河北省側柏面積和蓄積分布規(guī)律及其適宜生境研究

李清泉 高澤威 湯素青 柳俊明 王立成 楊新兵

摘要：為探究側柏林分布規(guī)律和適宜的生長環(huán)境，以河北省側柏二類資源數(shù)據(jù)為依據(jù)，在GIS的支持下，利用二元材積模型計算側柏蓄積量，分析側柏林蓄積量空間分布規(guī)律，以及與地形因子的關系。研究結果：（1）河北省側柏林總面積3.8067萬hm²，總蓄積量108.42萬m³，單位蓄積量28.48m³/hm²。（2）不同地級市中，單位蓄積量最大為邢臺（43.74m³/hm²），最小為承德（18.22m³/hm²）。（3）不同齡組中，單位蓄積量最大為過熟林（67.74m³/hm²），最小為幼齡林（20.22m³/hm²）。（4）不同林種中，分布最廣的為水保林（2.6497萬hm²），最小為護岸林（0.0001萬hm²）。（5）側柏林適宜生境為海拔800m以下、坡度15°～35°、朝南坡地區(qū)。

關鍵詞：側柏；蓄積；生境

Research on the Distribution Law of Area and Volume and Its Suitable Habitat ofPlatycladus orientalisin Hebei Province

LI Qingquan¹， GAO Zewei²， TANG Suqing³， LIU Junming¹， WANG Licheng¹， YANG Xinbing²

1 Nursery Farm in Mancheng District of Baoding，Hebei Baoding 072150，China; 2 College of Forest，Hebei Agricultural University，Hebei Baoding 071000，China; 3 Shexian Forestry Technical Service Center，hebei handan 056400

Abstract：In order to explore the distribution law and suitable growth environment ofPlatycladus orientalis， this paper is based on the data of Platycladus orientalis resources in Hebei Province，with the support of GIS，the volume ofPlatycladus orientaliswas calculated by using the binary volume model，and the spatial distribution law ofPlatycladus orientalisvolume and its relationship with topographic factors were analyzed.Research results： （1）The total area ofPlatycladus orientalisforest in Hebei Province is 380.67 million hm²，the total volume is 1.0842 million m³，and the unit volume is 28.48 m³/hm². （2）In different prefecture-level cities，the largest unit volume is Xingtai（43.74m³/hm²），the smallest is Chengde（18.22m³/hm²）. （3）In different age groups，the maximum unit volume was over-mature forest （67.74m³/hm²），and the minimum was young forest（20.22m³/hm²）. （4）Among different forest types，the most widely distributed is soil and water conservation forest（264.97 million hm²），and the smallest is revetment forest（0.0001 million hm²）. （5）The suitable habitat of Platycladus orientalis is below 800m altitude，15°～35°slope， Facing the south slope area. The results can provide reference for Platycladus orientalis to adapt to the tree.

Keywords：Platycladus orientalis;accumulation;habitat

森林蓄積量不僅可以反映林木資源豐富水平和森林生態(tài)環(huán)境的優(yōu)劣，還可以衡量和評估森林經(jīng)營狀況、生產(chǎn)能力和森林資源質(zhì)量^[1，2]。立地條件是多種自然環(huán)境因子綜合作用而形成，立地質(zhì)量的高低，對于林木生長的具有重要影響，影響著林木的生產(chǎn)潛力^[3]。林木的生長受海拔、坡度、坡向等地形因子的影響。側柏喜光，耐陽光直射，適應性較強，在干旱、貧瘠、中性、酸性以及輕鹽堿等類型的平地或懸崖上均可生長，萌芽性較強，具有淺根性特點^[4]，常用做干旱山地的造林樹種首選。姜倩倩^[5]研究徂徠山不同海拔側柏（Platycladus orientalis）生長規(guī)律發(fā)現(xiàn)，側柏在低海拔生長情況較高海拔好。張永麗^[6]等研究黃土高原坡位對側柏人工林生長影響發(fā)現(xiàn)，側柏林的樹高及胸徑生長表現(xiàn)均為下坡位＞中坡位＞上坡位。侯玉松^[7]等研究坡向對淄博市淄川區(qū)側柏生長時發(fā)現(xiàn)，南坡側柏株高、冠幅、胸徑均大于北坡。本文以側柏二類資源數(shù)據(jù)為基礎，分析河北省不同地區(qū)、起源、林種、林齡的側柏林面積和蓄積量分布規(guī)律，基于立地因子（坡度、坡向、土層厚度等）和生長因子（胸徑、樹高等）解析側柏分布的最適立地條件，旨在為河北省側柏造林和經(jīng)營活動提供依據(jù)。

1. 研究區(qū)概況

河北省位于北緯36°05′～42°40′，東經(jīng)113°27′～119°50′之間，東臨渤海、內(nèi)環(huán)京津，西為太行山，北為燕山，燕山以北為張北高原，東南為華北平原，面積為18.88萬km²，屬于海河流域。屬溫帶大陸性季風氣候，四季分明，2022年均降水量569.3mm，年均溫12.6℃，土壤類型為棕壤、褐土、栗鈣土和潮土。天然植被以落葉闊葉林為主，混生溫帶針葉林，主要樹種有側柏、油松（Pinus tabuliformis）、栓皮櫟（Quercus variabilis）、臭椿（Ailanthus altissima）、白榆（Ulmus pumila）等。

2. 研究方法

研究采用的數(shù)據(jù)為河北省2022年側柏資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，對河北省11個地級市、3個林種（保護林、用材林、特種用途林）、5個齡組（幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過熟林）的單位蓄積量、總蓄積量進行統(tǒng)計對比。

篩選胸徑≥5cm的側柏小班18205個，根據(jù)平均胸徑、平均樹高、林分密度、小班面積，利用二元材積表計算側柏林蓄積和單位蓄積。公式為：

V＝0.000071182990×D^1.9414874×H^0.81487080

式中：V—材積（m³），D—胸徑（cm），H—樹高（m）。

采用ArcGIS軟件提取海拔、坡度、坡向等地形因子，將單位蓄積量和地形因子要素數(shù)據(jù)轉為柵格數(shù)據(jù)，并劃分梯度，利用重分類功能對柵格數(shù)據(jù)進行處理，探究側柏林單位蓄積和面積與海拔、坡度、坡向等因子的關系。

采用下限排外法將海拔分為7個等級（≤200、200～400、400～600、600～800、800～1000、1000～1200、＞1200m）。采用下限排外法將坡度分為6個等級：平坡（≤5°）、緩坡（5°～15°）、斜坡（15°～25°）、陡坡（25°～35°）、急坡（35°～45°）、險坡（＞45°）。根據(jù)《森林資源規(guī)劃設計調(diào)查技術規(guī)程》（GB/T26424－2010），將側柏分為3個林種（13個亞林種）：防護林（防風林、護岸林、護路林、其他防護林、水保林、水源林）、特殊用途林（保護林、風景林、國防林、環(huán)境林、紀念林、能源林）、用材林。將坡向分為：無坡向（坡度＜5°）、東坡（67.5°～112.5°）、東南坡（112.5°～157.5°）、南坡（157.5°～202.5°）、西南坡（202.5°～247.5°）、西坡（247.5°～292.5°）、西北坡（292.5°～337.5°）、北坡（337.5°～360°、0°～22.5°）、東北坡（方位角22.5°～67.5°）。

3. 結果與分析

3.1 不同地級市側柏林蓄積量分布

不同地級市側柏林蓄積量見表１。由表1可知，河北省側柏分布面積為3.807萬hm²，總蓄積量為108.39萬m³，單位蓄積為28.47m³/hm²。側柏分布面積最廣承德市，占側柏總面積的32.39%，其次是邯鄲市和唐山市，衡水市側柏分布面積最小。側柏林總蓄積量邯鄲市最大（32.89萬m³，30.34%），承德市次之（22.43萬m³，20.69%），衡水市最?。?.04萬m³，0.04%）。單位蓄積量不同地級市大小排序為：邢臺市＞廊坊市＞保定市＞秦皇島市＞滄州市＞唐山市＞衡水市＞邯鄲市＞張家口市＞石家莊市＞承德市。

3.2 不同齡組側柏林蓄積量分布

不同齡組側柏林蓄積量見表2。由表2可知，從面積來看，側柏林以幼齡林為主，面積2.1627萬hm²，占全省側柏總面積的56.81%，其次為中齡林，分布面積最小的為成熟林。從蓄積來看，不同齡組側柏總蓄積量大小排序為：幼齡林＞中齡林＞近熟林＞過熟林＞成熟林。單位蓄積量過熟林最大（67.74m³/hm²），其次為近熟林（51.65m³/hm²），幼齡林最?。?0.22m³/hm²）。

3.3 不同林種側柏林蓄積量分析

不同林種側柏林蓄積量見表3。由表3可知，從面積來看，側柏防護林亞林種最大為水保林（2.6497萬hm²），占全河北省側柏總面積的69.91%，其次為水源林（0.5387萬hm²，占14.15%），護岸林最小（0.0001萬hm²，0.0003%）；特殊用途林亞林種最大為風景林（0.1946萬hm²，5.11%），最小為紀念林（0.0005萬hm²，0.01%）。從蓄積量來看，最大為水保林（74.79萬m³），最小為護岸林林（0.0007萬m³）。單位蓄積量大小排序為：紀念林＞風景林＞國防林＞水源林＞水保林＞保護林＞環(huán)境林＞其他防護林＞用材林＞能源林＞防風林＞護路林＞護岸林。

綜上，側柏防護林面積（3.1993萬hm²）、蓄積量（90.29萬m³）最大，其次為特殊用途林面積（0.3486萬hm²）、蓄積量（12.35萬m³），用材林面積（0.2588萬hm²）、蓄積量（5.78萬m³）最小。單位蓄積量排序為：特殊用途林＞防護林＞用材林。

3.4 地形因子與側柏林蓄積量關系分析

3.4.1 海拔與側柏林蓄積量關系分析

將側柏單位蓄積量與海拔進行數(shù)據(jù)疊加，得到不同等級單位蓄積量沿海拔梯度分布情況。由表4和圖1可知，隨著海拔的不斷升高，側柏分布面積呈現(xiàn)出先增后減的趨勢。海拔600～800m側柏總面積最大，為0.9635萬hm²，其次是海拔400～600m，為0.9081萬hm²，400～800m占總面積的41.17%。單位蓄積量≤10m³/hm²的側柏在海拔600～800m之間分布最廣，單位蓄積量在10～20m³/hm²的側柏在海拔400～600m之間分布最廣，單位蓄積量在20m³/hm²以上的側柏在海拔200～400m之間分布最廣。

3.4.2 坡度與側柏林蓄積量關系分析

不同坡度梯度側柏林蓄積量分布研究結果見圖2和表5。將側柏單位蓄積量與坡度進行數(shù)據(jù)疊加，得到不同等級單位蓄積量沿坡度等級分布情況。由表5和圖2可知，隨著坡度的不斷升高，側柏的分布呈現(xiàn)出先增后減的趨勢。坡度25°～35°的地區(qū)側柏面積最大（1.5096萬hm²），占總面積的39.66%，其次是坡度15°～25°的地區(qū)，分布面積為1.2020萬hm²，坡度＞45°的地區(qū)側柏面積最?。?.0133萬hm²），僅占總面積的0.35%。單位蓄積量≤5、5～10m³/hm²的側柏主要分布在坡度15°～45°之間，面積分別為0.2315萬hm²、0.5398萬hm²；單位蓄積量10～15、15～20、20～25、＞25m³/hm²的側柏主要分布在坡度15°～35°之間，面積分別為0.3469萬hm²、0.2888萬hm²、0.2336萬hm²、1.2783萬hm²。各等級單位蓄積量側柏面積隨著坡度的不斷增大呈現(xiàn)出先增后降的趨勢，且在坡度上的面積分布由大到?。憾钙拢?5°～35°）、斜坡（15°～25°）、急坡（35°～45°）、緩坡（5°～15°）、平坡（0°～5°）、險坡（＞45°）。

3.4.3坡向與側柏林蓄積量關系分析

不同坡向側柏林蓄積量分布研究結果見表6和圖3，將側柏單位蓄積量與坡向進行數(shù)據(jù)疊加，得到不同等級單位蓄積量在不同坡向上的分布情況。由表6和圖3可知，不同坡向上側柏面積由大到小排序為：南＞西南＞東南＞東＞西＞東北＞西北＞北＞無坡向，分布在南、西南3個坡向的側柏面積較大（1.9977萬hm²），占總面積62.16%；分布在東北、西北、北、無坡向4個坡向的側柏面積較?。?.9564萬hm²），僅占總面積29.76%。各等級側柏分布面積由南向北分布上呈現(xiàn)逐漸減低的趨勢。

4. 討論

海拔差異會導致溫度、降水、光照、蒸散等多個環(huán)境因子發(fā)生改變，大氣溫度隨海拔的升高而降低^[8]，羅天祥^[9]等研究發(fā)現(xiàn)，植物蓄積量隨海拔的升高呈現(xiàn)先增高后降低的趨勢，并且當海拔到達某一高度時，蓄積量迅速下降.本研究中，當海拔超過800m時，側柏蓄積由21.15萬m³降低至11.43萬m³，降低54.04%；姜倩倩^[5]等也發(fā)現(xiàn)低海拔地區(qū)的側柏生長較高海拔好。

坡度的不同在很大程度上影響土壤水分狀況和養(yǎng)分，通常緩坡的土壤水分優(yōu)于陡坡，坡度越大水分散失更為嚴重，水源涵養(yǎng)能力差，導致土壤干旱加劇，不利于植物生長^[10]。查高德^[11]研究發(fā)現(xiàn)蘭州北山側柏人工林的蓄積隨著坡度增加而減小。本研究中，坡度較小的側柏林單位蓄積大于坡度較大側柏林，但是側柏林分布面積卻隨著坡度的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢，這是因為隨著坡度的增加，土壤水分的缺失，側柏因適應性強、耐干旱瘠薄等特點^[12]，在水分不足的山地競爭能力增強，因此分布面積增加，當坡度增加到一定程度，土壤及土壤水分流失嚴重，不再適合喬木生長，側柏分布面積減小。

作為喜光樹種，在華北地區(qū)，南坡、西南坡、東南坡光照較北坡、西北坡、東北坡充足，因此陽坡側柏生長狀況較北坡好，羅軍偉^[13]研究山東省魯東地區(qū)側柏生長量時發(fā)現(xiàn)，側柏在陽坡的生長量大于陰坡生長量，同樣的，侯玉松^[7]等研究淄博市淄博區(qū)坡向對側柏人工林影響時發(fā)現(xiàn)，南坡側柏單位蓄積量大于北坡，均驗證了本研究的觀點。

5. 結論

河北省側柏林分布最廣為承德市和邯鄲市，幼齡林總面積和總蓄積量最大，主要用作防護林。側柏的分布隨海拔及坡度的增加均呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢，隨坡向由南向北分布上呈現(xiàn)逐漸減低的趨勢。河北省側柏適宜生境為海拔800m以下、坡度15°～35°、坡向為朝南山坡地區(qū)。

參考文獻

1. 劉永新.基于遙感技術的北京市森林蓄積量估測研究[D].長春：吉林大學，2021..
2. 王佳歡，張晨星，扈夢梅，等.河北省刺槐蓄積量空間分布特征與適宜生境研究[J].林業(yè)與生態(tài)科學2020，35（4）：369-376.
3. 林愛軒，胡德勇.基于Sentinel-2A影像的森林蓄積量估測[J].首都師范大學學報（自然科學版），2023，44（2）：60-65.
4. 龐宏東，李玲，崔鴻俠，等.不同立地因子對泡桐人工林生長量及土壤理化性質(zhì)的影響[J].東北林業(yè)大學學報，2021，49（7）：28-32.
5. 王京梅.側柏育苗及撫育管理技術的應用分析[J].種子科技，2022，40（8）：112-114.
6. 姜倩倩.徂徠山不同立地條件下油松、麻櫟和側柏對氣象因子的響應[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2012..
7. 張永麗，崔民，張玲玲.側柏人工林不同立地條件生長規(guī)律研究[J].陜西農(nóng)業(yè)科學，2012，58（5）：77-79.
8. 侯玉松，孟慶華，程偉，等.坡向對側柏人工林中齡林生長影響分析[J].林業(yè)科技通訊，2023，（1）：100-103.
9. 易磊.長白山臭冷杉幼樹生物量及光合特性對海拔梯度的響應[D].北京：北京林業(yè)大學，2017.
10. 羅天祥，石培禮，羅輯，等．青藏高原植被樣帶地上部分生物量的分布格局［Ｊ］．植物生態(tài)學報，2002，26（6）：668-676.
11. 胡淑萍，余新曉，孫慶艷，等.北京山區(qū)優(yōu)勢針葉樹種側柏適地性研究[J].北京林業(yè)大學學報，2008，30（S2）：112-116.
12. 查高德.蘭州北山側柏功能性狀的空間異質(zhì)性研究[D].蘭州：西北師范大學，2015.
13. 胡淑萍，余新曉，孫慶艷，等.北京山區(qū)優(yōu)勢針葉樹種側柏適地性研究[J].北京林業(yè)大學學報，2008，30（S2）：112-116.
14. 羅軍偉.魯中山區(qū)不同立地條件下側柏、赤松、刺槐生長分析與模擬[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2017.