大渡河上游天然岷江柏木林生長分布研究

王 博，劉 凱，朱子政，林 勇，王守強

(四川省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 624000)

岷江柏木(CupressuschengianaS.Y.Hu)主要分布在四川西部、北部(岷江上游茂縣、汶川縣、理縣、大金縣、小金縣)及甘肅南部(舟曲、石門、武都)等地，生于海拔 1 200 m～2 900 m干燥陽坡[1]，屬于國家二級重點保護植物。白昆聲[2]指出岷江柏木主要分布在岷江、大渡河、白龍江3個流域，呈現(xiàn)3個地區(qū)不相連續(xù)的特點。大渡河流域的馬爾康市、金川縣、小金縣、丹巴縣是岷江柏木的重要分布地之一[2]。

岷江柏木因其物種資源的珍貴性和地理分區(qū)區(qū)域的特殊性，引起相關(guān)學(xué)者關(guān)注。已有研究涉及岷江柏木個體、遺傳多樣性、種群特征、生存環(huán)境、造林等方面，如包維楷[3]等對岷江柏木的個體生長、結(jié)實能力、種子特征、群落類型和演替動態(tài)、遺傳多樣性、生存環(huán)境等內(nèi)容進行較系統(tǒng)的研究。劉鑫[4]研究了岷江柏木喬、灌、草植被結(jié)構(gòu)。白昆聲[5]、張志燕[6]等對岷江柏的采種、育苗、造林、撫育等技術(shù)進行了總結(jié)。

已有的研究偏向從種群、個體的角度進行相關(guān)研究，而從全流域的角度研究岷江柏木的分布和生長情況相對較少。本研究從大渡河上游全流域的角度，調(diào)查了大渡河上游天然起源成片生長的岷江柏木分布面積和生境情況，分析了該區(qū)域岷江柏木生境特征，以期為該區(qū)域岷江柏木進行保護的相關(guān)研究和保護措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和參考資料。

1 研究區(qū)概況

岷江柏木在大渡河流域的馬爾康市、金川縣、小金縣、丹巴縣和康定市均有分布。丹巴縣和康定市內(nèi)岷江柏木以散生、孤立木岷江柏木為主，本次研究主要針對馬爾康市、金川縣境內(nèi)成片分布的天然起源岷江柏木。

研究區(qū)范圍為大渡河上游干流及部分支流第一叢山脊內(nèi)，包括腳木足河、梭磨河、杜柯河、大金川河。四川阿壩州的馬爾康市和金川縣屬高山峽谷地帶，山體雄厚，河谷深切，谷坡陡峻。地貌屬橫斷山系北段的高山曲流深切“V”形谷、峽谷地形，山嶺海拔高程一般達 4 000 m～4 600 m，沿河兩岸的Ⅰ-VI級階地不連續(xù)的呈帶狀分布。土壤隨著海拔高度的增加，由下而上依次為：沖積土、山地褐色土、山地棕壤、暗棕壤、山地灰化土、亞高山草甸土、高山草甸土、高山寒漠土等。其中以亞高山草甸土、暗棕壤和山地棕壤為主。氣候?qū)俅ㄎ鞲咴撅L(fēng)氣候區(qū)，具有干濕季分明、氣溫日變化大的特點。年平均降水量733.4 mm，年平均氣溫12.2 ℃，年平均蒸發(fā)量69.9 mm，年平均太陽輻射118.5 W/m2。大渡河流域徑流主要來自降水，其次是地下水和冰雪融水補給，具有豐沛穩(wěn)定和年際變化小的特點。區(qū)內(nèi)災(zāi)害性氣象主要有低溫凍害、冰雹、大風(fēng)、暴雨和洪災(zāi)等。

2 研究方法

針對研究范圍內(nèi)天然起源成片的岷江柏木面積及主要生長因子(基質(zhì)類型、坡度和坡向、海拔范圍、可及程度、平均胸徑、平均樹高)進行。其中：1)面積利用2.5 m分辨率高清遙感影像為底圖，現(xiàn)地對坡勾繪分布地塊，采用ARCGIS矢量化，求算水平平面面積。2)基質(zhì)類型：分為裸巖、高石質(zhì)礫石、土壤基質(zhì)。裸巖是指植株生長于裸巖上，沒有成塊成團和成片的土壤分布；高石質(zhì)礫石是指植株生長于塊狀礫石之上，雖然可能存在土壤分布，但成團成塊不明顯；土壤是指植株生長于土壤之中，土壤團塊和片狀連續(xù)分布明顯?；|(zhì)類型現(xiàn)地實測調(diào)查。3)坡度：分為6個尺度：平坡(0～5°)、緩坡(6°～15°)、斜坡(16°～25°)、陡坡(26°～35°)、急坡(36°～45°)、險坡(46°以上)。4)坡向：分為9個尺度：北坡、東北坡、東坡、東南坡、南坡、西南坡、西坡、西北坡、無坡向。5)海拔范圍：岷江柏木小班的上限和下限，現(xiàn)地實測。6)可及程度：指小班綜合交通條件。調(diào)查岷江柏木小班生長位置附近的道路等級，以及道路至岷江柏木林的可達性。可達性分為可及、不可及，按距離、坡度及周邊地形地貌綜合判定。道路等級分為高速公路、一級公路(道路總寬40 m～70 m)、二級公路(道路總寬30 m～60 m)、三級公路(道路總寬20 m～40 m)、四級公路(道路總寬16 m～30 m)、鄉(xiāng)村道路(路面未硬化，無法通行重載汽車)、其他道路。7)平均樹高、平均胸徑采用現(xiàn)地調(diào)查法，調(diào)查小班平均樹高和胸徑。樹高分為3 m～5 m、5 m～7 m、7 m～10 m、10 m以上不同等級，胸徑分為小徑組6 cm～12 cm、中徑組14 cm～24 cm、大徑組26 cm～36 cm、特大徑組38 cm。

3 研究結(jié)果

3.1 總體分布

大渡河流域是典型的干旱河谷區(qū)，地形閉塞、谷地狹窄，年降水量分布不均，干濕分明。馬爾康市屬于干旱河谷區(qū)中的干溫河谷，金川縣則處于干溫、干暖河谷交錯地[7,8]。研究范圍內(nèi)大渡河上游天然起源成片岷江柏木小班面積561.0152 hm2。以金川縣集沐鄉(xiāng)為分界點，從集沐鄉(xiāng)沿大渡河干流大金川河往上，在白灣鄉(xiāng)分叉，左側(cè)至木爾宗鄉(xiāng)(杜柯河)，右側(cè)至腳木足鄉(xiāng)(腳木足河)、松崗鎮(zhèn)(梭磨河)，岷江柏木林分布總體上沿河流呈連續(xù)線型，分布在河谷兩岸或一岸的坡中、下部。分布長度超過300 km，線型水平寬度平均為500 m～700 m，這也是調(diào)查范圍內(nèi)岷江柏木分布最為集中的區(qū)域。可能是因為該處區(qū)域河道峽窄，河流湍急，屬大渡河干旱河谷向寒溫性高山峽谷過渡區(qū)，因河谷深切引起的焚風(fēng)效應(yīng)逐漸減弱，水熱條件非常適應(yīng)岷江柏的生長。從集沐鄉(xiāng)沿大金川河往下至金川縣安寧鄉(xiāng)一段，岷江柏木分布以小片狀或者散生為主，該區(qū)域天然岷江柏木林、干旱河谷灌叢地相互交錯，以河谷灌叢地為優(yōu)勢植被類型。岷江柏木分布減少，可能是因為干溫向干暖河谷水熱條件的變化引起。

圖1 天然起源成片岷江柏木總體分布圖

3.2 基質(zhì)類型

由表1可見，分布在裸巖上的岷江柏木268.1818 hm2，占總面積47.80%；高石質(zhì)礫石上的岷江柏木212.2471 hm2，占37.83 %；土壤上的岷江柏木80.5863 hm2，占14.36%。可見，大渡河流域岷江柏木在裸巖、高石質(zhì)礫石、土壤三種基質(zhì)上均能生長，以裸巖基質(zhì)所占比例最大，其次為高石質(zhì)礫石基質(zhì)，兩者分布面積達到了總面積的85.64 %。

研究發(fā)現(xiàn)，岷江柏木小徑組面積255.4218 hm2，占45.53%；中徑組280.7608 hm2，占50.05%；大徑組24.8326 hm2，占4.43%。其中，裸巖上中徑組面積最大為182.4022 hm2，占中徑組總面積64.97%；高石質(zhì)礫石上小徑組面積最大為150.8475 hm2，占小徑組總面積59.06%；土壤上大徑組面積最大為22.4977 hm2，占大徑組總面積90.60%?？梢?，調(diào)查范圍內(nèi)岷江柏木以小、中徑組為主，占調(diào)查總面積95.57%。小、中、大徑組依次主要分布在高石質(zhì)礫石、裸巖、土壤基質(zhì)上，分布基質(zhì)逐漸偏好。這可能和樹木生長越大，對養(yǎng)分的需求越高應(yīng)有關(guān)。

天然起源岷江柏木小班平均樹高在3 m以上，其中以7 m～10 m為主，面積211.7469 hm2，占總面積37.74%；10 m以上178.5027 hm2，占31.82%；兩者合計占69.56%。高石質(zhì)礫石樹高集中在5 m～7 m之間，其次為7 m～10 m。裸巖、土壤樹高均集中在7 m～10 m之間，其次為10 m以上。

表1天然起源岷江柏木基質(zhì)類型分布情況表

3.3 坡向分布

由表2可見，岷江柏木在9個坡向上均能生長，表現(xiàn)出極強的適應(yīng)性。這和白昆聲等人的研究結(jié)果一致[2]。研究范圍內(nèi)北坡分布面積最大為205.002 hm2，占總面積36.54%。其次為西北和西坡向，面積分別為89.5869 hm2、87.1141 hm2，分別占5.97%、15.53%。坡度平坦區(qū)分布面積最小為5.7901 hm2，占1.03%?？傮w上以北、西北、西3個坡向分布面積較多，合計面積381.703 hm2，占68.04%。

由表2可見，岷江柏木小徑組西、西北、北坡向分布面積明顯大于其他坡向，面積合計161.8909 hm2，占小徑組總面積的63.38%；中徑組北坡分布顯著高于其他坡向，面積157.5501 hm2，占中徑組面積的56.12%；大徑組主要分布在東南、南坡向，面積22.4977 hm2，占大徑組的90.60 %。

表2天然起源岷江柏木坡向分布情況表

由表2可見，3 m～5 m樹高西坡分布最多為10.2548 hm2，南坡分布最小為0.035 hm2；5 m以上樹高均以北坡面積最多，其中5 m～7 m北坡面積為37.6761 hm2，7 m～10 m北坡面積為92.0290 hm2，10 m以上北坡面積為71.209 hm2。5 m～7 m和10 m以上在坡度平坦區(qū)域均未發(fā)現(xiàn)有成片天然林分布，7 m～10 m樹高則以西南坡分布面積最小。研究發(fā)現(xiàn)，北、西、西北3個坡向是岷江柏木的集中分布的區(qū)域，分布面積大，高度高，且以小徑組樹種為主。

3.4 坡度分布

由表3可見，36°～45°急坡上岷江柏木分布面積最大為227.5985 hm2，占總面積40.57%。其次為46°以上險坡，分布面積110.8804 hm2，占19.76%。再次為26°～35°陡坡，分布面積98.3135 hm2，占17.52%。6°～15°緩坡分布面積最小為7.1560 hm2，占1.28%?？梢?，天然起源岷江柏木生長的坡度大多比較陡峭，主要分布在36°以上的坡度上，分布面積合計占到總面積的60.33%。

由表3可見，小、中、大徑組均以急坡上分布面積最大，分別為66.3342 hm2、149.3175 hm2、11.9468 hm2，依次占各徑組總面積的25.97%、53.18%、48.11%；以平坡或緩坡面積最小。3 m～5m樹高以陡坡面積最大為19.0401 hm2，其次為急坡面積為9.0649 hm2。5 m～7 m、7 m～10 m和10 m以上樹高均以急坡面積最大，分別為50.2987 hm2、72.757 hm2、95.4779 hm2，依次占各樹高等級面積的37.04%、34.36%、53.49%；其次為陡坡或險坡?？梢姡航啬静煌瑥浇M、不同樹高均集中分布在陡坡、急坡、險坡上。

表3天然起源岷江柏木坡度分布情況表

3.5 海拔分布

由表4可見，調(diào)查范圍內(nèi)岷江柏木集中分布在海拔 2 100 m～2 600 m內(nèi)。2 401 m～2 500 m范圍內(nèi)岷江柏木分布面積最大為341.1558 hm2，占總面積60.81%。其次為 2 301 m～2 400 m范圍內(nèi)面積為113.297 hm2，占20.20%。2 100 m～2 200 m范圍內(nèi)面積最小為7.3961 hm2，占1.32%?？梢姡烊黄鹪瘁航啬炯猩L在 2 301 m～2 500 m的海拔范圍內(nèi)，分布面積合計占總面積81.01%。

研究發(fā)現(xiàn)，小、中徑組在 2 401 m～2 500 m范圍內(nèi)面積最大，分別為124.7990 hm2、214.0219 hm2。大徑組 2 301 m～2 400 m范圍面積最大為22.4977 hm2。小徑組 2 100 m～2 200 m范圍內(nèi)面積最小為7.3961 hm2。由表4可見，小徑組在海拔 2 100 m～2 600 m的范圍內(nèi)均有分布，中徑組海拔范圍縮小為 2 201 m～2 500 m。大徑組海拔范圍進一步縮小為 2 301 m～2 500 m。隨著樹木生長，岷江柏木海拔分布范圍呈現(xiàn)出逐漸縮小的特點。

表4天然起源岷江柏木海拔分布情況表

由表4可見，3 m～5 m樹高 2 201 m～2 300 m范圍分布最大為14.9696 hm2。5 m～7 m、7 m～10 m和10 m以上樹高均以 2 401 m～2 500 m范圍分布面積最大，依次為52.7764 hm2、145.8803 hm2、131.5452 hm2。5 m～7 m、7 m～10 m在2 100 m～2 200 m和 2 501 m～2 600 m范圍內(nèi)分布面積明顯低于其他范圍，10 m以上樹高則分布在 2 301 m～2 500 m范圍內(nèi)?？傮w而言，2 201 m～2 500 m范圍內(nèi)岷江柏木各不同等級樹高面積均偏大，表明該范圍可能是大渡河上游岷江柏木最適宜的生長海拔范圍。

3.6 可及程度

研究發(fā)現(xiàn)(表5)臨近天然起源的岷江柏木林道路等級只有四級道路、鄉(xiāng)村道路。臨近四級道路的岷江柏木林面積520.4274 hm2，占總面積的92.77%，臨近鄉(xiāng)村道路的面積40.5878 hm2，占7.23%。岷江柏木林距離道路在101 m～200 m內(nèi)面積最大為254.5285 hm2，占總面積45.37%。其次為1 m～100 m內(nèi)面積為195.5898 hm2，占34.86%。1 m～200 m內(nèi)岷江柏木林面積合計450.1183 hm2，占80.23%。值得注意的是，距離道路近并不意味著可及度好。根據(jù)調(diào)查，岷江柏木可及度為可及的面積40.8507 hm2，占7.28%。高達83.27%的面積為不可及?？杉懊娣e小的原因一方面可能是由于60.33%以上面積的岷江柏木林分布的坡度較高，在36°以上，甚至坡度可達70°以上，存在距離道路較近但坡度較高而導(dǎo)致不可及的情況；另一方面，存在距離道路近，但和道路隔河相對，形成天然隔離而導(dǎo)致不可及。

表5天然起源岷江柏木林可及程度

4 結(jié)論

為研究大渡河上游成片分布的天然起源岷江柏木生長分布情況，選擇以馬爾康市和金川縣內(nèi)典型分布區(qū)岷江柏木林為對象，以高清遙感影像為底圖，采用現(xiàn)地調(diào)查和ARCGIS矢量化技術(shù)，調(diào)查了基質(zhì)類型、坡度、坡向、海拔、可及度等生境因子及各因子上岷江柏木胸徑、樹高情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)岷江柏木主要分布在馬爾康市木爾宗鄉(xiāng)、腳木足鄉(xiāng)至金川縣安寧鄉(xiāng)范圍內(nèi)沿大渡河主干流區(qū)域內(nèi)，這可能和當(dāng)?shù)厮疅岘h(huán)境密切相關(guān)。2)岷江柏木在不同基質(zhì)類型、坡度坡向上均能分布，但主體分布在裸巖、陰坡、半陰坡和36°以上的坡度上，以及海拔 2 100 m～2 600 m的范圍內(nèi)。3)小、中、大徑組依次主要分布在高石質(zhì)礫石、裸巖、土壤基質(zhì)上，分布基質(zhì)逐漸偏好。這可能和樹木生長越大，對養(yǎng)分的需求越高應(yīng)有關(guān)。4)北、西、西北3個坡向是岷江柏木的集中分布的坡向，分布面積大，高度高，且以小徑組樹種為主。5)岷江柏木不同徑組、不同樹高均集中分布在陡坡、急坡、險坡上。隨著樹木生長，岷江柏木海拔分布范圍呈現(xiàn)出逐漸縮小的特點。2 201 m～2 500 m范圍內(nèi)岷江柏木各不同等級樹高面積均偏大，也表明該范圍可能是大渡河上游岷江柏木最適宜的生長海拔范圍。

天然岷江柏木屬于國家二級保護植物。目前雖然人工起源的岷江柏木已較大面積的成功種植，但天然起源岷江柏木不僅面臨惡劣的生長基質(zhì)、較大的生長坡度和很低的可通達、可及度，還面臨項目建設(shè)、濫砍伐等人為干擾的脅迫。珍稀植物的保護措施通常包括移栽、劃定保護區(qū)、建立異地種質(zhì)資源基地等，如何在保障國家重大工程建設(shè)的前提下，探索包括移栽措施在內(nèi)的多樣化、可行性的保護措施，是下一步急需研究和解決的難題。