長白山北坡擴張型與郁閉型林線氣溫日較差變化對岳樺林線的差異性影響

從高山郁閉林到樹種線之間的地域被稱為高山林線[ 1 ]，因處于臨界位置對氣候敏感度非常高[2]。關(guān)于其形成機理與氣候因子關(guān)系成為當前研究的熱點問題，引起人們的極大興趣[3]，因為林線類型多樣，關(guān)于不同林線形成的氣溫日變化表現(xiàn)對于深入分析高山林線的生態(tài)學(xué)意義擁有極大的研究價值[4-5]。如和潤蓮等對川西高山林線物質(zhì)循環(huán)研究時發(fā)現(xiàn)氣溫日變化對凋落物分解影響較大[6]，甄偉等對小五臺山氣候特征進行研究時認為氣溫日較差大是高山林線形成的生態(tài)氣候因素[7]，孫嘉鴻等對長白山北坡與西坡林線形成的差異研究時揭示氣溫日較差對林線變動影響明顯[8]。這些研究都對氣溫日變化進行探討，利用氣溫日變化找尋林線形成機理，取得一定研究成果[9]，但會改變溫度，和林線形成和匹配之間的關(guān)系研究較少，尤其是溫度變化的影響線類型差異分析較少，所以，本文基于長白山北坡森林線測量的溫度數(shù)據(jù)，通過一系列的數(shù)理統(tǒng)計分析方法，從北坡溫差的日變化分析位置接近，線類型在不同的溫度制約機制，為全面研究全球變化對生態(tài)系統(tǒng)的影響提供了一個新的方向，理解生態(tài)系統(tǒng)變化對氣候變化的區(qū)域響應(yīng)具有一定的參考意義。

研究方法

研究區(qū)概況

長白山北坡林線海拔范圍大約是在1 900m～2 000m[10]，因為林線處在風(fēng)大寒冷，生存環(huán)境惡劣的地方，限制喬木生長，只有岳樺生存能力強，能夠忍受嚴酷環(huán)境在此生存，成為林線樹種，最后形成岳樺林線[11-12]。因為山體高大，地形復(fù)雜，林線類型多樣，是研究林線形成與變動的理想地帶，是外推全球變化與對生態(tài)系統(tǒng)相互影響的熱點區(qū)域[13]。研究點位于北坡林線一個小凹陷盆地，周圍不同坡向上有一些岳樺喬木在生長，在西南坡上的林線類型是郁閉型，在正北坡上是擴張型，是研究不同林線類型氣候條件差異與林線形成的最佳地段。

氣溫測量

2014年5月將兩個自動溫濕儀（HOBO U23）分別放置在長白山北坡凹陷盆地兩個坡向林線邊緣處，海拔高度大約都是1 980m進行氣溫的自動觀測，傳感器距離地面1.2m。測溫間隔為1小時，取整點時間進行數(shù)據(jù)進行提取，即如果當時記錄時間為北京時間7點，下一個記錄的時間就是8點，依次類推不斷推進，儀器使用的電源為以色列產(chǎn)鋰電池（Tadiran TL-5902），在野外用筆記本電腦將前一時段的記錄數(shù)據(jù)導(dǎo)出帶到室內(nèi)進行處理，最終得到生長期內(nèi)2014年6月1日到2014年9月30日內(nèi)所有整點時刻的兩坡氣溫數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)分析

氣溫記錄的整理。將收到兩個斜率的溫度數(shù)據(jù)處理單元與天，時間從10點被傳遞到23日24點溫度數(shù)據(jù)作為分析單位，分別提取的24天最高和最低溫度數(shù)據(jù)，然后使用高-最低的日較差，根據(jù)這一計算方法，反過來，從6月1日，2014年9月30日，2014年，所有的日較差，北部和西南部的天數(shù)是線極化溫度日變化的原始數(shù)據(jù)。

結(jié)果與分析

氣溫日較差相似性表現(xiàn)與影響

兩坡氣溫日較差的相關(guān)系數(shù)達到顯著水平（P<0.01），氣溫變化具有同步性特點，表明在兩坡地域相鄰（相距100m左右）的情況下氣溫日變化一致性強，在相近氣溫變化規(guī)律控制下兩個位置都能形成岳樺林線。但是相關(guān)系數(shù)值不是很高（R=0.67），說明還有一定的差異性，這種差異性也是導(dǎo)致兩坡林線喬木的變動方式出現(xiàn)差異，形成不同類型的林線，所以需要進一步分析這種差異性表現(xiàn)。

氣溫日較差差異性表現(xiàn)與影響

1）常規(guī)統(tǒng)計分析。從統(tǒng)計結(jié)果看日較差均值正北坡略大于西南坡（7.94℃>7.48℃）（表1），都低于長白山區(qū)氣溫日較差[14]（13℃），說明在林線低溫嚴酷的條件下氣溫日變化相對小使岳樺能夠在此處艱難生長，是形成林線的一個氣溫有利條件。從標準差和變異系數(shù)大小看正北坡都大于西南坡（標準差：3.15℃>2.56℃；變異系數(shù)：0.40>0.34）（表1），從偏度大小看也是正北坡大于西南坡（偏度：0.93>0.84）（表1），說明氣溫日變化整體波動狀況是正北坡大于西南坡，氣溫變化相對穩(wěn)定使西南坡岳樺生長有利，形成郁閉林線，而相對不穩(wěn)定的正北坡使一些岳樺樹木的生長機制得到鍛煉，出現(xiàn)不同樹齡混雜的情況，尤其是一些小樹幼苗得到氣溫上的鍛煉而成活率高，出現(xiàn)種群膨脹，林線擴張的態(tài)勢。

2）配對樣本T檢驗分析。從配對樣本T檢驗統(tǒng)計結(jié)果可以看出兩坡日較差均值差為0.46℃（正北坡-西南坡），雖然沒有達到顯著差異程度（Sig=0.03>0.01），說明氣溫相似使林線高度也相同，但是，檢驗值還是很低說明兩坡氣溫日較差的差異是林線類型不同的一個制約因素，正北坡林線氣溫日較差大使岳樺樹木的生長受到鍛煉的程度大于西南坡，造成正北坡岳樺種群擴張更為明顯，而西南坡則受到一定限制，氣溫日變化的差異是產(chǎn)生兩坡林線擴張方式不同的氣候因素。

生長期內(nèi)不同時段氣溫日較差的差異與影響

從3個階段的均值看在生長初期和活躍生長期正北坡氣溫日變化大于西南坡，有利于岳樺樹木和幼苗的耐冷訓(xùn)練，為幼樹生長準備必要條件，而在成熟期均溫比西南坡小說明在種子成熟時相對小的溫差有利于種子成熟，是正北坡種群擴張，西南坡種群受到限制的一個溫度條件；從標準差和變異系數(shù)看正北坡大于西南坡是在各個生長期都對幼苗與小樹進行越冬機制的訓(xùn)練，使正北坡種群發(fā)展態(tài)勢相對較好；從峰度看在初始生長期正北坡為正，右偏，西南坡為負，左偏，說明正北坡在進入生長期后就進行越冬的訓(xùn)練，而西南坡則相對落后，啟動晚，從這幾個指標的結(jié)果說明西南坡的幼苗與幼樹在越冬訓(xùn)練上顯得不足，種子即使萌發(fā)后成活，也很難抵御相對寒冷的冬季。endprint

討論

基于不同斜率長白山北坡為切入點分析溫度、溫度日較差差異的影響變化對不同類型的林線工作，但受限于數(shù)據(jù)的時間尺度，沒有溫度數(shù)據(jù)多年晝夜的變化范圍分析，扣除，不再有長度和有限的生長季節(jié)，尤其是在生長季節(jié)是冬天沒有參與，除了林線生理差異影響不定位的變化驗證試驗和田間試驗，未來需要溫度變化在林線的細水平的生理機制為深入研究植物的生長。

結(jié)論

1）長白山北坡地域相連的正北坡和西南坡林線氣溫日較差具有一定的相似性，按照林線形成的控制因素是氣候因子的觀點，氣溫日變化的規(guī)律是北坡岳樺林線形成的一個條件。

2）生長季氣溫日差異分析結(jié)果說明正北坡氣溫日變化大于西南坡是岳樺幼樹得以在生長季得到一定的耐寒訓(xùn)練，是種群擴張的一個有利條件，而日較差相對小時西南坡幼樹訓(xùn)練不足是種群擴張弱的一個氣溫因素。

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（作者簡介：王澤龍，長春市第二中學(xué)。）endprint