地形对高海拔地区杉木公益林生长的影响

王大州, 张植志, 朱 昕

1.城步苗族自治县县林业局， 湖南 城步 422500；2.湖南省林业局， 湖南 长沙 410004)

生态公益林是为维护和改善生态环境，保持生态平衡，保护生物多样性等满足人类社会的生态、社会需求和可持续发展为主体功能，主要提供公益性、社会性产品或服务的森林、林木、林地。城步苗族自治县现有公益林面积11.31万hm2，杉木公益林面积约占30%，在城步县林业发展和生态保护等方面发挥着非常重要作用。随着国家对生态保护的加强，对公益林和高海拔造林的研究也不断增多，有针对公益林的空间结构和生态价值方面研究[1-5];有针对在高海拔地区杉木造林方面的研究[6-7]，为培育杉木资源提供了更为广阔的发展空间。在此基础上，笔者选择海拔1700m左右地区对杉木公益林生长情况进行调查，研究不同坡向、坡位、坡度等地形因子对杉木林生长的影响，为高海拔地区培育杉木公益林提供了技术支撑。

1 研究区概况

城步苗族自治县位于湘桂边陲，地处中亚热带季风湿润气候区，属中亚热带山地气候，四季分明，雨量充沛，冬少严寒，夏无酷暑，山地逆温效应明显。全年日照时数在1134.6～1601.5h，年平均气温为16.1℃，年平均降水量1218.5mm，年平均降雪日数9.8d，相对湿度年平均在75%～83%，年平均有霜日数为17.1d。研究地位于城步县南山牧场，海拔1650～1750m，土壤为山地黄棕壤，年平均气温11℃，年平均无霜日约310d，年平均降水量1500mm；多雾，相对湿度年平均90%。

2 研究方法

2.1 样地设置

样地设置为40m×25m的长方形标准地，面积1000m2(与等高线平行边长为40m，垂直于等高线边长为25m)，分别设置在不同坡向(东南坡、西南坡、东北坡、西北坡)、不同坡位(下坡、中坡、上坡)、不同坡度(<25°、25°～45°、>45°)，平均树龄均为30年的人工杉木公益林林地。

2.2 样地调查

对样地进行每木检尺[8-9]，检尺位置为树干距上坡根颈1.3m高度处，检尺起测胸径为5cm，用测高仪测量树高，用钢卷围尺测量胸径。对各个坡向、坡位、坡度分别调查3个样点，计算不同坡向、坡位、坡度杉木公益林的平均胸径、平均树高和平均蓄积量。

2.3 数据处理

根据所测量的树高和胸径，通过二元立木材积表查出每个径阶的单株材积，再乘以径阶株数得出径阶蓄积，所有径阶蓄积之和即为样地蓄积量，样地蓄积量除以样地公顷面积即为公顷蓄积。参数计算公式：

样地蓄积=∑各径阶检尺株数×径阶单株材积。

3 结果与分析

3.1 坡向对高海拔地区杉木公益林生长的影响

通过对东南坡、西南坡、东北坡、西北坡等不同坡向的杉木公益林生长情况进行调查，研究不同坡向对杉木公益林生长的影响[10-12]，调查结果见表1。

表1 坡向对杉木公益林生长的影响Tab.1 Effects of slope direction on growth of Cunning-hamia lanceolata public welfare forest坡向样地号平均胸径/cm平均树高/m平均蓄积量/(m3·hm-2)114.910.6151.04东南坡214.710.3146.26 314.29.9137.84平均值14.610.3145.05414.310.2144.57西南坡514.09.6138.93613.59.3134.81 平均值13.99.7139.44714.29.8142.65 东北坡813.79.5131.55 913.49.0128.30 平均值13.89.4134.171013.79.2128.34西北坡1113.29.0124.131212.88.7116.72 平均值13.29.0123.06

从表1看出，高海拔地区人工杉木公益林在东南坡生长最好，平均胸径14.6cm，平均树高10.3m，平均蓄积量达145.05m3·hm-2，西北坡生长较差，平均胸径13.2cm，平均树高9.0m，平均蓄积量为123.06m3·hm-2，西南坡与东北坡杉木生长情况及平均蓄积量居两者之间。坡向影响杉木生长的直接因素是光照，从而影响杉木的光合作用，进而影响杉木林的胸径和树高，因东南坡向的光照最充分，所以杉木生长最好;西北坡向光照较弱，杉木生长较差。从总体上来看各个坡向的杉木生长情况及平均蓄积量相差不大，说明在其他环境条件相同的情况下，坡向对杉木公益林生长影响较小。

3.2 坡位对高海拔地区杉木公益林生长的影响

通过对下坡、中坡、上坡等不同坡位杉木公益林生长情况进行调查，研究坡位对杉木公益林生长的影响[10-12]，调查结果见表2。

表2 坡位对杉木公益林生长的影响Tab.2 Effect of slope position on growth of Cunninghamia lanceolata public welfare forest坡位样地号平均胸径/cm平均树高/m平均蓄积量/(m3·hm-2)115.611.1163.53下坡215.210.9155.84 314.810.5150.50 平均值15.210.8156.62414.210.0138.79中坡513.99.7128.86613.39.2127.50 平均值13.89.6131.72712.78.6103.81上坡812.38.3100.32911.77.896.77 平均值12.28.2100.30

由表2可知，杉木公益林在下坡生长最好，平均胸径15.2cm，平均树高10.8m，平均蓄积量达156.62m3·hm-2；其次是中坡，平均胸径13.8cm，平均树高9.6m，平均蓄积量为131.72m3·hm-2；上坡最差，平均胸径12.2cm，平均树高8.2m，平均蓄积量仅为100.30m3·hm-2。说明在高海拔地区，土壤肥力、湿度、温差、风力都是影响杉木生长的重要因素，因下坡温差小、湿度大、风力弱、土壤深厚肥沃，对杉木林生长最好;而上坡因温差大、湿度低、风力强、土壤瘠薄肥力差，杉木生长最差;中坡的气候土壤条件介于两者之间，杉木生长中等。各个坡位的杉木生长情况及平均蓄积量相差大，说明坡位对杉木公益林生长有的影响最大。

3.3 坡度对高海拔地区杉木公益林生长的影响

通过对坡度分别为<25°、25°～45、>45°的杉木公益林生长情况进行调查，研究坡度对杉木公益林生长的影响[11-13]，调查结果见表3。

从表3可以看出，坡度在<25°时，杉木公益林生长最好，平均胸径14.8cm，平均树高10.5m，平均蓄积量达149.54m3·hm-2；坡度在25°～45°时，杉木生长次之，平均胸径14.2cm，平均树高10.0m，平均蓄积量为132.97m3·hm-2；坡度在>45°以上时，杉木生长最差，平均胸径13.0cm，平均树高9.0m，平均蓄积量为109.20m3·hm-2。说明土壤的保肥保水性能也是影响杉木生长的一个重要因素，坡度越大，土壤保肥保水性能越差，对杉木生长影响较大。

表3 坡度对杉木公益林生长的影响Tab.3 Effects of slope gradient on the growth of Cunning-hamia lanceolata public welfare forest坡度样地号平均胸径/cm平均树高/m平均蓄积量/(m3·hm-2)115.211.0157.67 25°214.910.6148.72314.310.0142.23平均值14.810.5149.54414.710.4136.65 25°～45°514.310.1135.38613.79.6126.88平均值14.210.0132.97713.59.6113.6345° 813.19.1109.33912.58.4104.64 平均值13.09.0109.20

4 结论与讨论

(1)在高海拔地区中坡位是影响杉木公益林生长最重要的地形因子，其次是坡度，坡向影响较小。该结论与陈淑容[14]“关于不同立地因子对楠木生长的影响”的研究结果基本一致。地形主要是通过对林地的土壤肥力、养分、水分和光照的影响进而影响林木的生长。坡位影响着与林木生长密切相关的林地土壤肥力、养分、水分的分布[15]，土壤养分和水分随着坡位的增高而减少，对杉木公益林生长影响显著。坡度影响着林地土壤的保肥保水性能，坡度越大，土壤养分、水分和有机物质容易流失，对杉木生长影响较为显著。坡向是通过光照影响林木的生长，在高海拔地区，由于雾多、阴雨天多，各个坡向光照时长相差不大，所以在营林措施、其他环境条件基本相同的条件下，坡向对杉木公益林生长影响不显著。

(2)从坡位影响因子分析，杉木公益林在下坡位生长最好，中坡位次之，上坡位最差。该结论与杨意洪[16]、周全发[17]等研究结果相符合。在下坡由于土壤深厚肥沃、水分充足，且温差小、湿度大、风力弱，最适宜杉木生长;而上坡因土壤瘠薄肥力差、水分缺乏，且温差大、湿度低、风力强，不适宜杉木生长;中坡的气候土壤条件介于两者之间，杉木生长中等。在高海拨地区培育杉木公益林应以选择下坡(或山冲、谷地)最佳，其次是中坡，不宜选择上坡。坡位对杉木公益林生长影响最大。

(3)从坡度影响因子分析，杉木公益林在坡度<25°生长最好，>45°坡地生长最差，25°～45°坡地生长中等。因为小于 25°坡的土壤保肥保水性能最好，有利于杉木生长;>45°坡的土壤保肥保水性能差，土壤瘠薄、干燥、肥力差，对杉木生长影响较大;25°～45°坡的土壤保肥保水性能居两者间，对杉木生长影响不大。在高海拨地区培育杉木公益林应以选择<25°的平缓坡最佳，25°～45°的坡地次之，不宜选择>45°的陡坡。坡度对杉木公益林生长影响较大。

(4)从坡向影响因子分析，杉木公益林在东南坡生长最好，西北坡生长较差，其它坡向杉木生长情况居两者之间。因东南坡光照相对较长，有助于光合作用和林木生长;西北坡光照较短，光合作用与林木生长均受影响。在高海拔地区(南山牧场)，由于多雾、多阴雨、海拔高等特殊气候、地理环境条件的影响，坡向对杉木公益林生长影响不显著。在造林实践中建议优先选择光照时间较长的东南坡，其次是南坡和东坡。坡向对杉木公益林生长影响较小。