孔倩倩,任军战,李伟波,段栓成,陶爱喜
(1.河南省济源市林业局,河南济源 459000;2.济源市农业科学院,河南济源 459000)
我国植物种质资源丰富,有着丰富的古树名木资源,古树名木是人类宝贵的自然和文化财富,古树对维护生物多样性、生态平衡及环境保护有着不可替代的作用,保护好古树对于研究古植物、古地理、古代气象和水文有重要的科学价值。对古树名木的监测、管理、保护一直是研究的重点,但是对其生长相关环境因子的研究还很少。国槐是河南省济源市古树名木中占比最高的树种之一,在我国各地广泛分布,抗性强,具有抗干旱、耐盐碱、耐瘠薄等特性,并且对二氧化硫、氯气等有害气体有一定抗性,还能吸滞烟尘,在一定程度上改变小气候。笔者以济源市国槐古树为研究对象,通过分析国槐古树的环境调查数据,进一步了解其生长状况与环境因子的关系,为古国槐的保护、管理和规划提供科学依据。
河南省历史文化悠久,古树名木遍布全省,古树名木共有528 668株,包括散生古树29 917株,名木211株,古树群617个,古树群古树498 540株,其中古国槐树最多,有6 271株,占散生古树的20.96%。济源市位于河南省西北地区,背靠太行王屋山脉,植物资源丰富,目前济源市古树名木共666株,分为21科34属42种,古树群6个。从古树分级标准来看,国家3级古树(100~300 a)281株,占42.2%;国家2级古树(300~500 a)215株,32.3%;国家1级古树(500 a以上)170株,占25.5%。从树种类型上来看,国槐数量最多,有226株,占33.9%,笔者对其中225株国槐的生存环境进行了数据分析和研究。
研究数据来源于济源市林业局对全市古树进行普查的原始数据,包括225株国槐古树的坐标、具体位置、年龄、树高、冠幅、胸(地)围和权属等。笔者对这225株古国槐数据进行分析,并运用Arcgis工具,以古国槐分布的位置坐标、全市数字高程模型为基础,对古国槐的坡度、坡向、高程等环境因子进行分析。
分布情况。由表1可知,济源市古国槐在全市13个镇街道均有分布,邵原镇、大峪镇、王屋镇、克井镇分布较多,共有127株,占总数的56.44%,五龙口镇、梨林镇、沁园街道分布较少,共有4株,占总数的1.78%。济源地形西高东低,西部山区,东部平原区,三面环山,而邵原、大峪、王屋位于西部山区,克井镇位于北部山区,可见山区古国槐更多,而东部平原区五龙口镇、梨林镇、沁园街道及市区其他街道数量较少,南部丘陵地区也分布较多。
保护等级、权属及生长现状。由表2可知,按古国槐的保护等级划分,1级古树最少,为46株,占20.44%,2级古树82株,占36.45%,大部分属于3级古树,有97株,占43.11%。古国槐的权属可以分为国有、集体和个人,由表3可知,国有最少,占5.33%,集体和个人所有占比相当,分别为47.56%和47.11%。
根据古国槐的生长现状,笔者将古国槐划为3个等级,即正常、衰弱和濒危。枝叶(枝条)茂盛且树干破皮及以上为正常植株;枝叶(枝条)一般且树干残缺及以上,且非正常树种为衰弱植株;枝叶(枝条)稀疏或无,且树干残缺及以上,且非正常和衰弱树种为濒危植株。由表4可知,正常植株有166株,占73.78%,衰弱株41株,占18.22%,濒危株有18株,占8.00%,大部分古树保护完好,但仍有部分古树需加大保护力度。
表1 各镇古国槐分布情况Table 1 Distribution of ancient Sophora japonica in each town
表2 古国槐的保护等级Table 2 Protection grade of ancient Sophora japonica
表3 古国槐的权属Table 3 Ownership of ancient Sophora japonica
表4 古国槐生长现状Table 4 Growth status of ancient Sophora japonica
不同地形对古国槐生长的影响。根据收集的数据,将济源市地形划分为平原区、丘陵区、浅山区和深山区4种区域。由表5可知,平原区有国槐33株,占14.67%;浅山区古国槐数量最多,有114株,占50.67%;丘陵区数量最少,仅27株,占12.00%;深山区有51株,占22.66%。4个区的正常株占各区总株数的比例分别为平原区57.58%,浅山区75.44%,丘陵区88.89%,深山区72.55%,树木的平均生长指标和正常株数占比均以丘陵地区最优,丘陵区的古国槐植株更高大、冠幅更大,胸(地)围更粗,浅山区的古国槐数量最多。说明浅山区和丘陵区立地条件更适合古国槐生长,丘陵区的古国槐长势最好,但数量少,可能与人为干预采伐有关;平原区濒危株树占比18.18%,可能平原区较易受到洪涝水淹,排水条件较差,并且更易受人类活动影响,因此需要加强对古树名木的宣传和保护。
表5 不同地形对古国槐生长的影响Table 5 Effects of different landforms on the growth of ancient Sophora japonica
不同用地类型对古国槐生长的影响。根据不同用地类型将古国槐所在区域分为耕地、居住用地、乔木林、灌木林、荒地,其中居住用地古国槐数量最多,有91株,占40.44%;灌木林地数量最少,仅4株,占1.78%;耕地有47株,占20.89%;乔木林有61株,占27.11%;荒地有22株,占9.78%;古国槐分布数量表现为居住用地>乔木林>耕地>荒地>灌木林。大部分古国槐被栽植在房前屋后,被数代人有意保护,得以留存下来,但是4种用地类型中,以居住用地的正常株占比最低,为64.84%,还需要加大保护力度。乔木林的古国槐株高更高,耕地的古国槐冠幅和胸(地)围更大,说明古国槐生长对阳光和土壤有要求,乔木林林木多,国槐需要长更高才能更好地吸收阳光,耕地水肥适当,国槐更为粗壮;但是数据之间差异不大,济源的土地均为褐土,用地类型对国槐的影响不大(表6)。
距河流距离对古国槐生长的影响。济源河道众多,大部分古国槐都分布在河边,与河道距离在3 km以内。由表7可知,距离河道0.5 km以内的古国槐数量最多,而随着距离越来越远,古国槐数量逐渐减少,可见古国槐生长对水分要求高,但是古国槐长势呈曲线,在距离河道1.0~<1.5 km的古国槐长势最好,但是正常株占比较少;距离河道2.0~3.0 km古国槐数量较少,但是平均胸(地)围大,这可能是个人悉心养护的结果。
表6 不同用地类型对古国槐生长的影响Table 6 Effects of different land types on the growth of ancient Sophora japonica
表7 距河流距离对古国槐生长的影响Table 7 Effect of distance from the river on the growth of ancient Sophora japonica
坡向、坡度和海拔对古国槐空间分布的影响。坡向是决定植物吸收阳光的重要因子,能直接造成局部小气候的差异。该研究对位于山区和丘陵地的192株古国槐的坡向进行分析,正北方向为 0°(360°),正东方向为 90°,正南方向为 180°,正西方向为 270°,135°~<225°定为阳坡,225°~<315°定为半阳坡,315°~<135°定为非阳坡。由表8可知,阳坡有古国槐92株,占47.92%,明显高于非阳坡的11.45%,半阳坡有78株,占40.63%,说明大部分国槐古树位于光照好的地方,充足的阳光照射有利于古国槐更好地生长;非阳坡光照弱,温度低,更多受寒冷的西北风侵扰,古国槐数量明显少于阳坡,但仍有22株古国槐,也说明国槐有一定的耐阴性,即使在非阳坡,只要其他条件满足,仍可以长成参天古木。
表8 古国槐坡向分布分析Table 8 Slope direction analysis of ancient Sophora japonica
通过对古国槐分布的海拔高度进行统计(表9),可以发现其分布数量大致呈曲线状,海拔400~<500 m的古国槐数量最多,有65株,占28.89%,其次是海拔200~<300 m,有48株,占21.33%;海拔200~<500 m共有植株158株,占总数的70.22%,说明这个高度适宜古国槐生长,而海拔600~<800 m和≥900 m古国槐数量明显减少,可能与海拔越高,温度越低有关,因此适宜的海拔高度更利于古国槐生长。
由表10可知,0~<10°的平缓坡,有古国槐161株,占总数的71.55%,缓坡地区更适合土壤积累营养物质,储存水分,因此古国槐更多。古国槐数量随着坡度的增大而逐渐减小,但是在大于45°的较陡峭地段,仍有2.22%的古国槐生长,可见古国槐的适应能力很强。对古国槐周围20、50和100 m半径环境坡度进行统计可知,平均坡度分别为14.4°、13.9°、12.2°,平均为13.5°,可见古国槐适宜生活在缓坡区。
表9 古国槐海拔分布统计Table 9 Altitude distribution statistics of ancient Sophora japonica
表10 古国槐坡度分布统计Table 10 Statistics of slope distribution of ancient Sophora japonica
济源古国槐数量多,分布广,以邵原镇最多,在西部浅山区和南部丘陵分布较多,多数保护等级为3级,属于集体和个人的数量相当,大多数古国槐保护得较好,但也有濒危植株需要进一步加强研究和保护。
按地形分类,古国槐在浅山区分布最多,丘陵区长势最好,多数古国槐分布于浅山区村落建设用地,可见人为管理保护是古树生长的关键因子;济源土壤多为褐土,用地类型土壤成分差异不大,对古国槐长势总体影响小,但是可以看到水肥和光照的差异也会影响古国槐的胸(地)围、株高和冠幅。国槐喜光喜湿润,阳坡和河流边分布更多的古国槐,另外古国槐多生长在地势较平缓的地方,海拔高度集中在900 m以下,400~<600 m最适合国槐生长。
古国槐的形成是很多环境因子的共同结果,国槐是适应能力很强的乡土树种,即便是在个别较差环境中,仍可以成长为百年古树,可见国槐耐贫瘠、耐干旱、抗性强,是很顽强的乡土树种,适合于济源荒山造林、乡村美化和城市绿化。
古树名木是人类宝贵的财富,现有的保护措施不足以使许多衰弱和濒危的古国槐恢复生机,因此还要不断加强古国槐的养护复壮技术的研究和应用。