不同立地环境对刺叶高山栎幼苗生长的影响

田凌鸿 贾起翔 郭如刚

摘 要 为了解不同立地环境对刺叶高山栎幼苗生长的影响，以1年生刺叶高山栎苗木为材料，设置不同立地条件，通过1年的跟踪观察，测定了刺叶高山栎苗木生长的各项指标及生物量，并运用方差分析等方法确定刺叶高山栎人工种植最适生长的立地环境。结果表明：刺叶高山栎适合在海拔1 600 m、 坡度为25°、坡位为中坡、坡向为半阳坡半阴坡、土质类型为棕壤土的区域生长。研究结果可为该地区刺叶高山栎人工造林提供科学依据。

关键词 立地环境；刺叶高山栎；幼苗生长；方差分析

中图分类号：S792.180.5    文献标识码：A   doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2024.04.006

Effects of Different Site Environments on the Growth of Quercus spinosa Seedlings

Tian Linghong1，2，Jia Qixiang1，Guo Rugang1

（1. Lizi Forest Farm of Xiaolongshan Forestry Protection Center in Gansu Province，Tianshui 741004，China; 2. Key Laboratory of Secondary Forest Cultivation in Gansu Province，Tianshui 741002，China）

Abstract In order to understand the effects of different site environments on the growth of Quercus spinosa seedlings，1-year-old Quercus spinosa seedlings were used as materials，and different site conditions were set up. Through one-year tracking observation，the various indicators and biomass of Quercus spinosa seedlings growth were measured，and variance analysis and other methods were used to determine the most suitable site environment for artificial planting of Quercus spinosa. The results showed that Quercus spinosa was suitable for growing in the area with altitude of 1600 m，slope of 25°，slope position of middle slope，slope aspect of semi-sunny slope and semi-shady slope，and soil type of brown soil. The results provide a scientific basis for artificial afforestation of Quercus spinosa in this area.

Key words  site environment; Quercus spinosa; seedling growth; variance analysis

刺叶高山栎（Quercus spinosa）是壳斗科栎属常绿乔木或灌木[1，2]，高达15 m，胸径可达1 m，喜光，幼树稍耐阴，萌蘖性强，耐修剪，抗寒、抗旱性较好。主要分布于陕西、甘肃、江西、福建、台湾、湖北、四川、贵州、云南等地，一般生于海拔900～3 000 m的山坡、山谷中岩石裸露的峭壁之上[1，3]。刺叶高山栎的树皮和叶具有止泻痢和止血等功效，种子含淀粉，树皮、壳斗可提取栲胶，木材紧实，叶常绿密实，可用作造林、园林绿化树种。木质坚硬紧密，结实耐用，可作梁、柱、家具及特殊耐磨用材。刺叶高山栎可减缓其他植物在其树下生长，在野外环境条件下一般以小种群分布，刺叶高山栎叶紧密厚实、含水量大，不易燃烧，能有效阻滞林火蔓延。不同海拔光照强度、温度、湿度等环境因子不同，在一定范围内对植物的生长发育造成一定影响[4]。坡度影响植物对水分的吸收，土壤矿物质流失严重，土壤瘠薄，进而影响植物的生长发育[5]。坡位影响着林木生长量、林下更新和林木生物量的分配，从而间接影响土壤的微环境，进而影响林木的生长[6]。坡向影响林下植被，影响树木根系的分布，坡向不同生物多样性也不同，对林木生长速率及部分树种木材的物理和化学性质也会产生影响[7]。土质类型不同，土壤的酸碱性、土壤肥力不同，适生的树种、林木根系分布也受影响，如砾石土、沙质土等瘠薄的土地上林木的主根发达[8]。

目前有关海拔、坡度、坡位、坡向和土质类型对刺叶高山栎幼苗生长影响的报道较少[9-13]。为此，开展不同海拔、坡度、坡位、坡向、土质类型对 1 年生刺叶高山栎生长的影响研究，以期为不同立地条件刺叶高山栎的生长特性和垂直分布特征提供基础资料，为选择适宜种植刺叶高山栎的立地环境提供理论依据。

1 试验地概况

试验地设在小陇山林区李子林场。该区域位于甘肃省东南部，秦岭山脉西段南坡，属高原山区地形，中山峡谷地貌，以侵蚀、剥蚀山区为主，平均坡度38°左右，海拔1 400～2 000 m，属温带湿润森林气候，夏季温热、冬季寒冷，年平均气温19 ℃，年降水量700～900 mm，集中在7—8月，无霜期180 d左右，植物兼有南北植物特点，土壤为山地棕壤、山地褐土。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验材料来源于李子林场苗圃人工繁育的1年生刺叶高山栎实生苗。选取长势基本一致、苗高为5.32±1.00 cm 的当年实生苗秋植。试验器具为钢卷尺、游标卡尺、电子天平、烘箱、修枝剪、计算器等。

2.2 试验方法

在李子林场境内，选择5个不同立地条件的地块进行造林试验（表1），每个立地因子种植90株，2022年造林后于翌年（9月15日）对不同立地条件的刺叶高山栎随机挖出10株进行生长量测定。样株采集后立刻用电子天平测量植株的鲜质量，用直尺测量株高及根系长度，用电子游标卡尺测量地径，测量时游标卡尺两个脚尽量少挤压苗木，由同一人进行测量以减少误差。测量后将植株放置在80  ℃恒温箱烘干至恒质量，并称取干质量。

2.3 数据处理与分析

数据采用Excel进行整理和计算，对不同立地刺叶高山栎的生长指标进行相关分析。利用SPSS 23.0进行ANOVA单因素方差分析。

苗木含水量=鲜质量-干质量鲜质量×100%

株高为苗木地际至最高点高径比=苗高（cm）地径（mm）茎根比=苗木地上部分鲜质量地下部分鲜质量质量指数（QI）=苗木总干质量苗高/地径+茎干质量/根干质量苗木高径比、茎根比越小，总干质量越大，则QI越高，苗本质量越好[11]。

3 结果与分析

3.1 不同海拔梯度对刺叶高山栎苗木生长的影响

由表 2 可以看出，不同海拔刺叶高山栎苗木的平均株高、平均根长差异显著（P <0.05），株高差值为 5.86 cm；不同海拔刺叶高山栎的平均根径无显著差异；不同海拔刺叶高山栎的鲜质量、干质量差异显著；不同海拔刺叶高山栎的高径比、茎根比无显著差异，低海拔高径比最大，中海拔根径比最小；不同海拔梯度苗木含水量无显著差异，均达50%以上；中海拔地区刺叶高山栎的质量指数与低海拔、高海拔差异显著（P<0.05），低海拔与高海拔无显著差异。综合看，中海拔地区刺叶高山栎苗木的质量指数最大，苗木生长最好。

3.2 不同坡度对刺叶高山栎幼苗生长的影响

由表3可以看出，不同坡度刺叶高山栎苗木的平均株高存在显著差异（P<0.05）。陡坡刺叶高山栎的株高最小，仅为8.66 cm，平均株高差值为7.17 cm；缓坡的平均根长最大，斜坡与陡坡的平均根长无显著差异；平均根径缓坡的最大，其次为陡坡、斜坡；不同坡度鲜质量、干质量存在显著差异；陡坡的根径比与缓坡、斜坡存在显著差异，茎根比无显著差异；苗木的含水量无显著差异，陡坡的低于缓坡和斜坡。综合质量指数以缓坡的最大，陡坡的最小。

3.3 不同坡位对刺叶高山栎幼苗生长的影响

由表 4 可以看出，刺叶高山栎在上坡的平均株高显著小于中坡及下坡，上坡与下坡株高差值最大为7.16 cm ；不同坡位平均根长差异显著（P<0.05），下坡平均根长最大，上坡最小；中坡、下坡的平均根径与上坡差异显著，平均根径最大差值为 0.93 mm。不同坡位刺叶高山栎幼苗鲜质量、干质量均差异显著；高径比和茎根比各坡位无显著差异，上坡位苗木的高径比最小，茎根比最大；刺叶高山栎苗木的含水量均大于50%，苗木体内的含水量差异不明显，上坡位稍低于中坡位及下坡位，各坡位之间无显著差异；各坡位苗木的质量指数也无显著差异（P＞0.05）。

3.4 不同坡向对刺叶高山栎幼苗生长的影响

由表 5 可以看出，刺叶高山栎在半阳坡半阴坡及阳坡平均株高、平均根长、平均根径、生物量（鲜质量、干质量）均显著大于阴坡（P<0.05），平均株高差值为 4.77 cm，地径差值为 0.99 mm。3种坡向类型苗木的高径比、茎根比无显著差异，阴坡的高径比、茎根比略大于其他坡向；不同坡向苗木的含水量无显著差异，均大于50%；半阳坡半阴坡刺叶高山栎的质量指数最大，苗木的质量指数为半阳坡半阴坡>阳坡>阴坡。

3.5 不同土质类型对刺叶高山栎幼苗生长的影响

由表 6 可以看出，棕壤土、沙土与碎石土中刺叶高山栎苗木平均株高、平均根径有显著差异，平均株高差值为10.18 cm，根径差值为0.77 mm，而平均根长无显著差异；3种土质类型中刺叶高山栎苗木鲜质量棕壤土最大，碎石土最小；碎石土中刺叶高山栎苗木干质量与棕壤土、沙土存在显著差异，棕壤土与沙土无显著差异。碎石土中刺叶高山栎苗木高径比显著小于棕壤土和沙土，碎石土中苗木呈矮粗状态，棕壤土和沙土中苗木则较细较高；3种土质类型中茎根比无显著差异。苗木含水量无显著差异，均达到了50%以上，碎石土中苗木的含水量最低。综合看，苗木的质量指数无显著差异，苗木质量最好的为棕壤土，其次为沙土，碎石土中苗木的质量指数最小。

4 讨论

不同植物适合不同立地条件和生长环境。（1）海拔主要影响光照条件和温度，海拔越高温度越低、光照条件越好，昼夜温差较大，夜晚温度过低则抑制植物的生长，且紫外线强抑制生长素合成，茎的生长缓慢。田莹等[14]在不同海拔梯度上研究川滇高山栎种群结构特征及其变化趋势中发现，川滇高山栎种群的高度结构呈现先增加后下降的趋势。刘兴良等[15]认为，巴朗山川滇高山栎林分平均树高和林分平均地径具有随海拔升高而降低的趋势，这与刺叶高山栎在高海拔地区植株生长缓慢、矮小相一致。（2）不同坡度受太阳辐射和日照时数不同，从而引起气温、土温和其他生态因子变化，戴攀峰等[16]探究须苞石竹种子萌发和幼苗生长阶段可适应的坡度为20°。邓婷等[17]在塞罕坝坡地研究中发现，樟子松幼树地径均高于平地。从这些研究中不难发现不同坡度树木生长的各项指标不同，在刺叶高山栎研究中发现坡度不同，株高、平均根长、地径及生物量等经过一段时间后存在不同程度的变化。（3）坡位不同，光照、水分、养分也不同，尤其是土壤亦由侵蚀向堆积过渡，土层厚度、有机质含量、土壤含水量和各种养分的含量都随之逐渐增加，苗木的生长也出现差异[18]。张雯[19]对不同坡位木荷径级根生物量调查后发现，上、中、下3个坡位各径级根鲜生物量、干生物量不同。刺叶高山栎在生长中同样受到以上因素的干扰，在不同坡位各生长指标表现不同。（4）坡向作为影响树木生长和造林效果重要的地形因子之一，受太阳辐射、日照时数等因子影响，继而形成不同坡向特有的微生境，对植物性状、生物量的积累和分配产生影响[20]。高青青等[21]研究发现，东坡是蒙古栎（Quercus mongolica）幼树生长的最佳坡向。已有研究表明，植物在温度较低的坡向，通常有较高的地下生物量分配比例，以及地上地下异速的生长关系[22]。阳坡光照充足，有利于刺叶高山栎株高、地径、生物量的积累[23]，这和刺叶高山栎喜阳的习性有关。在本研究中半阳坡半阴坡刺叶高山栎的生长指标好于阳坡，主要原因是刺叶高山栎在幼苗生长期需要一定的遮光以减少水分散失。（5）不同土质类型土壤的保水性、渗透性、黏聚力差异较大，影响植物生长[24]。有碎石覆盖根部的呼吸作用较强，植物表现为根系发达。本研究结果表明，刺叶高山栎受自身遗传特性及土质类型干扰表现出不同的生存策略，株高、平均根长、根径及生物量也不同。

5 结论

不同立地环境对刺叶高山栎苗木生长的影响研究结果表明：（1）海拔对刺叶高山栎苗木生长具有显著影响，当海拔1  600 m时，刺叶高山栎苗木的各项生长指标及单株生物量均比其他海拔要大。（2）不同坡度刺叶高山栎的平均株高、平均根长、平均根径、鲜质量和干质量具有显著影响，陡坡苗木较其他坡度苗木矮粗，但苗木的质量指数缓坡最大，其次为斜坡，陡坡的质量指数最小。（3）坡位质量指数最差为上坡，其次为中坡、下坡。（4）坡向对刺叶高山栎苗木的生长具有显著影响。最有利于刺叶高山栎生长的坡向是半阳坡半阴坡，其次为阳坡、阴坡。最有利于生物量（鲜质量、干质量）积累是半阳坡半阴坡，其次为阳坡，最差为阴坡。（5）土质类型不同，刺叶高山栎生长的各项指标也不同，质量指数最高为棕壤土，其次为沙土，最差为碎石土。

刺叶高山栎适合在海拔1 600 m、 坡度为25°、坡位为中坡、坡向为半阳坡半阴坡、土质类型为棕壤土的区域生长。

参考文献：

[1] 穆艳霞.轿子山秋季风景林色彩美景度评价与优化策略研究[D].昆明：西南林业大学，2022

[2] 王天瑞.基于微卫星分子标记的川滇和刺叶高山栎的种群和景观遗传学研究[D].北京：北京林业大学，2020

[3] 李月娟.通过几何形态学方法研究川滇高山栎和刺叶高山栎的叶片形态变异[D].北京：北京林业大学，2021

[4] 李亮，王利，王鑫，等.浅析海拔梯度对植物生长发育的影响[J].防护林科技，2016（5）：67-68

[5] 李平，王冬梅，丁聪，等.黄土高寒区典型植被类型土壤入渗特征及其影响因素[J].生态学报，2020，40（5）：1610-1620

[6] 戴求正.坡位对杉木纯林生长的影响[J].湖南林业科技，2019，46（2）：23-26

[7] 赵西平，郭明辉，曹龙.生长季气温对人工林落叶松生长轮宽度和密度的影响[J].东北林业大学学报，2007（4）：28-30

[8] 周天阳，高景，贺俊东，等.高山草地环山样带异质坡向上3种植物的株高、叶片性状与生物量分配[J].应用与环境生物学报，2018，24（3）：425-433

[9] 刘茜.海拔与坡向对云曼红豆杉苗木生长及主要药用成分影响[D].雅安：四川农业大学，2022

[10] 李建华.浅议评价苗木质量的形态指标[J].科学之友，2010（19）：113-114

[11] 严邦祥，夏丽敏，朱志柳，等.立地条件对香榧幼树生长的影响[J].浙江农业科学，2021，62（1）：87-88，94

[12]

刘旻霞，刘洋洋，陈世伟，等.高寒草甸不同坡向条件下植物叶片δ13C及水分利用效率的变化[J].应用生态学报，2016，27（12）：3816-3822

[13] 胡玉珠.不同坡位油松林土壤微环境及生长变化研究[J].吉林林业科技，2021，50（3）：20-23

[14] 田莹，卢杰，王新靓，等.色季拉山川滇高山栎种群结构对海拔梯度的响应[J].四川林业科技，2023，44（4）：74-81

[15] 刘兴良，刘向东，何飞，等.巴朗山川滇高山栎群落水平结构的海拔梯度特征[J].四川林业科技，2009，30（1）：1-7

[16] 戴攀峰，贺梦月，王爱波.模拟坡度对须苞石竹种子萌发和幼苗大小的影响[J].现代园艺，2022，45（19）：49-51

[17] 邓婷，籍翠莹，钱甲龙，等.塞罕坝不同坡度、坡位土壤特征及其对樟子松幼树的影响[J].山西农业大学学报（自然科学版），2023，43（4）：75-85

[18] 邹淑琴.坡位对杉木桉树混交林生长效应的影响[J].林业勘察设计，2020，40（4）：71-74

[19] 张雯.坡位对木荷不同径级根生物量和含水率的影响[J].安徽农业科学，2017，45（17）：146-147

[20] 张小芳.坡向及坡度对黄土高原植树造林区土壤有机

碳的影响研究——以会宁南部为例[D].兰州：西北师范大学，2021

[21] 高青青，于小萌，许竹锐，等.坡向对冀北山地蒙古栎幼树生长及生物量分配的影响[J].北京林业大学学报，2023，45（12）：49-58

[22] 张新生.色季拉山急尖长苞冷杉幼苗根系生长特征及影响因素研究[D].林芝：西藏农牧学院，2023

[23] 杨长有，凌德尧，郝文杰，等.东北主要造林树种苗木含水量与造林成活率关系的研究[J].林业科技，1992（4）：8-10

[24] 李明超，朱晓平.土质对马尾松切根移栽苗木质量的影响[J].中国西部科技，2004（16）：120-121