通辽地区4种天然柳的调查分析

包哈森高娃，刘红梅，刘清泉，吕世杰，刘丽英，王玉芝

( 1.通辽市林业科学研究院，内蒙古通辽028000; 2.内蒙古自治区林业科学研究院，内蒙古呼和浩特010010; 3.内蒙古农业大学理学院，内蒙古呼和浩特010018)

通辽地区4种天然柳的调查分析

包哈森高娃1，刘红梅2，刘清泉2，吕世杰3，刘丽英2，王玉芝2

( 1.通辽市林业科学研究院，内蒙古通辽028000; 2.内蒙古自治区林业科学研究院，内蒙古呼和浩特010010; 3.内蒙古农业大学理学院，内蒙古呼和浩特010018)

摘要为探讨通辽地区可再生资源天然柳的生物学特性，根据库伦旗和科左后旗调查得到的同一树龄( 3 a)样本数据进行汇总分析，结果表明:旱柳( Salix matsudana Koidz.)的树高最高，且表现出较强的长势;蒙古柳( Salix linearistipularis K.S.Hao)具有较强的生物量空间占有能力，但长势一般;小红柳( Salix microstachya Turcz.ex Trautv.var.microstachya)不但长势较弱，生物量空间占有能力也比较弱。对光的喜好程度蒙古柳和小红柳强于旱柳和黄柳( Salix gordejevii Y.L.Chang＆Skvortsov)。

关键词通辽地区;天然柳;旱柳;蒙古柳;小红柳;黄柳

在通辽地区，天然柳大概有10余种，广泛分布在北面的扎鲁特旗、南部的库伦旗、奈曼旗和科左后旗等区域，面积可达8 000 hm2，是通辽地区防风固沙、生态环境保护先锋树种［1］。但受到人类活动频繁和全球气候变化的影响，通辽地区的天然柳资源正在减少［1－3］。

目前，关于天然柳的研究较多，从柳林营造技术［4－6］到开发利用［6－8］，从园林绿化［9－10］到防风固沙［11－12］，从品种辨析［13］到遗传育种［14－16］均有文献记载。但这些研究主要集中在某一方向和某一树种，对比研究不同天然柳的生物学特性，并运用统计学手段阐释树种差异的研究鲜有报道。

有鉴于此，本研究根据实地调查的数据资料，采用统计学的对比分析和主成分分析，综合阐释不同树种的生物学特性，并根据《内蒙古植物志》第2版［17］和中国植物物种信息库记载的生长习性，探讨不同天然柳的资源利用价值，为明确不同天然柳的生物学差异、保护天然柳资源提供基础数据资料和理论支撑。

1　调查与分析方法

1.1野外调查

在2001和2012年间，对通辽市库伦旗和科左后旗4种天然柳进行调查，每一树种调查3个样地，每一样地调查3株树龄相同的天然柳，逐一测定树高，冠幅南北、东西向的直径，冠幅面积采用椭圆计算公式求得一级分支直径，测定地上全株鲜质量和干质量、一级分支数量，计算鲜干比。

1.2分析方法

选取样地内调查到的天然柳(树龄一致，均为3 a)进行对比分析，然后将9项指标进行简单相关分析，筛选不相关的指标进行主成分分析，数据分析软件采用Excel 2003和SAS 9.2。

2　结果与分析

2.1树高差异

4种天然柳树高的方差分析结果见图1。由图1可知，旱柳的树高最高( P＜0.05)，为3.60 m;而黄柳、蒙古柳和小红柳的树高差异不显著( P＞0.05)，树高分别为1.67 m、1.73 m和1.81 m，其显著低于旱柳的树高。4种天然柳树高产生差异的原因是由于树种存在差异，旱柳为乔木，而其他3种天然柳为灌木柳或小乔木，因此尽管树龄相同，但他们之间的树高会产生显著差异。

图1　不同天然柳树高的方差分析结果

2.2冠幅的变化

由图2可知，图中共为3项指标，分别为南北向冠幅直径、东西向冠幅直径和冠幅面积。其中南北向冠幅直径以小红柳最低，为1.52 m;其显著低于旱柳、黄柳和蒙古柳，但旱柳、黄柳和蒙古柳之间无显著性差异( P＞0.05)，他们的南北向冠幅分别为2.33、2.23和2.53 m。东西向冠幅直径和冠幅面积变化规律与南北向冠幅直径变化规律完全一致，详见图2。由此可见，单从冠幅来看，小红柳的冠幅直径最小，冠幅面积最小。

在图2中，我们也同时看到，旱柳和黄柳南北向的冠幅直径在数值上小于东西向冠幅直径，而蒙古柳和小红柳的表现则反之;方差分析结果表明，除黄柳外，其他天然柳南北与东西向的冠幅直径均存在显著性差异( P＜0.05)。

由于冠幅反映的是天然柳树体可进行光合作用的面积，综合来看，光合作用面积小红柳最低，蒙古柳和小红柳强于旱柳和黄柳。

图2　不同天然柳的冠幅比较

2.3分枝情况对比

4种天然柳分枝情况共选测2项指标，分别为一级分枝数及分枝直径，其方差分析结果见图3。图3显示，旱柳的一级分支直径最粗，达到3.82 cm;黄柳和蒙古柳的一级分支直径粗度次之，分别为1.45 cm和1.70 cm;而小红柳的一级分枝直径最细，仅为0.8 cm。

一级分枝数以蒙古柳最多，高达134.33个·株－1，其次为小红柳，为89.67个·株－1，黄柳分枝数排第三，为35.33个·株－1，旱柳的分枝数最少，仅为4.06个·株－1。经方差分析表明，他们之间均存在显著性差异( P＜0.05)。

由此可知，旱柳的分枝数最少，但其分枝粗度最大;蒙古柳具有中等粗度的分枝直径，但其分枝数最多;小红柳分枝直径最细，但其分枝数仅次于蒙古柳。产生这一显著差异的原因可能与树种及其所处生境有关。

图3　不同天然柳分枝情况比较

2.4质量变化

整株天然柳地上鲜质量与地上干质量表现出相同的变化规律(见图4)，即蒙古柳地上鲜质量和地上干质量最重，分比为10.80 kg·株－1和7.03 kg·株－1;旱柳、黄柳和小红柳之间差异不显著( P＞0.05)，且均显著低于蒙古柳。地上生物量的鲜干比在各树种之间不存在显著性差异( P＞0.05)。这反映出尽管天然柳种类存在差别，但其生物体的含水率比较一致，也反映出4种天然柳的材质密度相对一致。

图4　不同天然柳地上生物量变化

2.5主成分分析

为消除共线性问题，将9项指标进行简单相关分析，在存在显著相关的各指标选择一个代表性指标，共获得7项指标，分别为树高、冠幅(南北向)、冠幅面积、分枝直径、地上干质量、分枝数和鲜干比进行主成分分析。主成分初始矩阵为相关矩阵，计算得到第一主成分特征值为3.61，贡献率为51.63%;计算得到第二主成分特征值为2.32，贡献率为33.08%;两个主成分累积贡献率达到84.71%，约为85%，因此，可以采用两个主成分代替原来的7项指标。

主成分分析的特征向量见表1，由表可知，各指标在第一特征向量的载荷较大的分别为平均树高、分枝直径、分枝数和鲜质量/干质量，载荷为0.434 6、0.472 7、－0.458 7和0.321 1;在第二主成分载荷较大的指标分别为南北向冠幅和干质量(地上生物量)，分别为0.557 2和0.594 4;由于冠幅面积在第一主成分和第二主成分载荷基本相同，分别为0.399 9和0.395 9，因此可以划归到任一主成分内。为综合各项指标，将冠幅面积划归到第二主成分，并将第二主成分命名为天然柳生物量空间占有因子，与之对应的第一主成分称为天然柳长势因子。同时，由于第一主成分和第二主成分绘制二维坐标图与横坐标和纵坐标对应，因此，横坐标反应天然柳长势的优越程度，反之成立;纵坐标正方向反映了天然柳生物量空间占有能力增强情况，反之亦成立。

表1　主成分特征向量

将第一主成分和第二主成分绘制成图，结果见图5。根据第一主成分和第二主成分可以看出不同天然柳的长势和生物量空间占有能力，蒙古柳具有较强的生物量空间占有能力，但长势一般;旱柳具有较强的长势，但生物量空间占有能力较弱;黄柳存在一定程度的长势优越性(相对蒙古柳和小红柳)，但生物量空间占有能力也较弱;小红柳不但长势较弱，且生物量空间占有能力也比较弱。

将不同天然柳的坐标点与原点连线，各线段之间的夹角反映主成分分析的7项指标总体情况，其中旱柳和黄柳之间的夹角小于90°，表明二者之间的7项指标总体呈接近状态，即旱柳和黄柳的长势和生物量空间占有能力比较接近，呈正相关状态;二者与蒙古柳和小红柳的夹角均大于90°，表明他们之间的7项指标总体呈负相关状态。因此可将4种天然柳归类，旱柳和黄柳归为一类，蒙古柳和小红柳归为一类。

图5　4种天然柳的主成分分析图

3　讨论与小结

4种天然柳品种不同，其中旱柳为乔木，蒙古柳为灌木或小乔木，黄柳和小红柳为灌木，在长势上，旱柳最强，3年树高可达3.60 m。根据中国植物物种信息库记载，其树高可高达可达20 m，胸径达80 cm，大枝斜上，树冠广圆形。因此，旱柳作为乔木的遗传特性显示了其快速生长的特点，湿润且排水良好的土壤适宜生长，其良好的抗风性可作为防护林树种。蒙古柳又称为筐柳［17－18］，灌木或小乔木，高可达8 m，其细软的枝条可作为编制材料，同时也可作为固沙，护堤固岸树种。黄柳和小红柳［17］作为灌木树种决定了其树高无法与旱柳和蒙古柳相比，但是其耐寒、耐热、抗风沙、喜光的特点可用于地下水位较高的固定沙丘、半固定沙丘治理的先锋树种。

综合来看，不同天然柳具有不同的资源利用特性，结合本研究的生物学特性，旱柳树高较高，长势的优越性表征其作为防护林、街道景观林树种比较适宜［18－19］;蒙古柳具有较强的生物量空间占有能力，黄柳和小红柳耐沙埋的特性表明其均适宜用于防风固沙树种，同时三者在研究文献中常归于灌木

柳，其开发利用得到很多研究者重视［4，6－8］。因此，认识并掌握天然柳的生物学特性，对于保护天然柳资源以及后期的开发利用均具有指导意义。

参考文献:

［1］焦树仁，付贵生，姜鹏.科尔沁沙地的乡土树种及其保护与利用［J］.内蒙古林业科技，2002( 1) : 1－9

［2］吕忠良.通辽市柳树死因调查［J］.内蒙古林业，2005( 10) : 9－10

［3］乌达巴拉.科尔沁沙地土地利用变化分析及驱动力研究［D］.呼和浩特:内蒙古大学，2009

［4］关庆义.灌木柳综合利用的研究［J］.辽宁林业科技，1986( 4) : 47－50

［5］赵青.灌木柳营造技术［J］.可再生能源，1988( 2) : 29－30

［6］吴和平，丁晓霞，汤占良.薪炭经济林的营造及利用［J］.科学中国人，2001( 5) : 14

［7］施士争，潘明建，王保松，等.培育灌木柳生物质能源林的前景［J］.江苏林业科技，2006，33( 3) : 1－5

［8］刘绍良，刘秀龙，王健，等.我国灌木柳资源开发利用的战略性思考［J］.吉林农业，2010( 10) : 6，26

［9］施士争.柳树的园林应用类型与改良［J］.西北林学院学报，2008，23( 4) : 200－204

［10］赵慧朋，周飞，尚天东，等.柳树在园林绿化中的应用［J］.现代农村科技，2014( 5) : 47

［11］李佃勇.小黄柳造林治沙效果卓著［J］.内蒙古林业，1995 ( 3) : 27

［12］宋海燕.榆林沙柳沙障的防风固沙效益分析［J］.陕西林业科技，2011( 3) : 23－25

［13］陆庆轩，曹伟.关于旱柳是东北地区乡土树种观点的辨析［J］.中国城市林业，2010( 2) : 57－59

［14］施士争，潘明建，张珏，等.高生物量灌木柳无性系的选育研究［J］.西北林学院学报，2010，25( 2) : 61－66

［15］张申，张健秋，陈绍东，等.灌木柳新品种引进试验研究［J］.农业与技术，1994( 4) : 26－32

［16］张森，张健秋.灌木柳引种试验初报［J］.吉林林业科技，1990 ( 4) : 3－6

［17］内蒙古植物志编辑委员会.内蒙古植物志［M］.呼和浩特:内蒙古人民出版社，1990

［18］张肖.旱柳在永定河下游防护林中的地位［J］.河北林业科技，1982( 1) : 46－50

［19］马利强，郝玉光，张秋良，等.不同配置农田防护林对土壤物理性质的影响［J］.内蒙古大学学报:自然科学版，2009，40( 3) : 303－308

Investigation on Four Natural Willow in Tongliao Area

Baohason Gaowa1，Liu Hongmei2，Liu Qingquan2，Lyu Shijie3，Liu Liying2，Wang Yuzhi2( 1.Academy of Forestry，Tongliao City，Tongliao 028000，China; 2.Academy of Forestry，Inner Mongolia，Hohhot 010010，China; 3.College of Science，Inner Mongolia Agricultural University，Hohhot 010018，China)

AbstractIn order to discuss the biological characteristics of renewable resources—natural willow in Tongliao area，the sample data were analyzed within the same tree age ( 3 a) from the investigation in Kulun Banner＆Kezuohou Banner.Tree height of Salix matsudana is the maximum，and showed strong growth; Salix linearistipularis has a strong ability to occupy biomass space，but growing in general; the growth of Salix microstachya is much weaker; the occupied capacity of biomass space of Salix microstachya is weaker too; degree of liking to light of Salix linearistipularis and Salix linearistipularis are stronger than that of Salix linearistipularis and Salix gordejevii.

Key wordsTongliao area; natural willow; Salix matsudana; Salix linearistipularis; Salix microstachya; Salix gordejevii

作者简介:包哈森高娃( 1972－)，女(蒙古族)，内蒙古通辽人，大学，高级工程师，从事防沙治沙研究工作，Email: hsgwdl@163.com

基金项目:十二五科技支撑项目( 2012BAD22B0303)

收稿日期:2015－06－29

文章编号:1005－5215( 2015)09－0035－04

中图分类号:S792.12

文献标识码:Adoi:10.13601/j.issn.1005－5215.2015.09.012