长白山区天然蒙古栎林空间分布规律的研究

张 骁，孟得干，王大岭，郭佳忱，李 杨，杨利君

(1.吉林省林业勘察设计研究院，吉林 长春 130022；2. 桦甸市林业局，吉林 吉林 132400)

蒙古栎(Quercusmongolica)为壳斗科栎属落叶乔木[1,2]。我国蒙古栎资源丰富，主要分布在黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、河北、山东等地[3,4]。蒙古栎作为长白山区阔叶红松林顶级群落的重要组成，是干扰次生林演替的主要树种，在森林生态系统的稳定与恢复中扮演着重要角色[5-7]。林分空间分布规律是林木个体在特定生存空间内相对静止的分布形态，是特定时期物种对其生境的适应和选择等综合作用的结果[8]。为了探讨不同立地条件下的林木分布，国内外众多学者已对林木在不同立地因子下的空间分布进行了研究。Viedma O等应用空间统计建模方法，分析了西班牙东部地中海不同灌木类型分布的不同环境条件，主要环境因子有坡向、坡度和海拔等[9]。张超等对西藏灌木林空间分布影响因素进行了分析，总体上看，西藏主要类型灌木林的空间分布在不同程度上均受大尺度环境因子的影响，主要表现在经度、纬度和海拔上[10]。张景路等研究发现，地形因子与阿尔泰山乔木林的空间分布在0.01水平上显著相关，乔木林适宜生长在海拔1 500～2 400 m，坡向为北坡、东北坡、西北坡，坡度为斜坡、陡坡、急坡的区域[11]。唐丽丽等研究发现，海拔、坡度、坡位和人为干扰程度是影响华北地区核桃楸分布的主要因子，研究区域内的核桃楸大部分生长于山体中下部海拔较低的缓坡，且人为干扰相对较少的区域[12]。目前，对林木空间分布规律的研究多见于样地调查数据及卫星影片资料，基于ArcGis软件空间分析工具结合森林资源调查小班数据库，对林分空间分布的研究相对较少。本文利用吉林森工集团红石林业局森林经理调查小班数据库和矢量图层，对长白山区天然蒙古栎林空间分布进行了研究，旨在探讨不同立地因子下天然蒙古栎林的空间分布规律，为蒙古栎人工林营建时立地条件的选择提供参考。

1研究区概况

研究区域位于吉林省桦甸市和靖宇县境内，隶属吉林森工集团红石林业局管辖。该区域属季风性温带大陆性山地气候，夏季高温多雨，冬季寒冷漫长，年平均气温3.7 ℃。最高月均气温21.9 ℃，最低月均气温-18.7 ℃，无霜期100～110 d，年均日照时数2 466 h，年有效积温2 100～2 500 ℃，年平均降水量720～810 mm，土壤以山地暗棕色森林土为主。植被类型以针阔混交林和阔叶混交林为主，主要乔木树种有红松、云杉、蒙古栎、水曲柳、核桃楸、紫椴、榆树和色木槭等。

2研究方法

2.1数据来源

数据来源于2016年吉林森工集团红石林业局的森林经理调查小班数据库及矢量图层。根据小班数据库筛选树种组成中含有蒙古栎的小班，本次筛选蒙古栎小班15 187个，根据选择的蒙古栎小班对矢量图层进行筛选，使矢量图层与筛选的蒙古栎小班一一对应。筛选后的矢量图层具备树种组成、小班公顷株数、坡度级、坡位、坡向和海拔等字段。

2.2统计分析

利用ArcGis软件对筛选的矢量图层进行分布热点分析，即空间聚类，为数据集中的每个要素计算Getis-Ord Gi*值。通过获得Gi-Bin字段识别小班统计显著性，分析数据高值要素在空间上发生聚类的位置。置信区间+3中的要素反映置信度为0.01水平的统计显著性，置信区间+2中的要素反映置信度为0.05水平的统计显著性，置信区间+1和0 中要素的聚类则没有统计学意义。选择分析的字段为蒙古栎公顷株数，显著热点分布区统计的置信区间为+3和+2，该分布区表示蒙古栎小班分布较为集中，且蒙古栎公顷株数较高。显著热点分布区的蒙古栎小班数为3 193个。

3结果与分析

3.1不同坡度级分布

对蒙古栎林显著热点分布区在不同坡度级的分布进行分析(图1)。可以看出，显著热点分布区的小班个数随坡度级的增加呈现出先增加后减少的趋势，在斜坡小班个数最多，可达1 506个，蒙古栎公顷株数为273株。蒙古栎公顷株数除险坡大于其他坡度级外，其他坡度级间差异较小，主要是由于在坡度较大的区域只有蒙古栎等少数树种能够存活，且蒙古栎株数占所有树种总株数的百分比较大。

注：柱状图表示公顷株数；折线图表示小班个数。

图1 不同坡度级蒙古栎林分分布

Fig.1 Distribution ofQuercusmongolicaforest in different slope gradient

3.2不同坡位分布

对蒙古栎林显著热点分布区在不同坡位的分布进行分析(图2)。可以看出，显著热点分布区的小班个数随坡脊、坡上、坡中、坡下、山谷和平地的顺序呈现出先增加后减少的趋势，坡中小班个数最多，为1 290个，蒙古栎公顷株数为282株。坡上和坡下的小班个数仅少于坡中，分别为1 079个和808个，坡脊、山谷和平地小班个数分布较少，分别仅有7个、5个和4个。

注：柱状图表示公顷株数；折线图表示小班个数。

图2 不同坡位蒙古栎林分分布

Fig.2 Distribution ofQuercusmongolicaforest in different slope positions

3.3不同坡向分布

对蒙古栎林显著热点分布区在不同坡向的分布进行分析(图3)。可以看出，显著热点分布区的小班个数在不同坡向的分布差异较小，其中，东南、南和西南方向小班个数较多，分别为483个、480个和474个，蒙古栎公顷株数分别为271株、298株和300株。

注：柱状图表示公顷株数；折线图表示小班个数。

图3 不同坡向蒙古栎林分分布

Fig.3 Distribution ofQuercusmongolicaforest in different slope directions

3.4不同海拔分布

对蒙古栎林显著热点分布区在不同海拔的小班个数和公顷株数进行分析(图4)。小班个数随海拔的增加呈现出先增加后减少的趋势。其中，显著热点分布区小班个数在海拔400 m最多，为662个。在海拔250 m以下小班个数分布较少，仅有8个。海拔250～400 m蒙古栎小班个数随海拔升高而增加的幅度较大，海拔400 m之后小班个数逐渐减少，海拔650 m以上小班个数减少幅度较大，到海拔800 m以上小班个数仅有24个，蒙古栎小班主要分布在海拔300～650 m。蒙古栎公顷株数随海拔的增加呈现出先增加后减少的趋势，在海拔300 m蒙古栎公顷株数最多，为219株。

注：柱状图表示公顷株数；折线图表示小班个数。

图4 不同海拔蒙古栎林分分布

Fig.4 Distribution ofQuercusmongolicaforest at different altitudes

4结论与讨论

探讨蒙古栎林空间分布是研究蒙古栎种群特征的重要手段，不仅与蒙古栎本身的基因有关，更与其生存的环境条件密切相关，对掌握蒙古栎林的生态功能具有重要作用[13,14]。长白山区天然蒙古栎林显著热点分布区蒙古栎小班个数均随坡度级、海拔的增加呈现出先增加后减少的趋势；不同坡位上，在坡上、坡中、坡下分布较多，坡脊、山谷和平地分布较少；不同坡向上，在东南、南和西南等阳坡、半阳坡分布较多，其他方向分布较少。

长白山区天然蒙古栎林显著热点分布区在不同坡度级上主要分布在坡度适中的斜坡，小班个数可达1 506个，占所有显著热点分布区蒙古栎小班个数的47.1 %；在不同坡位上主要集中在坡中，小班个数可达1 290个，占所有显著热点分布区蒙古栎小班个数的40.4 %；在不同坡向上主要分布在东南、南和西南等阳坡、半阳坡，3个方向蒙古栎小班个数达1 437个，占所有显著热点分布区蒙古栎小班个数的45.1 %；在不同海拔上蒙古栎小班多数分布在海拔300～650 m，蒙古栎小班个数达1 319个，占所有显著热点分布区蒙古栎小班个数的41.3 %。

天然蒙古栎林分布集中的立地条件为坡度适宜的坡中、海拔300～650 m的阳坡或半阳坡，这与蒙古栎喜阳的生物学特性适宜分布条件一致，也与高文韬等对长白山区天然过伐林中蒙古栎适生立地的研究结果相似[15]。本文仅对天然蒙古栎林的空间分布规律进行了分析，对天然蒙古栎林生长性状与立地条件的相关关系有待于进一步研究。