氣候因子對(duì)哀牢山常綠闊葉林的限制作用研究

郎政偉，鞏合德

（西南林業(yè)大學(xué) 生態(tài)旅游學(xué)院，云南 昆明650224）

1 引言

常綠闊葉林是發(fā)育在亞熱帶季風(fēng)氣候條件下的一種頂級(jí)森林植被，是在亞熱帶大陸東岸溫暖濕潤(rùn)的季風(fēng)氣候下形成的獨(dú)特植被帶（吳征鎰，1980）。我國(guó)人口集中分布區(qū)、工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的區(qū)域恰好處于常綠闊葉林區(qū)域，經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)，典型的常綠闊葉林已經(jīng)很少，且森林呈片段化、斑塊狀分布。哀牢山自然保護(hù)區(qū)亞熱帶常綠闊葉林面積達(dá)504km2，是我國(guó)此類闊葉林面積最大的保護(hù)區(qū)之一（Young ＆ Wang，1989）。如圖1所示，哀牢山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)所在區(qū)域位于青藏高原東南側(cè)以及云南亞熱帶與熱帶北緣的過(guò)渡區(qū)，使得熱帶、亞熱帶、溫帶（亞高山）區(qū)系成分在此區(qū)域交錯(cuò)匯集，具有較多特有成分，形成了生物多樣性極豐富和植物區(qū)系地理成分極為復(fù)雜的格局（邱學(xué)明，1998）。本文通過(guò)研究氣候因子對(duì)保護(hù)區(qū)亞熱帶常綠闊葉林的限制作用，探明闊葉林的建群機(jī)制和生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律。

2 研究區(qū)概況

哀牢山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)位于云南省中部哀牢山山脈中北段上部，地處青藏高原南緣、橫斷山和云貴高原三大地理區(qū)域的結(jié)合部（圖1）。地理位置為23°36′～24°56′N，100°44′～101°30′E，海拔2400～2600m，跨越景東縣、南華縣、雙柏縣、鎮(zhèn)沅縣、新平縣和楚雄市六縣（市），面積達(dá)到677km2（朱華和閆麗春，2009）。根據(jù)哀牢山森林生態(tài)系統(tǒng)研究站的長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)資料，研究區(qū)域的平均年降雨量為1931mm，旱季、雨季分明，雨季（5～10月）的降雨量占年降雨量的85%左右。年平均蒸發(fā)量為1485mm，年平均溫度為11.3℃，最熱月（7月）氣溫為16.4℃，最冷月（1月）氣溫為5.4℃，無(wú)霜期為200d左右。土壤的成土母質(zhì)由片巖、片麻巖和閃長(zhǎng)巖組成，多發(fā)育為典型的黃棕壤，土壤肥沃、偏酸性（pH值為4.4～4.9），土壤表面由厚度為3～7cm的凋落物層覆蓋，土壤有機(jī)碳、全氮和全磷含量分別為12.91%、0.52%和0.06%，土壤表面的C／N比為14.4，深度為30～50cm土壤的C／N比為15.3（Liu et al.，2002）。

圖1 哀牢山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)示意圖

哀牢山的中山濕性常綠闊葉林保護(hù)完好，主要由殼斗科、茶科、樟科和木蘭科的樹(shù)種組成。其中，殼斗科 的 木 果 柯 （Lithocarpus xylocarpus）、變 色 錐（Castanopsis wattii）， 茶 科 的 南 洋 木 荷 （Schima noronhae）、翅柄紫莖（Stewartia pteropetiolata）、云南連蕊茶（Camellia forrestii），樟科的黃心樹(shù)（Machilus gamblei）、黃丹木姜子（Litsea elongata），木蘭科的紅花木 蓮 （Manglietia insignis）、多 花 含 笑 （Michelia floribunda）是喬木層的主要優(yōu)勢(shì)種。

3 氣候因子及其對(duì)哀牢山常綠闊葉林的限制作用

3.1 光照因子

哀牢山屬我國(guó)西部型季風(fēng)氣候，干濕季分明（朱華和閆麗春，2009）。一般而言一地的太陽(yáng)輻射量會(huì)隨著海拔的升高，總輻射量會(huì)逐漸增加。但是這種變化規(guī)律僅針對(duì)晴朗烏云的天氣，哀牢山山脈上部多霧雨，各月的太陽(yáng)輻射量均要比山麓少。如表1所示，西麓的景東年太陽(yáng)輻射量總量?jī)H為89.7kCal／cm2·年，卻比緯度高的武漢（117.0kCal／cm2·年）還低。保護(hù)區(qū)在雨季時(shí)，全區(qū)降雨豐富，故太陽(yáng)輻射量比旱季要弱，而且山中常年多霧造成了太陽(yáng)輻射更弱的形式。這使得哀牢山地區(qū)在較弱太陽(yáng)輻射條件下發(fā)育了大量中山濕性的亞熱帶常綠闊葉林。對(duì)植物而言，太陽(yáng)輻射是其生長(zhǎng)過(guò)程中一個(gè)重要的研制因子，不僅影響植物的光合作用，還對(duì)數(shù)目莖、葉的生長(zhǎng)產(chǎn)生影響（高進(jìn)波，2009）。由太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱效應(yīng)，會(huì)進(jìn)一步影響著植物的生理活動(dòng)、生長(zhǎng)發(fā)育及其地理分布（李麟輝等，2011），進(jìn)而影響整個(gè)保護(hù)區(qū)植物群落的構(gòu)成。

表1 哀牢山自然保護(hù)區(qū)太陽(yáng)輻射統(tǒng)計(jì) （kCal／cm2·年）

3.2 溫度（熱量）因子

在熱量上，哀牢山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)年平均氣溫11.3℃，最冷月平均氣溫（1月）5.6℃，最熱月平均氣溫（7月）15.7℃，無(wú)霜期約180d，總體上氣候相對(duì)溫涼（徐成東等，2011）。如以平均高于22℃為夏季，低于10℃為冬季，10～22℃作為春季和秋季的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分四季，則哀牢山海拔2400m以上的山頂部冬季可長(zhǎng)達(dá)5個(gè)月以上，春秋相連大約7個(gè)月，即具有長(zhǎng)冬無(wú)夏、春秋相連的特點(diǎn)。而海拔1000～1100m以下的河谷壩區(qū)卻是長(zhǎng)夏（5個(gè)月以上）無(wú)冬，春秋相連（7個(gè)月）；其間的山坡地區(qū)春秋季長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月以上，上部有3～4個(gè)月以下的冬季，下段有3～4個(gè)月以下的夏季，中斷全年皆春秋（徐永椿和姜漢僑，1988）。這種復(fù)雜多樣的山地氣候促成了哀牢山植物資源的多樣性，主要的植被類型有熱帶北緣季雨林、南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林、中山濕性常綠闊葉林、針闊混交林、亞高山草甸和干熱河谷稀屬灌木草叢等，此外也有云南松林和思茅松林等次生植被（朱華和閆麗春，2009；金振洲，1983；李宏文，1983；游程俠，1983；龐金虎等，1988）。同時(shí)哀牢山自然保護(hù)區(qū)植被的垂直地帶性也很顯著，例如海拔1140～2000m為季風(fēng)常綠闊葉林及思茅松林帶，2000～2600m為中山濕性常綠闊葉林帶（朱華和閆麗春，2009）。

3.3 降水因子

哀牢山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)地處東亞季風(fēng)熱帶、南亞季風(fēng)熱帶和青藏橫斷山系三大自然地理區(qū)域的交匯處，是云南省東西季風(fēng)氣候和青藏高原氣候的分界線。哀牢山地區(qū)在夏秋季節(jié)受來(lái)自印度洋的濕潤(rùn)西南季風(fēng)的影響，在冬春季又多受來(lái)自印度、巴基斯坦的干熱的西風(fēng)控制，氣候干濕季分明。在以西南季風(fēng)為主的影響下，哀牢山東、西坡存在著一定的差異：東坡受東南季風(fēng)的影響，夏季高溫多雨，冬季由于受來(lái)自北方的干冷空氣的影響，氣溫比西坡低。根據(jù)哀牢山西坡觀測(cè)，從海拔1300～2800m，降水量的遞增為80mm／100m，海拔2000m以上的相對(duì)濕度一般在85%以上。在哀牢山西坡徐家壩地區(qū)（海拔2450m），年降雨量為1840mm（朱華和閆麗春，2009）。哀牢山東西破谷地降水只有1000～1150mm，但海拔2700m的山頂部分卻能達(dá)到1860mm（張克映等，1994；劉玉洪等，1996）。在海拔2800m左右的哀牢山區(qū)，年降水量可達(dá)2200mm，海拔900m以下的哀牢山北麓地區(qū)，年平均降雨量在800～900mm之間。綜上所述，哀牢山東西坡降水量的差異對(duì)該地區(qū)的植被分布也產(chǎn)生了重大影響。

3.4 空氣和風(fēng)

哀牢山保護(hù)區(qū)空氣質(zhì)量良好，空氣中的負(fù)氧離子含量極高，空氣濕度隨著海拔的升高呈現(xiàn)一定的上升趨勢(shì)，海拔2000m以上相對(duì)濕度一般在85%以上，年平均相對(duì)濕度為83%（徐永椿和姜漢僑，1988；朱華和閆麗春，2009；李麟輝等，2011）。11月前后，北半球西風(fēng)帶南移，受青藏高原的動(dòng)力作用，分為南北兩支。南支西風(fēng)沿著青藏高原南緣流來(lái)，由于這支氣流來(lái)自印度、巴基斯坦北部干燥的熱帶大陸，氣流性質(zhì)干暖，空氣濕度降低。5月份以后，北半球的西風(fēng)帶北移，西風(fēng)南支氣流消失，哀牢山地區(qū)受著名的西南季風(fēng)的影響，因這支氣流來(lái)源于高壓高濕的赤道洋面，濕層深厚，為該區(qū)域帶來(lái)了豐富的水氣。同時(shí)控制中國(guó)東部廣泛地區(qū)的東南季風(fēng)也能影響到哀牢山以東的地區(qū)（徐永椿和姜漢僑，1988；趙濟(jì)和陳傳康，1998）。所以，在兩只氣流的影響之下，哀牢山地區(qū)降水豐富、空氣濕度大，也是保護(hù)區(qū)植被生長(zhǎng)最旺盛、植物群落形態(tài)最完整的季節(jié)。

4 合理利用氣候因子保護(hù)常綠闊葉林生物多樣性

4.1 合理利用光照資源

針對(duì)哀牢山保護(hù)區(qū)太陽(yáng)輻射的季節(jié)性差異，及其對(duì)植被生長(zhǎng)、發(fā)育的影響機(jī)制。今后在保護(hù)區(qū)森林維護(hù)、植物引種和營(yíng)造植被時(shí)，可以充分的考慮這一影響機(jī)制。通過(guò)對(duì)比分析各植被類型對(duì)趨光性的不同，可以更加豐富哀牢山不同植被空間結(jié)構(gòu)，進(jìn)而促進(jìn)保護(hù)區(qū)的生物多樣性。

4.2 充分利用溫度優(yōu)勢(shì)

哀牢山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)23°36′～24°56′N的地理緯度，正處于熱帶的北緣和南亞熱帶區(qū)域，同時(shí)復(fù)雜的地貌環(huán)境形成了多樣的河谷、迎風(fēng)坡和背風(fēng)坡的地形環(huán)境。這些不同區(qū)域形成了豐富的溫度差異，溫度是植物發(fā)育的關(guān)鍵因子，能直接或間接地影響植物的發(fā)育過(guò)程（馬丹煒和張宏，2008），受此影響而形成不同的植被類型帶。所以，在哀牢山保護(hù)區(qū)應(yīng)該充分利用不同級(jí)數(shù)的溫度差異，豐富保護(hù)區(qū)的植被群落。特別是在今后修復(fù)和營(yíng)造人工林時(shí)應(yīng)充分考慮溫度因子，以保護(hù)和促進(jìn)保護(hù)區(qū)的生物多樣性。

4.3 合理利用降水條件

保護(hù)區(qū)所在的哀牢山山脈，大體呈南北走向，且山體北部狹窄緊束，南部開(kāi)闊而松散（徐永椿和姜漢僑，1988）。由于保護(hù)區(qū)雨季降水主要水汽來(lái)源于阿拉伯海一帶的西南季風(fēng)和東南季風(fēng)。哀牢山山脈最高峰3165.9m，山體的海拔高度并未到達(dá)雨線，故東西坡降水量都隨著海拔高度升高而增加。但是在不同的亞地形區(qū)域降水的差異依然很大。所以，在保護(hù)區(qū)的保護(hù)和利用中必須要考慮到不同植被類型對(duì)水源需求性的差異，以便更好的保護(hù)和新建植被。

4.4 空氣和風(fēng)的使用

空氣和風(fēng)的利用看似困難和難以掌控，但是只要科學(xué)地掌握了這一規(guī)律，同樣可以在森林保護(hù)和營(yíng)造中發(fā)揮重要的作用。例如，在哀牢山新樹(shù)苗的栽種期間就要考慮到不同坡向在旱、雨季的空氣濕度和降水差異，以便及時(shí)為幼苗采取一定的防護(hù)措施。更為重要的方面就是在冬季森林火災(zāi)防護(hù)和監(jiān)控中，對(duì)于背風(fēng)坡的焚風(fēng)效應(yīng)（伍光和等，2008）是必須要考慮的重要因素，而且焚風(fēng)效應(yīng)一側(cè)林區(qū)也歷來(lái)是森林防火的重點(diǎn)區(qū)域。因此，掌握保護(hù)區(qū)空氣和風(fēng)的基本規(guī)律對(duì)于保護(hù)區(qū)的建設(shè)和保護(hù)至關(guān)重要。

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