坡向?qū)０翁荻壬掀钸B圓柏樹木生長的影響①

朱永鵬

（青海省海東市互助縣土族故土園景區(qū)管理委員會(huì) 青海海東 810599）

海拔梯度、坡向、坡度等地形的復(fù)雜因素，對高山植被祁連圓柏既有一定的影響還有特定的生態(tài)促進(jìn)作用。研究表明，不同環(huán)境下祁連圓柏對氣候也會(huì)產(chǎn)生影響，造成了坡度海拔的差異性。因此，對祁連復(fù)雜高原環(huán)境特征下的高山祁連圓柏的研究十分必要。

1 研究地區(qū)與研究方法

1.1 研究地區(qū)概況

祁連圓柏在青海全省各林區(qū)均有分布，通常分布于海拔2 600～4 300 m的陽坡、半陽坡或半陰坡，具備極強(qiáng)的抵抗高寒及高溫天氣的能力，在干旱貧瘠土壤中也能生長，但不耐蔭濕積水，對土壤及氣候條件要求不嚴(yán)，有很強(qiáng)的適應(yīng)性。本研究采樣區(qū)位于阿尼瑪卿山地東部的河北林場，區(qū)域性降水的性質(zhì)非常有益于祁連圓柏的生長。在黃河兩岸及附近支流上生長的天然樹木，具有樹木更新不頻繁的特征，對生長環(huán)境要求較簡單[1]。但不同海拔決定了生長環(huán)境的區(qū)別，雨水量、溫度及濕度等，都會(huì)對祁連圓柏的生長環(huán)境產(chǎn)生水熱差異，在不同的環(huán)境中各氣候要素對樹木生長造成的影響程度也不一樣。

1.2 研究方法

1.2.1樣點(diǎn)設(shè)置

為研究影響祁連圓柏生長環(huán)境的因素，采用隨機(jī)采點(diǎn)，對連續(xù)上坡進(jìn)行定點(diǎn)，并設(shè)置5 個(gè)采樣點(diǎn)：坡度最高點(diǎn)、中間地帶、與公路連接的平緩區(qū)、最高點(diǎn)與中間連接上坡地帶、公路與中間地帶連接的下坡點(diǎn)，由采集取樣分析出：在中間地帶往上的三點(diǎn)特點(diǎn)表現(xiàn)為土壤濕度較大，公路附近人為或非人為干擾因素過多，因此除上限樹木稀疏外，其余兩點(diǎn)樹木較為密集。因此，要規(guī)范遵循基本的采樣原，樣本應(yīng)選擇樹齡較長且健康的樹，且在每個(gè)采樣地點(diǎn)進(jìn)行20 株以上樹木胸徑附近1 ～2 芯取樣。

1.2.2樹輪寬度年表的數(shù)據(jù)建立

對樣品進(jìn)行分析研究，采取國際通用法（Stokes&Smiley，1968），對祁連圓柏進(jìn)行風(fēng)干晾干、樹木固定打磨并測量樹輪的寬度，最后通過COFECHA 程序?qū)徊娑昱c測量結(jié)果進(jìn)行分析檢驗(yàn)。為了避免疊加因素，保留更多數(shù)輪的環(huán)境及各方面信息，并考慮到進(jìn)行此項(xiàng)研究的基本目的，針對坡度的不同及不同海拔梯度生長的祁連圓柏的差異進(jìn)行各方面比較，得出三類樹輪寬度年表：標(biāo)準(zhǔn)化年表（STD）、差值年表（RES）與自回歸年表（ARS），對于STD，其中包含較多的高頻度與豐富的低頻度信息，能多尺度反映氣候變化[2]。通過采用祁連圓柏STD 的研究數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，并在研究中采納子樣本信號強(qiáng)度（subsample signal strength，SSS；Cook&Kairiukstis，1990）＞0.8 的樣本量作為標(biāo)準(zhǔn)化年表的起始研究點(diǎn)，認(rèn)為高于樣本量的年表序列是可靠地（圖1）。從土壤含水量及分布產(chǎn)量曲線可知，當(dāng)土壤含水率為50%～60%時(shí)，含水量降低，產(chǎn)量就相對減少。

圖1 5 個(gè)采樣點(diǎn)海拔樹輪寬度標(biāo)準(zhǔn)年表與樣本數(shù)量

2 祁連圓柏年輪現(xiàn)象的分析

由圖2 可知，7、8 月氣溫對上限祁連圓柏的限制較大且影響效果顯著，而下限樹木主要受當(dāng)年6 月與前一年11 月氣溫的制約限制影響。隨著海拔梯度的逐漸上升，祁連圓柏樹輪的生長與前一年8 月與當(dāng)年5 月降水量的相關(guān)性又呈遞減趨勢。綜合分析，整個(gè)坡面的圓柏生長主要受7、8 月的影響最大，而5 月的降水則十分利于圓柏的生長與樹苗萌發(fā)，因此，不同海拔的坡面與氣溫、降水量的作用都十分顯著。

圖2 樹輪序列的第一主成分與月平均氣溫和月降水量之間的相關(guān)系數(shù)

在氣溫、水分等環(huán)境較好的條件下，氣溫偏高，利于圓柏吸收養(yǎng)分以及寬年輪的形成，形成的木質(zhì)部也比較稀疏，植物色度相對較淺，生長較快。而在氣溫、水分等環(huán)境比較惡劣的條件下，溫度多用于融化凍土，形成的木質(zhì)部相對較密，色度較深，形成了窄輪。樹木的年輪不僅體現(xiàn)植物的生長狀況，也反映在生長中環(huán)境條件是否對植物的生長起促進(jìn)作用。

3 討論

3.1 不同海拔梯度及坡度對祁連圓柏的影響

要使整個(gè)年輪分析中的環(huán)境及氣候信息含量最大，樣品就要表現(xiàn)出對群體的代表性（或是序列的共性越強(qiáng)）。此項(xiàng)數(shù)據(jù)研究中的5 個(gè)采樣點(diǎn)的樹輪序列特征值的SNR 與EPS 都相對較高，由此可表明，在此地區(qū)樹輪研究中，樹輪里包含豐富的環(huán)境及氣候信息，下限樹輪中包含的環(huán)境信息更加明顯，但仍會(huì)表現(xiàn)出遞增或遞減的垂直變化規(guī)律。海拔梯度中間地帶以上的3 個(gè)圓柏樹數(shù)據(jù)取樣點(diǎn)中樹輪序列特征值MS、SD 和表征樹輪當(dāng)年的樹輪寬度與前一年相比，其特征表現(xiàn)為AC 差異性不大，且不同采樣點(diǎn)樹輪序列中的MS 相比較，有且只有中間下限樹輪高于中間地帶以上的3 個(gè)數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)，且AC 值也遠(yuǎn)小于其他取樣數(shù)據(jù)年表。樹輪的寬窄與年份影響通過較高的MS 與較低的AC 體現(xiàn)，若是樹輪的寬窄變化相對差異性較大，那MS 值也會(huì)相對較高，反之，若AC 值較低，那前一年比當(dāng)年影響小。因此，年輪的巨大差異表明了坡度及海拔梯度對祁連圓柏生長的影響。

3.2 光照及溫度對坡度祁連圓柏樹的影響

土壤的含水率造成祁連圓柏的生長分布，其高山降水量也會(huì)對坡度祁連圓柏的生長造成影響，降水量偏多，會(huì)導(dǎo)致氣溫與地溫的降低，限制性作用也就越強(qiáng)。還有太陽輻射、空氣溫度、空氣相對濕度、風(fēng)速等影響因素對干莖的影響，由于氣溫與地溫的降低，降水量也相對增加，對樹木生長的限制性及作用也會(huì)隨之增強(qiáng)，也間接造成樹木的生長[3]。通過數(shù)據(jù)及分析研究，隨著海拔梯度的逐漸升高，祁連圓柏在當(dāng)年7 ～8 月的月均溫度相關(guān)值也會(huì)逐漸增高，且上限呈顯著相關(guān)（p ＜0.05），因此表明夏季溫度對青藏高原東北地區(qū)的森林上限樹木的生長有非常顯著的制約作用；但對于下限樹木生長，低海拔樹木與7 月溫度呈負(fù)相關(guān)。通過對前一年的數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，高海拔地區(qū)冬季溫度對樹木生長的影響也較大，溫度對祁連圓柏樹木生長影響較大的月份是在當(dāng)年11 月至次年3 月，且隨著海拔升高而逐漸增強(qiáng)。在往期研究溫度數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，此現(xiàn)象的出現(xiàn)還可能是由于當(dāng)年1 ～3 月，當(dāng)?shù)販囟绕咭鸬臉淠据^早結(jié)束“休眠”，且地溫隨著氣溫的升高，更有利于根系吸收水和無機(jī)鹽。間接促進(jìn)祁連圓柏的生長期提前，年輪加寬。窄輪的形成多是由于樹木生長期縮短，而春季溫度回升是間接因素。各項(xiàng)影響環(huán)境的因素都會(huì)導(dǎo)致各方面發(fā)生差異性變化，例如，山地植物生理生態(tài)適應(yīng)性、分布界限及地域性等。氣候及植物生長分布也會(huì)造成不小的影響。

4 結(jié)語

阿尼瑪卿山地是位于黃河源的高山，森林帶幅度較寬，森林幅度與跨度較大，為各種植被的生態(tài)年輪采樣抽查與進(jìn)行系統(tǒng)研究提供了非常有利的環(huán)境。本研究表明，在連續(xù)坡面不同梯度的海拔高度上生長的樹木與氣候，會(huì)產(chǎn)生相互作用性，既呈現(xiàn)一定規(guī)律性又有一定區(qū)域整體性，5 個(gè)采樣點(diǎn)的土壤含水率及空氣濕度等環(huán)境作用也會(huì)產(chǎn)生不同的作用力，對祁連圓柏的生長做出一定程度的影響。不論是樹木生長的年表特征值，還是海拔梯度與年表的數(shù)據(jù)關(guān)系或是年表與氣候因素及含水率的相關(guān)數(shù)據(jù)分析，都說明坡向變化對樹輪及氣候的影響相對較大。