华北落叶松人工林在山西的适应性

马佳琳，李新平，贺义才，王建义，郭 斌

(山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

华北落叶松人工林在山西的适应性

马佳琳，李新平，贺义才，王建义，郭 斌

(山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

以山西省华北落叶松人工林为研究对象，通过调查华北落叶松人工林在不同立地、不同气象因子条件下的生长差异，分析华北落叶松人工林在山西的适应性。结果表明：在纬度36°30′～39°00′，海拔1 900 m～2 200 m间，最适宜发展华北落叶松人工林。海拔1 400 m以下，不适宜发展华北落叶松人工林。华北落叶松在适宜的环境中，坡向、坡位、坡度等不是其生长的限制因子，生态位幅度较大。年降水量550 mm是华北落叶松人工林正常生长的下限，适宜的年均温为2 ℃～8 ℃,1月均温为-14.0 ℃～-7.0 ℃.

华北落叶松；人工林；适应性；山西

不同的纬度和经度对水热条件的分配有很大影响，从而形成了不同的气候区域。影响林分生长的生态因素有气候、地形和土壤，所以，要找出气象因子中与树木生长关系密切的因子，进而找出适合树木生长的最适环境因子。同时，一定气候区域范围内林分的生长也受海拔、坡向、坡度、坡位、土壤类型和土层厚度等地形和土壤因子的影响。通过分析林分生长量与立地因子之间的相关关系，可以找出影响林分生长的主要立地因子，并找出主要立地因子对林分生长影响的规律性。这对于林木的引种栽培、适地适树、造林地选择以及科学评价林分的立地质量都具有重要的实践意义。

华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtiiMayr)作为我国主要树种之一，在中国针叶林中占有重要地位，它是寒温带针叶林和其它地区高海拔森林的重要组成成分。华北落叶松具有速生、材质好、用途广、耐腐蚀、涵养水源等优点，是营造速生丰产林和水源涵养林的良好树种。笔者以山西省华北落叶松人工林为研究对象，分析华北落叶松人工林在不同立地、气象因子条件下的生长差异，以提出华北落叶松人工林在山西的生境选择和对立地条件的生长响应机制。

1 研究区自然概况

山西省地处黄河中游、黄土高原东部，北纬34°34′48″～40°43′24″，东经110°14′36″～114°33′24″，总面积15.66×104km2.大部分地区海拔都在1 000 m以上，山地、丘陵占总面积的80.3%.属温带大陆性季风气候，年均气温-4 ℃～14 ℃，年降水量400 mm～650 mm.

土壤地带性规律在山西表现为明显的纬度地带性，省境中南部为森林草原褐土地带，北部为干旱草原栗钙土地带，吕梁山以西是由森林草原向干旱草原过渡的灰褐土地带。在植被分布上，恒山以北属温带草原地带，旱生和旱中生草原植物区系成分的种类占优势；恒山以南属暖温带夏绿阔叶林地带。

2 研究方法

2.1 样地设置

在中条山、太行山、太岳山、吕梁山、关帝山、管涔山以及雁北山地华北落叶松人工林集中栽培区，根据海拔、坡向、坡位等设置样地，每种类型样地不少于3块，每块样地面积600 m2，共设置42块，分别调查样地的各项立地因子和林木的各项生长因子。

2.2 调查方法

2.2.1 树木解析

选择平均标准木，在0.0 m，1.3 m，3.6 m，5.6 m，7.6 m处各取一圆盘，龄阶为3 a，对所选取平均标准木进行树干解析，分析单木胸径、树高、蓄积生长过程。

2.2.2 环境因子

用GPS记录样地的经度、纬度、海拔、坡向、坡位、坡度等环境因子。

2.2.3 气象因子

调查收集样地附近县、市近30 a的气象资料，利用插值法推算样地的气象值，对各样地的年均温、1月均温、年降水量与树木生长量之间的关系进行回归分析。

2.3 数据处理

2.3.1 数据标准化

为了数据间的一致性，利用树木解析所得生长曲线，对树高和胸径的生长量进行标准化。考虑落叶松属速生树种，调查及收集的落叶松以35 a为标准年龄。

根据不同立地条件标准木的树干解析结果绘制树高生长曲线图。根据每个样地平均标准木的树高、胸径及材积，对照树高、胸径及材积生长曲线，用等比内插法找出各样地平均标准木的标准龄树高、胸径及材积。

2.3.2 数学分析方法

利用SPSS 20.0软件，对数据进行方差分析、多重比较等处理。

3 结果分析

3.1 水平分布

3.1.1 经纬度分析

华北落叶松人工林树高、胸径在经度上的分布规律见图1，图2.

图1 华北落叶松人工林树高在经度上的分布规律

图2 华北落叶松人工林胸径在经度上的分布规律

从图1，图2来看，华北落叶松人工林在山西的东西向分布不连续，集中在111°10′，111°30′，112°00′，113°30′ 4条经度带上，对应着吕梁、关帝、中条、太岳、管涔及太行、长城山和恒山，中间空白为平川盆地。表明华北落叶松人工林主要集中在山地。从生长量来看，无论是树高还是胸径，在经度上均没有表现出规律性。

华北落叶松人工林树高、胸径在纬度上的分布规律见第13页图3，图4.

从图3，图4可以看出，华北落叶松人工林在纬度35°00′～40°30′都有分布。树高生长呈现出偏左正态型，随纬度的增加先从低变高，到37°时达到最高值，38°后逐渐变低。胸径生长呈抛物线型，随纬度的增加从低变高，到37°时达到最高，之后逐渐平缓。纬度 36°30′ ～ 39°00′对应着太行山、太岳山、吕梁山、关帝山和管涔山地区，从生长量来看，华北落叶松人工林分布集中，树高、胸径生长量较大。

图3 华北落叶松人工林树高在纬度上的分布规律

图4 华北落叶松人工林胸径在纬度上的分布规律

提取经度 112°00′左右的中条、太岳及管涔山样地进行纬度变化分析，见图5.

图5 经度112°00′时华北落叶松在纬度上的分布特征

由图5可以看出，树高的变化趋势随纬度的增加呈抛物线型，到 36°40′时达到最高值，之后逐渐平缓。

以上分析可以看出，华北落叶松人工林在山西的水平分布与山脉走向一致，集中于太行山、太岳山、吕梁山、关帝山和管涔山地区，与经度变化基本没有相关性。

3.1.2 山地之间分析

通过经纬度分析可以看出华北落叶松人工林集中分布的范围，为进一步了解各山地华北落叶松人工林生长量间的差异性，对华北落叶松树高、胸径做单因素方差分析，见表1.

表1 各山地间方差分析

由表1可知，山地间华北落叶松树高差异极显著，胸径差异不显著。进一步进行多重比较(p<0.05)，见表2.

表2 各山地间华北落叶松树高多重比较

由表2可以看出，各山地间华北落叶松树高之间存在明显差异。太行林局、吕梁林局、太岳林局、管涔林局树高较大，一般在16 m以上；关帝林局、平顺县、恒山林场次之，树高在12.5 m左右；静乐县、长城山林场、中条林局树高最低，一般在11 m以下。这表明华北落叶松喜凉湿生境，在干热、寒旱地区生长情况较差。

3.2 垂直分布

3.2.1 海拔影响

华北落叶松在山地的分布，主要随海拔而变化。以每100 m为1个梯度对各海拔华北落叶松的树高、胸径进行方差分析，见表3.

由表3可知，不同海拔间华北落叶松树高差异极显著，胸径差异不显著。进一步进行多重比较(p<0.05)，见表4.

表3 不同海拔范围内方差分析

表4 华北落叶松不同海拔树高多重比较

各海拔华北落叶松树高之间存在明显差异。海拔1 900 m～2 200 m，树高可达17 m以上；海拔1 400 m～1 900 m，树高在15 m左右；海拔>2 200 m，树高在14 m左右；海拔<1 400 m，树高一般在10 m以下。另外，海拔1 700 m～1 800 m之间有2块样地在中条林局的山坡上部，树高仅8 m左右，对这个区间的总体树高产生了影响。

上述差异性表明，在纬度36°30′～39°00′，海拔1 900 m～2 200 m，最适宜发展华北落叶松人工林；海拔1 400 m以下，不适宜发展华北落叶松人工林。

3.2.2 坡向、坡位、坡度的影响

在海拔数据的基础上，剔除1 400 m以下的数据，对坡向、坡位、坡度进行差异性分析,见表5.

表5中树高、胸径都没有显著差异，表明华北落叶松在适宜的环境中，坡向、坡位、坡度等不是其生长的限制因子，生态位幅度较大。

3.3 主要气象因子与植物因子的相关性

植物的地带性分布规律是其随水、热条件变化分异的表征。影响植物分布的主要气象因子有年均温、1月均温、7月均温、年积温、年降水、年均湿度等。取年均温、1月均温、年降水3个气象因子，分析其与华北落叶松生长量的关系。

表5 坡向、坡位、坡度方差分析

3.3.1 年均温的影响

用年均温作自变量，分别与华北落叶松的树高、胸径进行相关性分析，经多种模型拟合后，其多项式表达如图6，图7.

图6 年均温与树高的相关性分析

图7 年均温与胸径的相关性分析

从图6，图7可以看出，年均温对华北落叶松树高、胸径生长的影响一致。在年均温2 ℃～8 ℃之间，华北落叶松树高、胸径较大，当年均温<2 ℃或>8 ℃时，树高、胸径较小。

3.3.2 1月均温的影响

1月均温对华北落叶松树高、胸径的影响趋势与年均温一致，如图8，图9.

图8 1月均温与树高的相关性分析

图9 1月均温与胸径的相关性分析

由图8，图9可以看出，当1月均温大于-7.0 ℃或小于-14.0 ℃时，华北落叶松树高、胸径较小。说明华北落叶松不适宜在极端低温及较高低温环境下生长。

3.3.3 年降水量的影响

经多种模型拟合，幂函数对降水量与华北落叶松树高、胸径相关性的拟合程度最好，如图10，图11.

图10，图11中，年降水量550 mm以上，华北落叶松树高、胸径随降水量增加基本呈直线上升趋势。表明，年降水量550 mm是保证华北落叶松人工林正常生长的最低值。

图10 降水量与树高的相关性分析

图11 降水量与胸径的相关性分析

4 结论

1) 华北落叶松人工林在纬度36°30′～39°00′，海拔1 900 m～2 200 m之间，树高可达17 m以上。海拔1 400 m以下，不适宜发展华北落叶松人工林。华北落叶松在适宜的环境中，坡向、坡位、坡度等不是其生长的限制因子，生态位幅度较大。

2) 年降水量550 mm是华北落叶松人工林正常生长的下限，适宜的年均温为2 ℃～8 ℃，1月均温为-14.0 ℃～-7.0 ℃.

[1] 刘红霞.气象因子对华北落叶松生长量影响研究[D].河北：河北农业大学，2009.

[2] 荀守华,曹汉玉,吴德军.日本落叶松生长量与立地因子的相关分析[J].山东师大学报：自然科学版，1995,10(3)：264-266.

[3] 吴中伦.针叶林[M].北京：中国林业出版社，2003.

[4] 李盼威，胡庆禄.华北落叶松速生丰产林培育技术[M].北京：中国林业出版社,2003.

[5] 张金屯，孟东平.芦芽山华北落叶松林不同龄级立木的点格局分析[J].生态学报,2004,24(1)：35-40.

Adaptability ofLarixPrincipis-rupprechtiiMayr Plantation in Shanxi Province

Ma Jialin，Li Xinping ，He Yicai，Wang Jianyi，Guo Bin

(ShanxiAcademyofForestSciences,Taiyuan030012,China)

The adaptability ofLarixprincipis-rupprechtiiMayr plantation in Shanxi was analyzed through investigating its growth differences under different sites and meteorological factors with theLarixprincipis-rupprechtiiMayr plantation in Shanxi Province as study object. The results showed that it was the most suitable for the development ofLarixprincipis-rupprechtiiMayr plantation at the latitude of 36°30′～ 39°00′ and altitude of 1 900 m～2 200 m. it was not suitable for the development ofLarixprincipis-rupprechtiiMayr plantation below the altitude of 1 400 m. In suitable environment, slope direction, slope position and slope were not the limiting factors to the growth ofLarixprincipis-rupprechtiiMayr, and the range of its ecological niche was relatively large. Annual precipitation of 550 mm was the lowest limit for the growth ofLarixprincipis-rupprechtiiMayr plantation,and the suitable conditions of its growth were annual average temperature at 2 ℃ ～ 8 ℃ and January mean temperature at -14.0 ℃～-7.0 ℃.

Larixprincipis-rupprechtiiMayr; Plantation; Adaptability; Shanxi province

2016-12-29

山西省科技攻关项目(20120311014-1)

马佳琳(1988— )，男，山西太原人，2011年毕业于山西农业大学，助理工程师。

S791.259

A

1007-726X(2017)02- 0011- 05