树种生长与立地条件的关系

树种生长与立地条件的关系_中国沿海防护林

（一）研究意义

研究沿海基岩质海岸树种生长与立地条件之间错综复杂的相互关系，找出影响沿海岩质海岸树种生长的主要立地因子，已成为我国沿海岩质海岸防护林体系建设中亟待解决的问题。

基岩质海岸地区树种生长与立地条件之间相互关系的研究报道尚不多见。近年来，虽然我们对浙江省岩质海岸几个主要树种（如马尾松、湿地松、柏木和香樟等）的生长与立地因子间的关系进行过一些初步的研究，但结果不甚理想，原因可能在于树种生长指标间同样存在着相关关系，其相关性往往要高于环境因子间的相关性。因此，忽略生长指标间的相关，将各生长指标逐个独立地对立地因子进行分析得到的结论，不一定能准确地反映环境对林分生长的影响。同时岩质海岸几种主要树种的生长性状很难统一由一个生长指标（如立地指数等）来描述，也增加了该地区树种生长与立地条件之间相互关系研究的难度。由于典型相关分析是把原来较多变量化为少量若干变量并通过若干对典型变量之间的相关关系来描述两组变量间关系的一种数学方法，并已被用来研究林分生长与环境因子间的关系。因此，我们以浙江省岩质海岸为代表，根据不同立地条件下取得的大量调查资料，使用典型相关分析等多元统计方法对岩质海岸树种生长性状与立地条件间的相互关系进行分析研究。旨在揭示沿海岩质海岸树种生长与立地因子间的内在联系，为岩质海岸宜林地立地分类、生产力评价和“适地适树”提供科学依据。

（二）数据处理

表3-1各变量的均值和标准差

变量

均值

96.1058

1.9154

10.8683

64.9577

19.0096

0.0684

75.3596

标准差

60.4429

0.8304

11.8538

15.8481

16.0015

0.0379

36.9994

变量

均值

1.2742

49.1844

10.7202

8.2942

9.5579

102.0073

标准差

0.1288

5.6694

2.9898

2.5872

2.8609

66.2779

（三）典型相关分析

为综合讨论各立地因子的变化与林分生长性状的相互关系，我们先对浙江省岩质海岸134个标准地的9个立地因子与4 个生长性状进行了典型相关分析。树种生长与立地因子的典型相关分析结果列于表3-2。

表3-2 立地因子与生长性状的典型变量

典型变量

1

2

3

4

特征根

0.4249

0.2873

0.0569

0.0439

典型相关系数

0.6519

0.5360

0.2386

0.2096

立

地

因

子

（X）

海拔

0.0001

0.0016

0.0010

0.0008

坡位

0.0124

0.0388

0.0637

-0.0433

土层厚度

0.0029

-0.0009

0.0009

0.0006

石砾含量

0.0015

0.0047

0.0007

-0.0040

全Ｎ

0.1618

-0.3785

1.6695

0.1859

速效Ｋ

0.0012

-0.0008

0.0012

0.0005

容重

0.0012

0.0583

-0.0851

0.3448

总孔隙

0.0036

0.0027

0.0004

0.0126

生长

性状

（Y）

林分胸径

-0.0336

-0.0403

0.0113

-0.0348

林分树高

0.0163

-0.0196

-0.1870

0.0230

优势高

0.0452

-0.0032

0.1701

0.0149

蓄积

-0.0001

0.0026

-0.0010

-0.0010

典型相关系数的显著性测验结果表明，第1个典型相关系数达极显著水平，第2个典型相关系数为显著水平，其余不显著，即第1、2对典型变量是有用的，故对其进行重点分析。

立地因子（）与生长性状（V1.jpg）的第一对典型相关变量如下：

从前两对典型相关变量分析结果可以看出，在生长性状中以林分优势高与立地因子的关系最为密切，林分胸径次之；而影响生长量的主要立地因子依次分别为全Ｎ、坡位、A层厚度、容重和石砾含量。至于其他立地因子，虽然它们对树种生长存在一定影响，但其相关关系则无上述因子显著。

（四）主分量分析

为了进一步证实全Ｎ、坡位、A层厚度、容重和石砾含量是否是影响岩质海岸树种生长的主要立地因子，我们又利用主分量分析方法（PCA）进行了研究。主分量因子负荷量值如表33。PCA计算结果表明，第1~6个主分量累积贡献率为85％以上，前4个主分量占所有变量信息的70％以上。因此，分析前四个主分量因子负荷量值，从表33可见，第一个主分量以A层厚度和石砾含量负荷量值最大，第二个主分量以容重和总孔隙负荷量值最大，第三个主分量以坡位和海拔负荷量值最大，第四个主分量以全Ｎ和速效Ｋ负荷量值最大。表明第一个主分量是土壤剖面因子起主要作用，第二主分量是土壤物理性状起主要作用，第三个主分量是地形因子起主要作用，第四个主分量是土壤化学性质起主要作用。主分量分析较好地分解了立地因子对树种生长的影响。因此，综合主分量分析、典型相关分析结果，影响岩质海岸树种生长的主要立地因子分别为坡位、A层厚度、石砾含量、全Ｎ和容重。

表3-3 主分量因子负荷量值

变量

主分量

1

2

3

4

海拔

0.4993

0.3946

0.6057

-0.1175

坡位

-0.0544

-0.1847

-0.8773

0.2134

A层厚度

0.7793

0.2110

0.0010

0.1253

土层厚度

0.4348

0.3829

-0.2050

0.0790

石砾含量

-0.6549

-0.0868

0.2883

-0.1313

全Ｎ

0.1377

-0.1966

0.2626

0.8754

速效Ｋ

-0.3956

-0.3858

0.4110

0.2510

容重

-0.5417

0.7432

-0.0697

0.2012

总孔隙

0.3731

-0.8516

0.0419

-0.1610

特征根

2.0857

1.8536

1.5062

0.9943

累积贡献率（％）

23.17

43.77

60.51

71.55

（五）基岩质海岸树种生长与立地关系论述

浙江省基岩质海岸地区树种绝大部分为马尾松和黑松，但有望替代它们的树种如湿地松、柏木、枫香等的分布相对较少，因此很难统一由一个生长指标来表示这些树种的生长状况；同时，由于所调查树种的几个生长性状存在着不同程度的相关，分别独立地用它们描述岩质海岸树种的生长也是不准确的。而典型相关分析方法可用多个生长性状来表示这几个树种的共同生长指标，并能一次使用多个生长指标综合对岩质海岸几个主要树种生长与立地因子间的关系进行分析研究，避免了各个树种及各个生长指标逐个独立地对立地因子进行分析所带来的工作量较大且得到的结论不尽符合实际的问题，使这一难题得以解决。

基岩质海岸树种生长与立地条件间存在着密切的相关关系，在生长性状中以林分优势高与立地条件的关系最为密切，林分胸径次之。这一结果，既表明林分优势高对立地因子反应灵敏的规律在沿海岩质海岸地区得到验证，也表示了林分胸径对立地因子的反应要大于林分平均高这一值得进一步研究的问题。

典型相关分析及主分量分析结果还表明，影响树种生长量的主要立地因子依次分别为坡位、A层厚度、石砾含量、全Ｎ和容重，这为岩质海岸宜林地立地分类、生产力评价提供了一定的理论依据。岩质海岸地区土壤瘠薄、多裸岩，除气候因素外，土壤养分和土壤物理性状成为决定树种生长是否适宜的重要条件。坡位和A层厚度对树种生长的影响历来被认为是很重要的，它们在一定程度上代表了土壤的养分水平和土壤物理性状对树种生长的适宜度。岩质海岸土壤多裸岩，使得石砾含量对树种生长产生较大的影响，这是不难理解的。全Ｎ含量与树种生长之间的密切关系，已被一些研究所证实。容重则是反映土壤肥力的一个重要指标，其大小可综合体现土壤水、肥、气、热的协调状况，它不仅可以影响根系对水分、养分的吸收，同时也决定了树种生长的大小。

由于浙江省岩质海岸母岩绝大部分为花岗岩和凝灰岩，母岩对树种生长的影响很小，而岩质海岸紧靠沿海，海风对树种生长的影响较大，背风与否，抵消了坡向对树种生长的影响，因此本次研究暂不考虑母岩及坡向这2个因子。同时，岩质海岸低山丘陵的地貌特征，使得海拔对树种生长的影响在一定程度上被坡位所掩盖，这也表现在主分量分析中其第三主分量的因子负荷量值上。而土壤瘠薄的特点，又使土层厚度对树种生长并未产生较大的影响；同样土壤的贫瘠，使得土壤速效Ｐ、Ｋ未能对岩质海岸树种生长有较大的影响，这一现象值得进一步研究。

（一）数据处理

（二）典型相关分析

为综合讨论各立地因子的变化与马尾松林分生长性状的相互关系，我们对浙江省岩质海岸74个马尾松标准地的12个立地因子与5个生长性状进行了典型相关分析。马尾松生长与立地因子的典型相关分析结果列于表3-4。

表3-4 立地因子与生长性状的典型变量

典型变量

1

2

3

4

特征根

0.6046

0.3804

0.3482

0.2567

典型相关系数

0.7776

0.6168

0.5901

0.5067

立

地

因

子

（X）

海拔

-0.0002

-0.0006

0.0009

-0.0010

坡位

-0.0059

0.0324

0.0073

-0.0021

A层厚度

0.0055

-0.0054

-0.0009

-0.0009

土层厚度

-0.0023

0.0026

0.0023

0.0034

石砾含量

-0.0041

-0.0051

-0.0003

0.0011

容重

0.1283

0.3819

0.1909

-0.2047

田间持水量

-0.0030

0.0025

0.0136

0.0027

总孔隙

0.0012

0.0008

0.0003

-0.0079

全Ｎ

0.1502

1.3823

1.0694

-2.4626

速效Ｋ

-0.0009

-0.0003

0.0008

-0.0009

有机质

-0.0112

0.0111

0.0337

-0.0121

速效Ｎ

0.0004

-0.0014

-0.0028

0.0031

生长

性状

（Y）

林分平均胸径

0.0450

-0.0414

-0.0721

0.0667

林分平均树高

0.0005

0.1076

0.0865

-0.0852

优势高

-0.0863

-0.0295

0.0195

0.1223

蓄积

-0.0001

-0.0026

-0.0011

-0.0040

地位指数

0.0181

0.0209

-0.0708

0.0007

典型相关系数的显著性测验结果表明，第1个典型相关系数达极显著水平，第2个典型相关系数为显著水平，其余不显著，即第1、2对典型变量是有用的，故对其进行重点分析。

从前两对典型相关变量分析结果可以看出，在生长性状中以林分优势高与立地因子的关系最为密切，林分平均高次之；而影响生长量的主要立地因子依次分别为全Ｎ、容重、坡位、有机质、A层厚度和石砾含量。至于其他立地因子，虽然它们对马尾松生长存在一定影响，但其相关关系则无上述因子显著。

（三）结论与展望

岩质海岸马尾松生长与立地条件间存在着密切的相关关系，在生长性状中以林分优势高与立地条件的关系最为密切，林分平均高次之，这一结果，表明林分优势高对立地因子反应灵敏的规律在沿海岩质海岸地区得到验证。典型相关分析结果还表明，影响马尾松林生长的主要立地因子依次分别为全Ｎ、容重、坡位、有机质、A层厚度和石砾含量，这为岩质海岸宜林地立地分类、生产力评价提供了一定的理论依据。

岩质海岸地区土壤瘠薄、多裸岩，除气候因素外，使得土壤养分和土壤物理性状成为决定马尾松生长是否适宜的重要条件。坡位和A层厚度对树种生长的影响历来被认为是很重要的，它们在一定程度上代表了土壤的养分水平和土壤物理性状对树种生长的适宜度。岩质海岸土壤多裸岩，使得石砾含量对马尾松生长产生较大的影响，这是不难理解的。全Ｎ含量与马尾松林生长之间的密切关系，已被一些研究所证实。容重则是反映土壤肥力的一个重要指标，其大小可综合体现土壤水、肥、气、热的协调状况，它不仅可以影响根系对水分、养分的吸收，同时也决定了树种生长的大小。由于浙江省岩质海岸母岩绝大部分为花岗岩和凝灰岩，母岩对马尾松生长的影响很小，而岩质海岸紧靠沿海，海风对树种生长的影响较大，背风抵消了坡向对马尾松生长的影响。同时，岩质海岸低山丘陵的地貌特征，使得海拔对马尾松生长的影响在一定程度上被坡位所掩盖，而土壤瘠薄的特点，又使土层厚度对马尾松生长并未产生较大的影响；同样土壤的贫瘠，使得土壤速效N、Ｋ未能对岩质海岸马尾松生长有较大的影响，这一现象值得进一步研究。

浙江省沿海岩质海岸地区树种单一，大部分为马尾松纯林，宜林荒山面积大，水土流失严重，林分生物生产力偏低，生态、经济效益较差。要解决这些问题，首先应该研究这些地区宜林地的立地类型划分与评价和适生树种的选择，其次对现有的低产林分进行改造，同时选择宜林荒山营造多树种、多林种、多效益的沿海岩质海岸防护林体系，以控制水土流失，涵养水源，美化环境，为改革开放、发展旅游业提供一个良好的生态环境，促进沿海岩质海岸地区的经济发展。

（一）立地条件对木麻黄林生长的影响

为了分析比较木麻黄在不同滨海沙土立地类型的适应性能，分别将中龄林、近熟林和成熟林设置面积为20m×20m的标准地，选择现有密度相近的沿海基干林带和后沿沙地进行生长调查，每种立地类型重复3次，得出的结果基本一致。从表35看出，木麻黄在不同滨海沙地类型的生长差异显著，以弱风区潮积沙土的木麻黄生长最佳，12年生木麻黄树高、胸径年平均生长量分别可达1.1m和0.97cm，每公顷蓄积增长量15以上；泥炭性风积沙土上木麻黄生长也较快，12年生树高、胸径年平均生长量依次为0.98m和0.95cm，每公顷蓄积生长量可达13。木麻黄在均一性风积沙土和红壤性风积沙土上生长表现一般。18年生时树高、胸径年平均生长量为0.73～0.81m和0.81～0.87cm，每公顷蓄积增长量11～13。木麻黄在水化性风积沙土和弱风区潮积沙土生长较差，18年生时树高、胸径年平均生长量只有0.48～0.53cm和0.53～0.62cm，每公顷蓄积生长量为3.5～4.8。在不均性风积沙土上木麻黄的适应性最差，25年生时树高、胸径年平均生长量仅0.36m和0.44cm，每公顷蓄积生长量1.7。

表3-5 滨海沙土立地类型对木麻黄林生长的影响

年龄

林分类型

立地类型

平均树高（m）

平均胸径（cm）

单株材积（）

蓄积增长量（/a）

现有密度（株/）

12

基干林带

弱风区潮积沙土

12.7

11.6

0.0650

181.350

15.1125

2790

强风区潮积沙土

7.5

7.2

0.0165

46.035

3.8363

2790

后沿片林

均一性风积沙土

10.6

10.3

0.0439

115.896

9.6580

2640

不均性风积沙土

6.3

6.0

0.0108

28.512

2.3760

2640

泥炭性风积沙土

11.8

11.4

0.0587

155.849

12.9874

2655

红壤性风积沙土

9.5

9.1

0.0316

84.372

7.0310

2670

水化性风积沙土

8.4

8.1

0.0228

60.534

5.0445

2655

18

基干林带

 

弱风区潮积沙土

16.2

16.4

0.1540

311.850

17.325

2025

强风区潮积沙土

8.6

9.5

0.0311

62.978

3.4988

2025

后沿片林

均一性风积沙土

13.2

14.5

0.1010

193.920

10.7733

1920

不均性风积沙土

7.5

8.8

0.0236

45.312

2.5173

1920

泥炭性风积沙土

14.6

15.6

0.1271

238.313

13.2396

1875

红壤性风积沙土

12.9

13.2

0.0833

161.186

8.9548

1935

水化性风积沙土

9.6

11.1

0.0457

86.373

4.7985

1890

25

基干林带

弱风区潮积沙土

18.2

20.1

0.2489

395.751

15.8300

1590

强风区潮积沙土

8.9

10.9

0.0410

65.190

2.6076

1590

后沿片林

 

均一性风积沙土

15.4

17.7

0.1681

264.758

10.5903

1575

不均性风积沙土

7.7

9.2

0.0263

41.423

1.6569

1575

泥炭性风积沙土

16.0

18.0

0.1798

296.670

11.8668

1605

红壤性风积沙土

14.5

16.3

0.1367

215.986

8.6394

1580

水化性风积沙土

10.5

12.6

0.0626

99.847

3.9939

1595

（二）微地形对木麻黄生长的影响

因此，在低洼沙地造林，宜采取开沟排水和高垄整地等措施，或营造能耐季节积水的湿地松，以保证林木正常生长发育。在沙丘顶部宜栽植耐旱性较强的木麻黄种或品系，如短枝木麻黄、粗枝木麻黄等，有条件的地方可进行人工灌溉，促进林分生长，更好地发挥其防护效能。

表3-6 不同微地形对木麻黄生长的影响及方差分析（20年生）

微地形

现有密度

（株/）

平均树高

（m）

平均胸径

（cm）

平均单株材积（）

方差分析

沙丘两侧

1560

15.42

16.93

0.1532

=11.27*

=10.64*

=8.31*

=11.27*

（2，4）=6.94

沙丘顶部

1545

13.25

14.17

0.0946

低洼地带

1530

14.38

15.81

0.1197

（三）木麻黄林生长与土壤因子的相关分析

多元回归方程的复相关系数R=0.8217，接着对偏相关系数作t检验：

t检验的结果表明，多元线性回归差异显著，回归方程可靠有效。木麻黄林各立地因子的偏相关系数见表3-7。

表3-7 各因子偏相关系数

因子

偏相关系数

因子

偏相关系数

容重（）

－0.0814

有机质（）

0.3475

pH（）

0.2164

中沙量（）

－0.0572

全N量（）

0.0387

细沙量（）

－0.1863

全P量（）

0.0475

粗粉沙（）

－0.1243

全K量（）

0.0425

中粉沙（）

－0.0926

速效N（）

0.0782

细粉沙（）

－0.1072

速效P（）

0.4275

黏粒（）

－0.0729

速效K（）

0.1025

吸湿水（）

0.0432

其中：X2——pH，X7——速效P，X8——速效K，X9——有机质，X11——细沙量，X12——粗粉沙量。经t检验复相关系数达到显著水平。这表明这些土壤因子与木麻黄生长的关系较为密切，是影响木麻黄生长的重要土壤因子。同时，也可利用该回归方程预测木麻黄的树高生长量。

表3-8 木麻黄林生长与土壤因子关系的逐步回归

回归次数

1

2

3

4

入选变量

复相关系数

0.6547

0.6793

0.6925

0.7342

（四）结论

采用逐步回归方法对木麻黄生长与土壤因子的相互关系进行了探讨，并建立了木麻黄高生长预测模型。结果表明土壤速效P、粗沙量、有机质含量、pH、细沙量、速效K含量与木麻黄高生长之间关系密切，是影响木麻黄生长的重要因素。采取土壤管理措施改善这些因子的状况，是促进木麻黄生长发育的有效途径。