不同地形因子对云南松天然林林木生长的影响

郭云伟 李建华 张以棚

（云南省林业调查规划院，云南 昆明 650000）

0 引言

云南松是我国西南地区的一种乡土树种。云南省是我国最大的云南松分布地，其近1/3的面积为云南松有林地。现如今，云南松已成为云南省内蓄积量最大的造林树种，其所产生的生态价值和经济价值在云南省林业发展中占据着重要地位。

不同地形条件下的光照、水热和土壤条件也不相同，这些条件会直接影响林木生长［1］。多位学者研究指出，影响林木生长的主要地形因子包括海拔、坡度、坡向和坡位等［2-6］。笔者选取具有代表性的文山市云南松天然林分布带进行不同地形因子下云南松林木生长及其林下植被更新情况的研究，探析地形因子对云南松林木生长的影响，以期为云南松造林地的选取提供参考依据。

1 试验材料与方法

1.1 研究地概况

此研究所涉及的林分所在地为文山市坝心彝族乡，位于云南省东南部和文山市西北部，北纬103°55′～104°04′、东经23°18′～23°26′。研究地地势西南高、东北低，属中亚热带季风气候类型，年平均气温14.2 ℃，年平均降水量1 256.52 mm，土壤主要为红壤、黄棕壤。

1.2 研究方法

1.2.1 试验设计。采用单因素试验设计，试验因素包括海拔、坡度、坡位和坡向；除坡向为2水平外，其他均为3水平（见表1）。此研究根据试验因素水平表进行调查；但在野外实际调查时，由于地形与地势的特殊性和复杂性，海拔和坡度无法完全精确为所设水平，所以在原有水平上设定海拔误差不超过50 m，坡度误差不超过5°。

表1 试验的因素水平表

1.2.2 标准地设置。笔者选择长时间未受人为干扰的云南松天然林地，在同一因素不同水平下选择相同林龄的林地作为标准样地，按不同地形因子设置试验样地，并使用罗盘仪和便捷式GPS定位仪记录样地信息（经纬度、海拔、坡位、坡度、坡向等）。各因素的每个水平设置3个20 m×20 m的标准样地，共设33个样地。

1.3 测量指标

对样地内云南松天然林林木生长相关指标进行调查，获得相应数据。对数据进行整理分析，研究不同海拔、坡度和坡向等地形因子下林木平均胸径、平均树高、平均冠幅和平均枝下高等生长状况差异，从而探究不同海拔、坡度、坡向和坡位等地形因子对云南松天然林林木生长产生的影响。

用围尺测量胸径大于5 cm的所有活立木的胸径（测量树高1.3 m处的胸径），用测高仪或测高杆测量树高，用卷尺或测高杆测量枝下高，用卷尺测量冠幅，分别从东到西、由北向南测量树冠的宽度，冠幅=（东西冠幅+南北冠幅）/2。

测量样地所有云南松的胸径、树高、林木枝下高、冠幅后，计算林分平均胸径、平均树高、平均冠幅、平均枝下高。林分平均胸径指样地林木胸径的平均值，计算公式为林分平均胸径其中d为胸径，N为活立木株数。林分平均树高指样地林木树高的平均值，计算公式为样地树高的算术平均值。林分平均枝下高指样地林木枝下高的平均值，计算公式为样地枝下高的算术平均值。林分平均冠幅指样地林木冠幅的平均值，计算公式为样地冠幅的算术平均值。

1.4 数据处理

采用Excel 2010和SPSS 24.0进行数据处理，采用单因素方差分析（ANOVA），若因素水平间差异显著或极显著，应用Duncan法进行多重比较。

2 试验结果与分析

2.1 海拔对云南松天然林林木生长的影响

对不同海拔的云南松天然林林木生长因子（林木生长因子包括平均胸径、平均树高、平均枝下高、平均冠幅）进行描述统计，获取相关指标值，从而分析不同海拔间云南松天然林林木生长因子之间的差异。由图1可知，海拔1 500、1 800、2 100 m云南松天然林的林分平均胸径分别为22.7、21.6、17.6 cm，最大的为海拔1 500 m的林木，最小的为海拔2 100 m的林木。海拔1 500、1 800、2 100 m云南松天然林的林分平均树高分别为18.2、12.6、10.1 m，最大的为海拔1 500 m的林木，最小的为海拔2 100 m的林木。海拔1 500、1 800、2 100 m云南松天然林的林木平均冠幅分别为5.9、5.4、4.1 m，最大的为海拔1 500 m的林木，最小的为海拔2 100 m的林木。海拔1 500、1 800、2 100 m云南松天然林的林木平均枝下高为10.8、5.5、8.2 m，最大的为海拔1 500 m的林木，最小的为海拔1 800 m的林木。

对不同海拔间的林木生长因子进行方差分析，结果表明，不同海拔间的林分平均胸径具有极显著差异（P=0.005＜0.01），不同海拔间的林分平均树高具有极显著差异（P≈0.000＜0.01），不同海拔间的林木平均冠幅具有显著差异（P=0.015＜0.05），不同海拔间的林木平均枝下高具有极显著差异（P=0.003＜0.01）。

对不同海拔间具有显著或极显著的林木生长因子进行多重比较（见图1），结果表明，随着海拔的升高，林分平均树高、平均胸径、平均冠幅均呈下降趋势，表明较低海拔利于林木生长。

图1 不同海拔下的云南松天然林林木生长情况

2.2 坡度对云南松天然林林木生长的影响

对不同坡度的云南松天然林林木生长因子进行描述统计，获取相关指标值，从而分析不同坡度间云南松天然林林木生长因子之间的差异性。由图2可知，坡度10°、20°、30°云南松天然林的林分平均胸径分别为16.4、22.3、23.0 cm，最大的为坡度30°的林木，最小的为坡度10°的林木。坡度10°、20°、30°云南松天然林的林分平均树高分别为12.0、12.8、13.0 m，最大的为坡度30°的林木，最小的为坡度10°的林木。坡度10°、20°、30°云南松天然林的林木平均冠幅分别为3.9、6.4、6.9 m，最大的为坡度30°的林木，最小的为坡度10°的林木。坡度10°、20°、30°云南松天然林的林木平均枝下高分别为5.7、5.6、6.1 m，最大的为坡度30°的林木，最小的为坡度20°的林木。

对不同坡度间的林木生长因子进行方差分析，结果表明，不同坡度间的林分平均胸径具有极显著差异（P≈0.000＜0.01），不同坡度间的林分平均树高不具有显著差异（P=0.053＞0.05），不同坡度间的林木平均冠幅具有极显著差异（P≈0.000＜0.01），不同坡度间的林木平均枝下高不具有显著差异（P=0.064＞0.05）。

对不同坡度间具有显著或极显著的林木生长因子进行多重比较（见图2），结果表明，林木平均胸径和平均冠幅随着坡度的增大而增大；林木平均树高和平均枝下高虽在坡度间没有显著差异，但总体上小幅度随坡度增加而增加。

图2 不同坡度下的云南松天然林林木生长情况

2.3 坡位对云南松天然林林木生长的影响

对不同坡位的云南松天然林林木生长因子进行描述统计，获取相关指标值，从而分析不同坡位间云南松天然林林木生长因子之间的差异性。由图3可知，上、中、下坡位云南松天然林的林分平均胸径分别为24.6、24.3、26.6 cm，下坡位的最大，中坡位的最小。上、中、下坡位云南松天然林的林分平均树高分别为14.7、13.2、17.6 m，下坡位的最大，中坡位的最小。上、中、下坡位云南松天然林的林木平均冠幅分别为7.0、6.8、7.6 m，下坡位的最大，中坡位的最小。上、中、下坡位云南松天然林的平均枝下高分别为6.2、5.9、7.5 m，下坡位的最大，中坡位的最小。

对不同坡位间的林木生长因子进行方差分析，结果表明，不同坡位间的林分平均胸径具有显著差异（P=0.023＜0.05），不同坡位间的林分平均树高具有极显著差异（P≈0.000＜0.01），不同坡位间的林木平均冠幅不具有显著差异（P=0.232＞0.05），不同坡位间的林木平均枝下高具有极显著差异（P=0.002＜0.01）。

对不同坡位间具有显著或极显著的林木生长因子进行多重比较（见图3），结果表明，云南松生长指标随坡位的下降呈先减小后增大的趋势，但上坡位和中坡位间无显著差异。

图3 不同坡位下的云南松天然林林木生长情况

2.4 坡向对云南松天然林林木生长的影响

对不同坡向的云南松天然林不同坡向的林木生长因子进行描述统计，获取相关指标值，从而分析不同坡向间云南松天然林林木生长因子之间的差异性。由图4可知，阳坡、阴坡云南松天然林的林分平均胸径分别为23.3、17.7 cm，最大的为阳坡的林木，最小的为阴坡的林木。阳坡、阴坡云南松天然林的林分平均树高分别为16.5、13.6 m，最大的为阳坡的林木，最小的为阴坡的林木。阳坡、阴坡云南松天然林的林木平均冠幅分别为6.2、4.1 m，最大的为阳坡的林木，最小的为阴坡的林木。阳坡、阴坡云南松天然林的林木平均枝下高分别为6.1、7.2 m，最大的为阴坡的林木，最小的为阳坡的林木。

对不同坡向间的林木生长因子进行方差分析，结果表明，不同坡向间的林分平均胸径具有极显著差异（P≈0.000＜0.01），不同坡向间的林分平均树高具有显著差异（P=0.026＜0.05），不同坡向间的林木平均冠幅间具有极显著差异（P≈0.000＜0.01），不同坡向间的林木平均枝下高具有显著差异（P=0.035＜0.05）；

对不同坡向间具有显著或极显著的林木生长因子进行多重比较（见图4），结果表明，阳坡的林分平均胸径、平均树高和平均冠幅生长较阴坡更优，阴坡的林木平均枝下高较阳坡更高。

图4 不同坡向下的云南松天然林林木生长情况

3 结论与讨论

地形因子影响森林的形成与生长发育，林木的生长也会因地形因子的不同而产生差异，其中海拔、坡度、坡位和坡向是影响林木生长的主要地形因子［7］。

在此次研究中，云南松天然林的林分平均胸径、平均树高和林木平均枝下高、平均冠幅总体上随海拔升高而降低，且具有显著或极显著差异（P＜0.05或P＜0.01），其中海拔1 500 m的林木生长最佳。这说明在一定海拔范围内，云南松林木的生长因子会随着海拔的升高而降低。这是因为光照、温度和降水等会随着山地海拔的变化而发生梯度性变化。随着海拔的升高，热量就会逐渐越低，一般海拔每升高100 m，气温会降低0.6 ℃，海拔升高到一定范围，就不能充足给予云南松林木生长所需的热量，影响其长势。但需要注意的是，并不是海拔越低云南松长势越佳，在海拔低于1 500 m的地方少见云南松分布，说明低于此海拔便不再适宜云南松生长。

在此次研究中，云南松天然林不同坡度间的林木生长指标具有显著差异（P＜0.05），林分平均胸径和平均冠幅随坡度的上升而上升，其中坡度为30°的林木生长最佳。这可能是受到气候、土壤和树种等不同因素的影响，具体还有待下一步研究。而云南松天然林林分平均胸径和平均冠幅随坡度的上升而上升的原因可能是在地势平缓地带，云南松林木遮光明显，导致林木生长量不明显。

坡位是影响云南松天然林生长的重要地形因子，主要影响与林分生长密切相关的土壤条件，尤其是土层厚度，进而对云南松天然林的生长产生重要影响。受水土流失的影响，下坡位水分充足，土层较深，肥沃湿润，因此下坡位的云南松林生长良好。随着坡位的增加，土层逐渐变得贫瘠干燥，因此斜坡下部的树木生长情况优于斜坡中部和上部。

坡向主要影响林分的光照条件，从而导致森林土壤水分和水分蒸发等一系列因素的变化。云南松为强阳性树种，阳坡日照时间长，云南松光合作用时间更长，生长速度更快，尤其体现在平均胸径和平均树高上。云南松主要为用材树种，从直接利用角度来看，主要看云南松的林分蓄积量，蓄积量与林木平均胸径、平均树高呈正相关的关系，与平均冠幅、平均枝下高生长关系不大。因此，日照充足的阳坡更适宜云南松天然林林分生长。