科爾沁沙地赤松人工林林緣效應

中圖分類號：S718.5 文獻標識碼：A doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2025.05.011

EdgeEffectofPinusdensiflora Plantationin HorqinSandyLand

Zhao Liang

（Management CenterofLiaoning Zhanggutai National Nature Reserve，Fuxin123ooo，China）

AbstractEdgeefectisoneoftheimportantconceptsofecologandbiologicalprotectio.Itplysanimportantroleinthestudyof ecological procesessuchasenergyflow，watercycleandnutrientcycleattheecosystemscaleand landscapeecosystemscale.Taking Pinusdensifloapantatioastheeseahject，teelatioshipetweenologicalfactorsDBHtreehighteigtofthefistliing branch，crown，iomassofeachorgan）andedgedistanceof6-yearoldPinusdensiflorawasanalyzedTheresultsshowedatthe edge effect bandwidth of 56-year-old Pinus densiflora plantation in sandyland was 10m .The DBH，crown and biomass of each organ showedpositiveedgeeectwhilethetreeheightandtheheightofthefrstlivingbranchshowedzeroedgeeffect.Thebiological index factors of Pinus densiflora within 10m were better，and the edge effect of the stand in the study area could be enhanced by thinning to improve the productivity of Pinus densiflora plantation.

Key WordsPinus densiflora;sandy land;tree crown;edge effect;biological factors

生態交錯帶內的物種種類及個體數量多于鄰近生態系統的現象稱為邊緣效應。之后生態學家發現，在2個以上的不同地貌單元生物群落交界處，群落結構比較復雜，某些物種更為活躍，生產力水平也更高，將這種現象稱之為“邊緣效應”。之后許多生態學家又根據不同研究對象、目的、角度，賦予邊緣效應不同的概念。隨著人口的持續膨脹，人們對自然資源的需求在不斷增加。與此同時，頻繁的人類活動從未間斷，再加上一些自然災害時有發生，這些因素共同作用，使得森林皆伐以及連續森林的片斷化現象在全球范圍內日益嚴重。原本大面積的自然生境逐漸被片斷化的森林所取代，如此一來，森林的外邊緣不斷增多，森林受邊緣效應影響的程度也相應地越來越大。邊緣效應的存在會讓林內至林外的生態環境出現梯度變化，這種變化進而會對動植物分布情況、群落結構與功能以及群落能量流和物質流等諸多方面產生影響。作為一種在自然界普遍存在的現象，由于邊緣小生境的環境因子和生物因子的相互影響，其具體條件變化多樣，情況復雜，對其定量評價的研究始終是景觀生態學的難題之一，因此，邊緣效應的定量評價必定是今后發展趨勢。

赤松（Pinusdensiflora）主要分布在日本、朝鮮以及我國東北、山東及江蘇地區，具有生長迅速、耐干旱瘠薄和適應性強等特點，是我國暖溫帶沿海地區的主要建群種。本研究以科爾沁沙地赤松人工林為研究對象，分析赤松各項生物因子（胸徑、樹高、樹冠、各器官生物量）隨邊距的變化規律，為科爾沁沙地防護林經營提供科學依據。

1 研究區概況

研究區位于科爾沁沙地東南部的彰武章古臺固沙造林實驗林場 （121^°22^′E，42^°51^′N） 。該區屬于溫帶大陸性半干旱季風氣候，氣溫日變化和年變化較大，年平均溫度為 ，極端低溫、高溫分別為 -29.5，37.2° 。研究區年均降水量 550mm 左右，主要集中在夏季（7一9月），年均蒸發量高達1 580mm 。土壤主要以風沙土為主，有機質、腐殖質含量極低，土壤滲透性強、保水性差。該地區主要植被以抗旱的沙生植物為主，如小葉錦雞兒（Caraganamicrophylla）、胡枝子（Lespedezabicolor），主要造林樹種以樟子松（Pinussylvestrisvar.mongolica）楊樹（Populus spp.）、赤松（Pinusdensiflora）油松（Pinustabuliformis）為主。

2 研究方法

選擇營建于1969年，林齡已達56a的赤松人工林作為樣地，林分密度1100株·hm^-2 ，海拔 210m ，西坡，坡度 19^° 。在選定的研究區域內，依據既定的空間布局規劃，以林緣為參照基準，在林緣處設置為起始邊，長度為 10m 。運用高精度卷尺、全站儀，按照10m×30m 的規格布設矩形樣地。于2025年4月對樣地進行每木檢尺，獲取樣地每株赤松距離林緣距離（下文簡稱\"邊距”）胸徑、樹高、第1活枝高、樹冠冠幅。

運用Origin2024、Excel進行數據統計分析作圖。

3結果與分析

3.1林緣對赤松人工林樹高及胸徑的影響

由圖1可看出，隨邊距的增加，赤松胸徑逐漸降低，對樹高、第1活枝高、冠徑比無影響。赤松胸徑擬合曲線符合指數函數形式，且擬合效果良好（ R²=0.638 。當赤松人工林邊距 2.5～10m 時，胸徑隨邊距的增加快速降低，下降率超過 30% ；當邊距超過 10m 后，最終胸徑逐漸接近 24.18cm 。樹高、第1活枝高、冠徑比與邊距擬合效果十分差（ R²=0.011?0.001?0.000 2） 表明隨邊距的增加，赤松樹高、第1活枝高、冠徑比無顯著變化。

圖1胸徑、樹高、第1活枝高、冠徑比與林緣距離的關系

3.2林緣對赤松人工林樹冠的影響

赤松樹冠林下投影面積和樹冠體積均隨邊距的增加先降低后逐漸趨于平穩。由圖2可知，赤松樹冠投影面積和樹冠體積具有相同的變化規律。二者均隨邊距的增加快速降低，降低率均超過了 60% 。當樹體邊距超過 10m 后，樹冠林下投影面積和樹冠體積逐漸接近 19.93m²?329.89m³ ，最終趨于穩定。樹冠林下投影面積、樹冠體積與邊距擬合效果良好1 R²?0.69 ），符合指數函數形式。

3.3林緣對赤松生物量的影響

林緣效應對赤松各器官生物量均產生了不同程度的影響。由圖3可知，赤松各器官及地上生物量與邊距擬合效果良好 （R²gt;0.72 ）。當邊距 2.5～10m 時，赤松樹枝、樹皮、樹干、樹葉各器官生物量及地上總生物量均隨著距離的增加大幅度降低，降幅均超過 50% 。當邊距超過 10m 后，各器官生物量及地上總生物量逐漸趨于穩定，穩定的生物量分別為：44.34、11.69、329.37、115.51、500.75 kg。

圖2 林冠投影面積、樹冠體積與林緣距離的關系

圖3各器官生物量與林緣距離的關系

由圖4可知，赤松生物量主要來源于樹干。樹枝、樹皮、樹干、樹葉、地上生物量平均值分別為72.69、16.81、540.78、141.28、771.56kg， ，樹干生物量顯著（ Plt;0.05 高于樹枝、樹皮、樹葉生物量，且樹干生物量數據分布范圍更廣。

圖4赤松各器官生物量

討論與結論

森林邊緣特殊小生境與林內小生境有所差異，這正是引起林分產生邊緣效應的主要原因。本研究發現，56年生赤松人工林邊緣效應帶寬為 10m ，且表現為邊緣優勢，林緣的赤松胸徑、樹冠更大，各器官生物量更多。不同區域、不同樹種、不同生境的林分的邊緣效應帶寬差異較大，如黃世能等構建一個基于分割線斷模型的邊緣效應測度公式，結果表明，熱帶山地雨林群落采伐后形成的邊緣效應距離一般不超過15m Miller等以葉密度為指標研究發現，康乃迪克州濕地紅楓（Acer palmatum cv.atropurpureum）林西北面的邊界影響域約為 15m 。牛樹奎等研究結果顯示，林緣樹木的朝向不同，其對林緣枯草負荷量產生影響的范圍也有所差異。南北2個方向林緣樹木對林緣枯草負荷量影響范圍均為 15m 邊緣效應產生原因較為復雜，總體來說，森林邊緣形成特殊的小生境導致邊緣土壤與林分土壤產生差異引起的，若林緣處光照度高，風沙大，使土壤中腐殖質濕度降低，降低了林緣處土壤微生物生物量和活性，進而引起了邊緣劣勢；若森林所處氣候區水分不是主要限制因子，林緣處相對于林分核心區具有更好的水熱、氣候等自然條件，該處林緣便表現為邊緣優勢。除此之外，處于核心區樹木受到邊緣處樹木保護，可以避免外來環境因子的影響，其林分邊緣處相對于核心區樹木表現為優勢還是劣勢取決于林內生境（氣溫、地溫、空氣相對濕度、光照度），若林緣處小生境環境因子為樹木營造出理想生態位時，則環境因子對樹木產生了加成作用；若林緣處營造的生態位非樹木理想生態位，則環境因子對樹木不產生影響，甚至是削減作用。綜上所述，從人工林經營角度可以認為，赤松人工林林緣提高了赤松各項生物因子，有利于林緣處赤松生長發育。

本研究結果顯示，56年生赤松人工林的邊緣效應帶寬為 10m ，其林緣效應表現為正效應，林緣可有效提高赤松的胸徑、樹冠、各器官生物量。因此，可以通過間伐等方式增加當地赤松人工林林緣進而提升赤松生產力。

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