云南省亞熱帶不同海拔區(qū)間云南松天然林生長(zhǎng)規(guī)律研究

皇寶林，朱家諾，溫慶忠

(1.云南省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院,云南 昆明 650051；2.宣威市林業(yè)草原局，云南 宣威 655400)

云南松(Pinusyunnanensis)是中國(guó)特有物種，也是我國(guó)西南地區(qū)主要森林樹種之一。云南松林是云南省現(xiàn)存面積最大的森林類型，占云南省林分總面積的28.25%，森林蓄積量的21.52%，其重要性不言而喻。長(zhǎng)期以來，研究人員對(duì)云南松開展了許多研究，包括對(duì)云南松的分布[1]、生物學(xué)與生態(tài)特征、森林保護(hù)、經(jīng)營(yíng)利用[2]、地理種源、遺傳資源[3]、群落結(jié)構(gòu)特征及物種多樣性[4]、林分直徑結(jié)構(gòu)[5]、雨雪冰凍影響[6]、有害生物入侵影響[7]、碳儲(chǔ)量估算[8]、資源動(dòng)態(tài)[9]等方面，對(duì)云南松林的生長(zhǎng)規(guī)律也開展了研究，李本德等采用測(cè)樹樣地和采伐樣地等資料建立了直徑、樹高生長(zhǎng)的相關(guān)關(guān)系[10]，陳建珍[11]、束傳林[12]等以滇中一平浪林場(chǎng)云南松天然次生林樹干解析資料對(duì)云南松單株木生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行了研究，但云南松生長(zhǎng)規(guī)律研究的系統(tǒng)性仍然不足，尤其是分區(qū)域和海拔帶的云南松林生長(zhǎng)規(guī)律研究未見報(bào)道。本文采用森林資源連續(xù)清查獲得的云南松林樣地調(diào)查大數(shù)據(jù)，研究亞熱帶云南松不同海拔區(qū)間天然林生長(zhǎng)規(guī)律，為準(zhǔn)確計(jì)算云南松林年度蓄積變化提供科學(xué)依據(jù)。

1 云南松林概況

云南松林為我國(guó)西部偏干性亞熱帶的典型代表森林類型,屬暖溫性針葉林,在云南省分布廣泛,是云南高原上現(xiàn)存面積最大的森林類型,據(jù)云南省森林資源連續(xù)清查第七次復(fù)查結(jié)果,云南松林占云南省林分總面積的28.25 %，占森林總蓄積量的21.52%,云南松林以滇中高原為中心,在西藏、四川、廣西、貴州與云南相鄰的部分區(qū)域也有分布，是云南省乃至我國(guó)西南地區(qū)最重要的森林。云南半濕潤(rùn)常綠闊葉林分布的區(qū)域也是云南松林的集中分布區(qū)。在植被發(fā)生上，現(xiàn)有大面積分布的云南松林屬于半濕潤(rùn)常綠闊葉林被破壞后形成的次生性森林。分布地域氣候?qū)賮啛釒Ц咴撅L(fēng)類型，冬暖夏涼，夏秋季雨量集中，冬春干旱嚴(yán)重，干濕季分明。

2 研究方法

采用云南省1987—2017年森林資源連續(xù)清查獲得的云南松林樣地的調(diào)查監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，選擇分布于亞熱帶的樣地，按照不同的海拔帶，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、圖表分析等方法，以樣木胸徑生長(zhǎng)量為基礎(chǔ)，對(duì)云南松天然林林木的生長(zhǎng)規(guī)律進(jìn)行分析研究。

2.1 樣地布設(shè)

按6 km×8 km 間距機(jī)械布設(shè)樣地，樣地面積800 m2,為28.28 m×28.28 m的正方形樣地，全省共布設(shè) 7 974 個(gè)。監(jiān)測(cè)期間相鄰兩期同一樣地優(yōu)勢(shì)樹種均為云南松天然林的樣地分布見圖1。

圖1 云南省云南松天然林監(jiān)測(cè)樣地分布Fig.1 Distribution of monitoring plots of Pinus yunnanensis natural forest in Yunnan Province

2.2 樣地調(diào)查

森林資源連續(xù)清查樣地為固定樣地，即樣地位置、周界固定。從1987年開始，每間隔5年對(duì)樣地進(jìn)行復(fù)查，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣地變化情況的監(jiān)測(cè)。對(duì)樣地內(nèi)胸徑大于等于5 cm的林木需進(jìn)行每木調(diào)查，即確定每一株樣木的類型、編號(hào)、位置、樹種并測(cè)量胸徑和樹高及其它相關(guān)信息。

2.3 樣本獲取及處理

樣地篩選原則：選擇分布于亞熱帶的樣地，樣地后期必須為復(fù)測(cè)樣地，樣地前后期的地類必須為喬木林，優(yōu)勢(shì)樹種必須為云南松。被篩選出的樣地?cái)?shù)量詳見表1。根據(jù)以往研究，樣地按海拔 1 500 m以下、1 501～2 000 m、2 001～2 500 m、2 500 m以上4個(gè)海拔區(qū)間段進(jìn)行劃分。

表1 云南松天然林樣地?cái)?shù)量統(tǒng)計(jì)

樣本篩選原則：在篩選來的樣地中選擇前后兩期均存在的樣木，樣木編號(hào)一致，樹種為云南松，且胸徑在6～40徑階，排除本期已采伐或枯損的，也排除因采脂或掉皮出現(xiàn)負(fù)生長(zhǎng)的。篩選出符合要求的樣本詳見表2。

表2 云南松天然林樣本數(shù)量統(tǒng)計(jì)

2.4 胸徑生長(zhǎng)率計(jì)算方法

胸徑生長(zhǎng)率的計(jì)算采用復(fù)利公式，設(shè)某樣本的胸徑生長(zhǎng)率為Pd，前期胸徑為D1，本期胸徑為D2，兩期調(diào)查間隔時(shí)間為5 a，則：

3 結(jié)果與分析

3.1 海拔 1 500 m以下區(qū)域云南松胸徑生長(zhǎng)率

海拔 1 500 m以下區(qū)域云南松分布相對(duì)較少，樣木量 8 524 株，在4個(gè)海拔區(qū)間段中樣本數(shù)最少，總體上呈現(xiàn)出徑階越大，樣本量越小的規(guī)律，樣本量最大的是8徑階的樣木，達(dá) 1 440 株，其次是6徑階樣木，為 1 379 株，僅34、36、38、40這4個(gè)徑階樣木未達(dá)到大樣本數(shù)量(≥30)，計(jì)算得到的精度較高，10個(gè)徑階的精度大于90%(表3)。

從表3數(shù)據(jù)可以看出，胸徑生長(zhǎng)率從6徑階的7.12%逐步遞降至40徑階的0.62%，呈現(xiàn)出徑階越小相對(duì)生長(zhǎng)率越大的規(guī)律。

3.2 海拔 1 501～2 000 m區(qū)間段云南松胸徑生長(zhǎng)率

海拔 1 501～2 000 m區(qū)間段云南松樣木總量為35 386 株，也呈現(xiàn)出徑階越大，樣本量越小的趨勢(shì)，樣本量最大的是6徑階的樣木，達(dá) 8 315 株，其次是8徑階樣木，為 7 462 株，僅36、38、40這3個(gè)徑階樣木未達(dá)到大樣本數(shù)量(≥30)，計(jì)算得到的精度較高，6～26徑階的精度大于90%，28～34徑階的精度大于80%(表4)。

從表4數(shù)據(jù)可以看出，胸徑生長(zhǎng)率從6徑階的5.80%逐步降至40徑階的0.64%，反映出徑階越小相對(duì)生長(zhǎng)率越大的規(guī)律，但較海拔 1 500 m以下云南松生長(zhǎng)率低。

表4 海拔 1 501～2 000 m區(qū)間段云南松胸徑生長(zhǎng)率

3.3 海拔 2 001～2 500 m區(qū)間段云南松胸徑生長(zhǎng)率

海拔 2 001～2 500 m區(qū)間段云南松胸徑生長(zhǎng)率計(jì)算結(jié)果如表5所示，該海拔區(qū)間段是云南松分布最集中區(qū)域，樣本量也最大，達(dá) 47 097 株，徑階樣本分布規(guī)律是小徑階多，大徑階少，從6徑階的 12 405 株遞減至40徑階的24株，僅40徑階樣木未達(dá)到大樣本數(shù)量(≥30)，胸徑生長(zhǎng)率除38、40這兩個(gè)徑階計(jì)算精度未達(dá)80%外，6～36徑階計(jì)算精度均在80%以上，6～28徑階精度大于90%。

從表5數(shù)據(jù)可以看出，胸徑生長(zhǎng)率從6徑階的5.11%逐步降至40徑階的0.91%，呈現(xiàn)出徑階越小相對(duì)生長(zhǎng)率越大的規(guī)律。

表5 海拔 2 001～2 500 m區(qū)間段云南松胸徑生長(zhǎng)率

3.4 海拔 2 500 m以上區(qū)域云南松胸徑生長(zhǎng)率

表6是海拔 2 500 m以上區(qū)域云南松胸徑生長(zhǎng)率計(jì)算分析結(jié)果，該海拔區(qū)域是云南松分布的上限，樣本量 25 514 株，相較前2個(gè)海拔區(qū)間段少。徑階樣本分布規(guī)律為小徑階多，大徑階少，從6徑階的 5 800 株遞減至40徑階的34株，可能由于高海拔地區(qū)受人為干擾相對(duì)小等原因，全部徑階樣木均達(dá)到大樣本數(shù)量(≥30)，胸徑生長(zhǎng)率除38、40這兩個(gè)徑階計(jì)算精度未達(dá)80%外，6～36徑階計(jì)算精度均在80%以上，6～30徑階精度大于90%。胸徑生長(zhǎng)率從6徑階的5.02%逐步降至40徑階的0.66%，呈現(xiàn)出徑階越小相對(duì)生長(zhǎng)率越大的規(guī)律。

3.5 不同海拔區(qū)間段云南松胸徑生長(zhǎng)率對(duì)比分析

表7列出了不同海拔區(qū)間段云南松胸徑生長(zhǎng)率，通過對(duì)比可以看出，隨海拔的升高，生長(zhǎng)率呈下降趨勢(shì)，如6徑階云南松從 1 500 m以下海拔區(qū)域的7.12%，到 1 500～2 000 m海拔區(qū)間段時(shí)為5.8%，2 001～2 500 m海拔區(qū)間段時(shí)為5.11%，2 500 m以上海拔區(qū)域時(shí)為5.02%，呈現(xiàn)出明顯的逐漸遞降規(guī)律。這是一個(gè)總體趨勢(shì)，反映出海拔越高，熱量和積溫遞減，云南松的生長(zhǎng)也相應(yīng)趨緩。

值得關(guān)注的是，上述規(guī)律在云南松26以上徑階分布于 2 001～2 500 m海拔區(qū)間段的樣木生長(zhǎng)率出現(xiàn)了異常變化(表7、圖2)，分布該海拔區(qū)間段26及以上徑階的生長(zhǎng)率總體上(除38徑階外)明顯高于其他3個(gè)海拔區(qū)間段的。

表7 不同海拔區(qū)間云南松胸徑生長(zhǎng)率對(duì)比

以徑階26的云南松為例，2 001～2 500 海拔區(qū)間段的生長(zhǎng)率為1.50%，大于 1 500～2 000 m海拔區(qū)間段的生長(zhǎng)率1.42%，顯著大于 2 500 m以上海拔區(qū)域的生長(zhǎng)率1.22%，與 1 500 m以下海拔區(qū)域的生長(zhǎng)率1.50%持平。除 1 500 m以下海拔區(qū)域云南松的28、30、36、38徑階生長(zhǎng)率大于 2 001～2 500 m海拔區(qū)間段的生長(zhǎng)率外，云南松 2 001～2 500 m海拔區(qū)間段的生長(zhǎng)率均顯著高于其它海拔區(qū)間段的。這反映出云南松怎樣的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)意義？26及以上徑階對(duì)云南松而言意味著其生長(zhǎng)周期已接近或進(jìn)入了成熟階段，仍能保持高于其它海拔區(qū)間的生長(zhǎng)率，是否說明這個(gè)海拔區(qū)間的自然環(huán)境條件更適宜云南松生長(zhǎng)發(fā)育，該海拔區(qū)間與滇中高原的范圍大體一致，干濕分明的高原季風(fēng)氣候在此區(qū)域表現(xiàn)尤為典型，這個(gè)推斷是否成立，仍有待進(jìn)一步研究。

4 結(jié)論

1)云南省亞熱帶云南松的胸徑生長(zhǎng)率呈現(xiàn)出徑階越小生長(zhǎng)率越大的規(guī)律，這個(gè)規(guī)律在4個(gè)海拔區(qū)間均具一致性。

2)不同海拔區(qū)間云南松的胸徑生長(zhǎng)率隨海拔升高總體呈明顯遞減趨勢(shì)，反映出隨海拔升高熱量和積溫隨之下降，云南松的生長(zhǎng)也相應(yīng)趨緩。

3)在海拔升高、生長(zhǎng)率遞減總趨勢(shì)下， 2 001～2 500 m海拔區(qū)間的云南松26及以上徑階樣木生長(zhǎng)率出現(xiàn)了異常變化，該海拔區(qū)間26以上徑階的生長(zhǎng)率總體上明顯高于其他3個(gè)海拔區(qū)間的。隱含的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)意義或其它學(xué)科問題仍有待進(jìn)一步地研究。