本文摘要：摘要古樹是具有極高保護(hù)價(jià)值的不可再生自然遺產(chǎn)和文化遺產(chǎn)。因此，對(duì)于保護(hù)古樹而言，古樹的健康至關(guān)重要。進(jìn)一步確定古樹的健康評(píng)價(jià)體系，對(duì)古樹的健康狀況進(jìn)行跟蹤調(diào)查和正確評(píng)估具有重要意義。本文闡述了古樹的定義和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分析了古樹健康生長(zhǎng)的影響
摘要古樹是具有極高保護(hù)價(jià)值的不可再生自然遺產(chǎn)和文化遺產(chǎn)。因此，對(duì)于保護(hù)古樹而言，古樹的健康至關(guān)重要。進(jìn)一步確定古樹的健康評(píng)價(jià)體系，對(duì)古樹的健康狀況進(jìn)行跟蹤調(diào)查和正確評(píng)估具有重要意義。本文闡述了古樹的定義和分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分析了古樹健康生長(zhǎng)的影響因素，歸納了古樹健康評(píng)價(jià)的研究現(xiàn)狀，對(duì)古樹健康監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)進(jìn)行了展望，以期為更好地監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)古樹健康提供參考。
關(guān)鍵詞古樹;健康;監(jiān)測(cè);評(píng)價(jià);研究進(jìn)展
古樹是重要的物產(chǎn)資源，素有“古文化”“活化石”“古文物”等稱號(hào)。古樹是長(zhǎng)期以來(lái)適應(yīng)自然生態(tài)環(huán)境的結(jié)果，是具有重要的科研價(jià)值和人文價(jià)值、具有極高保護(hù)價(jià)值的不可再生的自然遺產(chǎn)和文化遺產(chǎn)。如果古樹名木存活、長(zhǎng)勢(shì)良好，則古樹名木資源具有廣闊的旅游前景。然而，由于樹齡較大、生長(zhǎng)勢(shì)衰弱、根系擴(kuò)張能力明顯減弱和病蟲害發(fā)生嚴(yán)重等，古樹的健康狀況存在較多問(wèn)題。從古樹名木的保護(hù)現(xiàn)狀來(lái)看，古樹名木保護(hù)不容樂(lè)觀，刻字、焚香和攀爬等人為傷害古樹名木的行為屢禁不止，人們對(duì)古樹名木的保護(hù)意識(shí)較低，加上干旱、水澇和病蟲害等自然環(huán)境的影響，造成古樹名木的處境較為嚴(yán)峻，嚴(yán)重者甚至?xí)斐晒艠涿局仓晁劳�，從而致使古樹景觀消失。
同時(shí)，隨著古樹名木的樹齡增加，其自身會(huì)出現(xiàn)衰老、水分和養(yǎng)分吸收能力越來(lái)越差以及生理機(jī)能逐漸下降等現(xiàn)象。此外，生長(zhǎng)環(huán)境和人為干擾等許多外部因素也會(huì)影響古樹名木的健康，進(jìn)而不利于古樹名木的修復(fù)與保護(hù)性開發(fā)。本文旨在綜合分析國(guó)內(nèi)外古樹研究現(xiàn)狀，并且基于我國(guó)古樹保護(hù)管理工作的具體內(nèi)容，尋找我國(guó)古樹健康監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)體系的薄弱環(huán)節(jié)，探討古樹資源的生態(tài)監(jiān)測(cè)與健康評(píng)價(jià)技術(shù)，以期為古樹的基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)與管理提供一定建議和參考。
1古樹的定義及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)
古樹名木是指樹齡達(dá)到100年以上，稀有、珍貴的樹木和具有一定紀(jì)念意義、歷史價(jià)值的樹木[1]。根據(jù)《城市古樹名木保護(hù)管理辦法》《全國(guó)古樹名木普查建檔技術(shù)規(guī)定》等相關(guān)規(guī)定，按照樹齡將古樹名木劃分為3個(gè)級(jí)別，即國(guó)家一級(jí)、國(guó)家二級(jí)和國(guó)家三級(jí)古樹。其中，國(guó)家一級(jí)古樹指樹齡等于或超過(guò)500年，國(guó)家二級(jí)古樹指樹齡在300~499年之間，國(guó)家三級(jí)古樹指樹齡在100~299年之間。國(guó)家級(jí)名木不受樹齡限制，同時(shí)也不進(jìn)行分級(jí)。
2古樹健康的影響因素
樹木的健康與否能夠體現(xiàn)樹木生長(zhǎng)狀況，樹木健康則主要是指樹木具有良好的生長(zhǎng)狀態(tài)[2]。樹木均要經(jīng)過(guò)生長(zhǎng)、發(fā)育、衰老和死亡等過(guò)程。古樹名木健康的影響因素較多，成因復(fù)雜。除了古樹自身衰老造成樹木生理失去平衡，甚至死亡以外，還與其他因素有關(guān)。
2.1古樹自身衰老
古樹自身衰老是影響古樹健康的主要內(nèi)部因素。隨著樹齡增加，古樹名木會(huì)出現(xiàn)自身衰老、生理機(jī)能逐漸下降、水分和養(yǎng)分吸收能力越來(lái)越差等現(xiàn)象。隨著樹體的衰老，古樹根的吸收能力降低，進(jìn)而無(wú)法完全滿足地上部分對(duì)水分和養(yǎng)分的需求，造成內(nèi)部生理失去平衡[3]，導(dǎo)致部分枝葉逐漸枯萎死亡[4-6]。在植物衰老過(guò)程中，還表現(xiàn)出一定的缺素狀態(tài)，葉綠素含量降低，樹葉變黃，因而葉綠素含量的高低可以作為衡量古樹衰老的一項(xiàng)指標(biāo)[7]。
國(guó)外關(guān)于古樹生理研究方面文獻(xiàn)較多。有研究人員發(fā)現(xiàn)，在全球變暖大環(huán)境的影響下，大氣溫度逐漸增高，土壤中水分不斷流失，與此同時(shí)古樹的蒸騰作用逐漸增強(qiáng)，而古樹從土壤中吸收的水量下降，無(wú)法完全滿足地上部分對(duì)水分的需求，進(jìn)而影響古樹的生長(zhǎng)速率和光合作用[8]。冬季溫度升高破壞了古樹原有的休眠節(jié)奏，減緩了古樹生長(zhǎng)勢(shì)，擾亂了古樹的生命周期，造成古樹無(wú)法完成生長(zhǎng)[9]。隨著汽車尾氣和工業(yè)生產(chǎn)廢氣等污染氣體的排放，空氣中的污染物不斷增加。如果二氧化硫、氟化氫和粉塵等大氣污染物超過(guò)古樹的承受能力，就會(huì)致使古樹的正常生長(zhǎng)發(fā)育受阻[10]。由于空氣中二氧化硫氣體的增加，導(dǎo)致酸雨出現(xiàn)的幾率增大。古樹的嫩葉和嫩枝等幼嫩組織會(huì)遭受酸雨的腐蝕，進(jìn)而致使古樹出現(xiàn)整體退化的現(xiàn)象，造成古樹生長(zhǎng)變?nèi)鮗11]。
2.2古樹生長(zhǎng)的土壤條件惡化
古樹生長(zhǎng)的立地條件惡化主要表現(xiàn)為土壤緊實(shí)、土壤密實(shí)度過(guò)高、土壤理化性質(zhì)惡化、土壤通氣性差和土壤肥分不足等方面[12]。城市公園游人密集，地面經(jīng)受長(zhǎng)期踩踏，造成土壤板結(jié)和土壤的密實(shí)度高[13-14]。此外，土壤的透氣性降低，機(jī)械阻力增加，均十分不利于樹木的生長(zhǎng)[15]。風(fēng)景區(qū)內(nèi)的各種文化和商業(yè)活動(dòng)等急劇增加，設(shè)置臨時(shí)廁所以及傾倒污水等人為因素致使土壤中的含鹽量過(guò)高、重金屬離子含量增加，進(jìn)而導(dǎo)致某些局部地段的古樹名木出現(xiàn)死亡[16]。
很多古樹樹干周圍鋪裝過(guò)大，留有的樹池較小，進(jìn)而阻礙了地下部分與地上部分進(jìn)行氣體交換[17]，造成古樹名木的根系處于透氣性極差的環(huán)境中[18]。古樹名木生長(zhǎng)衰弱的主要原因之一是養(yǎng)分不足。人為活動(dòng)能夠?qū)е峦寥乐辛�、氮和鉀等營(yíng)養(yǎng)元素不足[19]，致使古樹名木生長(zhǎng)緩慢，不能滿足樹體正常生長(zhǎng)發(fā)育的需要[20]，樹葉稀疏，抗性減弱，甚至死亡[21]。在西方國(guó)家，如美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家，樹齡≥50年的樹木便作為古樹進(jìn)行保護(hù)。
20世紀(jì)90年代，西方學(xué)者更注重于古樹復(fù)壯、保護(hù)以及古樹價(jià)值評(píng)價(jià)等方面。比如，美國(guó)運(yùn)用出肥料氣釘解決古樹表層土壤供肥問(wèn)題;英國(guó)著重研究了空氣質(zhì)量、土壤堅(jiān)實(shí)程度等因素對(duì)古樹生長(zhǎng)發(fā)育的影響;德國(guó)重點(diǎn)探討了在土壤中運(yùn)用氣筒打氣、埋管和埋陶粒等方式來(lái)解決土壤的通氣問(wèn)題，通過(guò)土鉆法對(duì)古樹灌溉液態(tài)肥，同時(shí)利用修補(bǔ)和支撐等外科手術(shù)達(dá)到修復(fù)與保護(hù)古樹的目的[22]。
2.3自然災(zāi)害與病蟲害
古樹的樹體高大、樹冠較大，因而容易成為雷擊的目標(biāo)，應(yīng)對(duì)古樹加設(shè)避雷針。一般來(lái)說(shuō)，古樹的樹干及組織中會(huì)出現(xiàn)腐朽或中空的現(xiàn)象。當(dāng)古樹遇到冰雹、強(qiáng)風(fēng)、大雪和暴雨等惡劣天氣，極易出現(xiàn)老枝斷折的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成整株倒伏，甚至古樹死亡[23]。長(zhǎng)期處于自然災(zāi)害條件下生長(zhǎng)的古樹，生長(zhǎng)勢(shì)減弱，容易受到各種病蟲害的侵襲[24]，如枝枯病、腐朽菌、小蠢蟲和白蟻等[25-26]，加劇了古樹的衰弱和死亡，造成經(jīng)濟(jì)損失。
2.4人為因素
受迷信思想的影響，在古樹上綁彩繩、系彩布，或在“神樹”下燒香燃燭、攀折樹枝和刻字等現(xiàn)象屢禁不止，損傷古樹，甚至造成古樹死亡[27]。有部分人在古樹周圍堆放雜物，影響古樹的健康。人們保護(hù)古樹名木的意識(shí)比較淡薄，缺乏對(duì)保護(hù)古樹的資金投入和技術(shù)指導(dǎo)，導(dǎo)致古樹尚未得到行之有效的保護(hù)。此外，為了自己的私利，部分人盲目移栽古樹，使得古樹進(jìn)城，造成古樹死亡[28]。
3古樹健康評(píng)價(jià)的研究現(xiàn)狀
3.1國(guó)內(nèi)古樹健康評(píng)價(jià)方法
國(guó)內(nèi)目前關(guān)于古樹健康評(píng)價(jià)方面的研究較少，還處于起步階段。大部分研究集中在古樹名木的健康以及保護(hù)措施與對(duì)策等方面。構(gòu)建健康評(píng)價(jià)指標(biāo)與評(píng)價(jià)體系仍處于探索階段。林玉美等[29]主要利用生長(zhǎng)勢(shì)判斷生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況。千慶蘭[30]則依據(jù)樹木活力度來(lái)確定古樹的健康狀況，主要評(píng)價(jià)指標(biāo)包括葉的形狀和顏色、枝葉密度、枝條枯萎狀況、新梢生長(zhǎng)和樹形等。有部分學(xué)者則根據(jù)外部表現(xiàn)與病蟲害狀況來(lái)判斷古樹生長(zhǎng)狀況[31-32]。翁殊斐等[33]從根部、樹干、樹冠和整體狀況等方面進(jìn)行研究，利用層次分析法構(gòu)建古樹健康評(píng)價(jià)體系，確定了3個(gè)權(quán)重值較高的指標(biāo)，分別為樹干狀況、傾斜狀況和樹勢(shì)。
劉嘉等[34]采用樹枝腐爛及傷害、葉形和病害、樹干腐爛及傷害、樹冠密度、樹枝生長(zhǎng)、葉色、樹形、樹梢和枯枝等指標(biāo)研究蘇州城區(qū)古樹名木的樹勢(shì)并確定其健康狀況。黎彩敏等[35]運(yùn)用層次分析法建立了古樹健康評(píng)價(jià)模型，確定了根部通氣透水性、根部損傷、樹干損傷、樹干病蟲害、干基腐朽、腐朽枝、枝葉蟲害、枝葉病害、枯枝、葉斑或變色、寄生、頂梢枯死、傾斜和樹勢(shì)等14個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)以及其所對(duì)應(yīng)的權(quán)重，并將樹木健康程度分為5個(gè)等級(jí)。
王巧[36]則在泰山油松古樹衰老機(jī)理與樹勢(shì)評(píng)價(jià)的研究中，根據(jù)層次分析法構(gòu)建了泰山油松古樹樹勢(shì)評(píng)價(jià)體系，確立了4個(gè)準(zhǔn)則層和14個(gè)指標(biāo)層。劉頌頌等[37]在研究東莞古樹名木的健康狀況時(shí)，通過(guò)PICUS應(yīng)力波樹木斷層畫像診斷儀對(duì)古樹進(jìn)行評(píng)價(jià)。只采用外部指標(biāo)直接評(píng)價(jià)古樹健康并不具有說(shuō)服力。因此，通常采用層次分類法，將各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸類并加以賦值[33，35]。
層次分類法是指將復(fù)雜的問(wèn)題系統(tǒng)化、模型化和數(shù)量化，并將有關(guān)的元素分解成不同層次，進(jìn)行定性和定量分析的方法[38-39]。層次分析法中會(huì)存在定性成分較多、定量數(shù)據(jù)較少、指標(biāo)過(guò)多、權(quán)重值難以確定和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作量大等問(wèn)題，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)操作難度大，結(jié)果的可信度降低[40-41]。近年來(lái)，有學(xué)者在對(duì)樹木樹干內(nèi)部生長(zhǎng)狀況進(jìn)行研究時(shí)，采用應(yīng)力波斷層技術(shù)。在古樹的無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中，采用超聲應(yīng)力波檢測(cè)技術(shù)測(cè)定樹木內(nèi)部健康狀況，具有成本低、攜帶方便、無(wú)輻射、結(jié)果精度高和不會(huì)破壞木材等優(yōu)點(diǎn)，能夠呈現(xiàn)二維或三維的樹干斷層圖像，顯示缺陷的輪廓[42-44]。
同時(shí)，探地雷達(dá)檢測(cè)可以對(duì)樹木根系進(jìn)行完整性檢測(cè)，對(duì)樹干進(jìn)行斷層掃描，并形成直觀的圖像[45-48]。根據(jù)前人的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，影響樹木應(yīng)力波傳播速度的重要因素是含水率，樹木含水量越高，則應(yīng)力波的傳播速度就越大;同時(shí)，溫度對(duì)其也有重要影響[49-51]。在檢測(cè)木材缺陷的研究中，有很多因素會(huì)影響應(yīng)力波成像技術(shù)的檢驗(yàn)精度，比如傳感器布置的數(shù)量，需要根據(jù)木材的直徑以及是否確定原木內(nèi)部缺陷位置等需求，設(shè)置與之相對(duì)應(yīng)數(shù)量的傳感器[52]。同時(shí)，缺陷輪廓的形狀也是影響檢驗(yàn)精度的因素�？偨Y(jié)前人的研究經(jīng)驗(yàn)可以得出，當(dāng)缺陷面積相同時(shí)，圓形缺陷輪廓成像精度更高，狹長(zhǎng)形更容易分辨[51]。
3.2國(guó)外古樹健康評(píng)價(jià)方法
國(guó)外關(guān)于樹木健康狀況的研究起步較早。許多國(guó)家已經(jīng)制定了定期檢查園林樹木的制度，如新加坡每隔1.5年選擇擁有執(zhí)業(yè)資格的園藝師對(duì)城市樹木健康狀況進(jìn)行徹查;美國(guó)農(nóng)業(yè)部林務(wù)局明確規(guī)定，必須定期對(duì)園林樹木進(jìn)行檢查[53]。20世紀(jì)60年代，有研究人員基于樹木衰敗跡象、樹木大小和樹種等對(duì)某些樹木健康進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，建立了Paine系統(tǒng)以及樹木潛在傷害數(shù)據(jù)系統(tǒng)。有學(xué)者建立了樹木危害等級(jí)系統(tǒng)，是20世紀(jì)80年代全世界最詳細(xì)的系統(tǒng)，包含了枝條、樹干、根區(qū)和樹木位置等大類，共85個(gè)指標(biāo)，反映較為全面。
在此之后，有學(xué)者構(gòu)建了1~5個(gè)登記的評(píng)價(jià)體系，涵蓋了目標(biāo)評(píng)價(jià)、樹勢(shì)、樹木結(jié)構(gòu)和樹木生長(zhǎng)環(huán)境等四大類11個(gè)指標(biāo)，隨后又證明反映樹木健康狀況的3個(gè)重要指標(biāo)是傾斜狀況、樹干狀況和樹勢(shì)[54-55]。有學(xué)者在研究確定古樹健康狀況方面，選擇衰弱、徒長(zhǎng)枝、頂梢枯死、落葉、葉枯萎、葉焦、葉斑和黃葉病等作為主要指標(biāo)。同時(shí)，也有學(xué)者采用壞死、蟲害、病害、頂梢枯死、黃葉病、落葉與長(zhǎng)勢(shì)等作為主要指標(biāo)并采用相同的方法來(lái)確定古樹健康狀況。在測(cè)定樹體內(nèi)蟲害、腐爛程度和空洞等方面，美國(guó)、德國(guó)、日本等主要采用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，以應(yīng)力波斷層成像為主。應(yīng)力波斷層成像技術(shù)的主要產(chǎn)品設(shè)備包括匈牙利Fakopp2D應(yīng)力波檢測(cè)儀、德國(guó)PICUS彈性波古樹斷層畫像診斷裝置和ARBOTOM脈沖式樹木斷層成像儀等[56]。應(yīng)力波斷層成像技術(shù)精度高、誤差小，已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用。
4古樹健康監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)展望
國(guó)內(nèi)關(guān)于古樹健康監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方面做了大量的研究工作，取得了很多成效，為古樹的保護(hù)工作提供了科學(xué)可靠的技術(shù)支持，但是這些方法并不能進(jìn)行普遍推廣，還有許多技術(shù)問(wèn)題有待解決。目前，關(guān)于古樹健康監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方面大量的研究集中在古樹生理指標(biāo)的監(jiān)測(cè)與健康等級(jí)分類，而僅依靠外部特征來(lái)判斷古樹健康情況會(huì)因?yàn)檫x擇的指標(biāo)與準(zhǔn)則層不同，無(wú)法確定樹干內(nèi)部情況，導(dǎo)致評(píng)價(jià)的結(jié)果不準(zhǔn)確。因?yàn)楣艠涞奶厥庑�，不能�?duì)古樹進(jìn)行破壞性檢測(cè)，也有一部分學(xué)者采用應(yīng)力波斷層技術(shù)對(duì)樹木樹干內(nèi)部生長(zhǎng)狀況進(jìn)行研究。
在古樹無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中，應(yīng)用超聲應(yīng)力波檢測(cè)技術(shù)測(cè)定樹木內(nèi)部健康狀況日漸成熟。古樹樹干內(nèi)部健康情況(樹干腐朽程度)與生活力(生理指標(biāo))之間的聯(lián)系仍然缺乏系統(tǒng)的研究。今后古樹健康監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)方面的研究工作重點(diǎn)應(yīng)集中在建立古樹生態(tài)監(jiān)測(cè)指標(biāo)體系，選取適當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)指標(biāo)建立健康評(píng)價(jià)模型，運(yùn)用古樹應(yīng)力波無(wú)損檢測(cè)技術(shù)加以驗(yàn)證，以為我國(guó)古樹名木健康狀況快速檢測(cè)與評(píng)價(jià)提供借鑒。
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作者：李琳
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