珠江流域云南省云南松生长特征及其影响因子分析副本1DOC.docx
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珠江流域云南省云南松生长特征及其影响因子分析副本1DOC
云南省珠江流域云南松生长特征分析及其影响因子
熊河先
(西南林业大学林学院云南昆明650224)
摘要:
本文以云南生长在阳坡的云南松长得最好的云南省珠江流域的云南松林为研究对象,通过动态监测方法调查云南松固定样地获取数据并利用统计学原理处理数据,一方面通过比较云南松成熟林单位面积蓄积与土壤、坡向的关系分析云南松的生长特征,另一方面从海拔高度、年降水量2个影响因子对云南松幼龄林和中龄林的生长状况进行分析比较,分析海拔高度、年降水量对云南松生长的影响。
研究结果表明,
(1)红壤有利于云南松的生长,生长在红壤上的云南松单位面积蓄积量最大,为107.87m3/hm2;;
(2)生长在阳坡的云南松长得最好,云南松单位面积蓄积量最大,为126.86m3/hm2;;;(3)海拔高度2100m为云南松的最适生长海拔;(4)年降水量越大,蓄积增长量越大,在调查区域中,云南松的蓄积增长量随年降水量的增长呈线性增长。
关键词:
云南松,生长特征,影响因子
YunnanProvince,PinusyunnanensisgrowthcharacteristicsanditsinfluencingfactorsPearlRiverBasin
XiongHexian
(ForestryCollege,SouthwestForestryUniversity,Kunming650224)
Abstract:
Throughcomparativestudyofrelevantresearchresultsathomeandabroad,combinedwiththecharacteristicsoftheobjectofthisstudy,thePearlRiverBasin,YunnanProvince,Pinusyunnanensisastheresearchobject,Pinusyunnanensisfixedsampledataandusestatisticaltheorytoobtainthesurveydataprocessingthroughdynamicmonitoringmethodsontheonehandcomparisonofallagessoil,brokenbitsoftherelationshipbetweentheaccumulationofPinusyunnanensis,ontheotherhandfromthealtitude,temperatureandannualprecipitationthreefactoronPinusyunnanensisforestandyoungmiddle-agedforestgrowthconditionswereanalyzedandcomparedanalysisofheight,temperature,annualprecipitationonthegrowthofcloudpinealtitude.
Theresultsshowthat
(1)redsoilisconducivetothegrowthofPinusyunnanensis,grownonanareaofredsoilisaccumulationunitsmaximumamountofPinusyunnanensisas107.87m3/hm2;;
(2)growninthesunnypinegrowsbest,growninthesunnyareaofaccumulationunitsmaximumamountofPinusyunnanensis126.86m3/hm2;(3)volumeGrowthPinusyunnanensisaffectedmoresingniticantaltitude,whichroseafterthefirststataetoreducetheemergenceofrawaltitude,altitude2100mofaltitudecloudPinusyunnanensisoptimumgrowth;(4)volumeGrowthPinusyunnanensisaffectedmoresingniticantaltitudeprecipitation,annualrainfall,thegreatertheamountofaccumulatedgrowthinthesurveyarea,theamountofaccumulatedgrowthofPinusyunnanensisgrowthwithannualprecipitationincreaselinearly.
Keywords:
Pinusyunnanensis,growthcharacteristics,impactfactor
1.绪论
1.1研究目的及意义
1.1.1云南松简介
云南松(Pinusyunnanensis)又称“飞松”、“青松”,分布较广,东至贵州西部的毕节、水城及广西西部百色地区;北达四川西南的大渡河、安宁河、雅砻江流域;西至西藏察隅及云南腾冲、龙陵一带;南抵滇中高原南缘,沿衰牢山东坡到滇东南岩溶丘原的南部;其中以金沙江中游、南盘江下游最为密集。
其垂直分布为800-2800m,而成片集中分布的海拔范围在滇东南大致是1300m以上,金沙江流域约在1800-3000m,四川分布高度约为1000-3000m,贵州为1000-2000m,广西在600—2800m。
本文以云南省珠江流域的云南松为研究对象。
云南松林为云南省的主要森林植被类型之一,占全省林地面积的52%、占有林地蓄积的32%,在国土保安和林产品生产中具有举足轻重的地位。
云南松是云南省的乡土树种,云贵高原的主要针叶树种,其生长迅速,适应性强、耐干旱瘠薄,为荒山造林的先锋树种,是分布区内迹地更新的的主要树种,是云南省飞播早领面积最大的树种。
云南松林在云南省的针叶林的分布上,占总面积的49.96%,蓄积占37.44%;而在云南松林中,天然林占据了很大的分量。
但是,云南松林也存在问题。
首先,云南松林80%为纯林,组成简单、生物多样性低,从而导致病虫危害加剧、林分稳定性下降。
其次,因为人为逆向选择,造成许多个体呈现“扭松”、“矮松”等“小老头”状态,导致林分质量变劣。
第三,因为林分分化严重、密度不合理(天然林稀疏而人工林又过密),不能充分利用林地生产力。
1.1.2云南松研究的目的及意义
我国自八十年代以来,学者们对云南松的研究从分类学、生物学、生态学诸多方面展开,在良种选育及造林等方面获得不少成果。
但对云南松的生长特征及影响因子研究却不够。
本文主要以珠江流域的云南松为研究对象,通过比较年龄、土壤、坡向研究云南松的生长特征,并从海拔高度、年降水量2个因子对云南松的生长进行分析。
分析云南松的生长特征及影响因子有利于合理的经营云南松林,使森林的可持续经营得以进行。
1.2国内外研究现状
1.2.1.生态学
学者们对云南松的.生态学方面的研究包括小蠹蛀梢,施肥等生态因子对云南松生长的影响。
21世纪,学者们采用人工接种、林间调查等方法,研究纵坑切梢小蠹蛀梢危害对云南松生长和抗性的影响。
结果表明,梢率在20.0%以下时,蛀梢危害对云南松的生长和抗性无明显影响。
[1]。
为了解林地施肥对云南松人工林幼树期林木地径和树高生长的影响,2008年在石屏县牛达林区乌拉田对当年营造的云南松人工林进行了林地施用不同量的复合肥、磷肥和钾肥处理组合的施肥试验。
结果表明林地施肥具有促进云南松人工林幼树期林木地径和树高生长的效果。
1.2.2.生长规律
2008年起学者们对云南松生长规律研究令人瞩目。
2008年,学者们对禄丰村林场徐家山林区具有代表性的25a生塘播云南松人工用材林进行本底调查,确定抚育间伐是该林分改造的主要措施。
根据株数间伐强度20.5%~31.5%的林分间伐1a后的各项指标分析,表明以31.5%的株数进行间伐,有利于改善该类劣质低产云南松人工林的生长环境,促进林木生长[2]。
2012年学者们基于1a生云南松苗高和地径的定株、定期观测数据,采用Logistic方程对其生长过程进行拟合,根据其中参数分析生长动态规律。
结果表明:
(1)地径生长符合“S”型曲线,呈现“慢—快—慢”节律;苗高生长符合双“S”型曲线,呈现“慢—快—慢—快—慢”节律。
(2)根据生长量变化规律,苗高生长过程可分为出苗期、速生期Ⅰ、过渡期、速生期Ⅱ和生长后期;地径生长过程可分为生长前期、速生期和生长后期。
(3)苗高两个速生期为23~34d和89~150d,两个速生点时间为第28天和第120天;地径速生期为141~211d,速生点时间为第176天。
(4)苗高、地径的累积生长量均在速生期最大,分别占理论上限值的58.37%和57.85%。
(5)苗高、地径的生长表现出异速现象,150d之前苗木主要进行高生长、150d之后则以地径生长为主[3]。
2013年学者们采用德国近自然经营技术,将林木分为特优木、优势木、中庸木和被压木,应用永仁县云南松天然次生林的试验样地数据和树干解析资料,分析云南松天然次生林的生长过程。
结果表明,云南松林分的生长过程中优势木株数只占林分总株数的27.34%,但材积占林分总材积的比例达66.58%;25年生优势木的单株平均材积是中庸木和被压木的2.91倍和10.46倍云南松天然次生林的经营期长,建议引入德国近自然经营技术,提高林分质量和缩短大径级培育时间[4]。
1.2.3分布及林分特征
2004年学者们对分布在滇东南、滇中以及滇西北地区的10个云南松种群的针叶形态性状进行了系统地调查、统计和分析;结合生态因子分析了云南松种群的形态多样性及其生态适应性。
结果表明:
云南松种群的针叶形态特征表现为多态性,从滇东南-滇中-滇西北,针叶长度逐渐减少、3针1束的比例、短枝上的针叶数目、针叶断面积表现出"小型化"的趋势。
叶鞘的长度随着海拔高度的升高有增加的趋势。
针叶的伸长生长通常表现出"优势针束优势生长"的原则。
云南松针叶形态的多样性,是进化过程中的必然趋势,生态环境的复杂性与生态因子组合的多样性是云南松种群分化过程中不可缺少的重要条件[5]。
2014年学者们采用树干解析的方法,对广西国有雅长林场72年生细叶云南松天然林生长规律进行研究。
结果表明:
72年生细叶云南松天然林的平均胸径、树高和材积分别为53.40cm(去皮)、26.3m和2.5523m3。
胸径在第1~9年生长缓慢,第10~55年进入快速生长期,连年生长量曲线与平均生长量曲线相交于第54~55年,之后生长明显降低。
第9~34年为树高生长的快速期,连年生长峰值出现在第19年,连年生长曲线与平均生长曲线相交于第34~35年之间。
材积的连年生长在第1~11年增长十分缓慢,材积累积量仅为0.0215m3,仅占总材积生长量的0.84%,第11年之后材积的增长迅速增加,第48年时达到最大值0.0802m3/年,直到第68~69年材积生长达到数量成熟。
经拟合的生长模型有很高的精度,其中胸径、树高以及材积分别以威布尔模型、理查德模型和威布尔模型最优[6]。
综上所述,学者们对云南松生长研究的范围很大,对云南松的研究的深度和广度令人瞩目。
但是对海拔、年降水、等方面对云南松生长的影响未作出研究。
故本文以云南省珠江流域云南松样地为研究对象,研究海拔、年降水2个生长因子对云南松生长的影响,以客观了解云南松的生长状况,为实现森林的可持续经营提供理论基础。
1.3主要研究内容
本文主要以珠江流域的云南松为研究对象,在珠江流域6×8km的公里格网上设立固定样地,样地大小为25.82m×25.82m,通过动态监测的方法,以5年为时间间隔,多次实地调查珠江流域各个云南松固定样地获取数据。
获取大量实地调查数据后再利用统计学原理将各个县的云南松蓄积的生长量进行比较,分析云南松的生长特征及其影响因子。
温度是影响植物生长的重要的生长影响因子,但是由于云南的地形起伏,小气候区域多,不容易统计,而且温度受海拔影响,海拔每升高100m,气温下降0.5~0.6℃。
故本文从海拔、年降水两个影响因子对云南松生长的影响进行分析。
(比较单一条件时,尽可能的使得其他因子相似,使得实验具有可比性,得到更为准确的结论。
)
2.研究区概况
2.1自然概况
2.1.1地理位置和地形地貌
珠江流域处于我国南方亚热带湿润地区,包括云南、贵州、广西、广东四省区的35个地市、216个县(市、区),该流域北靠南岭,南临南海,西部为云贵高原,中部丘陵、盆地相间,东南部为三角洲冲积平原,地势西北高,东南低。
全流域土地资源共66300万亩,其中耕地7200万亩,林地18900万亩。
珠江流域内多为山地和丘陵,占总面积的94.5%,平原面积小而分散,仅占5.5%。
总的地势是西北高,东南低。
西北部为平均海拔1000~2000米的云贵高原,在高原上分布有盆地和湖泊群。
高原边缘地区急流瀑布很多,其中以北盘江打帮河上源白水河上的黄果树瀑布最为著名。
在云贵高原以东,是一片海拔在500米左右的低山丘陵,称两广丘陵。
本文以云南省内的珠江流域的各个县为主要研究区。
2.1.2水文特征
珠江横贯中国南部的滇、黔、桂、粤、湘、赣六省(自治区)和越南的北部,全长2214km,流域总面积453690km2,其中442100km2在中国境内,11590km2在越南境内。
珠江流域地处亚热带,北回归线横贯流域的中部,气候温和多雨,多年平均温度在14~22℃,多年平均降雨量1200~2200mm,降雨量分布明显呈由东向西逐步减少,降雨年内分配不均,地区分布差异和年际变化大。
珠江多年平均河川迳流总量为3360亿m3,其中西江2380亿m3,北江394亿m3,东江238亿m3,三角洲348亿m3。
迳流年内分配极不均匀,汛期4~9月约占年迳流总量的80%,6、7、8三个月则占年迳流量的50%以上。
珠江水资源丰富,全流域人均水资源量为4700m3,相当于全国人均的1.7倍,但年际变化大,时空分布不均匀,致使流域洪、涝、旱、咸等自然灾害频繁。
珠江流域洪水特征是峰高、量大、历时长。
造成流域洪水的主要天气系统主要是峰面或静止峰、西南槽,其次是热带低压和台风,每年的暴雨洪水多出现在6、7、8月。
2.1.3气候特征
基于珠江流域水资源条件的区域性差异、海拔高度、年平均气温等条件的不同,珠江流域濒临南海,北回归线横贯珠江流域的中部,属于湿热多雨的热带、亚热带气候。
珠江流域云南段区域总面积1154万km2,有林地面积1538013hm2,森林覆盖率2411%。
流域内水土流失面积0159万km2,占区域面积的38162%,年水土流失总量约160615万t。
水土流失严重的原因主要有3方面:
一是森林植被退化,林种结构不合理,森林资源分布不均、覆盖率低为2411%,但很多云南松退化林分内地被层和灌木层几乎没有;现有林分树种结构单一,林分质量低下。
二是土壤退化,多处滑坡、泥石流发育正在加剧,面源侵蚀较为严重,较肥沃的表土层被冲走。
三是水体退化,水土流失、滑坡、泥石流的归宿,导致河床抬高、湖泊水库淤积水源减少、农田被掩埋。
珠江上游的南盘江从高古马水文站断面悬移流失泥沙129319万t,平均每1km210年的流失量达2053148t,珠江源头区曲靖段河床高出两岸农田2~3m,导致洪涝连年发生;源头区50年代建成的胡家坟水库,到80年代,仅20多年淤掉库容的94%,随着森林的消失,现已填平报废;还有森林消失,会导致水源减少。
2.3森林资源概况
珠江流域主要植被类型:
针叶林类型有云南松林、华山松林;针阔混交林类型有云南松+栓皮栎林、云南松+旱冬瓜林;云南松作为珠江流域的主要树种,研究其生长状况和影响云南松生长的生长因子有利于合理的经营云南松林,从而更好的达到森林可持续经营的目的。
3.研究方法及数据处理
3.1研究方法
在珠江流域设立以6×8km的公里格网,在公里格网的交叉点上设立固定样地,通过动态监测的方法,以5年为时间间隔,多次实地调查珠江流域各固定样地获取数据。
利用统计学原理选择云南松为优势树种的固定样地进行分析。
对120块云南松固定样地进行比较,首先通过不同年龄的云南松单位面积蓄积(m3/hm2)进行比较,分析云南松的生长过程,其次以比较云南松成熟林的单位面积蓄积(m3/hm2)与土壤、坡向的关系并分析土壤、坡向对云南松成熟林的影响,最后计算的云南松蓄积的生长量(m3/hm2/a)并进行比较,分析云南松的生长特征及其影响因子。
包括年平均降水、海拔高度两个影响因子对云南松生长的影响。
比较单一条件时,尽可能的使得其他因子相似,使得实验具有可比性,得到更为准确的结论。
在比较时将影响云南松生长的因子按照不同的龄级划分成不同的水平:
年平均降水(X1):
X11<800,800<X12≤900,900<X13≤1000,1000<X14≤1100,1100<X15≤1200,1200<X16≤1300,1200<X17≤1300,X18>1400;
海拔高度(X2):
1400<X21≤1500,1500<X22≤1600,1600<X23≤1700,1700<X24≤1800,1800<X25≤1900,1900<X26≤2000,2000<X27≤2100,2100<X28≤2200,2200<X29≤2300,2300<X210≤2400。
为了减少其他因素的互相影响,按照比较一个影响因子时其他条件基本相同的原则,将不同龄级的固定样地数据进行分组。
如根据不同海拔高度分组时,选取年平均降水等条件大体相同的样地进行比较从而得出海拔高度对于云南松生长的影响。
分析其他影响因子时,也使其他条件基本一致,使实验具有可比性,实验结论更为准确可靠。
计算每个影响因子不同水平的云南松树高、胸径、蓄积等生长指标的平均值,并综合分析各个因子对云南松生长影响的显著性。
3.2数据来源
本文采用的数据主要包括以下几个方面:
(1)固定样地实地调查数据:
包括120块云南松固定样地1987~2002年的实地调查数据。
(2)位于珠江流域境内的气象观测台站1958~2004年主要气象因子逐年观测数据,来源于气象局资料室;
(3)珠江流域2009年统计年鉴等资料和数据,来源于珠江流域各县统计局。
2.3数据处理
在分析前将调查样地数据进行识别处理,对可疑数的数据作出合理的取舍,剔除可能存在的异常值,会使实验数据准确可靠,结果符合客观规律。
本研究首先对外业调查得到大量数据进行人工筛选,剔除记录不详实和明显有错误的数据,再根据统计学原理,将筛选后获得的数据按照不同龄级分类,并对不同龄级的数据逐一对比分析。
4.结果与分析
4.1云南省珠江流域云南松生长状况
4.1.1年龄与蓄积
图4-1中可以看出云南松的蓄积随年龄的增加而增长,在生长初期云南松的生长较快,当生长到40年后,云南松的蓄积量增长速度降低。
生长到50年时,云南松的蓄积量达到最大值,超过50年后,蓄积量出现下降。
图4-1珠江流域云南松成熟林蓄积量变化趋势
图4-2图4-1珠江流域云南松成熟林树高变化趋势
图4-3珠江流域云南松成熟林胸径变化趋势
4.1.2土壤与蓄积
表4-1中可以看出珠江流域红壤所占比例最大,为62.5%;其次包括红色石灰土、黄壤、黄红壤3种土壤。
其中土壤类型为红壤时,云南松的单位面积蓄积最大,为107.87m3/hm2。
土壤对于云南松生长的影响决定于它的物理特性、化学特性和生物特性。
它们有的直接影响云南松,有的既直接又间接的影响云南松。
不同的土壤的水分、温度、空气和养分状况不同,所以云南松的蓄积量也不同。
表4-1土壤与蓄积
土壤名称
样地数/块
样地比例
单位面积蓄积m3/hm2
红壤
75
62.50%
107.87
红色石灰土
6
5.00%
20.29
黄壤
6
5.00%
79.63
黄红壤
33
27.50%
46.55
4.1.3坡向与蓄积
表4-2可以看出珠江流域半阴坡所占比例最大,为44.17%;坡向为阳坡时,云南松的蓄积量最大,为126.86m3/hm2。
阳坡由于接受太阳辐射能多于阴坡,温度状况比阴坡好,使得植被生长的比阴坡好。
从统计数据可以看出珠江流域的云南松单位每公顷蓄积量:
阳坡>半阳坡>半阴坡>阴坡。
表4-2破位与土壤
坡向
样地数
样地比例%
单位面积蓄积m3/hm2
阳坡
20
16.67
126.86
阴坡
12
10
42.57
半阳坡
35
29.16
98.87
半阴坡
53
44.17
57.65
4.2年降水量对云南松生长的影响
图4-4可以看出,云南松幼龄林和中龄林的蓄积增长量总体都呈现随年降水的增长而增大的趋势,从趋势线可以看出基本成线性增长,即年降水量越大,蓄积增长量越大。
云南松中龄林在年降水为900-1000mm时其蓄积增长量反而小雨800-900mm可能是由于海拔高度和温度等影响因子的不同造成的。
总体来看不同年降水量对于云南松生长具有较大的影响,不同年降水量的云南松生长状况存在显著差异。
植物的生长需要水,在水分充足的情况下,植物生长很快,个大枝长,茎叶柔嫩,机械组织和保护组织不发达,植株的抗逆能力降低,易受低温、干旱和病虫的危害,森林的水分主要来自于降水和地下水。
降水是森林获取水的主要途径。
图4-4不同年降水量云南松蓄积生长量
4.3海拔高度对云南松生长的影响
图4-5可以看出,云南松幼龄林和中龄的蓄积增长量都呈现先升高后降低的趋势。
其中在海拔高度为2000-2100m时,云南松幼龄林和中龄的蓄积增长量均达到最大值。
海拔高度超过2100m后,云南松幼龄林和中龄的蓄积增长量开始下降。
即海拔高度为2100m左右为云南松的最适生长海拔。
总体来看不同年降水量对于云南松生长具有较大的影响,不同海拔高度的云南松生长状况存在显著差异。
海拔高度的变化导致水热条件的规律性变化,一般情况下,海拔每升高100m,气温下降0.5~0.6℃,不同的山系降水不一致。
海拔升高,温度降低,蒸腾,蒸发减弱,湿度增大,有利于云南松的生长。
但海拔过高,由于温度降低不利于云南松的生长;而海拔较低时温度较高,水分蒸散强烈,干燥度增加抑制云南松生长。
图4-5不同海拔高度云南松蓄积生长量
5.结论与讨论
5.1主要结论
本文主要以珠江流域的云南松为研究对象,通过比较得出以下主要结论:
(1)云南松的生长特征:
云南省珠江流域云南松在生长初期云南松的生长较快,当生长到40年后,云南松的单位面积蓄积量生长量明显降低。
生长到50年时,云南松的单位面积蓄积达到最大值,超过50年后,则出现下降。
即50年左右到为云南松的自然成熟龄。
红壤中云南松的单位面积蓄积均超过100m3/hm2,为107.87m3/hm2。
故红壤有利于云南松的生长。
坡向为阳坡时,云南松的单位面积蓄积量最大,为126.86m3/hm2。
单位面积蓄积从大到
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