连云港市古树名木空间分布特征与资源组成

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  摘要: 文章使用泰森多边形法计算变异系数并叠加高程地形数据对连云港市古树名木的空间分布类型进行分析,并在收集历史资料的基础上开展古树名木资源普查,全面分析古树名木树种组成、数量、空间结构、生长势状况和区系组成。结果表明:1)连云港市古树名木资源整体呈现明显的集群分布,其数量和山地面积、土地面积均显著相关。2)古树名木资源极为丰富,隶属于39科64属76种;从单种数量看,银杏、朴树、黄连木、楸树和鹅耳枥占比均超过全部种数量的5%,是典型的优势种。3)古树名木南北过渡的特征明显,即以温带成分为主的同时,热带成分异常丰富。4)古树名木健康状况良好,生长势衰弱多与人工负面干预有关。研究结果可为地区绿化造林和城市森林生态系统构建提供科学参考。
  关键词: 古树名木,空间分布,资源组成,连云港市
  DOI: 10.12169/zgcsly.2021.08.03.0001
  Spatial Distribution Characteristics and Resources Composition of
  Ancient and Famous Trees in Lianyungang City
  Wang Zhen1Li Fengfeng2Gao Yajun1Cong Rijie1Jiang Yaokai3Jiang Lei3
  (1.Lianyungang Forestry Technology Guidance Station, Lianyungang 222100, Jiangsu, China;
  2.Haizhou Forestry Technology Guidance Station, Lianyungang 222100, Jiangsu, China;
  3.Nanyuntai Forest Farm Management Office, Lianyungang 222100, Jiangsu, China)
  Abstract: The paper analyzes the types of spatial distribution of ancient and famous trees in Lianyungang City using Thiessen polygon to calculate the variable coefficient which is then combined with the topographical data of elevation, and carries out a general investigation based on the historical materials collected for the comprehensive analysis of species composition, quantity, spatial structure, growth status and flora of these trees. The results show that: 1) Ancient and famous tree resources are obviously in clustered distribution, and their number is significantly correlated with mountainous area and land area. 2) Lianyungang City is abundant in ancient and famous trees, and there are 76 species belonging to 64 genus and 39 families. In terms of the quantity of single species, ginkgo, hackberry, pistacia, catalpa and carpinus all exceeds 5% in proportion as the dominant species. 3) It suggests significant south-north transitional features of ancient and famous trees, i.e., the components of the temperate zone dominate and the components of the tropical zone are extraordinarily rich. 4) The ancient and famous trees are in good health on the whole, and the weak growth vigor is mostly resulted from the negative artificial intervention. The study would provide science-based references for regional greening/afforestation and the establishment of urban forest ecosystem.
  Keywords:ancient and famous tree, spatial distribution, resources composition, Lianyungang City
  古樹名木具有极高的生态保护、历史文化、科学研究和旅游观赏价值[1] ,可以为区域自然地理变迁、植被区系演变和生物多样性保护等方面的研究提供重要参考[2] 。古树名木是区域地带性森林构成的重要指示物种,在区域绿化中具有不可替代的作用。当前,关于古树名木的研究相对较多,主要集中在生长现状分析[1,3] 、调查统计[4-6] 和管理保护[7-8] 等层面,对于古树名木指导地区绿化方面的研究相对较少。   连云港市独特的自然条件使区域内生物多样性丰富,境内的云台山更是不可多得的植物宝库[9] 。据考证,中云街道金苏村崇善寺的银杏植于唐代,树龄已有1 300多年,现仍根深树茂,树冠如盖;南云台林场东磊延福观的玉兰花王,树龄有800多年,至今仍生长茂盛,被誉为“中国玉兰花王”。目前,针对连云港地区古树名木的研究相对较少[10] ,部分关于连云港地区植物的研究由于缺乏持续的动态监测而与真实状况有较大差异,特别是缺乏关于古树名木分布规律及其在城乡绿化和生态恢复中作用方面的研究。本文根据《古树名木普查技术规范》(LY/T2738-2016)[11] 对连云港市域内古树名木进行调查统计,从植物分类、空间结构、生长状况和植物地理区系方面进行分析,阐述连云港市古树名木资源特征,为当前绿化和生态系统保护工作提供基础参考。
  1 研究区概况及研究方法
  1.1 研究区概况
  连云港市位于中国沿海地区中部、江苏省东北部,土地总面积7 615 km2 ,水域面积1 759 km2 。气候类型为湿润性季风气候,常年平均气温14℃,极端低温-19.5℃,历年平均降水量920 mm,降雨集中于夏、秋季,冬、春季干燥少雨。地势由西北向东南倾斜,地貌基本分布为西部岗岭区、中部平原区、东部沿海区和云台山区4部分。
  1.2 数据来源
  数据来源于连云港市林业站2015年以来持续开展的全市林木种质资源清查和市绿委办前期资料。通过开展实地踏查,对其中前期可能存在的疑似错误数据进行了修正。取得的基础数据主要包括古树名木数量、分布地点、生长状况、管护单位、坐标、树龄、树高、胸径和冠幅等。
  1.3 空间分布特征研究方法
  基于ArcGIS邻域分析工具,利用泰森多边形法对连云港市古树名木的空间分布类型进行分析。在所有古树名木点要素中划分出符合Delaunay准则的不规则三角形网,三角形各边的垂直平分线即可形成泰森多边形的边,每个泰森多边形只包含一个古树名木点要素,泰森多边形中的任何位置距其关联点的距离都比到任何其他点输入要素的距离近[12] 。由于泰森多边形面积随点集的分布而发生变化,因此可用多边形面积的变异系数CV值(即泰森多边形面积的标准差与平均数的比值变异系数)来衡量凸多边形面积的变化程度,计算方法为C·V=(标准偏差SD/平均值Mean )×100%,从而评估样点的分布类型[12-14] 。进一步与连云港市12 m DEM高程地形数据叠加分析,得到古树名木地形分布情况。
  1.4 资源组成特征研究方法
  依据《古树名木普查技术规范》将古树划分为3级(一级古树树龄500 a以上,二级古树树龄300~499 a,三级古树树龄100~299 a),名木不受树龄限制。以单种古树名木占全部古树名木数量比例确认每个树种的相对优势度。树种结构特征主要包括树高、冠幅、胸径。生长势包括正常、衰弱和濒危。采用Excel 2010对古树名木科属种、数量分布、树种结构和生长势进行分析。依据吴征镒等《中国种子植物区系地理》[15] 对古树名木的分布区类型进行划分,并分析其数量特征关系。
  2 结果与分析
  2.1 空间分布特征
  空间分布类型可以反映古树名木的空间分布相关性和空间集聚特征,主要有3种类型:均匀分布( CV <33%)、随机分布( CV  33%~64%)和集群分布( CV >64%)[13,16-17] 。使用ArcGIS中泰森多边形对古树名木的集聚程度进行测算,得到古树名木变异系数(表1)及古树名木泰森多边形图(图1)。从全市范围看,连云港市古树名木资源整体呈现明显的集群分布,平均分布密度为0.068株/km2 ,变异系数 CV 值为282.37%,属于强变异、集群分布。分县区看,海州区和连云区古树名木数量最多,变异系数 CV 值高达409.22%和394.33%,远高于其余县区。海州区和连云区也是连云港市主要山脉——云台山分布区,海拔较高。云台山在历史上为海岛,长期与陆地隔离,相对于农耕文化发达的平原地区,人为干扰相对较少,为古树名木存活创造了基本条件[9] 。
  对连云港市12 m DEM高程地形数据进行叠加分析,得到古树名木地形分布情况。分析结果显示,古树名木集中分布于山区,这与江苏省内其他城市古树名木集中分布在城区且多为人工栽培有明显的区别[5,10] 。从市域内看,灌南县基本为平原,古树名木数量最少;赣榆区、东海县、灌云县平均海拔呈逐步降低,古树名木数量亦逐步减少;云台山主要分布在海州区和连云区,所以这2个区的古树名木数量相对较多。古树名木数量与山地面积、土地面积均显著相关,以山地面积相關性最高,达0.974 11。
  2.2 树种及数量特征
  连云港市古树名木资源极为丰富,从植物分类方面看,隶属于39科64属76种(表2)。从属的层级看,豆科和蔷薇科分别为6属和5属,分别占属总数的9.4%和7.8%,为典型的优势科。从种的层级看,豆科和蔷薇科为7种,松科6种,榆科和木兰科为4种,分别占种总数的9.2%,9.2%,7.9%,5.3%,5.3%,均超过5%,为典型的优势科。
  全市古树名木共有517株,其中古树461株,名木56株。古树资源中,银杏、朴树( Celtis sinensis  Pers.)、黄连木( Pistacia chinensis  Bunge)、楸( Catalpa bungei  C. A. Mey)和鹅耳枥( Carpinus turczaninowii  Hance)是典型的优势种,在单种数量上均超过20株以上,分别占古树名木总株数的16.8%,8.3%,7.7%,5.8%,5.2%。此外,单种数量超过10株的还有圆柏( Juniperus chinensis  L.)、柿( Diospyros kaki  Thunb.)、栗( Castane amollissima  Bl.)、黄檀( Dalbergia hupeana  Hance)、枫香树( Liquidambar formosana  Hance)、五角枫( Acer pictum  subsp.  mono )和杜梨( Pyrus betulifolia  Bge.)。   2.3 空间结构特征
  古树名木空间结构层面统计结果表明:随着 树高的增加,古树名木数量逐渐减少,其中树高≤ 10 m的占比最高;随着冠幅增加,古树名木数量逐渐减少,大部分古树冠幅≤10 m;胸径>80 cm的古树名木占比较少,其余径级古树名木数量相差不大(表3)。
  2.4 树龄及生长势特征
  古树名木树龄及生长势状况统计结果(表4)表明,大部分古树名木保护措施得当,健康状况良好;少数古树名木生长衰弱;除了自然因素外,人为负面影响是古树濒危的主要原因。
  2.5 地理区系分布特征
  区系地理成分分析结果表明,连云港市古树名木南北过渡的特征明显,即以温带成分为主的同时,热带成分异常丰富(表5),这与之前关于连云港森林研究基本一致[9-10] 。北温带分布属占比最高,远高于中国区系中本分布类型所占比例,典型的有椴树属、枫杨属、鹅耳枥属、栎属、槭属和松属等。其次为东亚-北美间断分布和东亚分布属,其中东亚-北美间断分布属中典型的有刺槐属、槐属、皂荚属、枫香树属、梓属、木兰属和流苏树属等;东亚分布属中典型的有圆柏属、化香树属、木瓜属、野鸦椿属和刺楸属等。泛热带分布属占比也较高,典型的有乌桕属、黄檀属、山矾属、柿属、糙叶树属和朴属等。此外,中国特有分布属包括杜仲属、喜树属和银杏属。
  2.6 存在问题
  与全国大部分区域一样,生长势不佳的古树多与人工负面干预有关,如地面水泥地硬化、树池过小、树池高出地面等问题[18-19] ,因其通透性差、排水不良进而影响生长。长达数百年的生长中如无外部养分输入会使根系周边肥力缺乏进而造成衰弱甚至死亡,特别是寺庙、居住区树体四周已经硬化的古树。有些古树包围在房屋、墙体或其他建筑物之中,往往有高压线、电话线穿过树冠,有些古树树干上钉钉、拉绳子、拉铁丝、挂重物,树干周围堆杂物、树池中倒污水,既影响古树生长,也存在巨大安全隐患。有的病虫害严重,缺乏专业防治。不少古树年久衰老,主干腐蚀、倾斜、空洞,树枝劈裂干枯,缺少必要的支撑和复壮。
  3 结论与建议
  3.1 结论
  连云港市古树名木主要分布在丘陵山地等地势较高的区域,表明空间异质性对古树名木的存活至关重要,平原地区过高的地下水位和相对高频的洪灾制约树木长期存活。连云港市古树名木资源总量在全国地级市来看属于相对丰富地区。银杏、海岸松、日本樱花、玉兰、黄杨和栗等人工栽培树种在古树名木中占有一定比例,表明本区域自古以来人为因素对区域自然森林群落组成有着显著影响,这与江苏地区森林的相关研究基本一致[6,10,20] 。大部分古树名木为乡土树种,表明乡土树种能够更好地适应本区域环境并能在长期历史选择中存活下来。古树名木资源呈现以温带为主、热带成分丰富的总体特征。大部分古树名木生长状况较好,人为干扰是导致古树名木生长不佳的重要因素。
  3.2 建议
  1) 突出绿化指导。经过长期自然选择遗留下来的古树名木是本地优势树种的典型代表,能够真实记录所在区域的自然森林结构组成[21] 。因此,在绿化中应加大此部分树种的应用比例,提升现有森林质量,构建健康森林。平原地区绿化造林应注意抬高地势,防止积水对植物根系损害进而影响植物生长。同时,由于古树名木具有寿命较长、树势强健、枝叶繁茂、抗病虫害能力强等特点[21] ,在今后的林木良种繁育中应重点关注,要加强对古树名木种质资源的研发。
  2) 加强科普宣传。古树名木是生态文化的重要组成部分,特别是分布在庙宇、村落周边的古树名木记录了区域内人与自然和谐共生的发展史[16,22-23] ,对培养人们保护自然、关爱生命具有重要的教育意义。应持续扩大宣传教育,结合美丽乡村、城区改造建设等,积极打造自然科普教育基地,充分发挥古树名木在生态文明建设中的重要作用,满足社会各界对生态文化的需求。
  3) 强化科学管护。现有古树名木面临的问题主要是人为负面干扰,应加强持续科学管护。依托正在开展的“林长制”,建立定期巡护和分级管理制度,落实属地管理职责和配套管护资金。对濒危株及时开展专业复壮保护,特别是要扩大古树名木根部生长环境并施肥松土,严防病虫害、长期积水、随意硬化和建设施工等破坏行为。此外,积极探索信息技术在古树名木保护管理中的应用,确保古树名木保护工作取得实效。
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