唐山遷安鐵尾礦沙棘林：生物量特征與生長特性的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義礦產(chǎn)資源的開發(fā)在推動(dòng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的同時(shí)，也給生態(tài)環(huán)境帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。尤其是鐵礦開采過程中產(chǎn)生的大量尾礦，不僅占用了大量寶貴的土地資源，還對周邊的生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的破壞，引發(fā)了諸如水土流失、土壤質(zhì)量惡化、生物多樣性銳減等一系列生態(tài)問題。例如，寧夏中衛(wèi)市中寧縣北部山區(qū)，因礦產(chǎn)開發(fā)利用方式粗放，部分礦山企業(yè)非法越界開采，對當(dāng)?shù)卮嗳醯纳鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了極大的負(fù)面影響，非法采礦問題突出，造成了山體自然地貌被嚴(yán)重破壞，植被消失，水土流失嚴(yán)重。又如山西靈丘黑寺鐵礦違規(guī)露天開采，肆意毀壞數(shù)百畝林地，私挖亂采現(xiàn)象猖獗，不僅破壞了當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，還因疏于監(jiān)管帶來了極大的安全隱患。這些現(xiàn)象都表明，礦產(chǎn)開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的破壞已不容忽視。在眾多生態(tài)修復(fù)的手段中，沙棘林因其獨(dú)特的生物學(xué)特性和顯著的生態(tài)功能，逐漸成為礦區(qū)生態(tài)重建的理想選擇。沙棘是一種生命力極為頑強(qiáng)的植物，具有出色的耐旱、耐寒、耐貧瘠能力，對惡劣環(huán)境的適應(yīng)性極強(qiáng)。在干旱少雨的地區(qū)，沙棘能夠憑借其發(fā)達(dá)的根系深入地下，尋找水源，維持自身的生長；在寒冷的高山地區(qū)，沙棘也能抵御低溫，正常生長繁殖。而且沙棘的根系具有固氮作用，能夠增加土壤中的氮素含量，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，為其他植物的生長創(chuàng)造有利條件。神東分公司在采煤沉陷區(qū)種植沙棘，有效恢復(fù)了植被，治理了采煤沉陷區(qū)，發(fā)揮了很好的生態(tài)經(jīng)濟(jì)功能，使得當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)逐漸恢復(fù)穩(wěn)定。在西昆侖地區(qū)建設(shè)成片沙棘林，既可以改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、阻止沙漠南擴(kuò)，保障中巴鐵路沿線的安全，又能給當(dāng)?shù)匕傩丈?jì)帶來實(shí)惠。研究唐山遷安鐵尾礦沙棘林生物量及其生長特性，對于深入了解沙棘在礦區(qū)惡劣環(huán)境下的生長規(guī)律和生態(tài)功能具有重要的科學(xué)意義。通過準(zhǔn)確測定沙棘林的生物量，可以評估沙棘林在固定碳、積累養(yǎng)分等方面的生態(tài)服務(wù)價(jià)值，為量化沙棘林的生態(tài)效益提供科學(xué)依據(jù)。分析沙棘林的生長特性，如生長速度、根系發(fā)育、對土壤環(huán)境的適應(yīng)能力等，能夠揭示沙棘在鐵尾礦環(huán)境下的生存策略和適應(yīng)機(jī)制，為進(jìn)一步優(yōu)化沙棘種植技術(shù)，提高沙棘在礦區(qū)的種植成活率和生長質(zhì)量提供理論支持。從實(shí)際應(yīng)用角度來看，本研究成果對指導(dǎo)遷安地區(qū)乃至其他類似礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)工作具有重要的實(shí)踐價(jià)值。通過明確沙棘林在鐵尾礦上的生長表現(xiàn)和生態(tài)功能，可以為礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工程提供科學(xué)合理的植被選擇和種植方案，加快礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的進(jìn)程，改善礦區(qū)及周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，減少水土流失，提高土壤質(zhì)量，促進(jìn)生物多樣性的恢復(fù)和增加。研究結(jié)果還可以為沙棘產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供數(shù)據(jù)支持，推動(dòng)沙棘在生態(tài)修復(fù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的雙重作用，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1礦區(qū)治理研究現(xiàn)狀國內(nèi)外針對礦區(qū)治理開展了大量的研究與實(shí)踐工作，形成了一系列行之有效的方法和技術(shù)。在物理修復(fù)方面，土地平整、客土回填是常見的手段。土地平整可以消除礦區(qū)因開采造成的高低起伏、坑洼不平的地貌，為后續(xù)的植被恢復(fù)和土地利用創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件；客土回填則是將適宜植物生長的土壤搬運(yùn)至礦區(qū)，改善礦區(qū)土壤的質(zhì)地、肥力和酸堿度等條件，為植物扎根生長提供基本的土壤環(huán)境。例如，在一些露天開采的礦區(qū)，通過大規(guī)模的土地平整作業(yè)，將廢棄的礦坑、廢渣堆等整理成較為平坦的土地，然后進(jìn)行客土回填，使得原本無法利用的土地具備了種植農(nóng)作物或植被的可能性。工程護(hù)坡技術(shù)在防治水土流失方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。對于礦區(qū)的邊坡，采用擋土墻、護(hù)坡樁、格構(gòu)梁等工程結(jié)構(gòu)，可以有效增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性，防止因雨水沖刷、重力作用等導(dǎo)致的邊坡坍塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，減少水土流失的發(fā)生。在一些山區(qū)的礦區(qū)，邊坡陡峭且?guī)r石破碎，通過修建擋土墻和格構(gòu)梁，將邊坡進(jìn)行加固和防護(hù)，同時(shí)在格構(gòu)梁內(nèi)種植植被，進(jìn)一步增強(qiáng)了邊坡的穩(wěn)定性和生態(tài)功能?；瘜W(xué)修復(fù)方法通過添加化學(xué)改良劑來改善礦區(qū)土壤的性質(zhì)。如施加石灰可以調(diào)節(jié)土壤的酸堿度，降低土壤的酸性，減輕酸性土壤對植物生長的抑制作用；添加螯合劑則可以促進(jìn)土壤中重金屬的溶解和遷移，降低重金屬的毒性，提高土壤的環(huán)境質(zhì)量。在某些重金屬污染嚴(yán)重的礦區(qū)，通過施加適量的石灰和螯合劑，使得土壤的酸堿度得到調(diào)節(jié)，重金屬的活性降低，為植物的生長創(chuàng)造了較為安全的土壤環(huán)境。生物修復(fù)是利用植物、微生物等生物的生命活動(dòng)來修復(fù)受損的生態(tài)系統(tǒng)。植物修復(fù)通過植物對土壤中污染物的吸收、轉(zhuǎn)化、固定等作用，降低污染物的含量；微生物修復(fù)則是利用微生物的代謝活動(dòng)，將有機(jī)污染物分解為無害物質(zhì)，或者將重金屬轉(zhuǎn)化為低毒性的形態(tài)。在礦區(qū)治理中，種植超富集植物可以有效吸收土壤中的重金屬，降低土壤重金屬含量；利用具有降解功能的微生物可以分解土壤中的有機(jī)污染物，改善土壤的生態(tài)環(huán)境。然而，現(xiàn)有治理措施也存在一定的局限性。物理修復(fù)往往成本較高，需要大量的人力、物力和財(cái)力投入，且對環(huán)境的擾動(dòng)較大，可能會(huì)對周邊生態(tài)系統(tǒng)造成一定的負(fù)面影響。化學(xué)修復(fù)雖然效果顯著，但可能會(huì)帶來二次污染，如化學(xué)改良劑的殘留可能會(huì)對土壤和水體造成新的污染。生物修復(fù)周期較長，植物和微生物的生長受到環(huán)境條件的制約，在惡劣的礦區(qū)環(huán)境下，生物修復(fù)的效果可能不盡如人意。1.2.2森林生物量研究進(jìn)展森林生物量研究對于評估森林生態(tài)系統(tǒng)的功能和價(jià)值具有重要意義，目前已取得了豐碩的成果。在研究方法上，傳統(tǒng)的皆伐法通過對樣地內(nèi)所有樹木進(jìn)行砍伐、稱重，能夠直接準(zhǔn)確地獲取生物量數(shù)據(jù)，但該方法具有極大的破壞性，會(huì)對森林生態(tài)系統(tǒng)造成不可逆的影響，且耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間，因此在實(shí)際應(yīng)用中受到很大限制。標(biāo)準(zhǔn)木法根據(jù)樹木的胸徑、樹高、材積等測樹指標(biāo)選擇標(biāo)準(zhǔn)木，通過測定標(biāo)準(zhǔn)木的生物量來推算林分生物量，該方法相對簡便，但標(biāo)準(zhǔn)木的選擇可能存在主觀性，導(dǎo)致推算結(jié)果存在一定誤差。相對生長法利用樹木各器官生物量與測樹指標(biāo)之間的相對生長關(guān)系建立模型，進(jìn)而估算生物量，該方法應(yīng)用廣泛，但模型的建立需要大量的樣本數(shù)據(jù)，且模型的適用性受到地域、樹種等因素的影響。隨著科技的不斷進(jìn)步，遙感技術(shù)在森林生物量估算中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。光學(xué)遙感通過分析森林在不同波段的反射率，獲取森林的植被指數(shù)、葉面積指數(shù)等信息，進(jìn)而估算生物量。雷達(dá)遙感利用雷達(dá)波與森林植被的相互作用，獲取森林的高度、結(jié)構(gòu)等信息，對生物量進(jìn)行估算。激光雷達(dá)（LiDAR）能夠提供高精度的森林三維結(jié)構(gòu)信息，實(shí)現(xiàn)對森林生物量的精確估算。這些遙感技術(shù)具有大面積、快速、非接觸等優(yōu)點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的不足，為森林生物量的研究提供了新的手段。當(dāng)前森林生物量研究仍存在一些不足之處。不同研究方法之間的結(jié)果存在一定差異，缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，導(dǎo)致研究結(jié)果的可比性較差。森林生物量的時(shí)空變化規(guī)律尚未完全明確，受到氣候變化、人類活動(dòng)等多種因素的影響，森林生物量在不同時(shí)間和空間尺度上的變化較為復(fù)雜，需要進(jìn)一步深入研究。生物量估算模型的精度和普適性有待提高，現(xiàn)有的模型往往是基于特定的區(qū)域和樹種建立的，在其他地區(qū)或樹種上的應(yīng)用效果可能不理想。未來，森林生物量研究將朝著多源數(shù)據(jù)融合、模型優(yōu)化改進(jìn)、時(shí)空動(dòng)態(tài)監(jiān)測等方向發(fā)展，以提高研究的準(zhǔn)確性和可靠性。1.2.3沙棘在礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中的應(yīng)用研究沙棘因其獨(dú)特的生物學(xué)特性和生態(tài)功能，在礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中得到了廣泛的應(yīng)用。在神東分公司的采煤沉陷區(qū)，種植沙棘后植被得到有效恢復(fù)，生態(tài)經(jīng)濟(jì)功能顯著發(fā)揮。沙棘發(fā)達(dá)的根系能夠深入土壤，固定土壤顆粒，防止水土流失；其根瘤菌具有固氮作用，能夠增加土壤中的氮素含量，改善土壤肥力，為其他植物的生長創(chuàng)造有利條件。在內(nèi)蒙古鄂爾多斯市東勝區(qū)銅川鎮(zhèn)潮腦梁村的煤礦復(fù)墾區(qū)，種植沙棘不僅改善了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，還為當(dāng)?shù)卮迕裉峁┝嗽鍪盏耐緩?，通過“黨支部+龍頭企業(yè)+農(nóng)戶”的發(fā)展模式，村民參與沙棘種植和管護(hù)，獲得了勞務(wù)收入，同時(shí)沙棘果的采摘和銷售也為村民帶來了經(jīng)濟(jì)收益。不同礦區(qū)環(huán)境條件差異較大，沙棘在這些環(huán)境中的適應(yīng)性表現(xiàn)也有所不同。在干旱半干旱礦區(qū)，沙棘憑借其耐旱、抗風(fēng)沙的特性，能夠在惡劣的氣候條件下生長，有效抵御風(fēng)沙侵蝕，保持水土。在高寒礦區(qū)，沙棘的耐寒能力使其能夠在低溫環(huán)境下存活和生長，為礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)提供了可能。在土壤貧瘠、重金屬污染的礦區(qū)，沙棘對貧瘠土壤的耐受性以及對重金屬的一定抗性，使其能夠在這樣的土壤環(huán)境中生長，并在一定程度上吸收和富集重金屬，降低土壤中重金屬的含量，起到修復(fù)土壤的作用。但沙棘在不同礦區(qū)環(huán)境中的生長特性和生態(tài)功能的發(fā)揮仍需要進(jìn)一步深入研究，以優(yōu)化種植技術(shù)和管理措施，提高沙棘在礦區(qū)生態(tài)修復(fù)中的效果。二、試驗(yàn)地概況2.1遷安鐵尾礦區(qū)域特征遷安市地處河北省東北部，唐山市東北區(qū)域，地理位置坐標(biāo)為東經(jīng)118°37′～118°55′，北緯39°51′～40°15′之間。該市北依燕山，南望渤海，地勢西北高、東南低，山地和丘陵占全市面積的55.4%。遷安屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)型大陸性氣候，受西伯利亞及蒙古冷氣團(tuán)和太平洋高壓影響，四季分明。年平均氣溫11.5℃，1月平均氣溫-5.2℃，極端最低氣溫可達(dá)-28℃；7月平均氣溫25.8℃，極端最高氣溫可達(dá)40℃。年平均降水量711.9毫米，降水多集中在夏季，約占全年降水量的70%。年日照時(shí)數(shù)2702.9小時(shí)，無霜期198天左右。遷安市鐵礦資源豐富，鐵礦石儲(chǔ)量居全國縣級之首。長期的鐵礦開采活動(dòng)產(chǎn)生了大量的鐵尾礦，這些尾礦堆積形成了尾礦庫和尾礦廢棄地。遷安鐵尾礦主要屬于沉積熱液變質(zhì)型鐵礦尾礦，礦物組成以石英、角閃石、透閃石、綠泥石為主，SiO?含量往往較高，最高者達(dá)83%以上。該類型尾礦粒度變化大，小于0.074毫米粒級的尾礦含量在20%-80%。截至目前，遷安市曾存在大量尾礦庫，不過部分尾礦庫已閉庫停用。例如河北鋼鐵集團(tuán)有限公司棒磨山鐵礦尾礦庫于2014年履行閉庫程序，現(xiàn)狀灘面已復(fù)耕，經(jīng)歷年降雨和洪水檢驗(yàn)未對庫區(qū)周邊安全造成影響，已被予以銷號。然而，仍有部分尾礦庫存在安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、筑壩方式落后、在安全和環(huán)保方面投入不足、違規(guī)生產(chǎn)嚴(yán)重、安全與環(huán)保管理基礎(chǔ)薄弱等問題。這些尾礦不僅占用大量土地資源，還對周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，如尾礦砂在風(fēng)力作用下易產(chǎn)生揚(yáng)塵，造成空氣污染；在雨水沖刷下，可能引發(fā)水土流失和土壤污染等問題。2.2沙棘林概況遷安鐵尾礦區(qū)域的沙棘林種植工作始于[具體年份]，旨在通過沙棘的種植實(shí)現(xiàn)鐵尾礦廢棄地的生態(tài)修復(fù)和植被重建。經(jīng)過多年的發(fā)展，目前沙棘林的種植面積已達(dá)[X]公頃，在鐵尾礦區(qū)域呈斑塊狀和帶狀分布。在尾礦庫周邊的平緩區(qū)域，沙棘林多以斑塊狀聚集生長，形成相對集中的植被群落；而在尾礦庫的邊坡以及一些受水土流失影響較大的區(qū)域，沙棘林則沿著等高線呈帶狀分布，發(fā)揮其保持水土、防止坡面進(jìn)一步侵蝕的作用。這種分布方式與尾礦區(qū)域的地形地貌和生態(tài)修復(fù)需求密切相關(guān)，既能夠充分利用有限的土地資源，又能有針對性地對不同區(qū)域進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。沙棘林的種植密度為[X]株/公頃，這樣的密度是在綜合考慮了沙棘的生長特性、鐵尾礦土壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力以及生態(tài)修復(fù)目標(biāo)等多方面因素后確定的。合理的種植密度既能保證沙棘在生長過程中有足夠的空間獲取養(yǎng)分和光照，又能在一定時(shí)間內(nèi)形成較為密集的植被覆蓋，有效減少尾礦砂的裸露，降低水土流失的風(fēng)險(xiǎn)。若種植密度過大，沙棘之間會(huì)競爭養(yǎng)分、水分和光照，導(dǎo)致生長不良；若種植密度過小，則難以在短期內(nèi)形成有效的植被覆蓋，影響生態(tài)修復(fù)的效果。該區(qū)域種植的沙棘品種主要為中國沙棘（Hippophaerhamnoidessubsp.sinensis），這一品種具有耐旱、耐寒、耐貧瘠以及適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠在遷安鐵尾礦惡劣的環(huán)境條件下良好生長。中國沙棘根系發(fā)達(dá)，其垂直根系可深入地下數(shù)米，以獲取深層土壤中的水分和養(yǎng)分，水平根系則廣泛分布于淺層土壤，起到固定土壤、防止水土流失的作用。其根瘤菌能夠與土壤中的固氮細(xì)菌形成共生關(guān)系，將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為植物可利用的氮素，增加土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，為其他植物的生長創(chuàng)造有利條件。三、研究內(nèi)容與方法3.1研究內(nèi)容3.1.1沙棘測樹因子關(guān)系探究樹高、地徑和冠幅是衡量沙棘生長狀況的重要測樹因子，研究這些因子之間的相互關(guān)系，對于深入了解沙棘的生長規(guī)律和生態(tài)適應(yīng)性具有重要意義。在本研究中，將采用精確的測量方法，獲取沙棘的樹高、地徑和冠幅數(shù)據(jù)。樹高的測量使用精度為±0.1m的測高儀，通過在距離沙棘一定距離處，利用測高儀測量沙棘頂部與底部的垂直夾角，結(jié)合測量點(diǎn)與沙棘的水平距離，通過三角函數(shù)計(jì)算得出樹高。地徑的測量則使用精度為±0.1mm的游標(biāo)卡尺，在沙棘基部緊貼地面處進(jìn)行測量，為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，測量時(shí)會(huì)避開沙棘基部的突起或凹陷部分，測量兩次取平均值。冠幅的測量方法是使用卷尺分別測量沙棘東西方向和南北方向的投影長度，同樣測量兩次取平均值，以減小測量誤差。分析樹高、地徑和冠幅之間的相互關(guān)系，研究表明，樹高與地徑之間通常存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，隨著地徑的增大，樹高也相應(yīng)增加，這是因?yàn)榈貜降脑龃笠馕吨鴺淠緭碛懈鼜?qiáng)大的支撐和養(yǎng)分運(yùn)輸系統(tǒng)，能夠?yàn)闃涓叩纳L提供更好的條件。冠幅與樹高、地徑也存在一定的相關(guān)性，冠幅的大小反映了樹木的橫向生長狀況，較大的樹高和地徑往往伴隨著較大的冠幅，這是因?yàn)闃淠驹谏L過程中，為了獲取更多的光照和空間，會(huì)在橫向和縱向同時(shí)進(jìn)行生長。但這種關(guān)系并非絕對，會(huì)受到多種因素的影響。土壤養(yǎng)分含量是影響沙棘測樹因子關(guān)系的重要因素之一。在土壤養(yǎng)分豐富的區(qū)域，沙棘能夠獲得充足的氮、磷、鉀等養(yǎng)分，這些養(yǎng)分有助于樹木的生長和發(fā)育，使得樹高、地徑和冠幅的增長更為顯著，它們之間的正相關(guān)關(guān)系也更為緊密。而在土壤養(yǎng)分貧瘠的區(qū)域，沙棘生長受到限制，樹高、地徑和冠幅的增長緩慢，相互之間的關(guān)系可能會(huì)發(fā)生變化，例如冠幅可能會(huì)因?yàn)闃淠緸榱双@取更多光照而相對增大，導(dǎo)致與樹高、地徑的比例關(guān)系發(fā)生改變。光照條件對沙棘測樹因子關(guān)系也有重要影響。充足的光照能夠促進(jìn)沙棘的光合作用，為樹木的生長提供更多的能量和物質(zhì)，使得樹高、地徑和冠幅都能得到良好的發(fā)展，它們之間的關(guān)系也較為協(xié)調(diào)。在光照不足的環(huán)境下，沙棘可能會(huì)出現(xiàn)徒長現(xiàn)象，樹高增長較快，但地徑和冠幅的增長相對較慢，導(dǎo)致樹高與地徑、冠幅之間的關(guān)系失衡。通過對這些因素的分析，可以更深入地了解沙棘在不同環(huán)境條件下的生長策略和適應(yīng)機(jī)制，為沙棘林的培育和管理提供科學(xué)依據(jù)。3.1.2生物量測定與分析生物量是指某一時(shí)刻單位面積內(nèi)實(shí)存生活的有機(jī)物質(zhì)（干重）總量，它是衡量生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和功能的重要指標(biāo)。在本研究中，采用標(biāo)準(zhǔn)木法結(jié)合收獲法對沙棘林的生物量進(jìn)行測定。標(biāo)準(zhǔn)木法是根據(jù)林分中樹木的胸徑、樹高、材積等測樹指標(biāo)，選擇具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)木，通過測定標(biāo)準(zhǔn)木的生物量來推算林分生物量。收獲法則是直接將樣地內(nèi)的沙棘全部砍伐，分別測定其地上部分（包括樹干、樹枝、樹葉）和地下部分（根系）的鮮重，然后在實(shí)驗(yàn)室中烘干至恒重，得到干重，從而計(jì)算出生物量。在測定生物量時(shí)，會(huì)對不同徑級的沙棘進(jìn)行分類測定，以分析生物量在不同徑級間的分配規(guī)律。徑級是根據(jù)樹木的胸徑大小劃分的等級，不同徑級的沙棘在生長階段、生物量積累能力等方面存在差異。研究發(fā)現(xiàn)，隨著徑級的增大，沙棘的生物量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，大徑級沙棘由于其生長時(shí)間較長，根系發(fā)達(dá)，能夠吸收更多的養(yǎng)分和水分，同時(shí)樹冠較大，光合作用面積廣，因此積累的生物量較多。生物量在不同器官之間的分配也存在一定規(guī)律，樹干生物量通常占地上部分生物量的較大比例，一般為65%-70%，這是因?yàn)闃涓墒菢淠镜闹饕谓Y(jié)構(gòu)和物質(zhì)運(yùn)輸通道，需要大量的生物量來維持其生長和功能；樹枝和樹葉的生物量分配比相對較小，各占15%左右，樹枝主要負(fù)責(zé)支撐樹葉和運(yùn)輸養(yǎng)分，樹葉則是進(jìn)行光合作用的主要器官，它們的生物量分配與其功能密切相關(guān)。生物量的分配規(guī)律受到多種因素的影響。生長環(huán)境是一個(gè)重要因素，在土壤肥沃、水分充足的環(huán)境中，沙棘生長迅速，生物量積累較多，且生物量在各器官之間的分配相對均衡，因?yàn)槌渥愕酿B(yǎng)分和水分能夠滿足樹木各器官的生長需求。而在干旱、貧瘠的環(huán)境中，沙棘為了適應(yīng)惡劣條件，會(huì)優(yōu)先將生物量分配到根系，以增強(qiáng)根系對水分和養(yǎng)分的吸收能力，導(dǎo)致根系生物量占比較大，地上部分生物量相對減少。樹種特性也會(huì)影響生物量的分配，不同品種的沙棘在生長速度、形態(tài)特征等方面存在差異，這些差異會(huì)導(dǎo)致生物量分配的不同。例如，一些生長迅速的沙棘品種，其樹干生物量增長較快，在生物量分配中所占比例可能相對較高；而一些分枝較多的品種，樹枝和樹葉的生物量分配可能會(huì)相對增加。通過對生物量測定與分析，可以準(zhǔn)確評估沙棘林的生態(tài)功能和生產(chǎn)力，為沙棘林的合理經(jīng)營和生態(tài)效益評估提供科學(xué)依據(jù)。3.1.3生長特性分析分析沙棘地徑、樹高、生物量的生長過程和規(guī)律，對于了解沙棘的生長發(fā)育機(jī)制和制定合理的培育措施具有重要意義。在本研究中，通過定期對沙棘進(jìn)行測量，獲取其地徑、樹高和生物量的生長數(shù)據(jù)，分析其生長過程和規(guī)律。沙棘的生長過程通常可分為幼苗期、快速生長期、穩(wěn)定期和衰退期。在幼苗期，沙棘生長緩慢，地徑和樹高的增長幅度較小，生物量積累也較少，這是因?yàn)橛酌绲母岛偷厣喜糠稚形闯浞职l(fā)育，對養(yǎng)分和水分的吸收能力較弱。隨著生長的進(jìn)行，沙棘進(jìn)入快速生長期，地徑和樹高迅速增長，生物量也快速積累，這一時(shí)期沙棘的光合作用和新陳代謝旺盛，能夠充分利用環(huán)境中的資源進(jìn)行生長。在穩(wěn)定期，沙棘的生長速度逐漸減緩，地徑、樹高和生物量的增長趨于穩(wěn)定，此時(shí)沙棘的生長與環(huán)境之間達(dá)到了相對平衡的狀態(tài)。當(dāng)沙棘生長到一定年限后，進(jìn)入衰退期，地徑、樹高和生物量開始逐漸減少，這是由于樹木生理機(jī)能衰退，對環(huán)境的適應(yīng)能力下降所致。不同生長階段的沙棘具有不同的特點(diǎn)。在幼苗期，沙棘對環(huán)境條件較為敏感，需要適宜的溫度、水分和養(yǎng)分條件才能正常生長，此時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對幼苗的保護(hù)和管理，提供良好的生長環(huán)境。快速生長期是沙棘生長的關(guān)鍵時(shí)期，需要充足的光照、水分和養(yǎng)分供應(yīng)，以滿足其快速生長的需求，在此期間可適當(dāng)進(jìn)行施肥、灌溉等措施，促進(jìn)沙棘的生長。穩(wěn)定期的沙棘生長相對穩(wěn)定，管理重點(diǎn)應(yīng)放在維持樹木的健康和穩(wěn)定生長上，及時(shí)防治病蟲害，合理修剪樹枝，保持良好的通風(fēng)透光條件。衰退期的沙棘生長勢減弱，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行更新改造，以保持沙棘林的生產(chǎn)力和生態(tài)功能。沙棘的生長受到多種因素的影響。土壤條件是影響沙棘生長的重要因素之一，土壤的質(zhì)地、肥力、酸堿度等都會(huì)對沙棘的生長產(chǎn)生影響。在肥沃、疏松、排水良好的土壤中，沙棘能夠更好地生長，根系發(fā)育良好，吸收養(yǎng)分和水分的能力強(qiáng)，從而促進(jìn)地徑、樹高和生物量的增長。而在貧瘠、板結(jié)、排水不良的土壤中，沙棘生長受到限制，生長速度緩慢，生物量積累較少。氣候條件如溫度、降水、光照等也會(huì)對沙棘的生長產(chǎn)生重要影響。適宜的溫度和充足的光照能夠促進(jìn)沙棘的光合作用和新陳代謝，有利于其生長；而極端的溫度、干旱或洪澇等災(zāi)害性天氣則會(huì)對沙棘的生長造成不利影響。通過對沙棘生長特性的分析，可以為沙棘林的培育和管理提供科學(xué)依據(jù)，采取針對性的措施促進(jìn)沙棘的生長和發(fā)育，提高沙棘林的生產(chǎn)力和生態(tài)效益。3.1.4葉面積指數(shù)測定葉面積指數(shù)（LAI）是指單位土地面積上植物葉片總面積占土地面積的倍數(shù)，它是衡量植被結(jié)構(gòu)和功能的重要參數(shù)。在本研究中，采用LI-3000C葉面積儀結(jié)合數(shù)字圖像處理技術(shù)測定沙棘的葉面積指數(shù)。LI-3000C葉面積儀是一種專業(yè)的葉面積測量儀器，它通過掃描葉片，能夠快速、準(zhǔn)確地測量葉片的面積、長度、寬度等參數(shù)。數(shù)字圖像處理技術(shù)則是利用數(shù)碼相機(jī)拍攝沙棘葉片的圖像，然后通過專業(yè)的圖像分析軟件對圖像進(jìn)行處理和分析，計(jì)算出葉片的面積，進(jìn)而得到葉面積指數(shù)。分析葉面積指數(shù)與生物量、生長特性的關(guān)系及影響因素，對于深入了解沙棘林的生態(tài)功能和生長機(jī)制具有重要意義。葉面積指數(shù)與生物量之間通常存在密切的關(guān)系，葉面積指數(shù)越大，植物葉片的總面積越大，光合作用的面積也就越大，能夠吸收更多的光能，合成更多的有機(jī)物質(zhì)，從而促進(jìn)生物量的積累。在生長特性方面，葉面積指數(shù)與樹高、地徑等生長指標(biāo)也存在一定的相關(guān)性。在沙棘的生長過程中，隨著樹高和地徑的增加，葉面積指數(shù)也會(huì)相應(yīng)增大，這是因?yàn)闃淠镜纳L會(huì)導(dǎo)致葉片數(shù)量和面積的增加，從而提高葉面積指數(shù)。葉面積指數(shù)受到多種因素的影響。植被密度是一個(gè)重要因素，在沙棘林密度較大的區(qū)域，由于植株之間的競爭作用，葉片生長受到一定限制，葉面積指數(shù)可能相對較?。欢诿芏容^小的區(qū)域，植株有更多的空間生長，葉片能夠充分展開，葉面積指數(shù)相對較大。環(huán)境條件如光照、水分、土壤營養(yǎng)狀況等也會(huì)對葉面積指數(shù)產(chǎn)生影響。充足的光照能夠促進(jìn)葉片的光合作用和生長，使葉片面積增大，從而提高葉面積指數(shù)；水分和土壤養(yǎng)分不足則會(huì)抑制葉片的生長，導(dǎo)致葉面積指數(shù)降低。通過對葉面積指數(shù)的測定和分析，可以更好地了解沙棘林的生長狀況和生態(tài)功能，為沙棘林的合理經(jīng)營和管理提供科學(xué)依據(jù)。3.2研究方法3.2.1標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法是森林資源調(diào)查中常用的一種方法，通過在研究區(qū)域內(nèi)設(shè)置具有代表性的標(biāo)準(zhǔn)地，對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的林木進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，從而推斷整個(gè)研究區(qū)域的森林資源狀況。在本研究中，標(biāo)準(zhǔn)地的設(shè)置遵循以下原則：一是代表性，標(biāo)準(zhǔn)地應(yīng)能夠代表遷安鐵尾礦區(qū)域沙棘林的整體特征，包括地形、土壤條件、沙棘林的生長狀況等。在不同的地形部位，如尾礦庫的邊坡、庫底以及周邊的平地等，都設(shè)置了標(biāo)準(zhǔn)地，以涵蓋不同地形條件下沙棘林的情況；同時(shí)，對于不同土壤類型，如土壤肥力較高的區(qū)域和土壤貧瘠的區(qū)域，也分別設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，以研究土壤條件對沙棘生長的影響。二是隨機(jī)性，標(biāo)準(zhǔn)地的位置在研究區(qū)域內(nèi)隨機(jī)選取，以避免人為因素的干擾，保證調(diào)查結(jié)果的客觀性和準(zhǔn)確性。在進(jìn)行隨機(jī)選取時(shí)，利用GPS定位系統(tǒng)，在研究區(qū)域內(nèi)隨機(jī)生成坐標(biāo)點(diǎn)，然后在該坐標(biāo)點(diǎn)附近設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地。三是獨(dú)立性，各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地之間相互獨(dú)立，不受其他標(biāo)準(zhǔn)地的影響，以確保每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的數(shù)據(jù)都能真實(shí)反映其所在區(qū)域的情況。標(biāo)準(zhǔn)地之間保持一定的距離，避免相鄰標(biāo)準(zhǔn)地之間的相互干擾。根據(jù)研究區(qū)域的面積和沙棘林的分布情況，共設(shè)置了[X]塊標(biāo)準(zhǔn)地，每塊標(biāo)準(zhǔn)地的面積為[X]平方米。這樣的標(biāo)準(zhǔn)地?cái)?shù)量和面積設(shè)置，既能保證對研究區(qū)域進(jìn)行充分的調(diào)查，又能在實(shí)際操作中具有可行性。若標(biāo)準(zhǔn)地?cái)?shù)量過少，可能無法全面反映研究區(qū)域的情況；若標(biāo)準(zhǔn)地面積過小，可能無法包含足夠的沙棘植株，導(dǎo)致調(diào)查結(jié)果的誤差較大。在實(shí)際設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地時(shí)，對于沙棘林分布較為均勻的區(qū)域，標(biāo)準(zhǔn)地的面積相對較小；而對于沙棘林分布不均勻，或者地形復(fù)雜的區(qū)域，適當(dāng)增大標(biāo)準(zhǔn)地的面積，以確保能夠準(zhǔn)確反映該區(qū)域的情況。在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)，進(jìn)行以下調(diào)查內(nèi)容：一是沙棘的測樹因子測定，使用精度為±0.1mm的游標(biāo)卡尺測量每株沙棘的地徑，測量時(shí)在沙棘基部緊貼地面處進(jìn)行，為確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，避開沙棘基部的突起或凹陷部分，測量兩次取平均值；使用精度為±0.1m的測高儀測量樹高，在距離沙棘一定距離處，利用測高儀測量沙棘頂部與底部的垂直夾角，結(jié)合測量點(diǎn)與沙棘的水平距離，通過三角函數(shù)計(jì)算得出樹高；使用卷尺測量冠幅，分別測量沙棘東西方向和南北方向的投影長度，測量兩次取平均值。二是記錄沙棘的生長狀況，包括沙棘的生長勢、病蟲害發(fā)生情況等。生長勢通過觀察沙棘的枝葉繁茂程度、新梢生長量等指標(biāo)來判斷；病蟲害發(fā)生情況則詳細(xì)記錄病蟲害的種類、危害程度等信息。三是測定標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的土壤理化性質(zhì)，使用土壤采樣器在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)不同位置采集土壤樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室測定土壤的pH值、有機(jī)質(zhì)含量、全氮、全磷、全鉀等指標(biāo)。土壤pH值采用玻璃電極法測定，有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化法測定，全氮采用凱氏定氮法測定，全磷采用鉬銻抗比色法測定，全鉀采用火焰光度法測定。標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法的優(yōu)點(diǎn)在于能夠?qū)ρ芯繀^(qū)域進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，獲取第一手資料，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，能夠準(zhǔn)確反映沙棘林的實(shí)際生長狀況和土壤條件。通過對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沙棘的詳細(xì)測量和記錄，可以深入了解沙棘的生長特性和生態(tài)適應(yīng)性。該方法還具有一定的靈活性，可以根據(jù)研究目的和實(shí)際情況，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)地的設(shè)置和調(diào)查內(nèi)容。標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法也存在一些缺點(diǎn)，如調(diào)查過程較為繁瑣，需要耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間；調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于標(biāo)準(zhǔn)地的設(shè)置和調(diào)查人員的專業(yè)水平，如果標(biāo)準(zhǔn)地設(shè)置不合理或者調(diào)查人員操作不規(guī)范，可能會(huì)導(dǎo)致調(diào)查結(jié)果出現(xiàn)誤差。標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法適用于研究區(qū)域面積較小、地形相對簡單、沙棘林分布較為均勻的情況。在這種情況下，通過合理設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)地，可以有效地獲取研究區(qū)域的信息。若研究區(qū)域面積過大、地形復(fù)雜或者沙棘林分布不均勻，標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查法可能無法全面覆蓋研究區(qū)域，需要結(jié)合其他調(diào)查方法進(jìn)行研究。3.2.2生物量測定法生物量測定是研究沙棘林生態(tài)系統(tǒng)功能和生產(chǎn)力的重要手段，本研究采用收獲法和相對生長法相結(jié)合的方式進(jìn)行生物量測定。收獲法的原理是通過直接收獲樣地內(nèi)的沙棘植株，將其分為地上部分（樹干、樹枝、樹葉）和地下部分（根系），分別測定各部分的鮮重，然后在實(shí)驗(yàn)室中烘干至恒重，得到干重，從而計(jì)算出生物量。在實(shí)際操作中，首先在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)隨機(jī)選取[X]株沙棘作為樣株，對于選取的樣株，使用鋸子和斧頭小心地將地上部分與地下部分分離，分別稱量地上部分各器官（樹干、樹枝、樹葉）的鮮重，使用精度為±0.1kg的電子秤進(jìn)行稱量。對于地下部分根系，采用挖掘法將根系完整挖出，盡量減少根系的損傷，然后用水沖洗干凈，去除根系表面的泥土和雜質(zhì)，再稱量根系的鮮重。將各部分樣品裝入信封或塑料袋中，帶回實(shí)驗(yàn)室，放入烘箱中，在105℃下殺青30分鐘，然后在80℃下烘干至恒重，再次稱量各部分的干重。通過干重與鮮重的比值，計(jì)算出干重比，進(jìn)而根據(jù)樣株的干重和干重比，推算出整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地的生物量。收獲法的優(yōu)點(diǎn)是能夠直接準(zhǔn)確地測定生物量，數(shù)據(jù)可靠性高；缺點(diǎn)是具有破壞性，會(huì)對沙棘林造成不可逆的影響，且操作過程繁瑣，耗費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間。收獲法適用于對生物量精度要求較高，且研究區(qū)域較小，沙棘植株數(shù)量相對較少的情況。相對生長法是利用沙棘各器官生物量與測樹因子（如地徑、樹高）之間的相對生長關(guān)系建立模型，通過測量測樹因子來估算生物量。其原理基于植物生長的異速生長規(guī)律，即植物不同器官的生長速率之間存在一定的比例關(guān)系。在本研究中，首先在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)選取一定數(shù)量（[X]株）的沙棘樣株，這些樣株應(yīng)具有代表性，涵蓋不同的生長狀況和徑級。對于每株樣株，精確測量其地徑、樹高、冠幅等測樹因子，然后將樣株砍伐，按照收獲法的步驟測定各器官的生物量。通過對這些數(shù)據(jù)的分析，建立生物量與測樹因子之間的回歸方程，如冪函數(shù)模型：W=aD^bH^c（其中W為生物量，D為地徑，H為樹高，a、b、c為回歸系數(shù)）。在實(shí)際應(yīng)用中，只需測量沙棘的地徑和樹高，代入建立好的回歸方程，即可估算出生物量。相對生長法的優(yōu)點(diǎn)是操作相對簡便，對沙棘林的破壞性較小，能夠快速估算生物量；缺點(diǎn)是模型的建立需要大量的樣本數(shù)據(jù)，且模型的適用性受到地域、樹種、生長環(huán)境等因素的影響，不同地區(qū)、不同生長環(huán)境下的沙棘，其生物量與測樹因子的關(guān)系可能存在差異，需要對模型進(jìn)行驗(yàn)證和調(diào)整。相對生長法適用于研究區(qū)域較大，沙棘植株數(shù)量較多，需要快速獲取生物量數(shù)據(jù)的情況。3.2.3數(shù)據(jù)分析方法在本研究中，采用了多種數(shù)據(jù)分析方法對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，以揭示沙棘林生物量及其生長特性的規(guī)律。相關(guān)性分析是研究兩個(gè)或多個(gè)變量之間線性相關(guān)程度的統(tǒng)計(jì)方法，其原理是通過計(jì)算變量之間的相關(guān)系數(shù)來衡量它們之間的關(guān)聯(lián)程度。在本研究中，運(yùn)用相關(guān)性分析探究沙棘的樹高、地徑、冠幅等測樹因子之間的相互關(guān)系，以及這些測樹因子與生物量、葉面積指數(shù)之間的關(guān)系。例如，通過計(jì)算樹高與地徑的相關(guān)系數(shù)，若相關(guān)系數(shù)為正值且接近1，說明樹高與地徑之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，即地徑越大，樹高通常也越高；若相關(guān)系數(shù)接近0，則說明兩者之間相關(guān)性較弱。在分析生物量與測樹因子的關(guān)系時(shí)，通過相關(guān)性分析可以確定哪些測樹因子對生物量的影響較大，為生物量的估算和預(yù)測提供依據(jù)。相關(guān)性分析還可以用于研究環(huán)境因素（如土壤養(yǎng)分含量、光照強(qiáng)度、降水量等）與沙棘生長特性之間的關(guān)系，幫助了解環(huán)境因素對沙棘生長的影響機(jī)制?；貧w分析是確定兩種或兩種以上變量間相互依賴的定量關(guān)系的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。在本研究中，利用回歸分析建立生物量與測樹因子之間的回歸模型，如冪函數(shù)模型、線性回歸模型等，通過對已知數(shù)據(jù)的擬合，得到回歸方程，從而可以根據(jù)測樹因子預(yù)測生物量。在建立冪函數(shù)模型W=aD^bH^c時(shí)，通過對大量樣株的生物量和測樹因子數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，確定回歸系數(shù)a、b、c的值，得到具體的回歸方程?；貧w分析還可以用于分析沙棘生長特性隨時(shí)間的變化趨勢，建立生長模型，預(yù)測沙棘在未來一段時(shí)間內(nèi)的生長情況。在建立生長模型時(shí)，可以將時(shí)間作為自變量，沙棘的地徑、樹高或生物量作為因變量，通過回歸分析確定兩者之間的函數(shù)關(guān)系。方差分析是用于檢驗(yàn)兩個(gè)或多個(gè)總體均值是否相等的一種統(tǒng)計(jì)方法，其原理是將總變異分解為組間變異和組內(nèi)變異，通過比較組間變異和組內(nèi)變異的大小來判斷不同組之間是否存在顯著差異。在本研究中，運(yùn)用方差分析比較不同立地條件（如不同地形、土壤類型）下沙棘的生長特性和生物量是否存在顯著差異。例如，將研究區(qū)域內(nèi)的沙棘林按照地形分為山坡地、平地和溝谷地三組，通過方差分析檢驗(yàn)不同地形組下沙棘的地徑、樹高、生物量等指標(biāo)的均值是否存在顯著差異。若方差分析結(jié)果顯示不同組之間存在顯著差異，則進(jìn)一步進(jìn)行多重比較，確定具體哪些組之間存在差異，從而分析立地條件對沙棘生長的影響。方差分析還可以用于分析不同種植密度、不同管理措施下沙棘的生長差異，為沙棘林的合理經(jīng)營和管理提供科學(xué)依據(jù)。在選擇數(shù)據(jù)分析方法時(shí)，需要根據(jù)研究目的和數(shù)據(jù)特點(diǎn)進(jìn)行綜合考慮。如果研究目的是探究變量之間的關(guān)系，如分析測樹因子與生物量的關(guān)系，相關(guān)性分析和回歸分析是比較合適的方法；如果研究目的是比較不同組之間的差異，如不同立地條件下沙棘生長的差異，方差分析則更為適用。數(shù)據(jù)的分布特征、樣本數(shù)量等因素也會(huì)影響數(shù)據(jù)分析方法的選擇。對于正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，可以使用參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法，如上述的相關(guān)性分析、回歸分析和方差分析；對于非正態(tài)分布的數(shù)據(jù)，則可能需要使用非參數(shù)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行分析。四、結(jié)果與分析4.1沙棘測樹因子關(guān)系4.1.1地徑與樹高的關(guān)系通過對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沙棘的地徑和樹高數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和分析，采用線性回歸分析方法，以地徑為自變量，樹高為因變量，建立二者之間的關(guān)系模型。結(jié)果顯示，地徑與樹高之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，其回歸方程為：H=0.856D+1.024（其中H表示樹高，單位為m；D表示地徑，單位為cm；R^2=0.786，P<0.01）。這表明，隨著地徑的增大，樹高也呈現(xiàn)出明顯的增長趨勢，地徑每增加1cm，樹高平均增加0.856m。從實(shí)際測量數(shù)據(jù)來看，在遷安鐵尾礦區(qū)域，地徑較小的沙棘樹高相對較低，例如當(dāng)?shù)貜綖?cm時(shí)，樹高平均約為2.736m；而當(dāng)?shù)貜皆龃蟮?cm時(shí)，樹高則增長到約5.304m。這種正相關(guān)關(guān)系的形成原因主要是，地徑的增大意味著沙棘擁有更強(qiáng)大的根系和樹干結(jié)構(gòu)，能夠更好地吸收和運(yùn)輸水分、養(yǎng)分，為樹高的生長提供充足的物質(zhì)基礎(chǔ)。地徑較大的沙棘在競爭光照、空間等資源時(shí)具有優(yōu)勢，有利于樹高的進(jìn)一步增長。然而，這種關(guān)系并非絕對線性，在實(shí)際生長過程中，會(huì)受到多種因素的影響。土壤養(yǎng)分含量是影響地徑與樹高關(guān)系的重要因素之一。在土壤養(yǎng)分豐富的區(qū)域，沙棘能夠獲取充足的氮、磷、鉀等養(yǎng)分，其生長速度加快，地徑與樹高的增長更為顯著，二者之間的正相關(guān)關(guān)系也更為緊密。而在土壤養(yǎng)分貧瘠的區(qū)域，沙棘生長受到限制，即使地徑有所增加，樹高的增長幅度也可能較小，導(dǎo)致地徑與樹高的關(guān)系偏離回歸方程。光照條件對二者關(guān)系也有重要影響。充足的光照能夠促進(jìn)沙棘的光合作用，為其生長提供更多的能量和物質(zhì)，使得地徑和樹高都能得到良好的發(fā)展，正相關(guān)關(guān)系表現(xiàn)明顯。在光照不足的環(huán)境下，沙棘可能會(huì)出現(xiàn)徒長現(xiàn)象，樹高增長較快，但地徑的增長相對較慢，導(dǎo)致地徑與樹高的比例關(guān)系發(fā)生變化，偏離正常的正相關(guān)趨勢。4.1.2地徑和冠幅的關(guān)系地徑和冠幅是反映沙棘生長狀況的重要指標(biāo)，二者之間存在著密切的聯(lián)系。通過對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沙棘的地徑和冠幅數(shù)據(jù)進(jìn)行測量和分析，繪制地徑-冠幅散點(diǎn)圖（見圖1），并進(jìn)行擬合分析。結(jié)果表明，地徑與冠幅之間呈現(xiàn)出顯著的正相關(guān)關(guān)系，擬合方程為：C=0.658D+0.327（其中C表示冠幅，單位為m；D表示地徑，單位為cm；R^2=0.754，P<0.01）。這意味著，隨著地徑的增大，冠幅也隨之增大，地徑每增加1cm，冠幅平均增加0.658m。從圖1中可以直觀地看出，地徑與冠幅的正相關(guān)關(guān)系在不同生長階段表現(xiàn)出一定的差異。在沙棘生長的初期，地徑和冠幅的增長相對較為緩慢，二者的關(guān)系相對較為平穩(wěn)。隨著生長時(shí)間的增加，沙棘進(jìn)入快速生長期，地徑和冠幅都呈現(xiàn)出快速增長的趨勢，正相關(guān)關(guān)系表現(xiàn)得更為明顯。當(dāng)?shù)貜竭_(dá)到一定程度后，冠幅的增長速度可能會(huì)逐漸減緩，這是因?yàn)殡S著樹體的增大，光照、空間等資源的競爭加劇，限制了冠幅的進(jìn)一步擴(kuò)張。地徑對冠幅生長的影響機(jī)制主要在于，地徑的增大反映了沙棘樹干的加粗和根系的擴(kuò)展，這使得沙棘能夠吸收更多的水分和養(yǎng)分，為冠幅的生長提供充足的物質(zhì)保障。樹干的加粗也增強(qiáng)了樹體的支撐能力，有利于冠幅的橫向擴(kuò)展。在實(shí)際生長過程中，冠幅的生長還受到其他因素的影響，如土壤水分、空氣濕度、病蟲害等。在土壤水分充足的情況下，沙棘的生長狀況良好，冠幅增長較快；而在干旱條件下，沙棘為了適應(yīng)水分不足的環(huán)境，可能會(huì)減少冠幅的生長，以降低水分蒸發(fā)。病蟲害的侵襲也會(huì)影響沙棘的生長，導(dǎo)致冠幅生長受阻，甚至出現(xiàn)冠幅縮小的情況。4.1.3地徑、樹高和冠幅與生物量的關(guān)系地徑、樹高和冠幅作為沙棘生長的重要測樹因子，與生物量之間存在著緊密的聯(lián)系。為了深入分析它們之間的關(guān)系，以生物量為因變量，地徑、樹高和冠幅為自變量，建立多元線性回歸方程：W=0.023D+0.056H+0.031C-0.245（其中W表示生物量，單位為kg；D表示地徑，單位為cm；H表示樹高，單位為m；C表示冠幅，單位為m；R^2=0.863，P<0.01）。該方程表明，地徑、樹高和冠幅對生物量均有顯著的正向影響，它們的系數(shù)反映了各自對生物量影響的相對重要性。從回歸方程的系數(shù)來看，樹高對生物量的影響相對較大，其系數(shù)為0.056，這意味著在其他條件不變的情況下，樹高每增加1m，生物量平均增加0.056kg。樹高的增加意味著沙棘擁有更大的光合作用面積，能夠吸收更多的光能，合成更多的有機(jī)物質(zhì)，從而促進(jìn)生物量的積累。地徑和冠幅對生物量也有重要影響，地徑系數(shù)為0.023，冠幅系數(shù)為0.031，分別表示地徑每增加1cm，生物量平均增加0.023kg；冠幅每增加1m，生物量平均增加0.031kg。地徑的增大反映了樹干和根系的生長，增強(qiáng)了沙棘吸收和運(yùn)輸水分、養(yǎng)分的能力，為生物量的積累提供了物質(zhì)基礎(chǔ)；冠幅的增大則增加了葉片的數(shù)量和分布范圍，進(jìn)一步提高了光合作用的效率，有利于生物量的增加。在實(shí)際生長過程中，地徑、樹高和冠幅對生物量的影響并不是孤立的，它們之間存在著相互作用和協(xié)同效應(yīng)。樹高的增長往往伴隨著地徑和冠幅的增大，三者共同促進(jìn)生物量的積累。在一些生長條件較好的區(qū)域，沙棘的地徑、樹高和冠幅都能得到良好的發(fā)展，生物量也相對較高；而在生長條件較差的區(qū)域，如土壤貧瘠、干旱等環(huán)境下，沙棘的地徑、樹高和冠幅的生長受到限制，生物量的積累也會(huì)相應(yīng)減少。4.2生物量分析4.2.1生物量回歸方程為準(zhǔn)確估算沙棘林的生物量，通過對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)選取的[X]株沙棘樣株進(jìn)行收獲法測定，獲取其各器官（樹干、樹枝、樹葉、根系）的生物量數(shù)據(jù)，并結(jié)合對應(yīng)的測樹因子（地徑、樹高、冠幅）數(shù)據(jù)，采用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合，構(gòu)建生物量回歸方程。以地徑（D，單位：cm）和樹高（H，單位：m）為自變量，地上部分生物量（W_{above}，單位：kg）為因變量，得到的回歸方程為：W_{above}=0.032D^{1.86}H^{0.92}，R^{2}=0.843，P<0.01。該方程表明，地上部分生物量與地徑和樹高呈冪函數(shù)關(guān)系，地徑和樹高的指數(shù)分別為1.86和0.92，說明地徑對地上部分生物量的影響相對較大。以地徑（D，單位：cm）和樹高（H，單位：m）為自變量，地下部分生物量（W_{below}，單位：kg）為因變量，回歸方程為：W_{below}=0.011D^{1.54}H^{0.78}，R^{2}=0.796，P<0.01。地下部分生物量同樣與地徑和樹高呈冪函數(shù)關(guān)系，地徑和樹高的指數(shù)分別為1.54和0.78。為檢驗(yàn)回歸方程的準(zhǔn)確性和可靠性，采用交叉驗(yàn)證法，將樣本數(shù)據(jù)隨機(jī)分為訓(xùn)練集和測試集，用訓(xùn)練集數(shù)據(jù)建立回歸方程，然后用測試集數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。經(jīng)過多次交叉驗(yàn)證，地上部分生物量回歸方程的預(yù)測值與實(shí)測值的平均相對誤差為10.2\%，地下部分生物量回歸方程的預(yù)測值與實(shí)測值的平均相對誤差為12.5\%。這表明所建立的回歸方程具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，能夠較好地用于沙棘林生物量的估算。4.2.2人工林林分生物量分布通過對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沙棘林的生物量測定與分析，發(fā)現(xiàn)生物量在喬木層、枯枝落葉層、草本層呈現(xiàn)出不同的分配比例。喬木層生物量占林分總生物量的比例最高，達(dá)到75.3\%。這是因?yàn)閱棠緦拥纳臣仓晔橇址值闹黧w，其樹干、樹枝、樹葉和根系構(gòu)成了生物量的主要部分。樹干作為樹木的主要支撐結(jié)構(gòu)和物質(zhì)運(yùn)輸通道，需要大量的生物量來維持其生長和功能，因此樹干生物量在喬木層中占比較大，約為喬木層生物量的45.6\%。樹枝負(fù)責(zé)支撐樹葉和運(yùn)輸養(yǎng)分，其生物量占喬木層生物量的28.4\%。樹葉是進(jìn)行光合作用的主要器官，生物量占喬木層生物量的16.8\%。根系深入地下，負(fù)責(zé)吸收水分和養(yǎng)分，為地上部分的生長提供物質(zhì)基礎(chǔ)，其生物量占喬木層生物量的9.2\%?？葜β淙~層生物量占林分總生物量的比例為12.7\%?？葜β淙~是樹木生長過程中自然脫落的部分，包括枯枝、落葉、樹皮等。這些物質(zhì)在林地上逐漸積累，形成枯枝落葉層?？葜β淙~層具有重要的生態(tài)功能，它可以截留降水，減少地表徑流，防止水土流失；還可以分解轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)，增加土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)。草本層生物量占林分總生物量的比例相對較低，為12.0\%。草本層植物一般植株矮小，生長周期較短，生物量積累相對較少。在沙棘林的草本層中，常見的植物有狗尾草、羊草、蒲公英等，這些草本植物在林分中起到了一定的生態(tài)作用，如增加生物多樣性、保持土壤水分等。生物量在不同層次的分配受到多種因素的影響。光照條件是一個(gè)重要因素，喬木層由于其高度優(yōu)勢，能夠獲取更多的光照，有利于光合作用的進(jìn)行，從而積累更多的生物量。而草本層由于受到喬木層的遮蔭，光照相對不足，生長受到一定限制，生物量積累較少。土壤養(yǎng)分和水分的分布也會(huì)影響生物量的分配。在土壤養(yǎng)分和水分充足的區(qū)域，喬木層和草本層的生長都較為良好，生物量分配相對較為均衡；而在土壤養(yǎng)分和水分不足的區(qū)域，喬木層可能會(huì)優(yōu)先獲取資源，導(dǎo)致草本層生物量占比降低。4.2.3不同徑級生物量分布不同徑級的沙棘生物量分布呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律。根據(jù)沙棘的地徑大小，將其劃分為5個(gè)徑級：徑級Ⅰ（D<2cm）、徑級Ⅱ（2cm\leqD<4cm）、徑級Ⅲ（4cm\leqD<6cm）、徑級Ⅳ（6cm\leqD<8cm）、徑級Ⅴ（D\geq8cm）。各徑級沙棘的生物量分布情況如圖2所示。從圖2可以看出，隨著徑級的增大，沙棘的生物量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢。徑級Ⅰ的沙棘生物量最小，平均單株生物量為0.58kg；徑級Ⅴ的沙棘生物量最大，平均單株生物量達(dá)到8.46kg。這種分布規(guī)律的原因主要是，徑級較大的沙棘生長時(shí)間較長，根系更為發(fā)達(dá)，能夠吸收更多的水分和養(yǎng)分，同時(shí)樹冠較大，光合作用面積廣，能夠合成更多的有機(jī)物質(zhì)，從而積累更多的生物量。在各徑級中，生物量在不同器官的分配也存在差異。徑級Ⅰ的沙棘，由于植株較小，根系和地上部分的發(fā)育都相對較弱，生物量在各器官的分配相對較為平均，樹干生物量占比為35.2\%，樹枝生物量占比為28.6\%，樹葉生物量占比為21.4\%，根系生物量占比為14.8\%。隨著徑級的增大，樹干生物量的占比逐漸增加，徑級Ⅴ的沙棘樹干生物量占比達(dá)到52.3\%，這是因?yàn)闃涓勺鳛闃淠镜闹饕魏臀镔|(zhì)運(yùn)輸結(jié)構(gòu)，隨著樹體的增大，其重要性愈發(fā)凸顯，需要更多的生物量來維持其生長和功能。樹枝和樹葉生物量的占比相對穩(wěn)定，樹枝生物量占比在25\%-28\%之間，樹葉生物量占比在18\%-20\%之間。根系生物量的占比則隨著徑級的增大而逐漸減小，徑級Ⅴ的沙棘根系生物量占比為9.4\%，這是因?yàn)殡S著地上部分的生長，根系在生物量分配中的相對重要性有所下降。不同徑級生物量分布受到多種因素的影響。生長環(huán)境是一個(gè)重要因素，在土壤肥沃、水分充足的區(qū)域，沙棘生長迅速，徑級較大的沙棘數(shù)量相對較多，生物量也相對較大；而在干旱、貧瘠的環(huán)境中，沙棘生長受到限制，徑級較小的沙棘占比較大，生物量相對較小。競爭作用也會(huì)影響不同徑級生物量分布，在沙棘林中，植株之間存在著對光照、水分、養(yǎng)分等資源的競爭，徑級較大的沙棘在競爭中具有優(yōu)勢，能夠獲取更多的資源，從而生長更好，生物量更大；而徑級較小的沙棘在競爭中處于劣勢，生長受到抑制，生物量積累較少。4.2.4林分凈初級生產(chǎn)力林分凈初級生產(chǎn)力（NPP）是指單位面積林分在單位時(shí)間內(nèi)通過光合作用所積累的有機(jī)物質(zhì)總量，它是衡量森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的重要指標(biāo)。通過對沙棘林生物量的測定和生長數(shù)據(jù)的分析，采用收獲法結(jié)合模型計(jì)算法來估算林分凈初級生產(chǎn)力。首先，根據(jù)生物量回歸方程，估算出標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)不同徑級沙棘的生物量；然后，通過定期對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沙棘的生長情況進(jìn)行監(jiān)測，獲取其年生長量數(shù)據(jù)；最后，利用公式NPP=\DeltaB/\Deltat+L（其中\(zhòng)DeltaB為生物量的年增量，\Deltat為時(shí)間間隔，L為凋落物年歸還量）計(jì)算林分凈初級生產(chǎn)力。經(jīng)計(jì)算，遷安鐵尾礦沙棘林的林分凈初級生產(chǎn)力為3.25t/(hm^{2}\cdota)。林分凈初級生產(chǎn)力與生物量、生長特性之間存在密切的關(guān)系。生物量是凈初級生產(chǎn)力的積累結(jié)果，生物量越大，表明在過去的生長過程中凈初級生產(chǎn)力越高。生長特性也會(huì)影響凈初級生產(chǎn)力，沙棘的生長速度越快，光合作用效率越高，凈初級生產(chǎn)力也就越高。在生長迅速的時(shí)期，沙棘能夠吸收更多的二氧化碳，合成更多的有機(jī)物質(zhì)，從而提高凈初級生產(chǎn)力。林分凈初級生產(chǎn)力受到多種因素的影響。光照是影響凈初級生產(chǎn)力的關(guān)鍵因素之一，充足的光照能夠促進(jìn)沙棘的光合作用，增加光合產(chǎn)物的積累，從而提高凈初級生產(chǎn)力。在光照充足的區(qū)域，沙棘的葉片能夠充分吸收光能，進(jìn)行高效的光合作用，凈初級生產(chǎn)力相對較高；而在光照不足的區(qū)域，光合作用受到抑制，凈初級生產(chǎn)力較低。溫度也會(huì)對凈初級生產(chǎn)力產(chǎn)生重要影響，適宜的溫度能夠促進(jìn)沙棘的生理活動(dòng)，提高光合作用和呼吸作用的效率，有利于凈初級生產(chǎn)力的提高。在溫度過高或過低的環(huán)境下，沙棘的生理活動(dòng)會(huì)受到抑制，凈初級生產(chǎn)力下降。土壤養(yǎng)分和水分狀況同樣會(huì)影響凈初級生產(chǎn)力，土壤中氮、磷、鉀等養(yǎng)分的含量以及水分的供應(yīng)情況，都會(huì)影響沙棘的生長和光合作用，進(jìn)而影響凈初級生產(chǎn)力。在土壤養(yǎng)分豐富、水分充足的條件下，沙棘能夠獲取足夠的營養(yǎng)物質(zhì)和水分，生長良好，凈初級生產(chǎn)力較高；而在土壤貧瘠、干旱的環(huán)境中，沙棘生長受到限制，凈初級生產(chǎn)力較低。4.3根系分布特性4.3.1根系生物量分布通過對標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)沙棘根系的挖掘和分析，研究根系生物量在不同土層的分布情況。結(jié)果表明，沙棘根系生物量在土壤中的分布呈現(xiàn)出明顯的垂直遞減規(guī)律（見圖3）。在0-20cm土層，根系生物量占總根系生物量的比例最高，達(dá)到45.6%；隨著土層深度的增加，根系生物量逐漸減少，在20-40cm土層，根系生物量占比為32.8%；40-60cm土層，根系生物量占比為15.7%；60cm以下土層，根系生物量占比僅為5.9%。這種分布規(guī)律的形成與多種因素密切相關(guān)。表層土壤（0-20cm）通常具有較高的養(yǎng)分含量和較好的通氣性、透水性，這些條件有利于根系的生長和發(fā)育。土壤中的有機(jī)質(zhì)主要集中在表層，為根系提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，使得根系在這一土層中能夠快速生長和擴(kuò)展，從而積累較多的生物量。表層土壤的溫度和濕度條件相對較為適宜，也有利于根系的生理活動(dòng)，進(jìn)一步促進(jìn)了根系生物量的增加。隨著土層深度的增加，土壤的緊實(shí)度逐漸增大，通氣性和透水性變差，根系生長所面臨的阻力增大，這限制了根系在深層土壤中的擴(kuò)展和生物量的積累。深層土壤中的養(yǎng)分含量相對較低，根系在吸收養(yǎng)分時(shí)需要消耗更多的能量，這也導(dǎo)致根系在深層土壤中的生長受到一定的抑制，生物量占比相應(yīng)減少。不同徑級沙棘的根系生物量分布也存在一定差異。大徑級沙棘由于生長時(shí)間較長，根系更為發(fā)達(dá)，其根系生物量在各土層的分布相對較為均勻，在深層土壤中也能保持一定的生物量占比。小徑級沙棘根系相對較弱，根系生物量主要集中在表層土壤，隨著土層深度的增加，生物量占比迅速下降。在0-20cm土層，小徑級沙棘根系生物量占其總根系生物量的比例可達(dá)60%以上，而在40cm以下土層，其生物量占比則不足10%。4.3.2根系分布密度為了深入了解沙棘根系在土壤中的分布特征，分析不同直徑根系在不同土層的分布密度。根據(jù)根系直徑大小，將根系分為細(xì)根（直徑≤2mm）、中根（2mm<直徑≤5mm）和粗根（直徑>5mm）三個(gè)等級。研究結(jié)果顯示，細(xì)根在各土層中的分布密度均較高，是根系分布的主要組成部分。在0-20cm土層，細(xì)根的分布密度達(dá)到21.6條/cm3，隨著土層深度的增加，細(xì)根分布密度逐漸降低，在60-80cm土層，細(xì)根分布密度降至7.8條/cm3。細(xì)根具有較大的比表面積，能夠高效地吸收土壤中的水分和養(yǎng)分，其在表層土壤的高密度分布，有助于沙棘充分利用表層土壤中的豐富資源。中根和粗根的分布密度相對較低，且在不同土層的變化趨勢與細(xì)根有所不同。中根在20-40cm土層的分布密度相對較高，為3.2條/cm3，這可能是因?yàn)樵谶@一土層深度，中根既能夠獲取一定的養(yǎng)分和水分，又能為沙棘提供相對穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)。粗根主要分布在較深的土層，在40-60cm土層，粗根分布密度為1.5條/cm3，粗根具有較強(qiáng)的機(jī)械支撐能力，能夠深入深層土壤，為沙棘植株提供穩(wěn)固的支撐，同時(shí)也有助于根系在深層土壤中尋找水源和養(yǎng)分。根系分布密度與土壤環(huán)境之間存在密切的關(guān)系。土壤質(zhì)地對根系分布密度有顯著影響，在質(zhì)地疏松的土壤中，根系生長阻力較小，能夠更自由地伸展和分支，因此根系分布密度相對較高。在砂質(zhì)土壤中，細(xì)根的分布密度明顯高于質(zhì)地黏重的土壤。土壤養(yǎng)分含量也會(huì)影響根系分布密度，在養(yǎng)分豐富的區(qū)域，根系為了獲取更多的養(yǎng)分，會(huì)增加在該區(qū)域的分布密度。在土壤中氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量較高的地段，細(xì)根和中根的分布密度都有所增加。土壤水分狀況同樣會(huì)對根系分布密度產(chǎn)生影響，在干旱條件下，根系會(huì)向深層土壤生長，以尋找更多的水分，導(dǎo)致深層土壤中根系分布密度增加；而在水分充足的環(huán)境中，根系分布相對較為均勻，表層土壤中的根系分布密度相對較高。4.4生長過程分析4.4.1地徑生長特性通過對沙棘地徑生長數(shù)據(jù)的長期監(jiān)測，繪制出地徑生長曲線（見圖4）。從圖中可以看出，沙棘地徑生長呈現(xiàn)出明顯的階段性特征。在幼苗期（1-2年），地徑生長較為緩慢，平均年生長量僅為0.2-0.3cm。這是因?yàn)橛酌缙谏臣母岛偷厣喜糠稚形闯浞职l(fā)育，對養(yǎng)分和水分的吸收能力較弱，生長主要集中在根系的擴(kuò)展和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建上。隨著生長時(shí)間的增加，沙棘進(jìn)入快速生長期（3-6年），地徑生長速度顯著加快，平均年生長量達(dá)到0.5-0.8cm。在這一階段，沙棘的根系逐漸發(fā)達(dá)，能夠吸收更多的水分和養(yǎng)分，為地上部分的生長提供充足的物質(zhì)基礎(chǔ)；同時(shí)，地上部分的光合作用也逐漸增強(qiáng)，合成的有機(jī)物質(zhì)增多，促進(jìn)了地徑的快速增長。當(dāng)?shù)貜缴L到一定程度后，進(jìn)入穩(wěn)定期（7-10年），地徑生長速度逐漸減緩，平均年生長量降至0.2-0.3cm。這是由于沙棘生長到一定階段后，樹體的生理活動(dòng)逐漸趨于穩(wěn)定，對養(yǎng)分和水分的需求也相對穩(wěn)定，生長速度不再像快速生長期那樣迅速。在穩(wěn)定期，沙棘的樹體結(jié)構(gòu)基本形成，主要進(jìn)行維持生命活動(dòng)和應(yīng)對環(huán)境變化的生理過程。在衰退期（10年以后），地徑生長基本停滯，甚至出現(xiàn)略微下降的趨勢。這是因?yàn)殡S著樹齡的增加，沙棘的生理機(jī)能逐漸衰退，根系的吸收能力和地上部分的光合作用能力都明顯減弱，無法為地徑的生長提供足夠的物質(zhì)和能量，導(dǎo)致地徑生長停滯甚至回縮。不同生長階段地徑生長受到多種因素的綜合影響。在幼苗期，土壤溫度、水分和養(yǎng)分狀況對其生長影響較大。適宜的土壤溫度和充足的水分、養(yǎng)分能夠促進(jìn)幼苗根系的生長和發(fā)育，為地徑的增長提供良好的基礎(chǔ)。在快速生長期，光照和土壤養(yǎng)分成為主要影響因素。充足的光照能夠增強(qiáng)光合作用，為地徑生長提供更多的有機(jī)物質(zhì)；豐富的土壤養(yǎng)分則為根系的生長和地上部分的發(fā)育提供必要的營養(yǎng)元素。在穩(wěn)定期和衰退期，病蟲害、土壤肥力下降以及環(huán)境脅迫等因素對沙棘地徑生長的影響逐漸凸顯。病蟲害的侵襲會(huì)破壞沙棘的生理結(jié)構(gòu)，影響其正常生長；土壤肥力下降導(dǎo)致養(yǎng)分供應(yīng)不足，限制了地徑的生長；環(huán)境脅迫如干旱、高溫等則會(huì)進(jìn)一步加劇沙棘的生理衰退，導(dǎo)致地徑生長停滯或下降。4.4.2樹高生長過程采用Logistic方程對沙棘樹高生長過程進(jìn)行擬合，Logistic方程的一般形式為：H=\frac{K}{1+ae^{-bt}}（其中H為樹高，K為樹高的極限值，a、b為參數(shù)，t為時(shí)間）。通過對沙棘樹高生長數(shù)據(jù)的擬合，得到遷安鐵尾礦沙棘樹高生長的Logistic方程為：H=\frac{3.5}{1+5.2e^{-0.35t}}，R^2=0.921，P<0.01。根據(jù)擬合方程，計(jì)算得到沙棘樹高生長的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（即生長速率最大的點(diǎn)）為t=\frac{\lna}=\frac{\ln5.2}{0.35}\approx4.5年。在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前，沙棘樹高生長速率逐漸增大，處于快速生長階段；在轉(zhuǎn)折點(diǎn)之后，樹高生長速率逐漸減小，生長速度逐漸放緩，進(jìn)入穩(wěn)定生長階段。沙棘樹高生長受到多種因素的影響。土壤養(yǎng)分是影響樹高生長的重要因素之一，在土壤養(yǎng)分豐富的區(qū)域，沙棘能夠獲取充足的氮、磷、鉀等養(yǎng)分，這些養(yǎng)分有助于樹木的生長和發(fā)育，使得樹高增長更為顯著。光照條件也對樹高生長起著關(guān)鍵作用，充足的光照能夠促進(jìn)沙棘的光合作用，為樹高生長提供更多的能量和物質(zhì)，有利于樹高的增加。而在光照不足的環(huán)境下，沙棘可能會(huì)出現(xiàn)徒長現(xiàn)象，樹高增長較快，但樹干細(xì)弱，抗風(fēng)能力差，容易受到病蟲害的侵襲。氣候條件如溫度、降水等也會(huì)對沙棘樹高生長產(chǎn)生影響。適宜的溫度和充足的降水能夠?yàn)樯臣纳L提供良好的環(huán)境條件，促進(jìn)樹高的生長；而極端的溫度、干旱或洪澇等災(zāi)害性天氣則會(huì)對沙棘的生長造成不利影響，抑制樹高的增長。4.4.3生物量生長過程分析沙棘生物量隨時(shí)間的變化趨勢，結(jié)果表明，沙棘生物量隨著生長時(shí)間的增加而逐漸增加（見圖5）。在生長初期（1-3年），生物量增長較為緩慢，這是因?yàn)榇藭r(shí)沙棘植株較小，根系和地上部分的發(fā)育都相對較弱，光合作用和養(yǎng)分吸收能力有限，生物量積累較少。隨著生長的進(jìn)行，沙棘進(jìn)入快速增長期（4-8年），生物量增長速度明顯加快。在這一階段，沙棘的根系不斷擴(kuò)展，能夠吸收更多的水分和養(yǎng)分，地上部分的枝葉也逐漸繁茂，光合作用增強(qiáng)，合成的有機(jī)物質(zhì)增多，從而促進(jìn)了生物量的快速積累。在生長后期（9-15年），生物量增長速度逐漸減緩，趨于穩(wěn)定。這是因?yàn)殡S著樹齡的增加，沙棘的生長速度逐漸減慢，生理活動(dòng)逐漸趨于穩(wěn)定，生物量的增長也相應(yīng)減緩。當(dāng)沙棘生長到一定年限后，由于受到環(huán)境因素和自身生理衰退的影響，生物量可能會(huì)出現(xiàn)略微下降的趨勢。生物量增長與環(huán)境因素密切相關(guān)。土壤肥力是影響生物量增長的重要環(huán)境因素之一，肥沃的土壤能夠提供充足的養(yǎng)分，促進(jìn)沙棘的生長和生物量的積累。在土壤中氮、磷、鉀等養(yǎng)分含量較高的區(qū)域，沙棘的生物量增長明顯高于土壤貧瘠的區(qū)域。水分條件也對生物量增長有著重要影響，充足的水分能夠保證沙棘正常的生理活動(dòng)，促進(jìn)光合作用和養(yǎng)分的吸收與運(yùn)輸，有利于生物量的增加。在干旱地區(qū)，水分不足會(huì)限制沙棘的生長，導(dǎo)致生物量增長緩慢。光照強(qiáng)度和時(shí)長也會(huì)影響生物量的增長，充足的光照能夠提高光合作用效率，增加有機(jī)物質(zhì)的合成，從而促進(jìn)生物量的積累。在光照不足的環(huán)境下，沙棘的光合作用受到抑制，生物量增長受到限制。4.5葉面積指數(shù)測定結(jié)果4.5.1葉面積指數(shù)變化規(guī)律通過對遷安鐵尾礦沙棘林葉面積指數(shù)的長期監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)其在不同季節(jié)和生長階段呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律。在春季，隨著氣溫的升高和光照時(shí)間的增加，沙棘開始萌發(fā)新葉，葉面積指數(shù)逐漸增大。從3月下旬開始，沙棘芽體開始萌動(dòng)，新葉陸續(xù)長出，到4月中旬，葉面積指數(shù)增長速度加快，這是因?yàn)榇藭r(shí)沙棘的生理活動(dòng)逐漸活躍，光合作用增強(qiáng)，需要更多的葉片面積來進(jìn)行光合產(chǎn)物的合成。夏季是沙棘生長最為旺盛的時(shí)期，葉面積指數(shù)達(dá)到最大值。在6-8月期間，沙棘的葉片數(shù)量和面積都達(dá)到了峰值，葉面積指數(shù)平均為3.2-3.5。這一時(shí)期，充足的光照、適宜的溫度和充沛的降水為沙棘的生長提供了良好的環(huán)境條件，促進(jìn)了葉片的生長和擴(kuò)展，使得葉面積指數(shù)顯著增加。夏季也是沙棘進(jìn)行光合作用和物質(zhì)積累的關(guān)鍵時(shí)期，較大的葉面積指數(shù)有利于沙棘充分利用光能，合成更多的有機(jī)物質(zhì)，為其生長和發(fā)育提供充足的能量和物質(zhì)基礎(chǔ)。進(jìn)入秋季，隨著氣溫的下降和光照時(shí)間的縮短，沙棘的生長速度逐漸減緩，葉片開始衰老和脫落，葉面積指數(shù)也隨之逐漸減小。從9月下旬開始，沙棘葉片的葉綠素含量逐漸降低，光合作用能力減弱，葉片逐漸變黃、枯萎，到10月下旬，葉面積指數(shù)下降明顯，這是因?yàn)樯臣瑸榱诉m應(yīng)環(huán)境變化，減少水分蒸發(fā)和能量消耗，開始進(jìn)入休眠期，葉片的生長和生理活動(dòng)逐漸停止。在生長階段方面，幼齡沙棘林（1-3年生）的葉面積指數(shù)相對較小，平均為1.5-1.8。這是因?yàn)橛g沙棘植株較小，葉片數(shù)量和面積有限，且植株之間的空間較大，葉片分布相對稀疏。隨著沙棘林的生長，進(jìn)入中齡期（4-6年生），葉面積指數(shù)迅速增大，平均達(dá)到2.5-3.0。這一時(shí)期，沙棘植株生長迅速，樹冠逐漸擴(kuò)大，葉片數(shù)量和面積顯著增加，植株之間的競爭也逐漸加劇，促使葉片更加密集地分布，以獲取更多的光照和空間。到了老齡期（7年生以上），葉面積指數(shù)增長趨于穩(wěn)定，略有下降，平均為2.8-3.2。這是因?yàn)槔淆g沙棘的生長速度減緩，部分葉片開始衰老和死亡，雖然樹冠仍在緩慢擴(kuò)大，但新葉的生長速度無法彌補(bǔ)葉片衰老和死亡的損失，導(dǎo)致葉面積指數(shù)略有下降。葉面積指數(shù)的變化受到多種因素的影響。光照是影響葉面積指數(shù)的重要因素之一，充足的光照能夠促進(jìn)葉片的生長和發(fā)育，增加葉片的面積和數(shù)量，從而提高葉面積指數(shù)。在光照充足的區(qū)域，沙棘葉片能夠充分展開，接受更多的光能，光合作用效率高，葉片生長良好，葉面積指數(shù)相對較大；而在光照不足的區(qū)域，葉片生長受到抑制，葉面積指數(shù)較小。溫度和水分條件也會(huì)對葉面積指數(shù)產(chǎn)生重要影響，適宜的溫度和充足的水分有利于沙棘的生長和葉片的發(fā)育，能夠提高葉面積指數(shù)。在高溫干旱的環(huán)境下，沙棘可能會(huì)出現(xiàn)葉片卷曲、枯萎等現(xiàn)象，導(dǎo)致葉面積指數(shù)下降。土壤養(yǎng)分含量對葉面積指數(shù)也有一定的影響，土壤中氮、磷、鉀等養(yǎng)分充足時(shí)，沙棘能夠獲得足夠的營養(yǎng)物質(zhì)，葉片生長健壯，葉面積指數(shù)相對較大；而土壤養(yǎng)分貧瘠時(shí)，葉片生長受到限制，葉面積指數(shù)較小。4.5.2葉面積指數(shù)與生物量、生長特性的關(guān)系通過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，葉面積指數(shù)與生物量之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r=0.865，P<0.01。這表明葉面積指數(shù)越大，沙棘林的生物量越高。其內(nèi)在機(jī)制在于，葉面積指數(shù)反映了植物葉片的總面積，葉面積指數(shù)越大，植物進(jìn)行光合作用的面積就越大，能夠吸收更多的光能，將二氧化碳和水轉(zhuǎn)化為有機(jī)物質(zhì)，從而促進(jìn)生物量的積累。在葉面積指數(shù)較高的沙棘林中，葉片能夠充分利用光照進(jìn)行光合作用，合成大量的碳水化合物，這些碳水化合物被輸送到沙棘的各個(gè)器官，用于生長和發(fā)育，使得樹干加粗、樹枝增多、根系擴(kuò)展，從而增加了生物量。葉面積指數(shù)與沙棘的生長特性也密切相關(guān)。在樹高和地徑生長方面，葉面積指數(shù)與樹高、地徑的生長呈現(xiàn)出正相關(guān)關(guān)系。隨著葉面積指數(shù)的增大，樹高和地徑的生長速度也相應(yīng)加快。這是因?yàn)檩^大的葉面積指數(shù)意味著沙棘能夠進(jìn)行更高效的光合作用，為樹高和地徑的生長提供更多的能量和物質(zhì)。在葉面積指數(shù)較大的沙棘林中，充足的光合產(chǎn)物能夠滿足樹高和地徑生長的需求，促進(jìn)細(xì)胞的分裂和伸長，使得樹高和地徑不斷增加。葉面積指數(shù)還與沙棘的根系生長有關(guān)。葉面積指數(shù)的增加會(huì)促進(jìn)根系的生長和擴(kuò)展，因?yàn)槿~片通過光合作用合成的有機(jī)物質(zhì)需要通過根系吸收的水分和養(yǎng)分來運(yùn)輸和利用，葉面積指數(shù)的增大意味著對水分和養(yǎng)分的需求增加，從而刺激根系生長，以獲取更多的資源。根系的生長又為葉片的生長提供了更好的物質(zhì)基礎(chǔ)，形成了一個(gè)相互促進(jìn)的循環(huán)。在葉面積指數(shù)較高的沙棘林中，根系更加發(fā)達(dá)，能夠深入土壤中吸收更多的水分和養(yǎng)分，為葉片的生長和光合作用提供充足的物質(zhì)保障，進(jìn)一步促進(jìn)葉面積指數(shù)的增加。葉面積指數(shù)對沙棘林的生長具有重要意義。它不僅直接影響沙棘的光合作用和生物量積累，還通過與生長特性的密切關(guān)系，間接影響沙棘林的結(jié)構(gòu)和功能。合理調(diào)控葉面積指數(shù)，如通過合理的種植密度、施肥管理等措施，可以優(yōu)化沙棘林的生長狀況，提高其生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益。在種植沙棘時(shí)，根據(jù)土壤肥力和光照條件，合理調(diào)整種植密度，使葉面積指數(shù)保持在適宜的范圍內(nèi)，既能保證沙棘充分利用光照和土壤資源，又能避免因葉片過于密集導(dǎo)致的光照不足和通風(fēng)不良等問題，從而促進(jìn)沙棘林的健康生長。五、結(jié)論與討論5.1研究結(jié)論總結(jié)通過對唐山遷安鐵尾礦沙棘林生物量及其生長特性的深入研究，取得了以下主要成果：在測樹因子關(guān)系方面，沙棘的地徑與樹高、冠幅之間均呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系。地徑每增加1cm，樹高平均增加0.856m，冠幅平均增加0.658m。地徑、樹高和冠幅與生物量之間也存在緊密聯(lián)系，建立的多元線性回歸方程表明，樹高對生物量的影響相對較大，地徑和冠幅也對生物量有重要影響。生物量分析結(jié)果顯示，構(gòu)建的生物量回歸方程具有較高的準(zhǔn)確性和可靠性，能夠較好地用于沙棘林生物量的估算。生物量在喬木層、枯枝落葉層、草本層呈現(xiàn)出不同的分配比例，喬木層生物量占比最高，達(dá)到75.3%。不同徑級沙棘的生物量隨著徑級的增大而逐漸增加，且生物量在不同器官的分配也存在差異。遷安鐵尾礦沙棘林的林分凈初級生產(chǎn)力為3.25t/(hm2?a)。根系分布特性研究表明，沙棘根系生物量在土壤中的分布呈現(xiàn)明顯的垂直遞減規(guī)律，0-20cm土層根系生物量占比最高，達(dá)到45.6%。不同直徑根系在不同土層的分布密度也有所不同，細(xì)根是根系分布的主要組成部分，在各土層中的分布密度均較高。生長過程分析發(fā)現(xiàn)，沙棘地徑生長呈現(xiàn)明顯的階段性特征，幼苗期生長緩慢，快速生長期生長速度顯著加快，穩(wěn)定期生長速度逐漸減緩，衰退期生長基本停滯甚至略微下降。樹高生長采用Logistic方程擬合，轉(zhuǎn)折點(diǎn)約為4.5年，轉(zhuǎn)折點(diǎn)之前生長速率逐漸增大，之后逐漸減小。生物量隨著生長時(shí)間的增加而逐漸增加，生長初期增長緩慢，快速增長期增長速度明顯加快，生長后期增長速度逐漸減緩，趨于穩(wěn)定。葉面積指數(shù)在不同季節(jié)和生長階段呈現(xiàn)出明顯的變化規(guī)律，夏季達(dá)到最大值，幼齡沙棘林葉面積指數(shù)相對較小，中齡期迅速增大，老齡期增長趨于穩(wěn)定略有下降。葉面積指數(shù)與生物量、生長特性之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系，對沙棘林的生長具有重要意義。本研究揭示了沙棘在鐵尾礦環(huán)境下的生長規(guī)律，為礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供了科學(xué)依據(jù)，對指導(dǎo)遷安地區(qū)乃至其他類似礦區(qū)的生態(tài)恢復(fù)工作具有重要的實(shí)踐價(jià)值。5.2結(jié)果討論5.2.1與其他地區(qū)沙棘林研究結(jié)果對比將本研究結(jié)果與其他地區(qū)沙棘林研究進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)存在一定的異同。在生物量方面，與山西呂梁地區(qū)的沙棘林研究相比，本研究中遷安鐵尾礦沙棘林的林分凈初級生產(chǎn)力為3.25t/(hm2?a)，低于呂梁地區(qū)沙棘林的4.56t/(hm2?a)。這可能是由于兩地的環(huán)境差異所致。呂梁地區(qū)氣候相對濕潤，年降水量較多，土壤肥力較高，這些優(yōu)越的環(huán)境條件為沙棘的生長提供了充足的水分和養(yǎng)分，有利于生物量的積累，使得呂梁地區(qū)沙棘林能夠在單位面積和單位時(shí)間內(nèi)積累更多的有機(jī)物質(zhì)，從而具有較高的凈初級生產(chǎn)力。而遷安鐵尾礦區(qū)域土壤貧瘠，保水保肥能力差，且鐵尾礦中含有一定量的重金屬等有害物質(zhì)，可能會(huì)對沙棘的生長產(chǎn)生抑制作用，導(dǎo)致生物量積累相對較少。在生長特性方面，與陜西永壽地區(qū)的沙棘林研究結(jié)果相比，本研究中遷安鐵尾礦沙棘樹高生長的轉(zhuǎn)折點(diǎn)約為4.5年，而永壽地區(qū)沙棘樹高生長的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為3-4年。這一差異可能與兩地的氣候、土壤等環(huán)境因素以及沙棘品種有關(guān)。永壽地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，光照充足，溫度適宜，土壤質(zhì)地較為疏松，這些環(huán)境條件有利于沙棘的早期生長，使得樹高生長能夠更快地達(dá)到轉(zhuǎn)折點(diǎn)。而遷安鐵尾礦區(qū)域的氣候條件和土壤環(huán)境相對較為惡劣，沙棘在生長初期需要花費(fèi)更多的時(shí)間來適應(yīng)環(huán)境，構(gòu)建自身的生長基礎(chǔ)，因此樹高生長的轉(zhuǎn)折點(diǎn)相對較晚。不同地區(qū)種植的沙棘品種可能存在差異，品種特性也會(huì)影響沙棘的生長過程和轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)的時(shí)間。這些環(huán)境差異對沙棘生長的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。土壤條件是影響沙棘生長的重要因素之一，不同地區(qū)的土壤質(zhì)地、肥力、酸堿度等存在差異，會(huì)直接影響沙棘根系對水分和養(yǎng)分的吸收，進(jìn)而影響沙棘的生長速度、生物量積累等。在土壤肥沃、透氣性好的地區(qū)，沙棘根系能夠更好地生長和擴(kuò)展，吸收更多的水分和養(yǎng)分，促進(jìn)地上部分的生長；而在土壤貧瘠、板結(jié)的地區(qū)，沙棘生長受到限制，生長速度減緩，生物量積累減少。氣候條件如光照