氣候因子對大葉相思生長的影響

吳曉生

(福建農(nóng)林大學(xué)西芹教學(xué)林場，福建 南平 353001)

氣候因子對大葉相思生長的影響

吳曉生

(福建農(nóng)林大學(xué)西芹教學(xué)林場，福建 南平 353001)

運用年輪指數(shù)法與逐步回歸方法，分析氣候因子對引種大葉相思生長的影響。結(jié)果表明：氣候因子對大葉相思生長有顯著的影響，其主要因子排序為：年均日照時間>年均溫度>年均蒸發(fā)量>年均降水量>年均相對濕度>年最低氣溫>年最高氣溫>年最大風(fēng)速>年均風(fēng)速。其中，年均日照時間、年均溫度、年均降水量對年輪的生長有正面影響?？蔀榇笕~相思引種地的選擇和引種后的培植和產(chǎn)區(qū)規(guī)劃提供參考。

大葉相思；氣候因子；年輪指數(shù)；逐步回歸分析

植物生長不僅與其本身的生物學(xué)特性有關(guān)，而且與不同的氣候因子與非氣候因子影響有密切的關(guān)系[1]。其中，氣候因子是影響植物生長的主導(dǎo)因素。近年來，隨著天然林資源保護(hù)工程的進(jìn)一步實施，大量的人工林營造，提高林木生長能力和縮短培育期成為人們關(guān)心的問題之一[2-3]。因此研究植物對氣候因素的生長響應(yīng)，為林分營建和提高林木生長能力均有積極的作用。

國外對影響人工林生長的主要氣候因子的研究已積累了豐富的資料，主要有生態(tài)地區(qū)法(PR)：這是聯(lián)合國糧農(nóng)組織推薦的一種方法，其基本思路是先計算標(biāo)準(zhǔn)作物總干物質(zhì)，然后綜合考慮作物種類、溫度、發(fā)育時期、葉面積、收獲部分比例等的相關(guān)影響，通過逐項訂正估算出作物的理論生產(chǎn)力；H.Lieth在1972年根據(jù)世界各地植物產(chǎn)量與年平均氣溫、年降水量之間的關(guān)系，得出Miami模型(PM)：該模型主要考慮植被氣候生產(chǎn)力與計算地區(qū)年平均氣溫和年降水量的關(guān)系；其又在1972年提出用實際蒸發(fā)散量計算植物產(chǎn)量，即Thuaite Menirie模型(PT)。另外，在澳大利亞等相思樹種分布較多的國家已經(jīng)開展了大量的有關(guān)氣候因子對相思樹種生長影響的研究[4-7]。眾多的研究和實踐表明，通過選擇適宜的氣候區(qū)來種植，對提高人工林的生長效果顯著。

近年來，我國在影響人工林生長的主要氣候因子方面研究很多，如：方煒等[8]在利用杉木年輪進(jìn)行生長與氣候關(guān)系分析的研究中，通過回歸模型分析了杉木的平均年輪指數(shù)與平均月降水量及各月平均氣溫的關(guān)系；蔡小虎等[2]研究日本柳杉生長對氣候的響應(yīng)表明：降水量和溫度條件是影響日本柳杉生長和海拔分布的重要因素；在三北地區(qū)楊樹速生林材積生長量與氣候因子關(guān)系分析研究中，認(rèn)為應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論中的灰色關(guān)聯(lián)度分析方法，能有效的對三北地區(qū)楊樹速生林材積生長量與氣候因子間的關(guān)系進(jìn)行定量分析，并確定出影響材積生長量的主導(dǎo)氣候因子為水分因子，光照因子次之，熱量因子的影響最小[9-11]。

目前，國內(nèi)對影響大葉相思生長的氣候因子方面的研究還未見報道。大葉相思生長好壞與立地氣候條件有密切的關(guān)系。其中，氣候因子是影響大葉相思生長的主導(dǎo)因素[12-13]。因而，對大葉相思生長中的氣候限制因子(光照、氣溫和降水)進(jìn)行研究，建立生產(chǎn)潛力和產(chǎn)區(qū)規(guī)劃預(yù)測模型，掌握氣候因子和大葉相思生長的關(guān)系，對于預(yù)測大葉相思的生長能力和產(chǎn)區(qū)規(guī)劃有重大的意義。

1 研究地自然概況

漳州中西國有林場位于福建省漳浦縣西北部，地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°34′、北緯24°17′，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年均氣溫為21 ℃，夏季平均最高溫度31.24 ℃，冬季平均最低溫度14 ℃，年日照時間1662.6 h，年均相對濕度71.17%，年均風(fēng)速2.1 m·s-1，年均降水量1620.7 mm左右。該地屬低山丘陵地帶，坡度15°～28°，海拔500～550 m，土壤以山地紅壤為主，土層中厚，腐殖質(zhì)層薄，理化性質(zhì)較差。植被以芒萁骨、五節(jié)芒為主，部分為陰性蕨類、雜灌、紫竹、桂竹等。

2 研究方法

2.1 材料的收集與整理

2.1.1 材料來源 在漳州漳浦中西林場大葉相思引種地，隨機設(shè)置樣地(20 m×20 m)2塊，總株數(shù)26株。測量每個樣地大葉相思的胸徑、年輪寬，調(diào)查每個樣地的坡度、坡位、坡向、坡形，從中選取年輪生長指標(biāo)和當(dāng)?shù)貧夂蛸Y料中的年均降水量、年均溫度、年均蒸發(fā)量、年最高氣溫、年最低氣溫、年均日照時間、年均相對濕度、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速9個氣候因子，分析9個氣候因子對大葉相思年輪生長的影響。

2.1.2 材料整理 將氣候因子中的年均降水量、年均溫度、年均蒸發(fā)量、年最高氣溫、年最低氣溫、年均日照時間、年均相對濕度、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速9個氣候因子并與它相對應(yīng)的胸徑生長總量和年輪指數(shù)建立對應(yīng)關(guān)系，而后采用年輪指數(shù)法和逐步回歸分析法選擇影響相思生長的主導(dǎo)氣候因素，建立相思人工林生產(chǎn)力與各主導(dǎo)氣候因素關(guān)系的數(shù)學(xué)模型，分析氣候因子對大葉相思生長的影響。

2.2 研究方法

2.2.2 氣象因子對大葉相思生長的逐步回歸方程模型的建立 逐步回歸方法是眾多客觀分析方法的一種，通過統(tǒng)計分析，選定組合的氣候因子，建立逐步回歸方程進(jìn)行分析。在分析過程中，氣候因子一經(jīng)選定，便不再改變。但是不變的氣候因子在分析過程中不能很好地適應(yīng)多變的天氣系統(tǒng)，同時數(shù)值分析模式也在不斷的調(diào)整，且在不同的季節(jié)變換下，年均氣溫、年均極端最高氣溫、年均極端最低氣溫、年均降水量等氣候要素所起的分析作用也不同。綜合以上原因，嘗試在經(jīng)典的逐步回歸的基礎(chǔ)上，通過更改進(jìn)入回歸方程的歷史樣本長度來動態(tài)地選取回歸因子，建立了動態(tài)逐步回歸方程。

應(yīng)用逐步回歸方法，就氣候因子對引種大葉相思的分析，即從一個變量開始，按自變量對Y影響的顯著性，由大到小依次引入回歸方程，同時每一步都要檢驗先前引入的變量中有變?yōu)椴伙@著的，則必須立即從回歸方程中加以剔除，直至既無變量可剔除，又無變量可引入為止。

根據(jù)逐步回歸方法的基本思想結(jié)合9個因變量X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9(年均降水量、年均溫度、年均蒸發(fā)量、年最高氣溫、年最低氣溫、年均日照時間、年均相對濕度、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速)及系數(shù)β1、β2、β3、β4、β5、β6、β7、β8、β9、常數(shù)項β0及其自變量Yi(對應(yīng)年輪指數(shù))，把數(shù)據(jù)輸入計算機進(jìn)行計算，建立逐步回歸方程模型：Yi=β0+β1X1+β2X2+β3X3+β4X4+β5X5+β6X6+β7X7+β8X8+β9X9；計算出β0、β1、β2、β3、β4、β5、β6、β7、β8、β9的值及其復(fù)相關(guān)指數(shù)F值、R值、P值；F>F0.01(自由度)為極顯著；F0.05(自由度)

3 結(jié)果與分析

3.1 影響大葉相思生長的主導(dǎo)氣候因素的選擇

表1 相關(guān)分析的簡相關(guān)系數(shù)

由表1可知，簡相關(guān)系數(shù)≥0.2的氣候因子有年均降水量、年均溫度、年均蒸發(fā)量、年均日照時間。其中，年均降水量、年均溫度、年均日照時間的簡相關(guān)系數(shù)對年輪指數(shù)有正面影響；年均蒸發(fā)量的簡相關(guān)系數(shù)對年輪指數(shù)有負(fù)面影響。

3.2 應(yīng)用逐步回歸就氣候因子對大葉相思年胸徑生長總量的分析

3.2.1 氣象因子對胸徑生長總量模型的參數(shù)、相關(guān)系數(shù)等的計算 計算各變量統(tǒng)計特征，大葉相思胸徑生長總量及氣象各自變量相關(guān)分析(表2、表3)可以看出，不同的氣候因子對大葉相思年輪指數(shù)存在不同的影響，其中，年均日照時間和年均溫度對大葉相思胸徑生長總量的影響極顯著；年均降水量、年均蒸發(fā)量對大葉相思胸徑生長總量的影響顯著；年最高氣溫、年最低氣溫、年均相對濕度、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速對大葉相思胸徑生長總量的影響不顯著。其中年均降水量、年均溫度、年最高氣溫、年均日照時間、年均相對濕度有正面影響；年均蒸發(fā)量、年最低氣溫、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速對年輪指數(shù)有負(fù)面影響。其因子顯著水平由大到小排序為：年均日照時間>年均溫度>年均蒸發(fā)量>年均降水量>年均相對濕度>年最低氣溫>年最高氣溫>年最大風(fēng)速>年均風(fēng)速。

表2 各變量統(tǒng)計特征

表3 大葉相思胸徑生長總量及氣象各自變量相關(guān)分析

3.2.2 氣象因子對胸徑生長總量模型 利用SPSS軟件中的非線性回歸方程，通過建立氣象因子對胸徑生長總量的逐步回歸方程：Yi=β0+β1X1+β2X2+β3X3+β4X4+β5X5+β6X6+β7X7+β8X8+β9X9，計算得出：Y=121.7442299+0.009981478853X1+6.913658313X2+1.0602535327X3-3.620539862X6，復(fù)相關(guān)系數(shù)R=0.8745，F(xiàn)檢驗值=160.5622，F(xiàn)0.01=5.29，F(xiàn)0.05=3.28，Df=(4，21)，P值=0.0053，剩余標(biāo)準(zhǔn)差S=3.2135。調(diào)整后的相關(guān)系數(shù)Ra=0.8486，F(xiàn)檢驗值=160.5622>F0.01為極顯著。

根據(jù)回歸分析結(jié)果(表4)表明，9個氣象因子(年均降水量、年均溫度、年均蒸發(fā)量、年最高氣溫、年最低氣溫、年均日照時間、年均相對濕度、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速)對大葉相思胸徑生長總量存在不同的影響，年均日照時間和年均溫度對大葉相思胸徑生長總量的影響極顯著；年均降水量、年均蒸發(fā)量對大葉相思胸徑生長總量的影響顯著；年最高氣溫、年最低氣溫、年均相對濕度、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速對大葉相思胸徑生長總量的影響不顯著。

表4 氣象因子對大葉相思胸徑生長總量的回歸分析結(jié)果

在一定程度上，年均日照時間越長、年均溫度越高對胸徑的生長明顯有利；年均蒸發(fā)量越低、年均降水量越大越有利于胸徑的生長；年最高氣溫越高、年最低溫度、年均相對濕度對胸徑生長影響不明顯；適度的風(fēng)速有利于胸徑的生長。綜合表明，大葉相思是陽性速生樹種，適應(yīng)性強，抗風(fēng)能力較強，對光照條件要求較高，對降水量需求適中，環(huán)境極端溫度不宜過高，在風(fēng)速適合的福建沿海高濕潤地區(qū)生長情況良好。

3.3 大葉相思?xì)夂蛏a(chǎn)潛力的估算

3.3.2 年均降水量與大葉相思年輪寬計算 利用SPSS軟件中的非線性回歸方程，通過胸徑生長總量與年均降水量之間的關(guān)系，建立TspN=a(1-e-cN)方程，得出a=1.0415，c=0.015，R2=0.1426。可能這個氣候生長潛力模型并不適合大葉相思生長的氣候生產(chǎn)力，其原因有待進(jìn)一步研究。

4 小結(jié)

運用年輪指數(shù)法與逐步回歸方法，分析漳州漳浦中西林場大葉相思引種地的氣候因子對大葉相思生長影響。結(jié)果表明：氣候中的9個氣象因子(年均降水量、年均溫度、年均蒸發(fā)量、年最高氣溫、年最低氣溫、年均日照時間、年均相對濕度、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速)對大葉相思的生長的影響是不相同的。其中，年均日照時間和年均溫度對大葉相思生長的影響極顯著；年均降水量、年均蒸發(fā)量對大葉相思生長的影響顯著；年最高氣溫、年最低氣溫、年均相對濕度、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速對大葉相思的生長影響不顯著。其中年均降水量、年均溫度、年最高氣溫、年均日照時間、年均相對濕度有正面影響；年均蒸發(fā)量、年均最低氣溫、年均風(fēng)速、年最大風(fēng)速對生長有負(fù)面影響。其因子顯著水平由大到小排序為：年均日照時間>年均溫度>年均蒸發(fā)量>年均降水量>年均相對濕度>年最低氣溫>年最高氣溫>年最大風(fēng)速>年均風(fēng)速。在以后大葉相思的引種和栽培的過程中，應(yīng)根據(jù)大葉相思對氣候的適應(yīng)性，選擇適宜的氣候條件，這樣才更有利于大葉相思的栽培、生產(chǎn)能力預(yù)測和相思產(chǎn)區(qū)的規(guī)劃。

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The Effects of Climatic Factors on the Growth ofAcaciaauriculiformis

WU Xiao-sheng

(XiQingTeachingForestFarmofFujianAgricultureAndForestryUniversity，Nanping353001，F(xiàn)ujian，China)

The regression analysis was used to analyze the effects of climatic factors on the growth ofAcaciaauriculiformis.The results showed that the climatic factors had significant effects on the growth ofA.auriculiformisand the order of the principal factors were that annual sunshine hours>yearly mean temperature>yearly transpiration rate>annual rainfall>yearly mean relative humidity>annual extreme minimum temperature>annual extreme maximum airtemperature>yearly maximum wind speed>yearly mean wind speed.Among them，annual sunshine hours，yearly mean temperature，annual rainfall have a significant positive correlation with the growth ofA.auriculiformis′sdiameter at breast height.It provides the theoretical basis for the introducing areas selection and plan of production area.

Acaciaauriculiformis；climatic factors；annual ring index；regression analysis

2014-09-05；

2014-10-21

福建省種苗科技攻關(guān)項目(相思類樹種，K8513002)

吳曉生(1974—)，男，福建武平人，福建農(nóng)林大學(xué)西芹教學(xué)林場營林工程師，碩士研究生，從事營林生產(chǎn)和科教工作。E-mail：wxsh7090@21cn.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.02.013

S718.51+2

A

1002-7351(2015)02-0058-04