坡位对华北落叶松生长及林下物种多样性的影响

张艳华，郭延朋，高明达

（河北省木兰围场国有林场管理局，河北 围场 068400）

华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）是我国暖温带地区极为重要的森林生态系统类型和山地的主要造林树种[1-2]，是燕山山地主要的速生用材树种和绿化树种。具有适应性强，成活率高，生长快，干形直，材质优良，耐湿耐腐，容易加工的特性[3-5]。森林立地因子是林木生长多项生活因子的综合体现，直接影响着林木的生长和生产力。其中，坡位会影响到土层厚度、土壤水分等因素，进而对林木生长产生影响，如陈淑容[6]即指出坡位对楠木生长影响最大，其次为坡度，坡向影响最小。国内外在坡位对林分生长的研究主要集中于阔叶人工林[7-9]，而关于坡位对华北地区针叶人工林生长的影响研究很少。本研究拟以燕山山地不同坡位上的华北落叶松人工林为对象，研究坡位与林木生长间的关系，意在揭示地形坡位对针叶植被生长的影响，为燕山山地林分的构建和经营管理提供科学依据。

1 研究地概况

研究地点为河北木兰围场国有林场管理局下属新丰林场，地处围场、内蒙、隆化三地交界，处于华北和东北两个地区的连接过渡地带。年平均降水量460mm，属于北温带冷温型、半干旱山地季风气候，四季分明，年平均气温2.9℃，最低气温－20℃，最高气温34℃。

2 研究方法

2.1 标准地设置

选择地势一致的坡面，分上、中、下3种不同坡位，间隔水平距离50～100m设置标准地，标准地面积为50m×50m，每个坡位设置4块，共计12块标准地。利用胸径尺、测绳和皮尺等对标准地内的华北落叶松林进行每木检尺，实测其胸径，分别测出每株树的胸径和相对坐标并进行记录。再利用一元材积表计算出单株材积，然后求出每块标准地的蓄积量最后进行比较。分析不同坡位对华北落叶松林生长量的影响。

2.2 植物多样性调查

在每块标准地的上下左右和中部5个地方设立样方。其中：草本样方大小为1m×1m，调查样方内草本植物的种类、多度、盖度、最高值和最低值；灌木样方大小为2m×2m，调查样方内灌木植物的种类、株数、最高值和最低值。

2.3 数据处理与统计分析

数据处理采用ForStat软件及SPSS Statistics软件，多样性指数运用的计算方法有：Simpson多样性指数（D）和Shannon多样性指数（H）以及Pielou均度指数（Jd）和 Shannon均度指数（Jh）。

（3）基于Simpson指数的Pielou均度指数：Jd=

（4）基于Shannon-Weiner指数的均度指数：Jh=H/LnS

3 结果与分析

3.1 坡位对林木胸径的影响

坡位对林木胸径的影响在不同区组间的显著性概率（Sig）小于0.05，说明各区组间胸径的差异显著。总体上呈现上坡位＞中坡位＞下坡位的趋势（表1）。分析其原因，林分的胸径除了受林地影响外，受经营水平影响亦较严重，特别是密度因素（表2），尽管是同样的坡向，同样的经营水平，但由于上坡位海拔较高，导致实际抚育采伐过程中采伐强度较大，致使保留密度较小，进而影响了林木的胸径生长。

表1 不同坡位林分的平均胸径

表2 不同坡位林分的平均密度

3.2 坡位对林分蓄积量的影响

本次研究运用外业调查的胸径，通过一元材积表求出5cm以上各株林木的材积，然后求出各标准地的蓄积及各坡位的平均蓄积（表3）。

表3 不同坡位的林分蓄积量

影响林分地上生物量的原因一般有两个方面，第一，土壤肥力和水分的差异。土壤有机质含量、土壤水分随着坡位从上到下逐渐增大[6]。第二，经营水平的影响。本研究中，受坡位影响，有中坡位优于上坡位、上坡位优于下坡位的趋势，但各区组间的蓄积量差异不显著。分析其原因，除了有密度影响因素外，可能与该坡面坡度缓和（15°）有关，坡度较小，缓冲了坡位因素对土壤水分、养分的再分配作用。

3.3 坡位对植物物种多样性的影响

由表4可以看出：坡位对华北落叶松林下草本植物多样性有影响，中坡位的草本植物与上坡位和下坡位的草本植物比较显著。结合林分密度分析可以发现，由于中坡位林分密度较大，林下光照条件较弱，因此，林下草本植物多样性较差。

由表5可以看出：坡位对华北落叶松林下灌木植物多样性有影响，上坡位的灌木植物与中坡位和下坡位的灌木植物比较极显著。中下坡位由于林分密度较大，灌木进入的光照资源不足，再加上人为因素的影响，多样性相对较低。

表4 不同坡位草本植物的物种多样性

表5 不同坡位灌木的多样性

4 结论与讨论

在本研究区域内，坡位立地因子对林木生长具有一定的影响，总体呈现上坡位优于中坡位，中坡位优于下坡位的趋势，特别是胸径，达到了显著性差异；上坡位的多样性指数也具有较大优势。然而，下坡位的土壤条件在腐殖质、土层厚度及含水量等方面应优于中坡位和上坡位，植物生长得以体现，如孙巧玉等认为各土层的土壤有机质含量在不同坡位上均表现为下坡＞中坡＞上坡，不同坡位物量分配亦表现为上坡＜中坡＜下坡[6，10]。分析其原因，第一，研究区域与农田接壤，人为因素影响。第二，不同坡位的高差相对较低，500m的高差环境变化尽管产生的一定影响，但还未达到能主导林分生长和分布格局的能力；第三，不同立地条件均有最适合理密度，密度不同导致生长的差异。

［1］刘澄.林分密度对华北落叶松人工林林木生长及林下植物多样性影响的研究［D］.保定：河北农业大学，2008.

［2］王月玲，张源润，季波，等.宁夏南部土石质山区华北落叶松规范化造林技术［J］.防护林科技，2005，（1）93-94.

［3］王德艺，李东义，冯学全.暖温带森林生态系统［M］.北京：中国林业出版社，2003.

［4］王战革.中国落叶松林［M］.北京：中国林业出版社，1992.

［5］白新燕，郝建忠，梁忠胜，等.营造华北落叶松速生丰产林的可行性及意义［J］.内蒙古林业科技，2005，（2）：47.

［6］陈淑容.不同立地因子对楠木生长的影响［J］.福建林学院学报，2010，（2）：157-160.

［7］曹靖，常雅君.黄土高原半干旱区植被重建对不同坡位土壤肥力质量的影响［J］.干旱区资源与环境，2009，23（1）：169-173.

［8］刘鑫，满秀玲，陈立明，等.坡位对小叶杨人工林生长及土壤养分空间差异的影响［J］.水土保持学报，2007，21（5）：76-81.

［9］Brunori A.Performance of two Eucalyptus species at different slope positions and aspects in a contourridge planting system in the Negev Desert of Israel［J］.Forest Ecology and Management，1995，75：41-48.

［10］孙巧玉，刘勇，李国雷，等.坡位对油松人工林地上生物量分配格局的影响［J］.中南林业科技大学学报，2012，（9）：102-105，129.