长白山北坡扩张型与郁闭型林线气温日较差变化对岳桦林线的差异性影响

从高山郁闭林到树种线之间的地域被称为高山林线[ 1 ]，因处于临界位置对气候敏感度非常高[2]。关于其形成机理与气候因子关系成为当前研究的热点问题，引起人们的极大兴趣[3]，因为林线类型多样，关于不同林线形成的气温日变化表现对于深入分析高山林线的生态学意义拥有极大的研究价值[4-5]。如和润莲等对川西高山林线物质循环研究时发现气温日变化对凋落物分解影响较大[6]，甄伟等对小五台山气候特征进行研究时认为气温日较差大是高山林线形成的生态气候因素[7]，孙嘉鸿等对长白山北坡与西坡林线形成的差异研究时揭示气温日较差对林线变动影响明显[8]。这些研究都对气温日变化进行探讨，利用气温日变化找寻林线形成机理，取得一定研究成果[9]，但会改变温度，和林线形成和匹配之间的关系研究较少，尤其是温度变化的影响线类型差异分析较少，所以，本文基于长白山北坡森林线测量的温度数据，通过一系列的数理统计分析方法，从北坡温差的日变化分析位置接近，线类型在不同的温度制约机制，为全面研究全球变化对生态系统的影响提供了一个新的方向，理解生态系统变化对气候变化的区域响应具有一定的参考意义。

研究方法

研究区概况

长白山北坡林线海拔范围大约是在1 900m～2 000m[10]，因为林线处在风大寒冷，生存环境恶劣的地方，限制乔木生长，只有岳桦生存能力强，能够忍受严酷环境在此生存，成为林线树种，最后形成岳桦林线[11-12]。因为山体高大，地形复杂，林线类型多样，是研究林线形成与变动的理想地带，是外推全球变化与对生态系统相互影响的热点区域[13]。研究点位于北坡林线一个小凹陷盆地，周围不同坡向上有一些岳桦乔木在生长，在西南坡上的林线类型是郁闭型，在正北坡上是扩张型，是研究不同林线类型气候条件差异与林线形成的最佳地段。

气温测量

2014年5月将两个自动温湿仪（HOBO U23）分别放置在长白山北坡凹陷盆地两个坡向林线边缘处，海拔高度大约都是1 980m进行气温的自动观测，传感器距离地面1.2m。测温间隔为1小时，取整点时间进行数据进行提取，即如果当时记录时间为北京时间7点，下一个记录的时间就是8点，依次类推不断推进，仪器使用的电源为以色列产锂电池（Tadiran TL-5902），在野外用笔记本电脑将前一时段的记录数据导出带到室内进行处理，最终得到生长期内2014年6月1日到2014年9月30日内所有整点时刻的两坡气温数据。

数据分析

气温记录的整理。将收到两个斜率的温度数据处理单元与天，时间从10点被传递到23日24点温度数据作为分析单位，分别提取的24天最高和最低温度数据，然后使用高-最低的日较差，根据这一计算方法，反过来，从6月1日，2014年9月30日，2014年，所有的日较差，北部和西南部的天数是线极化温度日变化的原始数据。

结果与分析

气温日较差相似性表现与影响

两坡气温日较差的相关系数达到显著水平（P<0.01），气温变化具有同步性特点，表明在两坡地域相邻（相距100m左右）的情况下气温日变化一致性强，在相近气温变化规律控制下两个位置都能形成岳桦林线。但是相关系数值不是很高（R=0.67），说明还有一定的差异性，这种差异性也是导致两坡林线乔木的变动方式出现差异，形成不同类型的林线，所以需要进一步分析这种差异性表现。

气温日较差差异性表现与影响

1）常规统计分析。从统计结果看日较差均值正北坡略大于西南坡（7.94℃>7.48℃）（表1），都低于长白山区气温日较差[14]（13℃），说明在林线低温严酷的条件下气温日变化相对小使岳桦能够在此处艰难生长，是形成林线的一个气温有利条件。从标准差和变异系数大小看正北坡都大于西南坡（标准差：3.15℃>2.56℃；变异系数：0.40>0.34）（表1），从偏度大小看也是正北坡大于西南坡（偏度：0.93>0.84）（表1），说明气温日变化整体波动状况是正北坡大于西南坡，气温变化相对稳定使西南坡岳桦生长有利，形成郁闭林线，而相对不稳定的正北坡使一些岳桦树木的生长机制得到锻炼，出现不同树龄混杂的情况，尤其是一些小树幼苗得到气温上的锻炼而成活率高，出现种群膨胀，林线扩张的态势。

2）配对样本T检验分析。从配对样本T检验统计结果可以看出兩坡日较差均值差为0.46℃（正北坡-西南坡），虽然没有达到显著差异程度（Sig=0.03>0.01），说明气温相似使林线高度也相同，但是，检验值还是很低说明两坡气温日较差的差异是林线类型不同的一个制约因素，正北坡林线气温日较差大使岳桦树木的生长受到锻炼的程度大于西南坡，造成正北坡岳桦种群扩张更为明显，而西南坡则受到一定限制，气温日变化的差异是产生两坡林线扩张方式不同的气候因素。

生长期内不同时段气温日较差的差异与影响

从3个阶段的均值看在生长初期和活跃生长期正北坡气温日变化大于西南坡，有利于岳桦树木和幼苗的耐冷训练，为幼树生长准备必要条件，而在成熟期均温比西南坡小说明在种子成熟时相对小的温差有利于种子成熟，是正北坡种群扩张，西南坡种群受到限制的一个温度条件；从标准差和变异系数看正北坡大于西南坡是在各个生长期都对幼苗与小树进行越冬机制的训练，使正北坡种群发展态势相对较好；从峰度看在初始生长期正北坡为正，右偏，西南坡为负，左偏，说明正北坡在进入生长期后就进行越冬的训练，而西南坡则相对落后，启动晚，从这几个指标的结果说明西南坡的幼苗与幼树在越冬训练上显得不足，种子即使萌发后成活，也很难抵御相对寒冷的冬季。endprint

讨论

基于不同斜率长白山北坡为切入点分析温度、温度日较差差异的影响变化对不同类型的林线工作，但受限于数据的时间尺度，没有温度数据多年昼夜的变化范围分析，扣除，不再有长度和有限的生长季节，尤其是在生长季节是冬天没有参与，除了林线生理差异影响不定位的变化验证试验和田间试验，未来需要温度变化在林线的细水平的生理机制为深入研究植物的生长。

结论

1）长白山北坡地域相连的正北坡和西南坡林线气温日较差具有一定的相似性，按照林线形成的控制因素是气候因子的观点，气温日变化的规律是北坡岳桦林线形成的一个条件。

2）生長季气温日差异分析结果说明正北坡气温日变化大于西南坡是岳桦幼树得以在生长季得到一定的耐寒训练，是种群扩张的一个有利条件，而日较差相对小时西南坡幼树训练不足是种群扩张弱的一个气温因素。

参考文献

[1]Dufour-Tremblay G，Levesque E，Boudreau S. Dynamics at the treeline： Differential responses of Picea mariana and Larix laricina to climate change in eastern subarctic Quebec[J].Environmental Research Letters，2012，7（4）：38-44.

[2]Rundqvist S，Hedenas H，Sandstrom A，et al.Tree and shrub expansion over the past 34 years at the tree-line near Abisko[J].Sweden. Ambio，2011，40（6）：683-692.

[3]Wilmking M，Juday G P.Longitudinal variation of radial growth at Alaskas northern treelinerecent changes and possible scenarios for the 21st century[J].Global Planet Change，2005（47）：282-300.

[4]Camarero J J，Gutierrez E，Fortin M J.Spatial pattern of subalpine forest-alpine grassland ecotones in the Spanish central pyrenees[J].Forest Ecology and Management，2000，134（1-3）：1-16.

[5]石培礼，李文华.长白山林线交错带形状与木本植物向苔原侵展和林线动态的关系[J].生态学报，2000，20（4）：573-580.

[6]和润莲，陈亚梅，邓长春，等.雪被期川西高山林线交错带两种地被物凋落物分解与土壤动物多样性[J].应用生态学报，2015，26（3）：723-731.

[7]甄伟，张爱军，左万星.小五台山自然保护区气候特征初步分析[J].河北林业科技，2016（4）：48-50.

[8]孙嘉鸿，徐晓云，徐耀文，等.长白山林线北坡和西坡气温日较差年内变化的对比分析及对岳桦林线动态的差异性影响[J].明日风尚，2016（6）：142-143.

[9]Wang X D，Liu H Q.Responses of tree islands to air temperature change at treeline on north

facing slopes of the Changbai Mountains. Physical Geography，2011，32（4）：374-392.

[10]王琪，朱卫红，付婧，等.长白山不同海拔湿地植物群落结构及其物种多样性研究[J].延边大学学报（自然科学版），2010，36（1）：78-83.

[11]刘海针，孙嘉鸿，徐晓云，等.长白山西坡林线景观动态对农业布局的启示[J].农业与技术，2016，36（1）：1-5.

[12]徐文铎，何兴元，陈玮，等.长白山植被类型特征与演替规律的研究[J].生态学杂志，2004，23（5）：162-174.

[13]于大炮，周莉，董百丽，等.长白山北坡岳桦种群结构及动态分析[J].生态学杂志，2004，23（5）：30-34.

[14]王纪军，裴铁，王安志，等.长白山地区近50年平均最高和最低气温变化[J].北京林业大学学报，2009，31（2）：50-57.

[15]邹春静，韩士杰，周玉梅，等.过渡带中岳桦种群生态特征的研究[J].应用与环境生物学报，2001，7（1）：1-6.

[16]于泉洲，王绍强，黄昆，等.基于Hyperion高光谱数据的温带森林不同冠层结构的光谱特征分析[J].光谱学与光谱分析，2015（7）：1980-1985.

[17]杨丽娟，栾志慧，邵殿坤，等.长白山不同海拔牛皮杜鹃群落物种多样性研究[J].通化师范学院学报，2014（4）：11-12.

（作者简介：王泽龙，长春市第二中学。）endprint