试的各变量值代入判别函数，得出判别分数，依据判别分数到任一子总体马氏距离最近的原则确定该个体属于哪一类。马氏距离公式为:

式中:di——马氏距离;

X——判别分向量;

Gi——某一总体。

其优点是不必考虑多元变量的数据类型，并可以用分组小样本来估计总体，从建立的判别函数来判断树木的生态适应类型，避免主观因素影响。

3.3 多类树种生态适应性评价

从国内外相关资料看，树种生态适应性评价大多局限于对同类树种的适应性研究[21］，有关对多类树种的生态适应性研究目前很少有报道。多类树种因栽植目的、分布特点及生物学特性等不同，评价指标也有所不同，给评价工作带来了一定的难度。可以在借鉴同类树种多指标评价方法的基础上，建立一套多目的、多指标树种生态适应性综合评价方法，把复杂问题通过数学模型分类处理使其简单化。如姚晓蕊[8］等利用多目的、多指标的综合评价体系，对克拉玛依农业开发区人工栽培的82个树种依据栽培目的(生态防护林树种、生态经济林树种和庭院观赏树种)进行了生态适应性评价。

4 结语

在树种的生态适应性评价中，有些表现好的树种，也有可能被评价为一般树种甚至为边缘树种。这与选择的指标不完全有关，另外一个主要原因是数量化评分标准还不够成熟，不同学者测量指标侧重有所不同，指标量之间的吻合换算也有误差，需要今后研究改进。

在正确评价树种生态适应性的基础上，立地类型划分、树种选择和适当的造林技术则成为各类树种造林成败的关键因素。而且，在某些条件下，有必要进行一些立地质量改善措施，这些对提高树种的成活率，促使造林成功具有重要意义。

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