坡位對華北落葉松生長及林下物種多樣性的影響

張艷華，郭延朋，高明達

（河北省木蘭圍場國有林場管理局，河北 圍場 068400）

華北落葉松（Larix principis-rupprechtii）是我國暖溫帶地區極為重要的森林生態系統類型和山地的主要造林樹種[1-2]，是燕山山地主要的速生用材樹種和綠化樹種。具有適應性強，成活率高，生長快，干形直，材質優良，耐濕耐腐，容易加工的特性[3-5]。森林立地因子是林木生長多項生活因子的綜合體現，直接影響著林木的生長和生產力。其中，坡位會影響到土層厚度、土壤水分等因素，進而對林木生長產生影響，如陳淑容[6]即指出坡位對楠木生長影響最大，其次為坡度，坡向影響最小。國內外在坡位對林分生長的研究主要集中于闊葉人工林[7-9]，而關于坡位對華北地區針葉人工林生長的影響研究很少。本研究擬以燕山山地不同坡位上的華北落葉松人工林為對象，研究坡位與林木生長間的關系，意在揭示地形坡位對針葉植被生長的影響，為燕山山地林分的構建和經營管理提供科學依據。

1 研究地概況

研究地點為河北木蘭圍場國有林場管理局下屬新豐林場，地處圍場、內蒙、隆化三地交界，處于華北和東北兩個地區的連接過渡地帶。年平均降水量460mm，屬于北溫帶冷溫型、半干旱山地季風氣候，四季分明，年平均氣溫2.9℃，最低氣溫－20℃，最高氣溫34℃。

2 研究方法

2.1 標準地設置

選擇地勢一致的坡面，分上、中、下3種不同坡位，間隔水平距離50～100m設置標準地，標準地面積為50m×50m，每個坡位設置4塊，共計12塊標準地。利用胸徑尺、測繩和皮尺等對標準地內的華北落葉松林進行每木檢尺，實測其胸徑，分別測出每株樹的胸徑和相對坐標并進行記錄。再利用一元材積表計算出單株材積，然后求出每塊標準地的蓄積量最后進行比較。分析不同坡位對華北落葉松林生長量的影響。

2.2 植物多樣性調查

在每塊標準地的上下左右和中部5個地方設立樣方。其中：草本樣方大小為1m×1m，調查樣方內草本植物的種類、多度、蓋度、最高值和最低值；灌木樣方大小為2m×2m，調查樣方內灌木植物的種類、株數、最高值和最低值。

2.3 數據處理與統計分析

數據處理采用ForStat軟件及SPSS Statistics軟件，多樣性指數運用的計算方法有：Simpson多樣性指數（D）和Shannon多樣性指數（H）以及Pielou均度指數（Jd）和 Shannon均度指數（Jh）。

（3）基于Simpson指數的Pielou均度指數：Jd=

（4）基于Shannon-Weiner指數的均度指數：Jh=H/LnS

3 結果與分析

3.1 坡位對林木胸徑的影響

坡位對林木胸徑的影響在不同區組間的顯著性概率（Sig）小于0.05，說明各區組間胸徑的差異顯著。總體上呈現上坡位＞中坡位＞下坡位的趨勢（表1）。分析其原因，林分的胸徑除了受林地影響外，受經營水平影響亦較嚴重，特別是密度因素（表2），盡管是同樣的坡向，同樣的經營水平，但由于上坡位海拔較高，導致實際撫育采伐過程中采伐強度較大，致使保留密度較小，進而影響了林木的胸徑生長。

表1 不同坡位林分的平均胸徑

表2 不同坡位林分的平均密度

3.2 坡位對林分蓄積量的影響

本次研究運用外業調查的胸徑，通過一元材積表求出5cm以上各株林木的材積，然后求出各標準地的蓄積及各坡位的平均蓄積（表3）。

表3 不同坡位的林分蓄積量

影響林分地上生物量的原因一般有兩個方面，第一，土壤肥力和水分的差異。土壤有機質含量、土壤水分隨著坡位從上到下逐漸增大[6]。第二，經營水平的影響。本研究中，受坡位影響，有中坡位優于上坡位、上坡位優于下坡位的趨勢，但各區組間的蓄積量差異不顯著。分析其原因，除了有密度影響因素外，可能與該坡面坡度緩和（15°）有關，坡度較小，緩沖了坡位因素對土壤水分、養分的再分配作用。

3.3 坡位對植物物種多樣性的影響

由表4可以看出：坡位對華北落葉松林下草本植物多樣性有影響，中坡位的草本植物與上坡位和下坡位的草本植物比較顯著。結合林分密度分析可以發現，由于中坡位林分密度較大，林下光照條件較弱，因此，林下草本植物多樣性較差。

由表5可以看出：坡位對華北落葉松林下灌木植物多樣性有影響，上坡位的灌木植物與中坡位和下坡位的灌木植物比較極顯著。中下坡位由于林分密度較大，灌木進入的光照資源不足，再加上人為因素的影響，多樣性相對較低。

表4 不同坡位草本植物的物種多樣性

表5 不同坡位灌木的多樣性

4 結論與討論

在本研究區域內，坡位立地因子對林木生長具有一定的影響，總體呈現上坡位優于中坡位，中坡位優于下坡位的趨勢，特別是胸徑，達到了顯著性差異；上坡位的多樣性指數也具有較大優勢。然而，下坡位的土壤條件在腐殖質、土層厚度及含水量等方面應優于中坡位和上坡位，植物生長得以體現，如孫巧玉等認為各土層的土壤有機質含量在不同坡位上均表現為下坡＞中坡＞上坡，不同坡位物量分配亦表現為上坡＜中坡＜下坡[6，10]。分析其原因，第一，研究區域與農田接壤，人為因素影響。第二，不同坡位的高差相對較低，500m的高差環境變化盡管產生的一定影響，但還未達到能主導林分生長和分布格局的能力；第三，不同立地條件均有最適合理密度，密度不同導致生長的差異。

［1］劉澄.林分密度對華北落葉松人工林林木生長及林下植物多樣性影響的研究［D］.保定：河北農業大學，2008.

［2］王月玲，張源潤，季波，等.寧夏南部土石質山區華北落葉松規范化造林技術［J］.防護林科技，2005，（1）93-94.

［3］王德藝，李東義，馮學全.暖溫帶森林生態系統［M］.北京：中國林業出版社，2003.

［4］王戰革.中國落葉松林［M］.北京：中國林業出版社，1992.

［5］白新燕，郝建忠，梁忠勝，等.營造華北落葉松速生豐產林的可行性及意義［J］.內蒙古林業科技，2005，（2）：47.

［6］陳淑容.不同立地因子對楠木生長的影響［J］.福建林學院學報，2010，（2）：157-160.

［7］曹靖，常雅君.黃土高原半干旱區植被重建對不同坡位土壤肥力質量的影響［J］.干旱區資源與環境，2009，23（1）：169-173.

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［10］孫巧玉，劉勇，李國雷，等.坡位對油松人工林地上生物量分配格局的影響［J］.中南林業科技大學學報，2012，（9）：102-105，129.