10-15年的红豆杉Var. Mairei的三维绿色生物量和生态效益评估

李亮松1, 2，谢静3,4

1中国北京，北京林业大学林业学院

2中国北京，北京中医药大学

3中国北京，北京林业大学自然保护学院

4美国托莱多，托莱多大学部门的环境科学

关键词:红豆杉var. Maire，三维绿色生物量，生态效益，评估指数，模型

摘要：红豆杉var. maire是一种重要的药用的、对生态和环境友好的植物。提出了红豆杉var. maire三维生态效益评估的计算方法及指标，10个主要指标，测量和计算90颗年龄在10到15岁之间红豆杉var. maire的包括树干和树冠的高度，树冠和树根的直径,花冠的最大垂直截面面积,树枝和树叶的数量、长度、宽度和叶面积,根据情况考虑,如高度、坐标、太阳辐射、年平均日照时数、降雨和温度,4级或4级以上大风,无霜期等。在三维植被体积研究的基础上使用两个或三维模型分析了红豆杉var. Maire的生态效益,及对其主要的结果进行了分析和总结。这将对于开采和园内种植红豆杉var. maire提供一个科学的评估标准。

引言

在中国红豆杉var. maire不仅是一种重要的药用植物,也是一个重要的生态和环境友好的植物。红豆杉var. maire,其科学名称是Rehd红豆杉(皮尔格)。var mairei(Levl Lemee等)程et l k傅,也称为美紫杉,红色香榧和紫杉,属于紫杉科、属水松,它已被认为是国家一级重点保护野生植物[1,2]。近年来,大规模红豆杉var. Maire的人工栽培已经越来越普遍，因为红豆杉var. maire在肿瘤预防和治疗上变得越来越有吸引力,而且园内种植可供欣赏等。在过去的10年里,在中国红豆杉var. Maire的种植面积对累计达到1.2×109平方米,它已经成为最大的栽培药用植物[3]。因此,在对其综合生态效益的研究，使用数学模型分析和归纳的基础上对三维植被体积进行了总结。

材料和方法

研究区是一个5平方公里的区域(27°35´35“N,118°51´33“E)。基于当前的数据,95320棵红豆杉var. maire被编辑,其中包括1096棵的10到15岁的树木。我们选择了90棵10到15岁的红豆杉var .mairei(每个年龄选择15个样本。在这个区域里统计分析土地面积和体积控制的树根以及不被控制的树木(TH(m))和树冠(CH(m))的高度,树根(RD(cm))和树冠(CD(m))的直径，花(CLVSA(m2))的最大的垂直截面面积,树枝(BN(#))和树叶(LN(#(104)))的分支数量、长度(LL(cm)),宽度(LW(cm))和叶子的面积(LA(m2m 2))的。然后,结合高度、厚度和土层,年平均降雨量,4级或4级大风进行分析和研究。根据观测数据,本研究地区是亚热带季风气候,年平均温度是18.4℃,降水量1662毫米,平均每天太阳辐射是270.2卡尔/平方厘米，日照时数4.8 h / d,年平均无霜期为260到290 d,年平均超过4级风力的有48 d,红土层厚度是90厘米,高度为280±15 m。具体研究指标显示在表1。

表1 红豆杉var. maire的主要指标

本研究的核心是三维绿色生物量和生态效益之间的相互关系。提出了植被生态效应绿色生物质量化。三维绿色生物量就是被树干和树叶已占用的空间[4]。当树有更多的叶子和大的树冠，那么茎和叶在能量转移方面的在生态和生理功能里,光合作用越大,阻碍风沙的能力越强,生态效果将更好,。主要通过三个方面进行研究：

首先, 通过使用二维模型分析红豆杉var. maire的生态效益。二维模型把每个树冠看作一个等腰三角形,并根据数字的单元和空间分布对它进行分析,然后建立相应的数学模型。从防风固沙的角度来看,在一个特定的地区面积里、红豆杉var. maire防风固沙的能力与每个树冠的垂直截面面积成正比。

计算如下： 紫杉醇var.maire的二维生态效益评价指标=总数量的红豆杉var. mairei×每个树冠垂直截面面积÷研究区域的总面积。因此,该模型是:

C2 =(L /深圳)××hS r                      （1）

C2是 红豆杉var. maire的二维生态效益评价指标,L是总数,hS是意味着垂直截面面积的皇冠,深圳是研究地区的总面积,R是一个常数(R = 100)。例如,当总面积106平方米,是5×的总数量红豆杉var. maire是95320棵, 每个树冠的平均垂直截面面积为3.9平方米。根据这个模型,结果是:

C2 =(95320 / 5000000)×3.9×100 = 7.435           （2）

第二, 使用三维模型对红豆杉var. maire的生态效益进行分析。根据上述计算方法,我们发现最大的问题是通过二维模型简单计算忽略了三维分布的叶子和树枝,以及其生态效应。因此,它不能通过使用二维模型解决问题。三维模型,是基于三维绿色生物量这个重要的途径和方法来评估植物的综合效果。它是客观的而且符合研究的趋势。为了更容易的计算和建立模型,我们把所有树冠看做金字塔形尽管它是圆锥形。树冠体积增加95%,据圆锥公式(5%是扣除无效的受损的卷起的树冠, 经过许多分析我们得到它是常数)。在此基础上,三维生态效益评估指数为:

C3 = (L / SZ) × VS × R                     （3）

C3是三维的生态效益的评估指标,L是总数量, VS是树冠的平均体积, SZ是研究地区的总面积,R是一个常数(R = 100)。然后,结果是:

C3 =(95320 / 5000000)×3.35×100 = 6.439            （4）

针对红豆杉var .mairei的二维和三维评估指标,可以发现,生态效益评估指数分别为7.435和6.439。根据上面的评价标准,评价指标越高, 生态效益越大。所以,二维,三维评估指数的红豆杉var.mairei是分裂的，分为5个等级，是优秀、良好、中等、较差和很差。当指数超过20,优秀,10至20,良好;在5到10之间,中等;在1和5,相对较差,小于1,很差。

结果和结论

红豆杉var.maire是种个重要的药用植物，有着显著的经济、生态和环保效益。目前,综合的客观分析其生态效益是不可或缺的,因为它有大面积的种植园和宽效应区域。我们建立的三维生态效益计算方法及评估指数,以三维绿色生物质量为研究核心,基于它的二维生态效益评价指标。我们的研究结果主要有：

首先,本研究提出了一个评估的红豆杉var.maire的生态效益的方法。即三维绿色生物量和生态效益的评估方法。有许多影响因素，其中包括自然因素(海拔、气候、土壤、温度)和人为因素(种植面积、密度、技术和管理方法)[5]。

第二, 红豆杉var.maire的生态效益主要包括地上水平和地下水平。地上水平的生态效益主要包括药用,木材,生态和环境友好价值。对于药用价值,它的叶子、树皮、树根和水果可入药。从红豆杉中提取的紫杉醇var.maire是一种重要的对白血病和在肿瘤具有防治作用的药物 [6]。生态值,它是一种重要的防风固沙的物种，而且园内种植有利于大面积的培养种植 [7]。对环境友好的价值观,它具有很强的适应能力和抗病能力,和良好的吸收有害气体清洁空气的能力。地下水平的好处主要包括水土保持、对土壤环境改进。

第三,我们的分析和研究是基于对紫杉醇var.maire的各种各样的生长观测数据。所以,它的生态效益评估和增长趋势是客观的。但是对于野生的和不同地理环境植株的研究缺乏全面的比较,因为我们只是收集观测站点的种植园内小于15年的植株，相对单一。同时,还需进一步研究其化学成分和分析研究空气监测、土壤性状的功能。同时,我们建立的模型只是根据观测数据的增长趋势和外部形态形成的,计算方法是相对简单的。在此基础上,我们希望在未来建立更全面,客观和具体的评估系统。

讨论

在这个研究中有三个不足。首先, 对紫杉醇var.maire的物理和化学研究相对较浅。尽管积累了一定的观测数据,但是还需利用物理和化学方法进一步研究树干、树枝和土壤结构。第二,研究根的生态效益是相对简单。只对15棵树木分析了根源,因此, 树木的数量或年龄不具代表性。第三,研究生态效益的方法相对简单。我们建立了生态效益的评估指标，评估生长状况、趋势和生态效果,但计算方法是不全面的，不充分的和不足量的，标准需要进一步完善。

总之,红豆杉var.maire是一个新兴的生态植物。它有多个生态效益，它可防风固沙、降低风速、保持水土和改善环境等。研究和分析其生态效益是基于三维绿色生物量，其有着积极的实用价值和指导意义。在这个研究中,我们把红豆杉的var.maire的三维生态效益评价指标作为为突破口,然后在宏观上使用简单的方法来处理复杂的东西使我们得到目的。这些将为科学的分析、评估和决策的红豆杉var.maire提供坚实的基础

参考文献

[1] B. Pan, “Research on Taxus Chinensis Var. Maire Industrial Development Strategies in Fujian,

China,” Journal of Fujian Forestry Science and Technology, vol. 31(2), 2004, pp. 100-103.

[2] J. Zhang and W. Ru, “Population Characteristics of Endangered Species Taxus Chinensis Var.

Maire and Its Conservation Strategy in Shanxi, China,” Population Ecology, vol. 52(3), 2010,

pp. 407-416, doi: 10.1007/s10144-009-0192-y.

[3] Z. Xie, L. Du, X. Li, and Y. Xiong, “Advances on Research of Taxus Chinensis Var. Maire,”

China Pharmaceuticals, vol. 18(15), 2009, pp. 3-5.

[4] W. Li, B. Jia, C. Wang, and G. Qie, “Research Status and Prospect of 3D Green Quantity of

Urban Forest,” World Forestry Research, vol. 21(4), 2008, pp. 31-34.

[5] S. Peng, C. Wang, H. Li, W. Li, F. Lin, and W. Chen, “Major Affecting Ecological Factors on

Growth of Taxus Spp,” Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, vol. 45(3), 2006,

pp. 65-69.

[6] Z. Zhou, and N. Yu, “Effect of Cultivation Measures on the Taxol Content of Taxus Chinensis

Var. Maire, ” Forest Research, vol. 23(1), 2010, pp. 120-124.

[7] H. You, S. Xian, H. He, B. Chen, Z. He, and J. Liu, “Resources Status and Protection Measures