1、本科毕业论文（20 届）福州市主要野生耐干瘠水保树种选择所在学院专业班级 水土保持与荒漠化防治学生姓名指导教师完成日期1目录前言 .31 研究区概况 .42 研究方法和步骤 .52.1 研究材料 .52.2 树种综合评价指标选择与评分 .52.3 AHP 法确定各评价指标权重 .62.4 最优分割法对参选树种标准进行分级 .82.5 树种选择数据和获取 .93 福州水土保持树种特性评定 .93.1 抗性评定 .93.2 水土保持功能评定 .123.3 树种效益评定 .143.4 综合评定 .164 讨论 .17参考文献： .182摘要：研究构建福州市的野生耐干瘠水土保持树种选择综合评价指标体系
2、，并运用层次分析法确定各指标权重，提出了研究区水土保持树种选择数量化评价模型。应用该评价模型对 62 个初选树种进行了综合评价，并依据最优分割法将参选树种划分成 3 个等级。树种的综合指数通过树种对逆环境的抗性、树种的水土保持功能及树种的社会经济效益的评定得出。结果表明；木荷、板栗、胡枝子等 22 个种综合指数较高，为福州市水土保持一级树种；臭椿、枳椇、黄荆等 31 个种为福州市水土保持二级树种；水青冈、车桑子等 9 个种综合评分较低，为福州市水土保持三级树种。关键词：福州市； 水土保持； 树种选择； 层次分析法Abstract: Set up a comprehensive evaluati
3、on system to choose water and soil conservation trees for this area and applied AHP to ensure weight of index. Meanwhile, the author also introduced quantitative evaluation model for trees of water and soil conservation. This evaluation model was used to evaluate 62 primary trees comprehensively, an
4、d these trees were divided three classes by optimal partition methods. The comprehensive index of trees was reached by studying plants resistance to a inverse environment and the function of trees to soil and water conservation. It turned out that Schima superba, Castanea mollissima, Lespedeza bicol
5、or and other 19 had occupied higher index, so they are the first water and soil conservation trees of Fuzhou. Ailanthus altissima, Hovenia dulcis, Vitex negundo and other 29 are the second water and soil conservation trees. However, Fagus longipetiolata, Dodonaea viscose and other 7 took up lower in
6、dex, they are the third.Keyword: Fuzhou City; Conservation of water and soil; Choice of tree species; Analytic hierarchy process（AHP ）3前言水土保持是山区发展的生命线，是国土整治、江河治理的根本，是国民经济和社会发展的基础，是我们必须长期坚持的一项基本国策。通过开展小流域综合治理，层层设防，节节拦蓄，增加地表植被，可以涵养水源，调节小气候，有效地改善生态环境和农业生产基础条件，减少水、旱、风沙等自然灾害，促进产业结构的调整，促进农业增产和农民增收。实践证明，开展
7、水土保持工作是山区生态和经济社会可持续发展的重要途径。当前水土流失形势相当严峻，水土流失严重制约了我国国民经济的可持续发展。据统计，全国每年平均受旱面积约 2.94 万 km2，成灾面积 1.01 万 km2，其中大多数是在水土流失严重的山丘地区。水土流失还使耕地减少，沙化严重，全国干旱半干旱地区沙化面积，近年来每年平均扩展 2 460 km2相当于每年损失一个中等县的土地面积。水土流失还造成江河湖库泥沙淤积，加剧了旱涝灾害，目前全国大中型蓄水工程，累计淤积泥沙达200 亿 t 以上。水土保持势在必行。水土保持的措施主要有工程措施、林草措施、耕作措施。其中工程措施及耕作措施是通过干预减少水土流
8、失，治标不治本。而林草措施是通过植被的方式保护地表水土防止水土流失，从根本上保持水土，提高土地生产力。林草措施是指为了防治水土流失，保护与合理利用水土资源，采取造林种草及管护的方法，增加植被覆盖率，维护和提高土地生产力的一种水土保持措施。主要包括造林、种草和封山育林、育草；保土蓄水，改良土壤，增强土壤有机质抗蚀力等方法的措施。而在林草的应用和成活率方面，是水土保持林草措施选种的一个要点。在我国其他部分地区，对林草选择方面已有了初步的研究并取得了良好的效果，为林草的引种与存活做出了很大贡献。如：三峡库区水土保持的选择 1-5、我国植被水土保持功能研究进展 6-8等。树种材料是森林植被恢复与建设的
9、物质基础树种选择不当往往会带来环境经济和社会问题目前水土保持树种选择研究多集中于树种选择原则讨论结合林种规划和造林技术与经验定性选择树种层面 9。少数的定量研究局限于个别树种水土保持效益评价和部分树种抗性试验方面 10-13,将树种的生态经济效益结合起来定量选择水土保持树种的研究仍需加强。福州地处东南沿海，山丘多石砾、土层浅薄，一旦植被受破坏而成为裸地，则极易造成水土流失，形成干瘠恶劣的生态环境，很难在短期内自然恢复。形势日益严峻，目前迫切需要加强植被水土保持功能的研究，与水保植物的选择，为生态重建和植被恢复提供决策依据。1 研究区概况福州，位于福建省东部沿海，闽江下游，介于北纬 251526
10、39，东经1180812031。东濒东海，与台湾省隔海相望，西邻三明市和南平市，北接宁德市区，南连莆田市，陆域总面积 12152.5km2。现辖五区、六县、两个县级市和一个经4济区，即鼓楼区、台江区、仓山区、马尾区、晋安区 5 个区，闽侯县、连江县、罗源县、闽清县、永泰县、平潭县 6 个县，福清、长乐 2 个市和琅岐经济区。其海拔多在6001000m 之间。境内地势自西向东倾斜。气候属海洋性亚热带季风气候，全年冬短夏长，温暖湿润，无霜期达 326 天，年平均日照数为 17001980h；年平均降水量为9002100mm；年平均气温为 1620，最冷月 12 月，平均气温达 610；最热月78
11、月，平均气温为 2429。极端气温最高 42.3，最低-1.2。年相对湿度约 77%。近年来常出现热岛效应，又福州为盆地地形，夏季中午气温高达 36以上。福州主导风向为东北风，夏季偏南风为主，79 月是台风活动期，每年平均台风直接登陆市境有 2次。土壤以红土和黄红壤为主,富含氧化铝和氧化铁,偏酸性。福州市林地面积 7792km2，占全市总面积的 65，现有森林总面积 6313km2，林木总蓄积量 1680hm3，森林覆盖率57.8。在树种结构上，针叶林明显多于阔叶林。针叶林树中以马尾松（学名见附表，下同）和杉木为主，其中马尾松尤为突出。阔叶树中以壳斗科为主，如米槠等，其次为樟科，如樟、楠等。桑
12、科榕树分布也较为普遍。较稳定的天然林已很少见，绝大多数地区多为次生林。除地带性的森林类型外，尚有：马尾松次生林、人工经营的杉木和毛竹林、灌木林、人工经营的经济林、低丘平原地区的片林、散生木和沿海防护林。在同一地带内，由于纬度、海拔高度等的差异，其森林的组成成分也有所不同。包括热带季风常绿阔叶林地带和热带常绿阔叶林地带。2 研究方法和步骤选择福州市主要野生耐干瘠的水保树种是个复杂的过程，需要考虑多重指标与树种的各方面效益。属于多评价指标系统，选择评价指标与指标评分、各评价指标权重的确定是决定评价是否合理的关键。2.1 研究材料研究材料即参选树种。理想的水土保持树种，其枝、叶、根等器官应具有相应的
13、保水保土性能。结合福州地区植物树种资源情况及自然地理条件，在查阅大量相关文献基础上，初步选择了 62 种野生的具有水土保持功能的树种。其中乔木 39 种，灌木 23 种。参选树种具备以下部分特征：福建本土生长、野外生长旺盛；生长迅速，郁闭成林早；树冠浓密，枝叶发达；枝叶、根系发达，特别是须根发达，能形成良好的枯枝落叶层，拦截雨水直接冲打地面，起到保护地表、减少冲刷的作用；抗病虫害能力强；根系发达，特别是须根发达，能笼络土壤，改良土壤性能，能提高土壤的保水、保肥能力；抗病虫害能力强；繁殖能力强；萌发性强；有固氮能力。52.2 树种综合评价指标选择与评分目前，评价指标筛选的方法主要有频度分析法、理
14、论分析法和专家咨询法以及综合这几种的评价方法。本文运用了专家咨询法来进行评价指标的筛选。第一，查阅各种可能与树种的选取有关的资料与文献，选取这些资料与文献中使用频率较高的指标；第二，结合树木发挥水土保持作用内在机理对评价指标进行分析、比较和综合；最后通过专家咨询调整入选指标及比较各评价指标间的相对重要性。最终建立福州周边水土保持树种选择评价指标体系。即三大指标体系:抗性指标、功能指标、效益指标。因为乔木和灌木的生长环境略有不同，所以将乔木与灌木分别进行分析。进行树种综合评价时，对 16 个指标进行量化评分，各评价指标采用 5 分制，得分越高，表示其越有利于树种发挥水土保持作用。定性指标数据通过
15、查阅相关文献资料及市场调查资料得出。在专家咨询和文献参考基础上，定性指标分级量化，每一个指标确定相应的评分标准，见表 1。定量指标数据采用五段法分级评分。表 1 评价指标及评分标准Tab. 1 Evaluating indicator and scale of marks各分值 value指标indicator 5 4 3 2 1耐瘠力 耐瘠薄，适应性广对土壤要求不严，适应性较广适应性一般，要求土壤肥力一般要求肥力良好土壤要求深厚肥沃土壤耐荫力 强 较强 中等 较弱 弱耐旱力 强 较强 中等 较弱 弱耐热力 强 较强 中等 较弱 弱耐寒力 强 较强 中等 较弱 弱抗病虫力 无病虫害 病虫害较少
16、 中等 易感病 有危险性病虫害萌发力 强 较强 中等 较弱 难以萌发经济价值 大 较大 中 小 暂无具体用途树种观赏价值 形态优美 形态较好 形态一般 形态较差 干形杂乱扭曲栽培情况 人工栽植面积大 人工栽植，面积中等 人工栽植面积小 零星栽植 其他是否优势种 自然分布面积大 片状零星分布 块状零星分布 零星残存 其他叶面积指数 生长茂盛，枝繁叶茂生长较好，枝叶丰富生长一般，枝叶一般生长较差，枝叶零星其他62.3 AHP 法确定各评价指标权重各项指标对树种水土保持作用综合评价的权重并不是相等的，采用层次分析法确定各因子权重。对入选的指标间的相对性按照层次分析法相应标准进行两两比较，从而构成福州
17、市水土保持树种选择的判断矩阵，为 A-B,B1-C,B2-C,B3-C 判断矩阵。各判断矩阵均通过层次单排序和一致性检验，以及层次总排序和一致性检验后，得出 C 层各指标对于 A 层总目标水土保持树种选择权重结果，见表 2、表 3。表 2 乔木类水土保持树种选择各指标权重值Tab.2 Arbor conservation of water and soil trees choice and weight of index准则层 B criterion layer抗性指标 B1Resistance index功能指标 B2Objective function效益指标 B3Performance
18、indicators目标层 ATarget later A指标层 CIndex later C0.4545 0.4545 0.0909 组合权重耐旱力 C1 0.3352 0.1523 耐瘠力 C2 0.2550 0.1159 萌发力 C3 0.1870 0.0850 抗病虫力 C4 0.1324 0.0602 耐寒力 C5 0.0576 0.0262 耐热力 C6 0.0329 0.0150 枯落物量 C9 0.4550 0.2068 根系密集度 C10 0.2230 0.1014 叶面积指数 C11 0.1271 0.0578 枝叶粗糙度 C12 0.1271 0.0578 枝叶容水率 C
19、13 0.0678 0.0308 是否优势种 C14 0.4766 0.0433 经济价值 C15 0.2780 0.0253 观赏价值 C16 0.2010 0.0183 栽培情况 C17 0.0444 0.0040 枝叶容水率 容水多且截水量大容水较多且截水量较大容水中等截水量中等容水较少截水量较少容水少截水量少枯落物 多，以叶片为主较多，以枝叶带有叶片为主中等，以树枝为主较少，以果实带有叶片为主少，以果实为主根系密集度 发达且根深 根系较发达且扎根较深发展一般，深度一般根系欠发达且扎根较浅稀疏且根系短枝叶粗糙度 叶与枝均较粗糙叶较粗糙，枝程度一般枝叶粗糙程度一般叶粗糙程度一般，枝较光滑叶
20、与枝较光滑7表 3 灌木类水土保持树种的各指标权重值Tab.3 shrubs conservation of water and soil trees choice and weight of index准则层 B criterion layer抗性指标 B1Resistance index功能指标 B2Objective function效益指标 B3Performance indicators目标层 ATarget layer A指标层 CIndex later C0.4545 0.4545 0.0909 组合权重耐旱力 C1 0.2995 0.1361耐瘠力 C2 0.2346 0.10
21、66耐荫力 C3 0.1780 0.0809萌发力 C4 0.1306 0.0594抗病虫力 C5 0.0927 0.0421耐寒力 C6 0.0409 0.0186耐热力 C7 0.0239 0.0108枯落物量 C9 0.4550 0.2068根系密集度 C10 0.2230 0.1014叶面积指数 C11 0.1271 0.0578枝叶粗糙度 C12 0.1271 0.0578枝叶容水率 C13 0.0678 0.0308是否优质种 C14 0.4765 0.0433经济价值 C15 0.2780 0.0253观赏价值 C16 0.2010 0.0183栽培情况 C17 0.0444 0
22、.00402.4 最优分割法对参选树种标准进行分级分割方法不同会造成不同的分割度,本研究采用最优分割法对研究的水土保持树种进行分级划分。设有 n 个顺从排列的样品，每个样品测得 P 指标，这批数据可用矩阵表示为=1112212212 12（1）式中 x 表示第 i 个样品，第 l 个指标的取值。若对以上 n 个有序样品进行分割，则可能有 2n-1-1 种分割方法。在所有这些分割中，存在这样一种分割。即在样品之间的相似性度量标准给定之后，各组(或段)样品内部之间的差异（以样品数据的离差平方和表示）最小，各组之间的样品差别尽可能地大。这种对几个样品分组并使其满足组内方差最小，而组间方差最大的分割方
23、法，即为最优分8割法。通过极差变换，将原始数据矩阵 中 xil元素做新的变换X（2）= ( min1)( max1 min1)(=1,2,;=1,2,)对从第 i 个样品开始，到第 j 个样品为止的样品组（ij），引进离差平方和计算公式为样品间相似性的统计量，将其定义为样品组（ij）的直径。(,)= = =1(,)2 (1)（3）其中（4）(,)=1/(+1) =1,2,由于当 i=j 时 d（i，j）=0，故相似性矩阵 D 为（5）=|(1,1) (1,2)(2,2) (1,)(2.) (,)|在实际应用时，往往事先不知道 n 个有序样品客观上能分成几段，因此，必须从最优分成二段、三段、k
24、段进行分析。设（6）(1)1()()=(1,) 1()=0 (=1,2,)根据公式()()=()()（7）其中()()=(1)1()()+(+1,)（8）式中 表示被分割的样品数： 表示欲分割的段数： 表示第 个样品为分割点的那个分j ii割。逐级求出对 n 个样品的最优 k 段对应的段直径总和 与 分割点)(j。92.5 树种选择数据和获取功能指标数据来源是通过到鼓山、农林大学后山、妙峰山、三叠井、福州森林公园、旗山等山中选取中龄树木通过现场观察，记录树种的胸径、树高、冠幅、生长情况、生长环境等，并归类整理，部分数据来源于各类文献补充。树种水土保持性能综合指数用Y 表示，按（9）=计算各树种
25、的综合指数。式中 wi 表示第 i 项指标的权重；yi 为第 i 项指标得分值。Y 值越大，水土保持树种综合价值就越高。3 福州水土保持树种特性评定3.1 抗性评定乔木类参选树种抗性评分见表 4，灌木类参选树种评分见表 5。总体上来说，各树种之间的抗性差别较大，乔木得分在 1.0354-2.258 之间。灌木得分在 1.4284-2.1107 之间。在乔木中黄连木、化香树、刺柏 、 栾树等不仅耐瘠薄，抗病虫害能力较强而且有很强的自肥固氮能力，得分较高，这些树种是营建生物篱（梗）的理想树种。灌木中适合做生物篱（梗）的树种有乌冈栎、山胡椒、胡枝子等。这类树种不仅可以有效的控制坡耕地水土流失，而且可
26、以自肥固氮，改良土壤。乔木中针叶树种以马尾松和刺柏抗性最强；臭椿、木荷、栾树等阔叶树种的抗性最好。而灌木中以山胡椒、胡枝子为最。而这些树种可以作为福州及周边地区植被恢复的先锋树种。除此之外，乔木中麻栎、粗糠柴 、 栾树、马尾松 。 灌木中盐肤木、扁担木、山胡椒、胡枝子等树种抗性亦较强，适合在荒山荒地等困难立地区选择种植。经济林总体抗性最差，适合在立地条件较好的地区集约栽培与经营。表 4 乔木类参选树种抗性评分Tab.4 Tree class resistance rating for tree species树种Tree species耐瘠力r poor abilityto resistant
27、萌发力Germination force抗病虫力Disease-resistant ability耐寒力Coldtolerance耐热力Heatresistance耐旱性Drought resistance抗性得分Resistancescore刺柏 0.5795 0.4250 0.301 0.131 0.06 0.7615 2.258栾树 0.5795 0.4250 0.301 0.131 0.06 0.7615 2.258木荷 0.5795 0.4250 0.2408 0.1048 0.06 0.7615 2.1716臭椿 0.4636 0.4250 0.301 0.131 0.06 0.7615 2.1421化香树 0.5795 0.4250 0.301 0.131 0.045 0.6092 2.0907
