地形對(duì)高海拔地區(qū)杉木公益林生長(zhǎng)的影響

王大州, 張植志, 朱 昕

1.城步苗族自治縣縣林業(yè)局， 湖南 城步 422500；2.湖南省林業(yè)局， 湖南 長(zhǎng)沙 410004)

生態(tài)公益林是為維護(hù)和改善生態(tài)環(huán)境，保持生態(tài)平衡，保護(hù)生物多樣性等滿足人類社會(huì)的生態(tài)、社會(huì)需求和可持續(xù)發(fā)展為主體功能，主要提供公益性、社會(huì)性產(chǎn)品或服務(wù)的森林、林木、林地。城步苗族自治縣現(xiàn)有公益林面積11.31萬hm2，杉木公益林面積約占30%，在城步縣林業(yè)發(fā)展和生態(tài)保護(hù)等方面發(fā)揮著非常重要作用。隨著國(guó)家對(duì)生態(tài)保護(hù)的加強(qiáng)，對(duì)公益林和高海拔造林的研究也不斷增多，有針對(duì)公益林的空間結(jié)構(gòu)和生態(tài)價(jià)值方面研究[1-5];有針對(duì)在高海拔地區(qū)杉木造林方面的研究[6-7]，為培育杉木資源提供了更為廣闊的發(fā)展空間。在此基礎(chǔ)上，筆者選擇海拔1700m左右地區(qū)對(duì)杉木公益林生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，研究不同坡向、坡位、坡度等地形因子對(duì)杉木林生長(zhǎng)的影響，為高海拔地區(qū)培育杉木公益林提供了技術(shù)支撐。

1 研究區(qū)概況

城步苗族自治縣位于湘桂邊陲，地處中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，屬中亞熱帶山地氣候，四季分明，雨量充沛，冬少嚴(yán)寒，夏無酷暑，山地逆溫效應(yīng)明顯。全年日照時(shí)數(shù)在1134.6～1601.5h，年平均氣溫為16.1℃，年平均降水量1218.5mm，年平均降雪日數(shù)9.8d，相對(duì)濕度年平均在75%～83%，年平均有霜日數(shù)為17.1d。研究地位于城步縣南山牧場(chǎng)，海拔1650～1750m，土壤為山地黃棕壤，年平均氣溫11℃，年平均無霜日約310d，年平均降水量1500mm；多霧，相對(duì)濕度年平均90%。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

樣地設(shè)置為40m×25m的長(zhǎng)方形標(biāo)準(zhǔn)地，面積1000m2(與等高線平行邊長(zhǎng)為40m，垂直于等高線邊長(zhǎng)為25m)，分別設(shè)置在不同坡向(東南坡、西南坡、東北坡、西北坡)、不同坡位(下坡、中坡、上坡)、不同坡度(<25°、25°～45°、>45°)，平均樹齡均為30年的人工杉木公益林林地。

2.2 樣地調(diào)查

對(duì)樣地進(jìn)行每木檢尺[8-9]，檢尺位置為樹干距上坡根頸1.3m高度處，檢尺起測(cè)胸徑為5cm，用測(cè)高儀測(cè)量樹高，用鋼卷圍尺測(cè)量胸徑。對(duì)各個(gè)坡向、坡位、坡度分別調(diào)查3個(gè)樣點(diǎn)，計(jì)算不同坡向、坡位、坡度杉木公益林的平均胸徑、平均樹高和平均蓄積量。

2.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)所測(cè)量的樹高和胸徑，通過二元立木材積表查出每個(gè)徑階的單株材積，再乘以徑階株數(shù)得出徑階蓄積，所有徑階蓄積之和即為樣地蓄積量，樣地蓄積量除以樣地公頃面積即為公頃蓄積。參數(shù)計(jì)算公式：

樣地蓄積=∑各徑階檢尺株數(shù)×徑階單株材積。

3 結(jié)果與分析

3.1 坡向?qū)Ω吆０蔚貐^(qū)杉木公益林生長(zhǎng)的影響

通過對(duì)東南坡、西南坡、東北坡、西北坡等不同坡向的杉木公益林生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，研究不同坡向?qū)ι寄竟媪稚L(zhǎng)的影響[10-12]，調(diào)查結(jié)果見表1。

表1 坡向?qū)ι寄竟媪稚L(zhǎng)的影響Tab.1 Effects of slope direction on growth of Cunning-hamia lanceolata public welfare forest坡向樣地號(hào)平均胸徑/cm平均樹高/m平均蓄積量/(m3·hm-2)114.910.6151.04東南坡214.710.3146.26 314.29.9137.84平均值14.610.3145.05414.310.2144.57西南坡514.09.6138.93613.59.3134.81 平均值13.99.7139.44714.29.8142.65 東北坡813.79.5131.55 913.49.0128.30 平均值13.89.4134.171013.79.2128.34西北坡1113.29.0124.131212.88.7116.72 平均值13.29.0123.06

從表1看出，高海拔地區(qū)人工杉木公益林在東南坡生長(zhǎng)最好，平均胸徑14.6cm，平均樹高10.3m，平均蓄積量達(dá)145.05m3·hm-2，西北坡生長(zhǎng)較差，平均胸徑13.2cm，平均樹高9.0m，平均蓄積量為123.06m3·hm-2，西南坡與東北坡杉木生長(zhǎng)情況及平均蓄積量居兩者之間。坡向影響杉木生長(zhǎng)的直接因素是光照，從而影響杉木的光合作用，進(jìn)而影響杉木林的胸徑和樹高，因東南坡向的光照最充分，所以杉木生長(zhǎng)最好;西北坡向光照較弱，杉木生長(zhǎng)較差。從總體上來看各個(gè)坡向的杉木生長(zhǎng)情況及平均蓄積量相差不大，說明在其他環(huán)境條件相同的情況下，坡向?qū)ι寄竟媪稚L(zhǎng)影響較小。

3.2 坡位對(duì)高海拔地區(qū)杉木公益林生長(zhǎng)的影響

通過對(duì)下坡、中坡、上坡等不同坡位杉木公益林生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，研究坡位對(duì)杉木公益林生長(zhǎng)的影響[10-12]，調(diào)查結(jié)果見表2。

表2 坡位對(duì)杉木公益林生長(zhǎng)的影響Tab.2 Effect of slope position on growth of Cunninghamia lanceolata public welfare forest坡位樣地號(hào)平均胸徑/cm平均樹高/m平均蓄積量/(m3·hm-2)115.611.1163.53下坡215.210.9155.84 314.810.5150.50 平均值15.210.8156.62414.210.0138.79中坡513.99.7128.86613.39.2127.50 平均值13.89.6131.72712.78.6103.81上坡812.38.3100.32911.77.896.77 平均值12.28.2100.30

由表2可知，杉木公益林在下坡生長(zhǎng)最好，平均胸徑15.2cm，平均樹高10.8m，平均蓄積量達(dá)156.62m3·hm-2；其次是中坡，平均胸徑13.8cm，平均樹高9.6m，平均蓄積量為131.72m3·hm-2；上坡最差，平均胸徑12.2cm，平均樹高8.2m，平均蓄積量?jī)H為100.30m3·hm-2。說明在高海拔地區(qū)，土壤肥力、濕度、溫差、風(fēng)力都是影響杉木生長(zhǎng)的重要因素，因下坡溫差小、濕度大、風(fēng)力弱、土壤深厚肥沃，對(duì)杉木林生長(zhǎng)最好;而上坡因溫差大、濕度低、風(fēng)力強(qiáng)、土壤瘠薄肥力差，杉木生長(zhǎng)最差;中坡的氣候土壤條件介于兩者之間，杉木生長(zhǎng)中等。各個(gè)坡位的杉木生長(zhǎng)情況及平均蓄積量相差大，說明坡位對(duì)杉木公益林生長(zhǎng)有的影響最大。

3.3 坡度對(duì)高海拔地區(qū)杉木公益林生長(zhǎng)的影響

通過對(duì)坡度分別為<25°、25°～45、>45°的杉木公益林生長(zhǎng)情況進(jìn)行調(diào)查，研究坡度對(duì)杉木公益林生長(zhǎng)的影響[11-13]，調(diào)查結(jié)果見表3。

從表3可以看出，坡度在<25°時(shí)，杉木公益林生長(zhǎng)最好，平均胸徑14.8cm，平均樹高10.5m，平均蓄積量達(dá)149.54m3·hm-2；坡度在25°～45°時(shí)，杉木生長(zhǎng)次之，平均胸徑14.2cm，平均樹高10.0m，平均蓄積量為132.97m3·hm-2；坡度在>45°以上時(shí)，杉木生長(zhǎng)最差，平均胸徑13.0cm，平均樹高9.0m，平均蓄積量為109.20m3·hm-2。說明土壤的保肥保水性能也是影響杉木生長(zhǎng)的一個(gè)重要因素，坡度越大，土壤保肥保水性能越差，對(duì)杉木生長(zhǎng)影響較大。

表3 坡度對(duì)杉木公益林生長(zhǎng)的影響Tab.3 Effects of slope gradient on the growth of Cunning-hamia lanceolata public welfare forest坡度樣地號(hào)平均胸徑/cm平均樹高/m平均蓄積量/(m3·hm-2)115.211.0157.67 25°214.910.6148.72314.310.0142.23平均值14.810.5149.54414.710.4136.65 25°～45°514.310.1135.38613.79.6126.88平均值14.210.0132.97713.59.6113.6345° 813.19.1109.33912.58.4104.64 平均值13.09.0109.20

4 結(jié)論與討論

(1)在高海拔地區(qū)中坡位是影響杉木公益林生長(zhǎng)最重要的地形因子，其次是坡度，坡向影響較小。該結(jié)論與陳淑容[14]“關(guān)于不同立地因子對(duì)楠木生長(zhǎng)的影響”的研究結(jié)果基本一致。地形主要是通過對(duì)林地的土壤肥力、養(yǎng)分、水分和光照的影響進(jìn)而影響林木的生長(zhǎng)。坡位影響著與林木生長(zhǎng)密切相關(guān)的林地土壤肥力、養(yǎng)分、水分的分布[15]，土壤養(yǎng)分和水分隨著坡位的增高而減少，對(duì)杉木公益林生長(zhǎng)影響顯著。坡度影響著林地土壤的保肥保水性能，坡度越大，土壤養(yǎng)分、水分和有機(jī)物質(zhì)容易流失，對(duì)杉木生長(zhǎng)影響較為顯著。坡向是通過光照影響林木的生長(zhǎng)，在高海拔地區(qū)，由于霧多、陰雨天多，各個(gè)坡向光照時(shí)長(zhǎng)相差不大，所以在營(yíng)林措施、其他環(huán)境條件基本相同的條件下，坡向?qū)ι寄竟媪稚L(zhǎng)影響不顯著。

(2)從坡位影響因子分析，杉木公益林在下坡位生長(zhǎng)最好，中坡位次之，上坡位最差。該結(jié)論與楊意洪[16]、周全發(fā)[17]等研究結(jié)果相符合。在下坡由于土壤深厚肥沃、水分充足，且溫差小、濕度大、風(fēng)力弱，最適宜杉木生長(zhǎng);而上坡因土壤瘠薄肥力差、水分缺乏，且溫差大、濕度低、風(fēng)力強(qiáng)，不適宜杉木生長(zhǎng);中坡的氣候土壤條件介于兩者之間，杉木生長(zhǎng)中等。在高海撥地區(qū)培育杉木公益林應(yīng)以選擇下坡(或山?jīng)_、谷地)最佳，其次是中坡，不宜選擇上坡。坡位對(duì)杉木公益林生長(zhǎng)影響最大。

(3)從坡度影響因子分析，杉木公益林在坡度<25°生長(zhǎng)最好，>45°坡地生長(zhǎng)最差，25°～45°坡地生長(zhǎng)中等。因?yàn)樾∮?25°坡的土壤保肥保水性能最好，有利于杉木生長(zhǎng);>45°坡的土壤保肥保水性能差，土壤瘠薄、干燥、肥力差，對(duì)杉木生長(zhǎng)影響較大;25°～45°坡的土壤保肥保水性能居兩者間，對(duì)杉木生長(zhǎng)影響不大。在高海撥地區(qū)培育杉木公益林應(yīng)以選擇<25°的平緩坡最佳，25°～45°的坡地次之，不宜選擇>45°的陡坡。坡度對(duì)杉木公益林生長(zhǎng)影響較大。

(4)從坡向影響因子分析，杉木公益林在東南坡生長(zhǎng)最好，西北坡生長(zhǎng)較差，其它坡向杉木生長(zhǎng)情況居兩者之間。因東南坡光照相對(duì)較長(zhǎng)，有助于光合作用和林木生長(zhǎng);西北坡光照較短，光合作用與林木生長(zhǎng)均受影響。在高海拔地區(qū)(南山牧場(chǎng))，由于多霧、多陰雨、海拔高等特殊氣候、地理環(huán)境條件的影響，坡向?qū)ι寄竟媪稚L(zhǎng)影響不顯著。在造林實(shí)踐中建議優(yōu)先選擇光照時(shí)間較長(zhǎng)的東南坡，其次是南坡和東坡。坡向?qū)ι寄竟媪稚L(zhǎng)影響較小。