中亞熱帶紅壤丘陵區濕地松生長與氣候因子的相關分析

涂 潔

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中亞熱帶紅壤丘陵區濕地松生長與氣候因子的相關分析

涂 潔

（南昌工程學院生態與環境科學研究所，江西 南昌 330099）

用解析木資料對陽坡和陰坡二坡向的濕地松（）胸徑、樹高及材積逐年生長量與氣候因子進行相關分析，結果表明：①陽坡向濕地松胸徑生長主要受≥10℃積溫、日照時數和前一年降水量的影響，復相關系數為0.935；陰坡向濕地松胸徑生長只與相對濕度相關，復相關系數為0.901；②兩坡向濕地松樹高生長模型中入選的氣象因子均為均溫、日照時數、相對濕度、前一年降水量，復相關系數分別為0.827和0.882，其中光照因子為主導因素；③兩坡向濕地松材積生長主要受均溫、≥10℃積溫、日照時數、相對濕度影響，復相關系數分別為0.749和0.723，其中溫度因子為主導因素。

濕地松；生長；氣候因子；相關分析

濕地松（）原產美國東南部，因其適應性強、早期生長快、木材質量好等優點，已成為我國長江以南地區普遍引種的造林綠化和用材樹種。在林業生產中，要實現林木的速生豐產，必須充分了解影響林分生長的因素。20世紀70年代引種栽培的濕地松，其生長主要受氣候因子的影響。近年來，有關樹木生長與氣候因子的相關研究取得了較大進展。然而，樹木生長對氣象因子的響應規律十分復雜，不僅因物種遺傳特性和所在地域自然條件而異，還受到土地利用狀況、氮沉降等一系列因素的影響，而且對于響應規律的導出與推廣只能限定在一定范圍內成立。因此，研究各氣候帶引種區濕地松生長狀況，明確氣候因子對濕地松生長的影響，對于探究濕地松的生物學特性、提高濕地松人工林的經營管理水平具有指導作用。

本研究對濕地松樹高、胸徑、材積逐年生長量指標與主要氣候因子進行相關分析，并建立多元線性回歸模型。這一方面可以驗證濕地松用于我國中亞熱帶紅壤丘陵區退化生態系統恢復重建的科學性和合理性，為今后該區因地制宜地開展外來樹種的引種工作提供科學依據；另一方面還可為評估該區濕地松人工林的固碳能力提供新思路。

2 材料與方法

2.1 試驗地概況

試驗地位于江西省泰和縣中國科學院千煙洲試驗區內， 115° 04′ 13″Ｅ，26° 44′ 48″Ｎ。該區年平均氣溫17.9℃，≥0℃活動積溫6 253℃，≥10℃活動積溫6 015℃，多年平均降水量1 489 mm，年日照時數1 406 h，年日照百分率43%，太陽年總輻射量43 49MJ/m，無霜期323 d，具有典型的亞熱帶季風氣候特征。

2.2 數據的獲取

生長量的測定：在研究區陽坡向和陰坡向各設10塊具有代表性的標準地，根據平均胸徑和平均樹高在每塊標準地選定1株標準木進行樹干解析，測定胸徑、樹高、材積生長量，將20株解析木的生長量數據分別按陽坡向和陰坡向進行算術平均后作為本項研究的基礎數據。

氣候指標的選擇：氣候資料來源于中國科學院千煙洲人工地面要素觀測站。根據相關文獻對濕地松生物學、生態學特性的研究結果，選取以下影響濕地松生長的氣候指標：平均溫度（℃）、≥10℃積溫（℃）、日照時數（h）、當年降水量（mm）、前一年降水量（mm）、相對濕度（%）。上述因子除外，其余均為當年生長期內（3－10月）的氣象數據。

3 結果與分析

3.1 胸徑逐年生長量與氣候因子的相關分析

建立濕地松胸徑生長量（陽坡、陰坡）與氣候因子的多元線性回歸方程如下（變量右括號內為偏回歸系數的標準偏差值，下同）：

= 4.925(7.530)＋0.369 ln(0.990)－1.276 ln(0.200)＋0.190 ln(0.062)

復相關系數r= 0.935，剩余標準差= 0.029，相關性檢驗達極顯著水平，偏相關系數：r= 0.077，r=－1.273，r= 0.553。

= －15.838(3.207)＋3.686 ln(0.723)

r= 0.812，= 0.052，相關性檢驗達極顯著水平，r= 0.901。

由回歸結果可知，陽坡和陰坡濕地松胸徑生長對氣候因子的響應規律存在顯著差異。在陽坡，入選因子有≥10℃積溫、日照時數和前一年降水量，偏相關系數分別為0.077、－1.273、0.553。由絕對值大小看出，日照因子對胸徑生長的影響最大，而積溫的影響較弱，對濕地松胸徑生長不起限制作用，說明陽坡的熱量條件可以滿足濕地松胸徑生長需求。在陰坡，濕地松胸徑生長僅受相對濕度影響，且與相對濕度呈正相關，這與許多文獻的研究結論一致。

3.2 樹高逐年生長量與氣候因子的相關分析

樹高是林木生長的重要指標，直接構成林木材積。將濕地松樹高生長量（、）與氣候因子建立回歸方程如下：

=－155.742(45.884)＋5.918 ln(6.456)＋7.523 ln(2.182)－1.168 ln(0.446)＋21.339 ln(6.145)

r= 0.827，= 0.194，相關性檢驗達顯著水平，r=－0.397，r= 2.139，r=－0.971，r= 1.880。

=－83.195(25.262)＋10.381 ln(3.555)＋2.931 ln(1.201)－0.675 ln(0.245)＋8.144 ln(3.383)

r= 0.882，= 0.107，相關性檢驗達顯著水平，r= 1.045，r= 1.251，r=－0.842，r= 1.077。

由回歸結果可看出，兩坡向濕地松樹高生長模型入選氣候因子相同，說明坡向對樹高生長無顯著影響。兩回歸方程均溫、日照時數、相對濕度、前一年降水量的偏相關系數分別為0.397、2.139、1.880、－0.970和1.045、1.251、1.077、－0.842，且各因子偏相關系數在兩方程中的相對大小順序相同，說明各氣候因子對樹高生長具有相同程度的影響。除前一年降水量對樹高生長有抑制作用外，其余氣候因子均與樹高生長呈正相關。這可能是由于前一年降水量過多，影響氣溫的回升，不利于樹高生長。年均溫度的升高使濕地松提早進入生長期，有利于樹高生長。日照時數與樹高生長呈正相關，這主要與濕地松的喜光習性有關。

3.3 材積逐年生長量與氣候因子的相關分析

生產力的高低和林木的經濟價值主要體現在林木材積上，探索影響材積的主導因子，對于提高林地生產力及經營者的經濟效益意義重大。對濕地松材積生長量（陽坡、陰坡）與主要氣候因子進行逐步回歸分析，建立回歸方程如下：

=－1.817(1.153)－0.656 ln(0.278)＋0.587 ln(0.279)－0.038 ln(0.029)－0.186 ln(0.112)

r= 0.749，= 0.003，相關性檢驗達顯著水平，r=－3.983，r= 3.175，r=－0.967，r=－1.483。

=－1.235(0.946)－0.446 ln(0.228)＋0.410 ln(0.229)－0.034 ln－0.134 ln

r= 0.723，= 0.002，相關性檢驗達顯著水平，r=－3.467，r= 2.841，r=－1.370，r=－1.130。

由回歸結果可知，兩回歸方程的入選因子相同，說明坡向對濕地松材積生長亦無明顯影響。兩回歸方程均溫、≥10℃積溫、日照時數、相對濕度的偏相關系數分別為－3.983、3.175、－0.967、－1.483和－3.467、2.841、－1.370、－1.130，且各因子偏相關系數在兩個方程中的相對大小順序相同。熱量因子的偏相關系數明顯大于光、水分因子的偏相關系數。年均溫、日照時數、相對濕度與材積生長呈負相關，而年積溫與材積生長呈正相關。顯然，在影響材積生長的氣候因子中，均溫和積溫的作用明顯增加了，溫度成為濕地松材積生長的限制因子。而日照時數對材積的影響遠沒有先前對胸徑和樹高那么顯著了，說明該地區的光照資源豐富，足以滿足濕地松材積生長的需要。

4 討論

（1）不同坡向濕地松生長對氣候因子響應規律的差異主要體現在胸徑上，樹高及材積生長對氣候因子的響應規律基本上不受坡向影響。所有濕地松胸徑、樹高和材積生長模型的預估精度都比較高，復相關系數分別達到0.935、0.812、0.827、0.882、0.749、0.723，相關性檢驗均達顯著性水平（ɑ= 0.05），可為人工林生產力估算及經營管理提供可靠數據。除被選入方程的上述因子外，尚有許多因子如品種、密度、立地類型、肥力狀況、撫育管理等，作用于濕地松的生長過程。

（2）當年降水量雖然是影響樹木生長的重要因素之一，但卻不如其他一些氣候因子尤其是前一年的降水量更為顯著。當某一氣象因子不成為決定性的限制因子時，樹木生長狀況實際上取決于各因素綜合作用所形成的小氣候環境。本試驗地年均降水量豐富，當年降水量對濕地松的生長不起限制作用，因此所有回歸方程都沒有入選當年降水量，而前一年降水量的作用明顯加強。該區濕地松從3月上旬開始生長，此時正值雨季尚未到來的旱季，濕地松生長所需水分完全來源于前一年貯存在土壤中的水分，而前一年降水量的多少直接決定了土壤含水量大小。因而，本研究前一年降水量對樹木生長的影響比當年降水量更加顯著，這與丁曉綱等得出的結論一致。

（3）陽坡濕地松胸徑生長與日照時數呈負相關，這可能是由于在林木的生長過程中，如果某一氣候因子偏離一定范圍，必然會抑制林木的正常生長。濕地松雖為強陽性樹種，但日照時間過長會制約地徑生長，甚至可能引起林木地徑產生“日灼”現象。陰坡由于水分條件較好，濕地松胸徑生長不受前一年降水量限制，而與相對濕度呈正相關，這是由于相對濕度很高的天氣條件下（如雨或霧），由于樹冠蒸騰作用大大減弱和根系繼續吸水引起樹干含水量增加導致的結果。

致謝：北京林業大學劉琪璟教授在論文撰寫中給予指導，研究過程中得到中國科學院地理與資源科學研究所曾慧卿、馬澤清的大力幫助，在此一并致謝！

[1] 張太平，任海，彭少麟，等. 濕地松（）的生態生物學特征[J]. 生態科學，1999，18（2）：8－12.

[2] 張獻義，劉業邦. 濕地松豐產林的立地條件選擇[J]. 南京林業大學學報，1989，13（1）：39－48.

[3] 侯愛敏，周國逸，彭少麟. 鼎湖山馬尾松徑向生長動態與氣候因子的關系[J]. 應用生態學報，2003，14（4）：637－639.

[4] 熊偉，王彥輝，于澎濤，等. 六盤山南坡華北落葉松（）樹干直徑生長及其對氣象因子的響應[J]. 生態學報，2007，27（2）：432－441.

[5] 陳娟，熊惠波，陶忠良. 氣象條件對海南省紅厚殼生長的影響[J]. 中國農學通報，2009，25（4）：266－269.

[6] Rodney E Will，Greg A Barron，E Colter Burkes，. Relationship between intercepted radiation，net photosynthesis，respiration，and rate of stem volume growth ofandstands of different densities[J]. For Ecol Manag，2001（154）：155－163.

[7] López-Serrano F R，García-Morote A. Andrés-Abellán M.Site and weather effects in allometries：A simple approach to climate change effect on pines[J]. For Ecol Manag，2005（215）：251－270.

[8] 黃榮鳳，張國盛，王林和，等. 影響毛烏素沙地臭柏年輪寬度變化的主要氣候因子分析[J]. 干旱區資源與環境，2004，18（6）：164－169.

[9] Rasmussen L，Beier C，Bergstedt A. Experimental manipulations of old pine forest ecosystems to predict the protential tree growth effects of increased COand temperature in a future climate[J]. For Ecol Manag，2002（158）：179－188.

[10] Pederson N，Cook E R，Jacoby G C，. The influence of winter temperatures on the annual radial growth of six northern range margin tree species[J]. Dendrochronologia，2004（22）：7－29.

[11] Lindner M，Bugmamn H，Lasch P，. Regional impact of climatic change on forests in the state of Brandenburg，Germany[J]. Agr Forest Meteoro，1995（84）：123－135.

[12] Matala J，Ojansuu R，Peltola H，. Introducing effects of temperature and COelevation on tree growth into a statistical growth and yield model[J]. Ecol Model，2005（181）：173－190.

[13] 唐代生，成子純，曾思齊.我國濕地松人工林種植范圍的立地氣候分區研究.中南林學院學報[J]，1998，18（3）：37－43.

[14] 陳文友，張習耕，陳志. 濕地松人工林生長分析[J]. 四川林業科技，1997（4）：43－47.

[15] 侯愛敏，彭少麟，周國逸. 樹木年輪對氣候變化的響應研究及其應用[J]. 生態科學，1999，18（3）：16－23.

[16] 丁曉綱，李吉躍，哈什格日樂. 毛烏素沙地氣候因子對樟子松、油松生長的影響[J]. 河北林果研究，2005，20（4）：309－313.

Correlation Analysis of Growth ofwith Climate in Hilly Red Earth Area of Mid-subtropical Zone

TU Jie

（）

Correlation analysis were conducted on DBH, tree height, volume growth ofwith meteorological factors by data of analytic wood in hilly red earth area of mid-subtropical zone. The result demonstrated that the annual DBH growth ofon sun slope was mainly affected by ≥10℃ accumulated temperature(≥10℃ AT), sunshine hours(SH) and precipitation of the previous year(PL) with r2 0.935, while annual DBH growth on shade slope significantly correlated to relative humidity(RH) with r2 0.901. The height growth model of the two slopes included annual average temperature(AT), SH, RH, PL with r2 0.827 and 0.882, among them, annual sunshine hours was the key factor. The annual volume growth ofof the two slopes depended on AT, ≥10℃ AT, SH, RH with r2 0.749 and 0.723, among them, temperature factor was the main factors.

; growth; climatic factors; correlation analysis

1001-3776（2010）01-0070-04

S718.51

A

2009-10-20；

2009-12-10

中國科學院資源與環境科學管理局野外臺站基金項目；江西省教育廳科學技術研究項目（GJJ09614）；江西省教育廳教學研究項目（JXJG-08-2-26）

涂潔（1980－），女，江西南昌人，講師，博士，從事區域生態生產力的研究。