哈尔滨城市森林树木生长状况及各生长指标的相关性分析

张 波， 王文杰,*， 周 伟， 肖 路， 吕海亮， 魏晨辉

(1.东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040；2.中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春130102)



哈尔滨城市森林树木生长状况及各生长指标的相关性分析

张 波1， 王文杰1,2*， 周 伟1， 肖 路1， 吕海亮2， 魏晨辉2

(1.东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040；2.中国科学院东北地理与农业生态研究所，吉林长春130102)

[目的]研究哈尔滨市城市森林树木生长状况及各生长指标的相关关系，为指导城市树木管理、优化城市森林结构提供理论依据。[方法]在哈尔滨市建成区随机调查单位附属林、道路林、景观游憩林和生态公益林4种林分共220块样地，每块样地中分别取4～10株树木测量其树高、枝下高、冠幅和胸径周长等指标。[结果] 哈尔滨市城市森林树木树高小于10 m近70%左右，枝下高绝大部分小于4 m，冠幅小于50 m2的占总量的69%，胸径周长小于100 cm的树木约占80%，冠幅和胸径周长虽存有较大树木(冠幅250～325 m2、胸径周长200～250 cm)，但数量不到所调查树木总量的5%，且冠幅大小分布较离散。树高、枝下高、冠幅、胸径周长平均值分别为8.57 m、2.20 m、47.93 m2、66.30 cm。4种指标之间呈显著正相关(P<0.05)。对比4种林分发现，生态公益林树木的树高较其他3种林型高3 m左右，胸径周长长20 cm左右，道路林的冠幅小于其他3种林分6～11 m2。[结论]哈尔滨市城市森林整体长势偏小，小冠幅树木居多，且林型间差别较大，今后应加强保护大树和抚育管理幼树。

哈尔滨；城市森林；生长指标；分布

城市森林树木是城市生态系统的主体，城市树木的生长状况直接决定了城市森林生态服务功能的发挥以及观赏价值的高低[1]。城市绿地的生态效益和景观效益不仅与植物种类的多样性和生物量有关，而且与绿地中植物的生长状况有关[2]。城市森林作为城市环境中最易为人感知的自然要素正越来越引起人们的重视，成为学者、公众与政府共同关注的课题[3]。目前研究主要致力于城市森林的生态效应、景观效应、经济效应以及社会效应等个案分析[4-8]，而对全城范围内，细致区分不同林分种类，进行树木生长状态，包括树高、枝下高、胸径周长、冠幅投影面积大小的系统研究较少。笔者通过对哈尔滨市城市森林随机抽样调查，通过箱线图(Boxplot)分析，了解哈尔滨城市森林植株大小、长势分布状况及其之间的相关关系，旨在为今后哈尔滨城市森林可持续经营管理提供理论依据。

1　材料与方法

1.1研究区概况研究区为整个哈尔滨市(包括市郊)，哈尔滨市位于125°42′～130°10′ E、44°04′～46°40′ N，地处我国东北部地区，黑龙江省南部，是我国纬度最高、气温最低的大都市。气候属中温带大陆性季风气候，冬长夏短，全年平均降水量534 mm。哈尔滨境内天然植被是以榆树为主的森林草原，木本植物是以杨柳科树种为主的人工林[9]。

1.2研究方法在哈尔滨市随机均匀取单位附属林(主要是学校校园、居民居住区等)、道路林(分布在主要街道周边林分)、景观游憩林(主要是公园和植物园等)和生态公益林(主要分布于城乡结合区域农田、河口沿岸等需要生态防护的区域)[10]，4种林分样地数分别为58、62、43和57(图1)。

1.3测量项目与方法测量者距所要测量树种15 m左右，利用树高仪(尼康)测量树木的树高(m)、枝下高(m)；利用软尺测量树木的胸径周长(cm)；利用米尺以东西、南北2个方面测量冠幅投影的大小，并按照椭圆公式计算冠幅投影面积大小(m2)，代表树木冠幅大小。

1.4数据分析采用JMP 10.0 软件绘制树高、枝下高、冠幅和胸径周长的离群值箱线图及其之间的相关关系图。利用SPSS 17.0方差分析和 Duncan多重比较分析4种林型间树高、枝下高、冠幅和胸径周长的差异。箱线图(Boxplot)包括5个统计量：最小值、下四分位数(Q1)、中位数(Q2)、上四分位数(Q3)与最大值[11]，反映数据分布的中心位置和散布范围。第三四分位数与第一四分位数的差距又称四分位间距(InterQuartile Range，IQR)。箱线图的上下限(异常值截断点)分别在比Q1低1.5倍IQR和比Q3高1.5倍IQR的位置上，上下限以外的数据认为是异常值，用“·”表示。

图1　调查样地在哈尔滨市的分布Fig.1　Distribution of surveyed plots in Harbin City

2　结果与分析

2.1树木生长指标分布状况由图2可知，哈尔滨市城市森林近50%的树树高小于7 m，小于10 m的树近70%，大于18 m的树仅占1%，有5个数据属于异常值。树木的枝下高主要分布在1.0～3.5 m,占总数据量的75%，枝下高大于5.0 m的树仅占2%，且均属于异常值。哈尔滨市的树木冠幅大部分小于50 m2，占总数据量的69%，50～100 m2的树木占21%，树木冠幅大小分布较离散，冠幅大于250 m2的大树仅占4%。哈尔滨市胸径周长小于100 cm的树木约占80%，大于200 cm的树木仅占2%。

图2　哈尔滨市树木生长指标分布箱线图Fig.2　Boxplots of tree growth index in Harbin City

项目Item树高Treeheightm枝下高Lowest-branchheight∥m冠幅Canopyarea∥m2胸径周长DBH∥cm75%四分位数75%quartile11.202.9062.7286.0050%中位数50%median7.701.9026.8852.0025%四分位数25%quartile5.501.5012.8034.43均值Average8.572.2047.9366.30标准差Standarddeviation3.991.2756.4144.73均值标准误差Standarderrorofmean0.150.052.191.74均值95%上限95%Upperlimitofaverage8.872.3052.2369.71均值95%下限95%Lowerlimitofaverage8.262.1143.6362.89

由表1可知，哈尔滨市树木树高、枝下高、冠幅、胸径周长的平均值分别为8.57 m、2.20 m、47.93 m2和66.30 cm。由冠幅的标准差(56.41)可知，哈尔滨市树木冠幅大小分布较离散，其他3个指标分布较均匀。

2.2树木生长指标之间的关系由表2可知，哈尔滨市城市森林树木生长指标之间关系紧密，均呈显著正相关关系(P<0.05)，树木胸径周长与树高、冠幅之间相关性最大，R2分别为0.32、0.28。其次是树高与枝下高、冠幅之间相关关系的解释量也大于10%。枝下高与冠幅、胸径周长之间相关性不明显，解释量小于2%。

2.34种林分生长指标的差异由表3可知，生态公益林树木较其他3种类型的林分长势好。生态公益林树高、胸径周长显著大于其他3种林型3 m左右和20 cm左右。4种林分之间，景观游憩林枝下高最高，生态公益林最低。道路林的冠幅小于其他3种林分6～11 m2。

表2　树木生长指标之间的相关关系

表34种林分生长指标的差异

Table 3Differences between growth indicators of 4 kinds of forests

林分类型Foresttypes树高Treeheight∥m枝下高Lowest-branchheight∥m冠幅Canopyarea∥m2胸径周长DBH∥cm单位附属林Affiliatedforest8.14a2.28b54.69b66.58a道路林Roadsideforest8.28a2.46bc36.56a63.02a景观游憩林Landscapeforest8.38a2.57c42.51a63.99a生态公益林Ecologicalwelfareforest11.49b2.01a57.88b85.03b

注：同列不同小写字母表示4种林分间差异显著(P<0.05)。

Note: Different upper cases in the same column stand for significant differences between 4 kinds of forests (P<0.05).

3　结论与讨论

该试验结果表明，哈尔滨市城市森林偏小树木居多，树冠较小(大部分树木冠幅<50 m2)，虽存在冠幅>250 m2、胸径周长200～250 cm的较大树木，但也不足全城树木的5%。树木生长指标之间存在紧密关系，树高和胸径周长之间表现的尤为明显(P<0.05)。综合比较，生态公益林树木生长状况显著优于其他3种林型，道路林冠幅最小。城市森林树木偏小可能会导致其生态服务功能低下，不能充分发挥其功能，今后在园林管理中应注重保护大树。该研究调查所得哈尔滨市树木长势分布情况，为今后林分管理提供参考依据。

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Correlations Analysis of of Growth Index and Growth Status of Urban Trees in Harbin City

ZHANG Bo1, WANG Wen-jie1,2*, ZHOU Wei1et al

1.Key Laboratory of Forest Plant Ecology of Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin, Heilongjiang 150040; 2.Northeast Institute of Geography and Agroecology, Chinese Academy of Sciences, Changchun, Jilin 130102)

[Objective] To investigate the growth status of urban trees and their correlations of growth index in Harbin City to guide management of urban trees and optimize urban forest structure.[Method] 220 sites of affiliated forest, roadside forest, landscape forest and ecological welfare forest throughout Harbin City were investigated.Tree height, lowest-branch height, canopy-projection area,and diameter at breast height (DBH) of 4-10 trees from each site were measured.[Result] Nearly 70% of surveyed trees were less than 10 m in height, and the lowest-branch height of most measured trees was less than 4 m.The canopy area of 69% of surveyed trees was less than 50 m2.The DBH of about 80% of surveyed trees was less than 100 cm.Although there were trees with a large canopy area (250-325 m2) and DBH (200-250 cm), the proportion of their number in the total quantity of surveyed trees was less than 5%.The averages of tree height, lowest-branch height, canopy area, and DBH were 8.57 m, 2.20 m, 47.93 m2, and 66.30 cm respectively.There were significantly positive correlations between the four indicators (P<0.05).Compared with the other three types of forest, the tree height of the ecological welfare forest was higher, about 3 m, and its DBH was larger, about 20 cm.The canopy area of roadside forest was 6-11 m2smaller than that of the other three types of forest.[Conclusion] Most urban trees in Harbin City are small in general.The canopy area of most trees is small, and there is a big difference between the forest types.It is needed to protect big trees and manage and tend young trees in future.

Harbin; Urban forests; Growth index; Distribution

黑龙江省杰出青年基金项目(JC201401)；中央高校基本科研业务费专项资金项目(2572014EA01)；中国科学院百人计划项目(Y3H1051001)；中科院重点部署项目(KFZD-SW-302-04)。

张波(1991-)，女，山东成武人，硕士研究生，研究方向：植物生态学。*通讯作者，教授，博士，博士生导师，从事植物学方面的研究。

2016-07-13

S 718.5

A

0517-6611(2016)26-0127-02