長白山北坡擴張型與郁閉型林線氣溫日較差變化對岳樺林線的差異性影響

從高山郁閉林到樹種線之間的地域被稱為高山林線[ 1 ]，因處于臨界位置對氣候敏感度非常高[2]。關于其形成機理與氣候因子關系成為當前研究的熱點問題，引起人們的極大興趣[3]，因為林線類型多樣，關于不同林線形成的氣溫日變化表現對于深入分析高山林線的生態學意義擁有極大的研究價值[4-5]。如和潤蓮等對川西高山林線物質循環研究時發現氣溫日變化對凋落物分解影響較大[6]，甄偉等對小五臺山氣候特征進行研究時認為氣溫日較差大是高山林線形成的生態氣候因素[7]，孫嘉鴻等對長白山北坡與西坡林線形成的差異研究時揭示氣溫日較差對林線變動影響明顯[8]。這些研究都對氣溫日變化進行探討，利用氣溫日變化找尋林線形成機理，取得一定研究成果[9]，但會改變溫度，和林線形成和匹配之間的關系研究較少，尤其是溫度變化的影響線類型差異分析較少，所以，本文基于長白山北坡森林線測量的溫度數據，通過一系列的數理統計分析方法，從北坡溫差的日變化分析位置接近，線類型在不同的溫度制約機制，為全面研究全球變化對生態系統的影響提供了一個新的方向，理解生態系統變化對氣候變化的區域響應具有一定的參考意義。

研究方法

研究區概況

長白山北坡林線海拔范圍大約是在1 900m～2 000m[10]，因為林線處在風大寒冷，生存環境惡劣的地方，限制喬木生長，只有岳樺生存能力強，能夠忍受嚴酷環境在此生存，成為林線樹種，最后形成岳樺林線[11-12]。因為山體高大，地形復雜，林線類型多樣，是研究林線形成與變動的理想地帶，是外推全球變化與對生態系統相互影響的熱點區域[13]。研究點位于北坡林線一個小凹陷盆地，周圍不同坡向上有一些岳樺喬木在生長，在西南坡上的林線類型是郁閉型，在正北坡上是擴張型，是研究不同林線類型氣候條件差異與林線形成的最佳地段。

氣溫測量

2014年5月將兩個自動溫濕儀（HOBO U23）分別放置在長白山北坡凹陷盆地兩個坡向林線邊緣處，海拔高度大約都是1 980m進行氣溫的自動觀測，傳感器距離地面1.2m。測溫間隔為1小時，取整點時間進行數據進行提取，即如果當時記錄時間為北京時間7點，下一個記錄的時間就是8點，依次類推不斷推進，儀器使用的電源為以色列產鋰電池（Tadiran TL-5902），在野外用筆記本電腦將前一時段的記錄數據導出帶到室內進行處理，最終得到生長期內2014年6月1日到2014年9月30日內所有整點時刻的兩坡氣溫數據。

數據分析

氣溫記錄的整理。將收到兩個斜率的溫度數據處理單元與天，時間從10點被傳遞到23日24點溫度數據作為分析單位，分別提取的24天最高和最低溫度數據，然后使用高-最低的日較差，根據這一計算方法，反過來，從6月1日，2014年9月30日，2014年，所有的日較差，北部和西南部的天數是線極化溫度日變化的原始數據。

結果與分析

氣溫日較差相似性表現與影響

兩坡氣溫日較差的相關系數達到顯著水平（P<0.01），氣溫變化具有同步性特點，表明在兩坡地域相鄰（相距100m左右）的情況下氣溫日變化一致性強，在相近氣溫變化規律控制下兩個位置都能形成岳樺林線。但是相關系數值不是很高（R=0.67），說明還有一定的差異性，這種差異性也是導致兩坡林線喬木的變動方式出現差異，形成不同類型的林線，所以需要進一步分析這種差異性表現。

氣溫日較差差異性表現與影響

1）常規統計分析。從統計結果看日較差均值正北坡略大于西南坡（7.94℃>7.48℃）（表1），都低于長白山區氣溫日較差[14]（13℃），說明在林線低溫嚴酷的條件下氣溫日變化相對小使岳樺能夠在此處艱難生長，是形成林線的一個氣溫有利條件。從標準差和變異系數大小看正北坡都大于西南坡（標準差：3.15℃>2.56℃；變異系數：0.40>0.34）（表1），從偏度大小看也是正北坡大于西南坡（偏度：0.93>0.84）（表1），說明氣溫日變化整體波動狀況是正北坡大于西南坡，氣溫變化相對穩定使西南坡岳樺生長有利，形成郁閉林線，而相對不穩定的正北坡使一些岳樺樹木的生長機制得到鍛煉，出現不同樹齡混雜的情況，尤其是一些小樹幼苗得到氣溫上的鍛煉而成活率高，出現種群膨脹，林線擴張的態勢。

2）配對樣本T檢驗分析。從配對樣本T檢驗統計結果可以看出兩坡日較差均值差為0.46℃（正北坡-西南坡），雖然沒有達到顯著差異程度（Sig=0.03>0.01），說明氣溫相似使林線高度也相同，但是，檢驗值還是很低說明兩坡氣溫日較差的差異是林線類型不同的一個制約因素，正北坡林線氣溫日較差大使岳樺樹木的生長受到鍛煉的程度大于西南坡，造成正北坡岳樺種群擴張更為明顯，而西南坡則受到一定限制，氣溫日變化的差異是產生兩坡林線擴張方式不同的氣候因素。

生長期內不同時段氣溫日較差的差異與影響

從3個階段的均值看在生長初期和活躍生長期正北坡氣溫日變化大于西南坡，有利于岳樺樹木和幼苗的耐冷訓練，為幼樹生長準備必要條件，而在成熟期均溫比西南坡小說明在種子成熟時相對小的溫差有利于種子成熟，是正北坡種群擴張，西南坡種群受到限制的一個溫度條件；從標準差和變異系數看正北坡大于西南坡是在各個生長期都對幼苗與小樹進行越冬機制的訓練，使正北坡種群發展態勢相對較好；從峰度看在初始生長期正北坡為正，右偏，西南坡為負，左偏，說明正北坡在進入生長期后就進行越冬的訓練，而西南坡則相對落后，啟動晚，從這幾個指標的結果說明西南坡的幼苗與幼樹在越冬訓練上顯得不足，種子即使萌發后成活，也很難抵御相對寒冷的冬季。endprint

討論

基于不同斜率長白山北坡為切入點分析溫度、溫度日較差差異的影響變化對不同類型的林線工作，但受限于數據的時間尺度，沒有溫度數據多年晝夜的變化范圍分析，扣除，不再有長度和有限的生長季節，尤其是在生長季節是冬天沒有參與，除了林線生理差異影響不定位的變化驗證試驗和田間試驗，未來需要溫度變化在林線的細水平的生理機制為深入研究植物的生長。

結論

1）長白山北坡地域相連的正北坡和西南坡林線氣溫日較差具有一定的相似性，按照林線形成的控制因素是氣候因子的觀點，氣溫日變化的規律是北坡岳樺林線形成的一個條件。

2）生長季氣溫日差異分析結果說明正北坡氣溫日變化大于西南坡是岳樺幼樹得以在生長季得到一定的耐寒訓練，是種群擴張的一個有利條件，而日較差相對小時西南坡幼樹訓練不足是種群擴張弱的一個氣溫因素。

參考文獻

[1]Dufour-Tremblay G，Levesque E，Boudreau S. Dynamics at the treeline： Differential responses of Picea mariana and Larix laricina to climate change in eastern subarctic Quebec[J].Environmental Research Letters，2012，7（4）：38-44.

[2]Rundqvist S，Hedenas H，Sandstrom A，et al.Tree and shrub expansion over the past 34 years at the tree-line near Abisko[J].Sweden. Ambio，2011，40（6）：683-692.

[3]Wilmking M，Juday G P.Longitudinal variation of radial growth at Alaskas northern treelinerecent changes and possible scenarios for the 21st century[J].Global Planet Change，2005（47）：282-300.

[4]Camarero J J，Gutierrez E，Fortin M J.Spatial pattern of subalpine forest-alpine grassland ecotones in the Spanish central pyrenees[J].Forest Ecology and Management，2000，134（1-3）：1-16.

[5]石培禮，李文華.長白山林線交錯帶形狀與木本植物向苔原侵展和林線動態的關系[J].生態學報，2000，20（4）：573-580.

[6]和潤蓮，陳亞梅，鄧長春，等.雪被期川西高山林線交錯帶兩種地被物凋落物分解與土壤動物多樣性[J].應用生態學報，2015，26（3）：723-731.

[7]甄偉，張愛軍，左萬星.小五臺山自然保護區氣候特征初步分析[J].河北林業科技，2016（4）：48-50.

[8]孫嘉鴻，徐曉云，徐耀文，等.長白山林線北坡和西坡氣溫日較差年內變化的對比分析及對岳樺林線動態的差異性影響[J].明日風尚，2016（6）：142-143.

[9]Wang X D，Liu H Q.Responses of tree islands to air temperature change at treeline on north

facing slopes of the Changbai Mountains. Physical Geography，2011，32（4）：374-392.

[10]王琪，朱衛紅，付婧，等.長白山不同海拔濕地植物群落結構及其物種多樣性研究[J].延邊大學學報（自然科學版），2010，36（1）：78-83.

[11]劉海針，孫嘉鴻，徐曉云，等.長白山西坡林線景觀動態對農業布局的啟示[J].農業與技術，2016，36（1）：1-5.

[12]徐文鐸，何興元，陳瑋，等.長白山植被類型特征與演替規律的研究[J].生態學雜志，2004，23（5）：162-174.

[13]于大炮，周莉，董百麗，等.長白山北坡岳樺種群結構及動態分析[J].生態學雜志，2004，23（5）：30-34.

[14]王紀軍，裴鐵，王安志，等.長白山地區近50年平均最高和最低氣溫變化[J].北京林業大學學報，2009，31（2）：50-57.

[15]鄒春靜，韓士杰，周玉梅，等.過渡帶中岳樺種群生態特征的研究[J].應用與環境生物學報，2001，7（1）：1-6.

[16]于泉洲，王紹強，黃昆，等.基于Hyperion高光譜數據的溫帶森林不同冠層結構的光譜特征分析[J].光譜學與光譜分析，2015（7）：1980-1985.

[17]楊麗娟，欒志慧，邵殿坤，等.長白山不同海拔牛皮杜鵑群落物種多樣性研究[J].通化師范學院學報，2014（4）：11-12.

（作者簡介：王澤龍，長春市第二中學。）endprint