远安县古树资源状况与分布特征

汪洋，李国秀，匡敏*，邹艳芬，肖正利

（1.湖北生态工程职业技术学院，湖北 武汉 430200；2.湘潭市工业贸易中等专业学校，湖南 湘潭 411100；3.远安县林业局，湖北 远安 444200）

古树是指树龄100 a 以上的树木［1］，是大自然馈赠人类的重要遗产。古树历经了长期的自然选择，具有很强的物种稳定性和生态适应性，是极其珍贵的遗传育种资源［2］。古树珍贵的物种基因在整个生物圈中起着重要的作用，与人类社会的持续发展息息相关［3］，具有科研、历史、社会、文化和景观等多元价值特征［4］，为研究古代地理、气候、植物区系、物种种源等提供了重要载体［5］。

由于生长年代久远，古树形态结构及生理功能会出现一定程度的衰退，它们容易受到风折、雪压、雷击以及病虫害等影响，其生存机制比普通林木脆弱。古树对环境资源的依赖程度增强，物种对资源的竞争更为明显［6］。国家早已提出了“对重要生态系统和物种资源实施强制性保护，切实保护珍稀濒危野生动植物、古树名木及自然生境”［7］。随着生态文明建设和“两山理论”逐渐成为普遍共识,古树名木的科研、科普、历史、人文和旅游价值日益为国民所关注［4,8-11］。

发达国家较早研究了古树数据的标准化采集、建档以及数据库建设。国内起步相对较晚，但是发展很快［4］。近年来，全国各省市全力推进古树名木保护与研究［12-13］，已经取得较大进展。董冬等［6］、欧应田等［10］和肖正利等［14］运用生态学原理，对古树资源进行了研究；李明等［2］对杉木王进行了（ISSR）分子标记研究；雷阿娜等［15］为5 000 a 黄帝手植柏构建了DNA 指纹图谱；李记等［4］设计了基于古树分布的最优旅游路线，旨在提升社会对古树的认知，最终促进全民形成古树保护意识；吕浩荣等［9］和黄应锋等［16］系统研究不同地市古树的整体资源及分布特征，并提出相应保护建议。

湖北省已在全省开展了古树调查与定点保护，但仍较为粗浅。本文系统研究远安县古树整体资源状况、数量特征、空间分布、健康状况及影响因素，以期为远安县和湖北省古树资源保护和制定管理措施提供参考。

1 研究区概况

远安县 （东 经 111°14′34"—111°52′41"， 北 纬30°53′08"—31°22′34"） 地处湖北省中部，鄂西山地向江汉平原过渡地带。国土面积175 200 hm2，山林面积135 002 hm2，森林占国土面积的76%左右。远安县海拔76.0～1 325.1 m，一般海拔400～700 m；地形呈西北高、东南低的特征。远安县属亚热带大陆季风气候区，气候温暖，雨量充沛，光照充足，四季分明，雨热同季。全县年均气温变幅为12～16℃，年均日照数为1 878.5 h，年降雨量约为1 000～1 100 mm。土壤以黄棕壤为主。

全县森林植被属中亚热带常绿阔叶林。植被带属常绿和落叶阔叶混交林、夏绿林向常绿林的过渡地带。壳斗科植物构成区域典型的地带性植被。针叶树以马尾松Pinus massoniana、杉木Cunninghamia lanceolata为主。阔叶树以栓皮栎Quercus variabilis、麻栎Quercus acutissima、青冈Cyclobalanopsis glauca、樟Cinnamomum camphora和 茶Camellia sinensis等 为 常 见 ，灌木林及竹林分布较多。常见树种计132 科554 种，其它树种56 科406 种，物种多样性丰富。

2 调查及研究方法

2.1 调查方法

2015年8月，远安县林业局组织技术人员，按照《湖北省古树名木资源普查工作方案》和《湖北省古树名木资源普查操作细则》要求，以乡镇为单元，采用访谈估测法、文献追踪法、实地勘测法和类比推断法，依据前期普查资料、文献、史料、传说以及生长发育特性，确定全县每株古树树种、树龄［13］，同时测定古树胸径、地理坐标、立地条件、古树重要特征描述、管护人和保护措施，并对古树生长状态进行评价［16］，参照全国古树名木普查技术规范［17］统计全县古树分布状态，于2018年对全县古树进行了复查。

2.2 研究方法

2.2.1 分布图构建

根据调查结果和Shape 数据，利用ArcGIS 生成远安县以及各乡镇边界、古树分布点和DEM。分别采用 0.05°×0.05°的经纬网格［18］和 5 km×5 km 投影网格对远安县进行划分。对地图面积大于（或等于）网格面积一半的网格作为一个研究单元。否则，则与相邻的网格合并为一个研究单元［9,16］。

2.2.2 古树分布格局

采用扩散系数（C） 的t检验、负二项参数（K），Cassie 指标 （Ca） ,Lloyd 平均拥挤度 （m*） ,聚块性指数PAI（m*/m）,David&Moore 的丛生指标（I）和Morisita扩散型指数（Iδ）的F检验，进行古树分布格局与聚集强度的判定［19,20］。

2.2.3 数据分析方法

应用SPSS 22和Excel软件，对远安县古树树龄、树高、胸径、冠幅、生长势以及古树分级数据进行统计分析。计算树高、胸径、冠幅分布特征，并进行Spearman 相关分析。采用Weibull函数对古树结构特征进行回归拟合。

3 结果与分析

3.1 古树树种分类

远安县现存古树 830 株,隶属 28 科 41 属 46 种。其中被子植物23科34属37种，裸子植物5科7属9种（表1）。壳斗科Fagaceae、松科Pinaceae、银杏科Ginkgoaceae、豆科Leguminosae、槭树科Aceraceae和胡桃科Juglandaceae 占多数，不同树种的数量差异显著。壳斗科Fagaceae 包含4 属6 种，其中栓皮栎Quercus variabilis180 株，占全部古树的21.69%。其次为松科Pinaceae，包含3 属3 种，其中马尾松Pinus massoniana129 株，占全部古树的15.54%。银杏Ginkgo biloba为123 株，占全部古树的14.82%。豆科Leguminosae 4 属 4 种， 其 中皂荚Gleditsia sinensis有 73 株，占8.80%。黄连木Pistacia chinensis71 株，占8.55%。枫杨Pterocarya stenoptera共47株，占全部古树的5.66%。仅存1 株的树种有13 科13 属14 种。根据《中国国家重点保护野生植物名录（第二批）》，属于国家一级保护野生植物有银杏Ginkgo biloba，二级保护植物有楠木Phoebe zhennan和樟 （Cinnamomum camphora）。

表1 远安县古树树种分类统计Table 1 Taxonomic statistics of the old trees in Yuan′an County

续表

3.2 区域分布及生长状况

远安古树保护分级数量见表2。茅坪场镇古树数量最多，为232 株，其中二级和三级古树数量在同级别中也最多，分别为28 和198 株。其次为嫘祖镇，为225 株，一级、二级和三级古树分别为7 株、22 株和196 株；鸣凤镇仅15 株三级古树。全县一级、二级和三级古树比例为2.52%、13.01 和83.24%，一级和二级古树明显偏少。

表2 远安县古树基本情况Table 2 General information of old trees in Yuan′an County

古树生长状况分布见图1。全县6 镇1 乡共调查古树834 株，现有存活830 株。茅坪场镇古树数量最多，为232 株，占比27.95%；其中125 株生长旺盛，81 株生长一般，19 株生长较差，7 株濒于死亡，1 株已死亡。其次为嫘祖镇，其中生长旺盛164 株，数量高于其他乡镇，生长一般32 株，生长较差16 株，13株濒于死亡，3 株已死亡；第三为河口乡；最少为鸣凤镇，15株全部生长较差。全县古树生长旺盛438株（52.77%），状况一般275 株（33.13%），生长较差90株（10.84%），濒死古树27 株（3.25%）。

图1 远安县古树生长势及分布状况Fig.1 Growth potential and distribution locations of old trees in Yuan′an County

3.3 树高、冠幅、胸径结构

从表3 可知，冠幅的变动程度最大（44.36%）、其次为胸径（31.43%）和树高（29.20%）。树高偏度系数为0.320，曲线顶峰略微左偏；峰度为-0.345，略低于正态；树高分布离散程度小而较为分散，中等高度占大多数。胸径偏度系数为1.265，曲线顶峰左偏较大；峰度为4.254，远高于正态，表明古树径阶差异较大，中等径阶和低径阶占大多数，分布离散程度较大而较为集中。冠幅偏度系数为1.067，曲线顶峰略左偏；峰度为1.117，较高于正态，表明较小冠幅古树占大多数，分布离散程度大而较集中。Weibull 函数可较好拟合远安古树树高、胸径和冠幅在相应分阶下的分布状况（图2），接近偏度和峰度的分析结果。

表3 远安古树不同结构特征分布统计Table 3 Distribution information of various measured values of old trees of Yuan′an County

图2 远安古树树高、直径和冠幅分布和Weibull 分布函数拟合Fig.2 Bar charts of height,DBH and crown diameter and fitting curves of Weibull distribution function of old trees of Yuan′an County

Spearman 相关性分析表明，树高、胸径和冠幅间为极显著正相关（P＜0.01），远安古树具有合理的生物学特征，且大部分古树并未因树龄增加而畸形，整体生长形态良好［16］。

表4 古树树高、胸径与冠幅相关性Table 4 Correlation coefficients between height,DBH and crown width of the old trees

3.4 古树分布格局

3.4.1 数量分布格局

远安县DEM 坐标网格内古树数量分布见图3。地理坐标系下（图3 左），共77 个网格，每个网格平均面积为26.426 m2。古树数量为0～48株，平均每网格分布10.792 株,标准差为9.497。6 个网格0 株古树分布，占网格总数7.79%；51 个网格分布1～15 株，占总网格数的66.23%；17 个网格分布16～26 株，占总数的22.08%；39株以上网格数3个，占总数3.90%。投影坐标下（图3 右），共85 个网格，平均网格面积为25.000 km2。每网格古树数量分布为0～48 株，每个网格平均9.776 株,标准差为9.390。6 个网格0 株古树，占网格总数7.06%；有1～15 株的网格61 个,占总数的71.76%；16～28 株网格数14 个，占总数的16.47%；30 株以上4 个，占总数4.71%。

网格内古树数量为两端少，中间数量多。空间上明显存在东、西古树分布较多，中间低海拔区域较少；纬度上明显呈南少北多分布；较高海拔分布数量高于低海拔。

3.4.2 水平分布格局

古树各项分布指标见表5。基于DEM 网格，在25.000 km2取样时，C=9.019＞1，t=51.970＞t0.05（84）；负二项参数K=1.219＜8；Cassie 指数Ca=0.820＞0；Iδ=1.812＞1 ， 显 著 性 检 验F0=9.019＞F0.05（84,∞）；m*/m=1.812＞1，表明远安县古树在投影坐标系下取样5 km×5 km 时呈现聚集分布。在0.05°×0.05°地理坐标下，网格面积均值为26.426 km2时，C=8.249＞1，t=44.684＞t0.05（76）；负二项参数K=1.489＜8；Cassie 指数Ca=0.672＞0；Iδ=1.674＞1；F0=8.357＞F0.05（76,∞）；m*/m=1.672＞1。表明古树也呈聚集分布。

表5 不同取样尺度古树分布格局Tab.4 Distribution pattern of old trees in different sample sizes

3.4.3 海拔梯度分布格局

远安古树分布最低海拔100.00 m，最高海拔1 221.00 m，平均分布海拔460.41 m。以60.00 m 为海拔进阶统计，共九个海拔分级。不同海拔古树分布见图4。古树分布数量较多且集中的前三个海拔区间为520～639 m，160～279 m 和400～519 m，对应古树分别为180 株（21.58%），174 株（20.85%）和170 株（20.38%）。其它海拔区间共分布306 株（36.87%），海拔880 m以上古树分布数量逐渐减小；海拔1 000 m以上仅有9 株（1.08%）。中海拔区间上古树的分布较集中。

图4 远安古树海拔分布Fig.4 Distribution of the old trees at different elevations

4 讨论

4.1 树种组成

远安县属亚热带大陆季风气候区，良好的温湿条件为林木生长提供了适宜的环境，孕育出丰富的古树资源。全县古树共28 科41 属46 种；数量最多的树种为栓皮栎Quercus variabilis、马尾松Pinus massoniana、银杏Ginkgo biloba、皂荚Gleditsia sinensis、黄连木Pistacia chinensis和枫杨Pterocarya stenoptera。经济价值较高的珍贵树种，如楠木（Phoebe zhennan）数量较少，全县仅存7 株古树。

4.2 区域分布及生长状况

环境因子和人类活动强度决定着古树的数量分布［9］。在西北部较高海拔区域的嫘祖镇，古树主要分布在相对低海拔位，森林环境质量较好，古树的数量较多且健康树比例较大。茅坪场镇和河口乡海拔较低但地势较为复杂，森林条件较好，古树分布数量较多且健康状况较好。鸣凤镇和洋坪镇位于中部低海拔区域，人类活动较多，古树现存数量少，且健康状况较差。全县一、二级古树比例较低，三级偏高。远安县古树以散生为主，古树群丛仅16处，且规模小，主要分布在茅坪场镇。相对而言，全县区域尺度上，古树分布密度较大的乡镇，较高保护级别的古树分布较多。

远安古树的树高分布离散程度小而较为分散，中海拔分布较集中；中低径阶古树占大多数，分布离散较大且较为集中；古树冠幅差异大，偏小冠幅占大多数，分布离散程度大而很集中。Weibull 函数适合表达树高、胸径和冠幅的分布，可用于古树调查不便时，初步估算树高、胸径和冠幅值。

4.3 古树分布格局

DEM 网格分布较好体现了古树分布现状。地理坐标和投影坐标下，远安县古树均为聚集分布，且聚集程度较高。较高海拔520～639 m 区间，古树数量多且健康状况最好，自然环境成为古树天然保护因子；其次为160～279 m 和400～519 m 区间，此海拔区域人为活动最为频繁。在较小的局域尺度上,人文活动及文化风俗可能对古树的数量和种类起到重要的保护作用［9］，但频繁人为干扰可能是该海拔区间古树健康状况不良的关键因子（死亡3 株）。

基于DEM坐标网格法，对古树资源的种类组成、分布区域和生长状况、古树分布结构合空间分布格局的系统性研究，是古树数据标准化、建档以及数据库建设的重要起点，为今后对地方古树资源历史、科学、文化、经济和古树保护与服务功能拓展研究提供数据支撑。

5 结论

远安县古树物种资源较为丰富，但珍贵树种较少。古树分布明显存在东、西较多且更健康，中间低海拔较少，保护级别较低和健康状况较差等问题。纬度分布上南少北多；在较高海拔的相对低位，古树数量高于低海拔区间数量。古树以散生为主，且以中等高度、中低径阶和偏小冠幅居多。全县古树为聚集分布，数量集中在人类活动最为频繁的160～639 m 海拔区间。建议地方林业部门根据现有古树资源特点，有针对性地制定古树保护规划和科学管护措施。