Improvement of residential area for sponge city construction in high altitude and severe cold area: a case study of Antaihuating Community, Xining City of northwestern China
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摘要:目的受既有建筑、管网、高差等基础条件的限制，城市建成区的海绵化改造是海绵城市建设的难点，尤其是高寒地区居住区海绵建设面临诸多现实问题和技术困难。本文以西宁市安泰华庭小区海绵化改造为例，详细介绍其海绵化改造具体方案，并验证实施方案的有效性，为此类地区开展海绵城市建设提供案例依据。方法通过对现状场地条件分析、LID设施的选择与布置，运用SWMM建立不同重现期（2年一遇、5年一遇、10年一遇、20年一遇、50年一遇）2 h降雨下海绵化改造前后的两种模型，并进行对比，同时在改造后模型中使用实测降雨数据模拟，并与排放口实测数据对比验证。结果（1） 依据场地现状可使用下凹绿地、植草沟渠、高强度透水铺装、屋顶花园、雨水调蓄池5种LID设施组合的海绵设施系统。（2） 在10、20及50年重现期降雨条件下，C1排水口的流量峰值分别降低了83.45%、79.31%和57.39%，峰现时间延迟了82、40和30 min，C3排水口的流量峰值分别降低了65.96%、34.04%和22.34%，峰现时间延迟了65、50和62 min，达到了很好的削峰延时效果；改造后50年重现期下排水口的流量均低于改造前2年重现期排放口的流量，小区的防洪排涝能力由2年一遇提高到50年一遇。（3） 通过与3次实际降雨值和产流数据对比，发现模拟数据与实际监控数据能够很好地匹配，说明设计模型的参数率定合理，模拟结论具有较高的可信度。结论使用多种LID设施组合的海绵系统改造后的区域相对于未改造区域的产流峰值、出流量均大幅度降低，充分说明了在高寒地区海绵化改造的实施有效地削减了外排量，实现了削峰、延时、去污等综合目标。Abstract:ObjectiveDue to the limitations of existing buildings, pipes and elevation difference and other basic conditions, the sponge transformation of urban built-up areas is a difficult point, especially in urban residential areas in alpine areas, which faces many practical problems and technical difficulties. Taking the Antaihuating Community in Xining City as an example, this paper introduces the sponge transformation design in detail, and verifies the effectiveness of the implementation, so as to provide case basis for the sponge city construction in such areas.MethodBased on the analysis of site conditions, LID facility selection and layout, two SWMM models (before and after the sponge transformation) were established to simulate the runoff under 2 hours rainfall in different return periods (2, 5, 10, 20 and 50 years). At the same time, using the observed rainfall data to verify the validation of the model simulation.Result(1) According to the current situation of the site, five kinds of LID facilities were introduced, namely rain garden, grassed swale, permeable pavement, roof garden and rainwater storage tank. (2) Comparing with the two SWMM models, the simulation data showed that under the conditions of 10, 20 and 50 years recurrence interval, in outlet C1, the peak discharge decreased by 83.45%, 79.31% and 57.39%, respectively. The peak flow time was delayed by 82 minutes, 40 minutes and 30 minutes. In outlet C3, the peak discharge decreased by 65.96%, 34.04% and 22.34%, respectively, the peak flow time was delayed by 65 minutes, 50 minutes and 62 minutes. After rebuilding, the discharge of drainage outlet in the recurrence interval of 50 years was lower than that of 2 years before the reconstruction. The flood control and drainage capacity of the community had been improved. (3) By comparing with the three actual rainfall and runoff data, it was found that the simulation data can match the actual monitoring data well, which shows that the parameter calibration of the SWMM model is reasonable and the simulation conclusion has a high credibility.ConclusionRelative to the unimproved area, the production peak runoff discharge of the reconstructed area is greatly reduced, which fully illustrates that the implementation of LID design effectively reduces the discharge and achieves the comprehensive objectives of peak cutting, delay and decontamination.
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红松（Pinus koraiensis），雌雄同株异花，为松科（Pinaceae）松属（Pinus）多年生常绿针叶树种，它主要分布在中国东北、日本岛、朝鲜半岛和俄罗斯远东地区，经济价值和生态效益极高[1-2]。在我国，红松集中分布于长白山、小兴安岭、完达山、张广才岭和老爷岭等地区，为国家二级保护野生植物，在寒温带针阔混交林中发挥巨大的生产作用[3-4]。由于干型好，耐腐蚀能力强，红松在木材加工、船舶建造和造纸等行业中被广泛应用[5]，此外，红松坚果中富含多种人体活动所需的营养物质和药用成分，如脂肪、蛋白质、不饱和脂肪酸和碳水化合物等，并可以有效的预防人体疾病、降低血脂、延缓衰老等[6-7]，具有较高的药用及经济价值。
红松良种选育已经进行多年，但由于其组培、扦插很难，嫁接存在砧木效应以及穗条产量限制等问题，红松无性系评价选择研究较少[8]，以种子园进行遗传改良则较多，迄今，优良家系评价选择是红松良种选育的重要手段[9]。张振等[10]对79个21年、25年和27年生红松半同胞家系的树高、胸径、材积等生长性状进行综合评价选择，筛选出表现优良的家系和单株，作为种子园营改建的优良材料。Wang等[11]以42个31年生红松半同胞家系为材料，对其树高、胸径、地径等9个生长性状进行评价分析，初步筛选出4个优良家系，为红松的良种选择提供参考。
了解亲本与子代之间的关系，探讨表型性状遗传特性是树种良种选育的重要基础[12]。为了获得高产稳产、遗传增益高的良种，对亲本和子代进行评价尤为重要。然而，过去对针叶树、尤其在红松遗传改良中，亲本表型与子代表型联合评价鲜见报道。本研究以吉林省汪清林业局红松良种基地、取自相同优树的37年生亲本无性系和35年生子代半同胞家系为材料，对其生长性状进行测定分析，利用多性状综合评价进行联合选择，选出优良种质材料，为今后红松的良种选育工作提供理论依据。
1. 试验材料和方法
1.1 试验林和试验材料
试验林位于吉林省延边朝鲜族自治州汪清林业局亲和种子园（129°51′E、43°06′N），该地点海拔806 m，年平均温度3.9 ℃，年平均降水量580 mm，无霜期110 ~ 141 d，平均日照时长2 700 h。
无性系试验材料选优于吉林省临江闹枝红松天然林和辽宁省本溪市林业局草河口林场的红松天然林，1983年采穗，利用髓心形成层贴接法进行嫁接建园，建园地点位于种子园第一生产区，建园亲本为49个无性系。种子园采用完全随机配置，单株小区，20次重复，株行距为5 m × 7 m。1985年，采集同一优树单株上的种子，1986年进行播种育苗，1990年于种子园子代林区造林，共计49个半同胞家系。试验采用随机完全区组设计，20株小区，3个区组，株行距为2 m × 2 m。种子园为防止林地间水土流失，促进母树生长，每年进行除草和施肥。
1.2 试验方法
本研究选择30个生长性状优良的37年生红松亲本无性系和35年生子代半同胞家系，与2019年10月对其树高（tree height，H）、胸径（diameter at breast height，DBH）、枝下高（tree height under the first branch，HFB）、分支角（branch angle，BRA）和冠幅（crown width，CW）等生长性状进行调查测量。利用胸径尺和Vertex Laser测高仪分别测量胸径和树高，量角器测量分支角，枝下高和冠幅利用米尺直接测量，其中分别测定单株南北和东西方向上的冠幅，取其平均值，作为单株冠幅。
1.3 数据分析方法
所有数据利用SPSS和R studio软件进行分析。
单株材积（Volume，V）[13]：
V=(H+3)g1.3f (1) 式中：H为树高，f为试验形数，红松的平均试验形数为0.33，g1.3为胸高处横断面积。
表型变异系数（PCV）[14]：
PCV=SD/¯X×100% (2) 式中：SD为表型标准差；
¯X 为某一性状群体的平均值。表型相关系数（r）[15]：
rp12=Covp12√σ2p1⋅σ2p2 (3) 式中：
Covp12 为2个性状的表型协方差，σ2p1 和σ2p2 分别为2个性状的表型方差。无性系方差分析线性模型为[16]（环境条件比较均匀，方差分析未考虑区组效应）：
Xijk=u+Ci+eijk (4) 式中：u为总体平均值，Ci为无性系间效应，eijk为环境误差。
家系方差分析线性模型为[17]：
Xijk=u+Fi+Bj+FiBj+eijk (5) 式中：u为总体平均值，Fi为家系间效应，Bj为区组间效应，eijk为随机误差。
利用布雷金多性状综合评价法对亲本无性系和子代家系及优良家系内单株进行综合评定选择，公式为[18]：
Qi=√n∑j=1ai (6) 式中：
ai=Xij/Xjmax ，Xij为某一性状（无性系或家系）的平均值，Xjmax为某一性状的最优值。计算单株Qi时，Xij为单株性状值。无性系重复力（R）[19]：
R = \frac{{\sigma _{\rm{A}}^2}}{{\sigma _{\rm{A}}^2 + \sigma _{\rm{e}}^2}} (7) 家系遗传力（h2）：
{h^2} = \frac{{\sigma _{\rm{F}}^2}}{{\sigma _{\rm{F}}^2 + \sigma _{{\rm{FB}}}^2/B + \sigma _{\rm{e}}^2/(NB)}} (8) 式中：
{\sigma _{\rm{A}}^2} 为无性系的方差分量，{\sigma _{\rm{F}}^2} 为家系的方差分量，{\sigma _{\rm{FB}}^2} 为家系与区组交互作用的方差分量，{\sigma _{\rm{e}}^2} 为机误的方差分量，B为区组数，N为区组内重复。单株遗传力（
h_N^2 ）：h_N^2 = \frac{{4\left( {{V_1} - {V_2}} \right)}}{{{V_1} + (B - 1){V_2} + B(N - 1){V_3}}} (9) 式中：V1为家系间的均方，V2为家系和区组交互作用的均方，V3为机误的均方，B为区组数，N为区组内重复。
无性系遗传增益公式[20]：
\Delta G = RW/\overline X \times 100\% (10) 家系遗传增益公式：
\Delta G = {h^2}W/\overline X \times 100\% (11) 单株遗传增益公式：
\Delta G = h_N^2W/\overline X \times 100\% (12) 式中：W为选择差，R为无性系重复力，h2为家系遗传力，
h_N^2 为单株遗传力，\overline X 为某一性状的平均值。2. 结果分析
2.1 各性状方差分析
对各性状进行方差分析，如表1所示，各性状在无性系和家系间均达到极显著差异水平（P < 0.01），家系枝下高在家系和区组的交互作用间的差异达极显著水平（P < 0.01），家系冠幅在区组内的差异达显著水平（P < 0.05），除此之外的各生长性状在区组及家系和区组的交互作用间的差异均未达显著水平（P > 0.05）。
表 1 30个无性系和家系各性状方差分析Table 1. Variance analysis of different traits in 30 clones and families项目 Item 性状 Trait 变异来源 Source of variation 自由度 df 均方 Ms F值 F value 无性系 Clone DBH 无性系 Clone 29 33.776 3.890** H 无性系 Clone 29 4.338 2.502** HFB 无性系 Clone 29 0.242 2.585** V 无性系 Clone 29 0.030 2.912** BRA 无性系 Clone 29 23.167 1.822** CW 无性系 Clone 29 4.024 3.751** 家系 Family 家系 Family 29 26.720 4.139** DBH 区组 Block 2 8.977 1.390 家系 × 区组 Family × block 58 6.541 1.013 家系 Family 29 34.596 3.362** H 区组 Block 2 1.072 0.838 家系 × 区组 Family × block 58 1.109 0.866 家系 Family 29 2.830 5.572** HFB 区组 Block 2 0.337 0.663 家系 × 区组 Family × block 58 0.835 1.645** 家系 Family 29 0.008 3.349** V 区组 Block 2 0.003 1.492 家系 × 区组 Family × block 58 0.002 1.021 家系 Family 29 66.740 5.071** BRA 区组 Block 2 9.956 0.756 家系 × 区组 Family × block 58 12.588 0.956 家系 Family 29 6.234 7.222** CW 区组 Block 2 2.675 3.098** 家系 × 区组 Family × block 58 1.047 1.213 注：DBH. 胸径；H. 树高；HFB. 枝下高；V. 材积；BRA. 分支角；CW. 冠幅。下同。Notes: DBH, diameter at breast height; H, tree height; HFB, tree height under the first branch; V, volume; BRA, branch angle; CW, crown width. The same below. 2.2 各性状表现及变异参数分析
各性状变异参数分析结果显示（表2），所有亲本无性系胸径的平均值为31.61 cm，变幅为28.95 ~ 32.88 cm；树高的平均值为12.38 m，变幅为11.79 ~ 13.22 m；枝下高的平均值为2.13 m，最大为2.34 m，最小为1.94 m；材积的平均值为0.41 m3，最大为0.49 m3，最小为0.33 m3；分支角和冠幅的平均值分别为86.24°和9.00 m。亲本无性系各性状表型变异系数变化范围为4.19% ~ 25.88%，重复力变化范围为0.45 ~ 0.74，除分支角外，其余性状重复力均超过0.60。
表 2 30个无性系和家系各性状平均值及表型变异Table 2. Average and phenotypic variation of different traits in 30 clones and families性状 Trait 平均值 Average 标准差 SD 变幅 Variable amplitude PCV R h2 h_N^2 无性系 Clone DBH/cm 31.61 3.08 28.95 ~ 32.88 9.75 0.74 H/m 12.38 1.35 11.79 ~ 13.22 10.89 0.60 HFB/m 2.13 0.31 1.94 ~ 2.34 14.71 0.61 V/m3 0.41 0.10 0.33 ~ 0.49 25.88 0.66 BRA/(°) 86.24 3.61 84.22 ~ 87.69 4.19 0.45 CW/m 9.00 1.08 8.37 ~ 9.88 12.01 0.73 家系 Family DBH/cm 18.90 2.67 17.13 ~ 20.81 14.12 0.76 0.38 H/m 11.98 1.21 11.14 ~ 13.04 10.09 0.85 0.56 HFB/m 3.90 0.78 3.25 ~ 4.52 19.91 0.70 0.44 V/m3 0.14 0.05 0.11 ~ 0.18 34.33 0.70 0.29 BRA/(°) 85.35 3.85 81.63 ~ 87.80 4.51 0.81 0.48 CW/m 3.83 1.03 3.07 ~ 4.60 26.79 0.83 0.66 注：PCV. 表型变异系数；R. 重复力；h2. 遗传力；h_N^2. 单株遗传力。Notes: PCV, phenotypic variation coefficients; R, repeatability; h2, heritability; h_N^2, individual heritability. 子代家系胸径的平均值为18.90 cm，最大为20.81 cm，最小为17.13 cm；树高的平均值为11.98 m，最大为13.04 m，最小为11.14 m；枝下高的平均值为3.90 m，变幅为3.25 ~ 4.52 m；材积的平均值为0.14 m3，变幅为0.11 ~ 0.18 m3。分支角和冠幅的平均值分别为85.35°和3.83 m。家系表型变异系数变化范围为4.51% ~ 34.33%，各性状遗传力较高，均超过0.70，变化范围为0.70 ~ 0.85，家系内各性状单株遗传力变化范围为0.29 ~ 0.66。
2.3 各性状相关性分析
对各性状进行相关性分析（图1），结果表明，亲本无性系间胸径、树高、材积和冠幅各性状间均达极显著正相关水平，其中胸径和材积相关性最高（0.96）；枝下高和树高（0.09）、分支角（0.11）达极显著正相关水平。子代家系间胸径、树高、材积和冠幅各性状间均达极显著正相关水平，其中胸径和材积相关性最高（0.98）；枝下高与树高达显著正相关水平（0.23）；分支角与胸径、树高、材积和枝下高等性状均呈极显著正相关水平，冠幅与枝下高及分支角呈显著正相关水平。对比无性系和家系生长性状来看，无性系胸径、树高、材积和冠幅等性状与家系胸径、树高、材积和冠幅等性状间均表现出极显著正相关水平，家系分支角与无性系树高及材积分别呈极显著正相关（0.11）和显著正相关水平（0.08），家系枝下高和无性系分支角间呈显著负相关水平（−0.07）。
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图 1 30个无性系和家系各性状相关性A. 无性系胸径(DBH)；B. 无性系树高(H)；C. 无性系材积(V)；D. 无性系枝下高(HFB)；E. 无性系分支角(BRA)；F. 无性系冠幅(CW)；G. 家系胸径(DBH)；H. 家系树高(H)；I. 家系材积(V)；J. 家系枝下高(HFB)；K. 家系分支角(BRA)；L. 家系冠幅(CW)。*表示相关达显著水平(P < 0.05)，**相关达极显著水平(P < 0.01)，***相关达最显著水平(P < 0.001)。A, the DBH for clone (DBH); B, tree height for clone (H); C, volume for clone (V); D, tree height under the first branch for clone (HFB); E, branch angle for clone (BRA); F, crown width for clone (CW); G, the DBH for family (DBH); H, tree height for family (H); I, volume for family (V); J, tree height under the first branch for family (HFB); K, branch angle for family (BRA); L, crown width for family (CW). * represents correlation is significant at the 0.05 level, ** represents correlation is significant at the 0.01 level, *** represents correlation is the most significant at P < 0.001 level.Figure 1. Correlation coefficients among different traits in 30 clones and families2.4 各性状主成分分析
各性状主成分分析结果如表3所示，无性系主成分Ⅰ的特征值为3.00，贡献率为50.06%，胸径、树高、材积和冠幅等性状特征值较高，变化范围为0.75 ~ 0.97；主成分Ⅱ的特征值为1.11，贡献率为18.44%，枝下高和分支角等性状特征值较高，均高于0.70。子代家系主成分Ⅰ的特征值为3.19，贡献率为53.08%，胸径、树高、材积和冠幅等性状特征值较高，变化范围为0.81 ~ 0.96；主成分Ⅱ的特征值为1.22，贡献率为20.29%，分支角和枝下高特征值分别为0.69和0.81。无性系和家系的2个主成分的累计贡献率分别为68.50%和73.37%，代表了材料中无性系和家系各性状的大部分信息。
表 3 各性状主成分分析Table 3. Principal component analysis of different traits主要成分因子
Principal component factor无性系 Clone 家系 Family 主成分 Ⅰ Component Ⅰ 主成分 Ⅱ Component Ⅱ 主成分 Ⅰ Component Ⅰ 主成分 Ⅱ Component Ⅱ 特征值 Eigenvalue 3.00 1.11 3.19 1.22 贡献率 Contribution/% 50.06 18.44 53.08 20.29 累计贡献率 Cumulative contribution/% 50.06 68.50 53.08 73.37 DBH 0.91 −0.09 0.91 −0.20 H 0.81 0.06 0.85 0.14 HFB 0.07 0.75 0.15 0.80 V 0.97 −0.05 0.96 −0.15 BRA 0.08 0.73 0.23 0.70 CW 0.75 −0.04 0.81 −0.10 2.5 优良无性系和家系选择
依据主成分分析结果，以胸径、树高、材积和冠幅等生长性状为指标对30个亲本无性系和子代家系进行综合评价选择，Qi值见表4和表5。以10%的入选率对无性系进行筛选，其中无性系25、22和27入选，入选无性系胸径、树高、材积和冠幅的平均值分别为32.97 cm、13.00 m、0.46 m3和9.64 m，分别比总平均值高1.36 cm、0.62 m、0.05 m3和0.64 m，遗传增益分别为3.19%、3.03%、8.75%和5.24%。以10%的入选率对家系进行筛选，入选的家系有6、2和19，入选家系胸径、树高、材积和冠幅的平均值分别为20.55 cm、12.49 m、0.17 m3和4.26 m，分别比总平均值高1.65 cm、0.50 m、0.03 m3和0.44 m，遗传增益分别为6.58%、3.55%、14.40%和9.46%。
表 4 无性系Qi值Table 4. Qi values of different clones无性系
CloneQi值
Qi value无性系
CloneQi值
Qi value无性系
CloneQi值
Qi value25 1.98 10 1.91 7 1.89 22 1.97 30 1.90 11 1.88 27 1.95 5 1.90 24 1.88 21 1.93 29 1.90 1 1.88 23 1.92 6 1.90 14 1.88 28 1.92 13 1.90 2 1.88 17 1.92 26 1.89 9 1.87 8 1.91 18 1.89 12 1.84 19 1.91 20 1.89 4 1.82 16 1.91 3 1.89 15 1.82 表 5 家系Qi值Table 5. Qi value of different families家系
FamilyQi值
Qi value家系
FamilyQi值
Qi value家系
FamilyQi值
Qi value2 1.97 12 1.89 17 1.83 6 1.97 18 1.88 3 1.83 19 1.95 21 1.87 27 1.81 14 1.94 24 1.87 16 1.80 4 1.93 11 1.87 29 1.79 23 1.92 20 1.87 10 1.79 15 1.92 22 1.87 28 1.78 25 1.90 1 1.85 13 1.78 5 1.90 8 1.85 9 1.76 30 1.89 7 1.84 26 1.75 2.6 单株选择
依据主成分分析结果，以胸径、树高、材积和冠幅等生长性状为评价指标对优良家系内的单株进行综合评价，Qi值见表6。以10%入选率进行选择，共筛选优良单株9株，入选优良单株胸径、树高、材积和冠幅平均值分别比总平均值高5.45 cm、1.28 m、0.11 m3和2.06 m，单株遗传增益分别为10.41%、6.98%、21.31%和37.37%。
表 6 优良家系内单株Qi值Table 6. Qi value of different single plants in excellent families家系 Family 区组 Block 株号 Plant No. Qi 6 1 9 1.87 2 3 5 1.81 19 2 2 1.78 2 2 9 1.78 19 1 2 1.78 19 2 8 1.75 2 2 2 1.74 6 2 1 1.74 2 1 7 1.73 2 2 8 1.73 6 2 2 1.46 19 1 6 1.45 2 3 7 1.44 2 3 9 1.43 6 3 8 1.43 19 2 4 1.42 19 1 10 1.40 19 3 10 1.39 19 3 8 1.39 19 3 2 1.37 3. 结论与讨论
遗传和变异是进行林木遗传改良的基础[21-22]。本研究中30个红松亲本无性系和子代半同胞家系间各性状均达到极显著差异水平（P < 0.01），表明不同无性系和家系间各指标均具有较大差异，这与蒋路平[8]和张秦徽等[23]的结果相似，说明本研究材料具有较高的改良潜力，通过生长性状来选择优质无性系或家系可为后续遗传改良提供优良材料。本研究中家系各性状在区组及家系和区组的交互作用间的差异不显著，表明本试验林营建地点的区域环境差异较小。表型变异系数对优良材料的选择具有重要意义，反应了不同群体性状间的变异程度，变异系数越大，表明越具有选择潜力[24]。本研究中对亲本和子代生长性状的变异系数进行分析，结果表明，两者材积表型变异系数均最大，分别达25.88%和34.33%，这与梁德洋等[25]的研究结果较为相似，表明材积变异空间较大，可作为筛选红松优良材料的选择指标。家系中除树高和分支角两个指标表型变异系数与无性系相似外，其余指标表型变异系数均显著高于无性系，表明子代家系在响应相应环境变化时，产生的差异和具有的选择潜力在一定程度上要优于无性系。
重复力是衡量某一性状在不同时间、不同地点其表型特征是否可以持续稳定遗传的判定指标，重复力越高，说明受外界环境影响越小[26]。本研究中，亲本无性系除分支角外，各性状重复力均大于0.60，这与王庆娜[27]的研究结果相似，表明所选无性系材料各性状受环境影响较小。遗传力表示亲本将性状的特性遗传给子代的能力，遗传力越大，越能稳定的遗传给子代[28]。本研究中，子代家系各性状遗传力均大于0.70，显著高于王芳等[29]对29年生红松的研究，属于高遗传力[30]，表明所选家系材料各性状能够稳定遗传给子代。各无性系或家系不同生长性状间差异较为广泛，这有利于红松生长优良的无性系或家系的选择。本研究中各性状的单株遗传力为0.29 ~ 0.66，均小于家系性状间遗传力，表明性状间的遗传差异在家系水平能够更加稳定的遗传给后代。
相关系数代表各个性状之间的相关关系，可以利用相关性确定各性状指标之间的关联程度[31-32]。本研究中无性系胸径、树高、材积和冠幅间均具有极显著正相关，家系内这些性状间也达到了极显著正相关水平，这与Liang等[4]和王璧莹等[33]的研究结果相似，表明这些性状间相互影响，控制这些性状发育的基因可能存在一定程度的关联。其中无性系材积与胸径、家系材积与胸径之间相关性较大，相关系数均超过0.90，表明材积和胸径之间关联性更好，相似的结果在王芳等[29]和Zhang等[34]的研究中也有体现。以往的研究很少有将亲本和子代性状同时进行相关性分析，本研究为了评价亲本和子代各性状是否存在遗传相关，结合无性系和家系生长性状进行联合分析，结果显示胸径、树高、材积和冠幅之间均相关，表明这些性状在亲本和子代之间关联程度高，可为红松树种的选择提供一定指导，即通过对无性系上述指标的测定，推测其子代相应指标的变化，对其种子的应用提供一定程度的理论基础。本研究中亲本无性系和子代家系之间的分支角和枝下高性状间的相关性不显著，这可能是由于子代林密度过大，生长发育过程中受林分密度环境影响较大。
育种目标决定育种方法和方向[35-36]。本研究通过主成分分析结果发现，在无性系和家系的主成分Ⅰ中，胸径、树高、材积和冠幅等生长性状的贡献率大、特征值高，各性状间相关性达极显著水平，可作为优良红松种质资源综合评价的候选指标。以10%的入选率对无性系、家系和家系内优良单株进行筛选，入选的无性系、家系和单株均显示一定的遗传增益，且优良单株 > 优良家系 > 优良无性系，对目标性状改良所取得的增益逐步增高，入选材料为后期种子园升级、良种生产和红松林分营建提供了基础和材料保障。通过多种方法联合评价，结果显示亲−子代表型相关性很强，且各指标遗传力（重复力）均很高，但是入选子代家系与入选亲本无性系并不相同，进一步表明植物的生长发育受遗传因素与环境因素共同作用。
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图 1 西宁市海绵城市建设试点区域范围及项目位置图
Figure 1. Pilot area of sponge city construction in Xining City and the site
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图 5 改造前的路面铺装及路侧排水沟
Figure 5. Pavement and roadside drainage ditch before reconstruction
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图 17 改造前后2年一遇2 h降雨下C1和C3排水口流量变化
Figure 17. Flow variation of C1 and C3 drainage outlets under 2-hour rainfall in two years recurrence interval before and after reconstruction
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图 21 改造前后50年一遇2 h降雨下C1和C3排水口流量变化
Figure 21. Flow variation of C1 and C3 drainage outlets under 2-hour rainfall in fifty years recurrence interval before and after reconstruction
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图 18 改造前后5年一遇2 h降雨下C1和C3排水口流量变化
Figure 18. Flow variation of C1 and C3 drainage outlets under 2-hour rainfall in five years recurrence interval before and after reconstruction
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图 19 改造前后10年一遇2 h降雨下C1和C3排水口流量变化
Figure 19. Flow variation of C1 and C3 drainage outlets under 2-hour rainfall in ten years recurrence interval before and after reconstruction
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图 20 改造前后20年一遇2 h降雨下C1和C3排水口流量变化
Figure 20. Flow variation of C1 and C3 drainage outlets under 2-hour rainfall in twenty years recurrence interval before and after reconstruction
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图 22 5月9日降雨SWMM模型模拟C1排水口流量曲线
Figure 22. Simulated flow curve of C1 outlet by SWMM model on 9 May
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图 23 5月21日降雨SWMM模型模拟C1排水口流量曲线
Figure 23. Simulated flow curve of C1 outlet by SWMM model on 21 May
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图 24 6月7日降雨SWMM模型模拟C1排水口流量曲线
Figure 24. Simulated flow curve of C1 outlet by SWMM model on 7 June
表 1 下垫面情况及目标径流量计算
Table 1 Calculation of the target runoff catchment volume
下垫面类型
Type of underlying surface面积
Area/m2雨水径流系数
Runoff coefficient径流总量控制率
Runoff control rate/%对应降雨量
Rainfall /mm目标径流量
Target runoff catchment volume/m3绿地 Green land 无地下建筑绿地及有地下建筑绿地（覆土厚度 ≥ 0.5 m）
No underground building green land and green land above the underground building (thickness of soil ≥ 0.5 m)27 212.96 0.15 88.8 15.2 62.05 路面铺装 Pavement 砖 Brick 43 235.24 0.6 88.8 15.2 394.31 混凝土 Concrete 6 397.30 0.9 88.8 15.2 87.52 透水铺装 Permeable pavement 1 883.97 0.35 88.8 15.2 10.02 屋面 Roof top 硬屋面、未铺石子的平屋面
Hard, unpaved flat roofs26 359.19 0.9 88.8 15.2 360.59 水系 Water 1 451.64 1 88.8 15.2 22.06 合计 Total 106 540.31 936.55 
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表 2 子汇水分区目标径流量与设计消纳径流量对比
Table 2 Comparison of the target runoff and designed runoff volume
m3 汇水分区编号
Catchment area No.目标径流量
Target runoff volume设计消纳径流量
Designed volumeA 145.29 353.17 B 160.09 459.29 C 243.90 568.94 D 23.70 49.50 E 117.25 130.00 F 246.32 270.00 合计 Total 936.55 1 830.9
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表 3 水文水力模块参数
Table 3 Hydrological and hydraulic module parameters
曼宁粗糙率 Manning roughness 地表洼蓄量 Depression storage Horton 渗透模型参数 Horton percolation model parameter 不透水粗糙率
N-imperv透水粗糙率
N-perv不透水洼蓄量
Des-imperv/mm透水洼蓄量
Des-perv/mm无低洼地不
透水区比例
Zero-imperv/%最大渗透率
Max. infil/
(mm·h− 1)最小渗透率
Min. infil/
(mm·h− 1)衰减常数
Decay
constant/h− 1干燥时间
Drying
time/d0.013/0.025 0.24 1.27 3.18 25 40 6 4.14 7
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表 4 LID设施参数
Table 4 LID facility parameters
设施类型 Facility type 设施结构 Construction of the facility 设施参数 Facility parameter 取值 Value 生物滞留池 Bio-retention 表面层 Surface layer 存水高度 Deep of water/mm 200 表面坡度 Surface slope/% 0.4 土壤层 Soil layer 厚度 Thickness/mm 700 孔隙度 Porosity 0.2 排水层 Drainage layer 厚度 Thickness/mm 200 孔隙率 Porosity 0.35 屋顶绿化 Green roof 表面层 Surface layer 存水高度 Deep of water/mm 50 表面坡度 Surface slope/% 2 土壤层 Soil layer 厚度 Thickness/mm 150 孔隙度 Porosity 0.3 排水垫层 Drainage layer 厚度 Thickness/mm 0 孔隙比 Void ratio 0 干燥时间 Drying time/d 7
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表 5 不同重现期西宁地区降雨的特征
Table 5 Characteristics of rainfall in Xining in different recurrence intervals
重现期
Recurrence interval2 h 降雨量
Rainfall in two hours/mm平均雨强
Average rainfall intensity/(mm·min− 1)峰值雨强
Peak rainfall intensity/(mm·min− 1)2年一遇 2 years interval 16.18 0.14 1.69 5年一遇 5 years interval 21.11 0.18 2.21 10年一遇 10 years interval 24.83 0.21 2.59 20年一遇 20 years interval 28.56 0.24 2.98 50年一遇 50 years interval 33.48 0.28 3.5
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表 6 3场降雨的特征数据
Table 6 Characteristic data of three rainfall events
降雨时间
Rainfall time总降雨量
Total rainfall depth/mm最大降雨强度
Max. rainfall intensity/(mm·min− 1)降雨时段平均雨强
Average rainfall intensity/(mm·min− 1)降雨等级
Rainfall class5月9日08:00—10日07:59
9 May 08:00−10 May 07:597.5 0.1 0.1 小雨
Light rain5月21日08:00—22日07:59
21 May 08:00−22 May 07:5910.5 0.1 0.1 中雨
Moderate rain6月7日08:00—8日07:59
7 June 08:00−8 June 07:5912 0.5 0.16 中雨
Moderate rain
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表 7 C1和C3排放口的监测数据对比
Table 7 Comparison of monitoring data for C1 and C3 outlet
降雨时间
Rainfall time降雨量
Rainfall depth/mm排放口
Outlet汇水区面积/hm2
Catchment area/ha峰值流量
Peak flow rate/（m3·h− 1）外排总量
Discharge volume/m3单位面积外排量/（m3·hm− 2）
Unit area discharge/（m3·ha− 1）5月9日
9 May7.5 C1 5.69 106.515 279.471 49.1 C3 4.96 12.482 23.587 4.8 5月21日
21 May10.5 C1 5.69 190.247 437.967 77.0 C3 4.96 31.482 42.070 8.5 6月7日
7 June12 C1 5.69 338.928 440.366 77.4 C3 4.96 58.944 26.717 5.4
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