天山野果林野杏種群受損現狀

褚佳瑤 ，馮琳驕 ，楊亞飛 ，陸 彪 ，王 強 ，周 龍 ，王 瑾

（1. 新疆農業大學 園藝學院，新疆 烏魯木齊 830052；2. 特克斯縣林業和草原局，新疆 伊犁 835500；3. 伊犁州林業科學研究院，新疆 伊犁 839300）

新疆野杏Prunus armeniaca為薔薇科Rosaceae李屬Prunus落葉喬木，是新疆野果林的重要物種之一[1]。杏最早起源于我國，新疆天山野杏林是重要的野杏集中分布地，野杏林蘊含著寶貴的種質資源，在栽培杏的起源與進化中占有重要地位，是栽培杏的原始種[2]。近年來，全球氣候的變暖和旅游業的發展直接破壞了野果林的生態環境[3]，造成野果林內的野生果樹種性退化，種群面積逐年減少。同時，野果林內的病蟲害連續高發，除了杏芽癭和穿孔病等病蟲害頻發，杏樹鬃球蚧在新疆野果林暴發成災，嚴重危害著野杏的生存[4-5]。在20世紀90年代，王磊等[6]指出僅在鞏留縣吾都布拉克溝里的野杏就約有0.27萬hm2；在1959年，林培鈞等[7]經考察發現伊寧縣匹里青溝野杏純林的生長發育良好，后因遭到嚴重破壞而成片消失；在2021年，陳學森等[8]報道當前分布于我國新疆伊犁河谷的野杏約有0.13萬hm2，可見野杏已經處于嚴重受損狀態。為了更好地保護和利用野杏資源，前人就其表型多樣性[9]、果實性狀[10]、幼苗更新[11]和遺傳多樣性[12-13]等方面開展了較多研究，但是關于野杏種群受損情況的評估鮮見報道。

開展林木受損現狀調查是森林健康監測研究中必不可少的內容[14]，能夠更好地實現對森林資源的保護與利用。張紅玉等[15]將昆蟲作為指示物種進行森林健康監測，實現了對森林生態系統健康的評價。魏紅洋等[16]的研究結果表明，運用單位圓評價體系能夠實現對林分結構動態變化的長期監測。當前在開展森林健康監測時多采用遙感監測技術[17-18]，采用這種方法能夠宏觀地反映森林的健康狀況，但缺乏對林木個體受損情況和受損原因的探索研究?，F階段新疆野杏種群已經受到嚴重損害，然而受損的原因和現狀尚不明晰，無法提供科學的保育措施，因此調查受損現狀已經刻不容緩。本研究中通過在新疆野杏集中分布區設置臨時性樣地，進行野外實際調查，統計新疆野杏不同居群的受損現狀，分析造成新疆野杏受損的因素，期望為新疆野杏種群的保護與開發利用提供技術參考。

1 研究區概況

新疆野杏生長在新疆天山西部山地中的伊犁谷地（80°46′～ 83°26′E，43°13′～ 44°26′N），該谷地為具有“海洋性”氣候特色的溫濕帶小區。新疆野杏主要分布于海拔900～1 600 m的山地陽坡、半陽坡、半陰坡。野杏林的土壤多為有較厚的腐殖質、質地結構良好、富含鹽基物質的黑鈣土，在坡積母質和洪積母質形成的土層較薄、肥力較低的土壤環境下也有分布。該地區年降水量較大，春季濕潤、夏季涼爽、冬季積雪豐厚，并有山脈屏障保護，因而物種能免于寒流侵襲，分布有豐富的野生果樹群落，有大面積的野蘋果Malus sieversii、野杏Prunus armeniaca、野生櫻桃李Prunus divaricata、野山楂Crataegus cuneata、野核桃Juglans cathayensis等，草本植物有稗草Echinochloa crusgalli、灰綠藜Chenopodium glaucum等。

2 研究方法

2.1 樣地調查

在新疆野杏自然分布區域，根據野杏在野果林中的自然分布特點，采用樣方樣帶法，對不同居群的野杏設置不同海拔、不同坡向、不同坡度的樣方，樣方大小設置為20 m×20 m。根據野杏的分布上限和下限，以100 m為1個海拔梯度，劃分5個梯度范圍，每個梯度設置樣方；依據郭濼等[19]的方法劃分坡度（s）為5級，包括緩坡（5°≤s＜15°）、斜坡（15°≤s＜25°）、陡坡（25°≤s＜35°）、急坡（35°≤s＜45°）、險坡（≥45°），每個坡度等級設置樣方；依據高清竹等[20]的方法劃分9個坡向，包括東坡、東北坡、北坡、西北坡、西坡、西南坡、南坡、東南坡、平地，每個坡向設置樣方。共設置39個樣方，合計15 600 m2。記錄樣地內海拔、經度、緯度、坡向、坡度等地形因子，對樣地內喬木、灌木進行每木檢尺，調查高度、冠幅、胸徑、基徑、健康等級、數量等。各樣方的基本情況如表1所示。

2.2 林木受損程度劃分

參照蘇志堯等[21]的等級劃分標準，結合野果林實地踏查情況，將天山野果林內野杏林木受損情況分為5個等級，詳細情況見表2。

表1 新疆野杏調查樣方的基本情況Table 1 Basic situation of P. armeniaca investigation sample plot

表2 新疆野杏林木受損程度劃分等級Table 2 P. armeniaca forest damage degree classification grade

2.3 林木傷害指數計算

參照陳忠東[22]的林木傷害指數計算方法，并且依據新疆野杏受損程度劃分標準，將新疆野杏的傷害等級作為林木傷害指數的代表數值（R），計算野杏的林木傷害指數（I）。

式中：ni為第i傷害等級的植株數量；Ri為第i傷害等級的代表數值，分別為0、1、2、3、4；nt為植株的總數量；4為傷害最重等級的代表數值。

2.4 群落物種多樣性測度

參照馬克平等[23]和巫翠華等[24]的生物群落多樣性測度方法，采用物種豐富度指數D（即樣地內所有物種的數量S）、Shannon-Wiener（SW）指數H、Simpson指數H'、Pielou均勻度指數J計算野杏群落物種多樣性。

式中：Ni表示第i個種的個體數量；N為群落中所有種的個體總數量；Pi為第i個種的相對多度。

2.5 種群徑級結構劃分

徑級結構參照程子敏等[25]和魯珊等[26]的方法進行劃分。結合實際調查情況，以胸徑（φB）代替年齡，將種群劃分為7個徑級，從第Ⅰ徑級之后每級間隔10 cm，第Ⅰ徑級為φB＜15 cm，第Ⅱ徑級為15 cm≤φB＜20 cm，第Ⅲ徑級為20 cm≤φB＜25 cm，第Ⅳ徑級為25 cm≤φB＜30 cm，第Ⅴ徑級為30 cm≤φB＜35 cm，第Ⅵ徑級為35 cm≤φB＜40 cm，第Ⅶ徑級為40 cm≤φB。

2.6 數據分析與處理

采用Excel 2010和SPSS 21.0軟件對數據進行統計分析。采用灰色關聯度分析法[27]，對39個樣方的地形因子與林木傷害指數進行灰色關聯度分析，找出影響新疆野杏受損的地形因子。采用主成分分析法（PCA）[28]，對群落受損情況與群落特征的關系進行分析，找出影響新疆野杏種群受損的主成分因子。

3 結果與分析

3.1 新疆野杏的總體受損情況

新疆野杏的總體受損情況如表3所示。在所調查的911株新疆野杏個體中，有811株受到了不同程度的傷害，占總數的89.02%，多數個體已經受到嚴重威脅。在受損的新疆野杏中，重度受損占比最高，受損比例為39.85%。調查結果表明，樹體重度受損多為病蟲害造成的樹體主枝枯死和冰雪災害及大風造成的骨干枝壓折使樹體劈裂。輕度受損所占比例最小，為4.28%。未受損的野杏個體為100株，占總數的10.98%，調查中發現主要為1～2年生幼苗。

表3 新疆野杏的總體受損情況Table 3 Investigate the overall damage of P. armeniaca in the sample plot

3.2 不同居群新疆野杏的受損現狀

不同居群新疆野杏的群落受損情況和物種多樣性見表4。由表4可知：不同居群新疆野杏群落的受損情況均比較嚴重，林木傷害指數均大于50，新源居群的林木傷害指數最大（69.04），鞏留居群的林木傷害指數最?。?9.21）；伊寧縣居群的受損個體占比最高，所有個體均受到不同程度的損害，鞏留居群的受損個體占比最低（76.61%）；鞏留居群的物種豐富度指數最高（17），新源居群的物種豐富度指數最低（9）；鞏留居群的SW指數最高（1.57），新源居群的SW指數最低（0.72）；新源居群的Simpson指數最高（0.56），鞏留居群的Simpson指數最低（0.49）；鞏留居群的Pielou均勻度指數最高（0.55），新源居群的Pielou均勻度指數最低（0.33）。由此可見，不同居群新疆野杏的林木傷害指數越大、受損個體數量占比越高、物種豐富度指數越小、SW指數越小、Simpson指數越大，Pielou均勻度指數越小，新疆野杏居群的受損越嚴重。

表4 不同居群新疆野杏群落的受損情況和物種多樣性Table 4 Damage and species diversity of P. armeniaca communities in different populations

對新疆野杏群落受損情況和物種多樣性的標準化數據進行主成分分析，結果如表5所示。由表5可知，2個主成分的累計貢獻率達到91.545%（大于80%），可以充分反映原變量的信息。其中，第1主成分中林木傷害指數的載荷最高（0.240），其次是群落特征指數中SW指數的載荷較高（0.235）；第2主成分中林木傷害指數的載荷最高（0.620），其次受損個體比例的載荷較高（0.521）。在第1主成分和第2主成分中均是林木傷害指數的載荷最高，因此在反映新疆野杏受損情況的指標中，林木傷害指數最為重要。

表5 新疆野杏群落受損情況和物種多樣性的主成分分析結果Table 5 Principal component analysis results of damage and species diversity of P. armeniaca

根據主成分分析結果計算各居群的得分，新疆野杏鞏留居群、伊寧縣居群、新源居群的得分依次為0.160、0.146、0.149，新源居群得分最高，伊寧縣居群得分最低，因此新源縣居群野杏群落受損最嚴重，伊寧居群野杏群落受損最輕。

3.3 新疆野杏受損的林木和地形因素

3.3.1 與林木徑級結構的關系

新疆野杏不同徑級林木的受損類型分布如表6所示。由表6可知，新疆野杏的徑級主要集中在Ⅰ～Ⅳ級。林木傷害指數最大（74.62）的林木徑級為Ⅱ級；林木傷害指數最?。?4.65）的林木徑級為Ⅰ級。林木徑級為Ⅰ級的個體絕大多數為幼苗，故未受損個體數量最多，未受損個體數量占Ⅰ級總個體數量的40.33%。所有受損個體中，林木徑級為Ⅲ級的重度受損的個體數量最多。絕大多數未受損的野杏林木徑級為Ⅰ級，平均胸徑為1.42 cm。已經受損的新疆野杏的平均胸徑為(22.42±6.94) cm。

3.3.2 與地形因子的關系

不同地形（海拔、坡度、坡向）條件下新疆野杏的受損情況如圖1所示。在各海拔梯度中：在海拔1 300～1 399 m的樣方內新疆野杏林木傷害指數最大，為78.36；在海拔1 200～1 299 m的樣方內林木傷害指數最小，為52.32。在各坡度中：新疆野杏的林木傷害指數最大的是緩坡，為76.96；林木傷害指數最小的是險坡，為39.58。在各坡向中：新疆野杏的林木傷害指數最大的是北坡，為78.57；林木傷害指數最小的是東北坡，為40.38。因此，新疆野杏在天山野果林中最安全的生長地帶是海拔1 200～1 299 m東北坡的險坡。

選取新疆野杏的林木傷害指數作為因變量，以海拔、坡度、坡向3個地形因子為自變量，用39個樣方的實測數據進行灰色關聯度分析?；疑P聯度值越大，表明自變量數列與因變量的關系越密切。分析結果表明，各地形因子對新疆野杏林木傷害指數的影響由強到弱依次為坡度、海拔、坡向，其與林木傷害指數的灰色關聯度依次為0.850、0.800、0.713。由此可見，坡度對新疆野杏受損的影響最大，坡向對新疆野杏受損的影響最小。

表6 新疆野杏不同徑級林木的受損類型分布Table 6 Distribution of damage types of P. armeniaca trees with different diameter

圖1 不同地形條件下新疆野杏的受損情況Fig. 1 Damage of Xinjiang P. armeniaca under different terrain conditions

4 結論與討論

研究結果表明，新疆野杏種群中有高達89.20%的野杏個體受到不同程度的損害。主成分分析結果表明，林木傷害指數是新疆野杏群落受損現狀的重要指數，天山野果林各野杏居群中新源居群受損最嚴重，伊寧居群受損最輕。各徑級的新疆野杏個體中，胸徑小于15 cm的個體受損最輕，胸徑15～20 cm的個體受損最嚴重?；疑P聯度分析結果表明，地形因子中坡度對新疆野杏受損的影響最大。鑒于新疆野杏生長所面臨的種種危機，加強新疆野杏的保護已勢在必行?？梢詫π陆靶訉嵭芯偷乇Ｗo和遷地保護，建立新疆野杏種質資源圃，在新疆野杏集中分布的縣域建立種質保存與繁育基地。

4.1 野杏樹體徑級結構與受損程度之間的關系

樹木的徑級結構是反映種群生長健康狀況和種群被干擾破壞程度的重要指標。方紫妍等[29]對西天山野果林冰雪災害后的林木受損情況進行了生態學評估，結果表明在天然混交的野果林中胸徑小于5 cm的林木受損比例最小，胸徑15～20 cm及胸徑40～50 cm的林木受損比例最大。本研究結果表明，胸徑小于15 cm的野杏樹體受損最輕，胸徑15～20 cm的樹體受損最嚴重，徑級結構較大的樹體比徑級結構居中的樹體受損情況輕。在實際調查中發現，對野果林中野杏危害比較嚴重的是病蟲害、冰雪災害及大風。對徑級結構較小的野杏而言，冰雪災害及大風對樹體造成的傷害較小，主要是因為1～2年生幼苗未受到病蟲害的侵染，健康狀況良好，并且其枝干木質化程度相對較低，柔韌性較好，不容易斷裂。受損最嚴重的是胸徑15～20 cm的個體，這些個體多發生嚴重的病蟲害，樹體主枝枯死，當遭遇冰雪災害及大風時骨干枝極易被壓折，致使樹體劈裂。在實際調查中發現，野杏徑級結構較大的個體并未發生嚴重的病蟲害，這與王玉麗等[5]報道的新疆野果林中杏樹鬃球蚧若蟲主要發生在3～4年生野杏枝條上的研究結果相一致。

4.2 野杏分布地形因子與受損程度之間的關系

地形對植物的生長和分布產生明顯影響，與森林的關系是多方面的。本研究結果表明，隨著海拔、坡度、坡向變化，新疆野杏個體的林木傷害指數無明顯變化趨勢，在海拔1 300～1 399 m的北坡坡度平緩地帶林木傷害指數最大。一方面，在低海拔地帶受到山地逆溫層的保護新疆野杏能夠安全越冬，在海拔大于1 200 m或低于850 m的地帶極端天氣極易造成樹體損傷，這與顧鶴壽[30]提出的新疆直立越冬果樹適宜帶的觀點相一致。另一方面，杏芽癭、蘋果小吉丁蟲和杏樹鬃球蚧也嚴重危害著野杏樹體的健康[31]?？祖面玫萚32]經研究發現蘋果小吉丁蟲多發生在海拔小于1 400 m的地帶，極端天氣和嚴重病蟲害共同造成海拔1 300～1 399 m野杏樹體的嚴重受損。在實際調查中發現：人類活動更傾向于省力的平地區域，導致野杏個體在坡度平緩地帶受損最嚴重；杏樹鬃球蚧對野杏的危害為坡陰面發生量顯著多于坡陽面，其喜歡陰濕的環境[5]，病蟲害的嚴重發生致使北坡野杏個體受損最嚴重。