华北落叶松 生态课件
五台山华北落叶松水源涵养林密度结构与生长动态
五台山华北落叶松水源涵养林密度结构与生长动态张光灿1,周泽福1,2,刘霞1 ,张淑勇2,陈建1,韩炜1,李延孝1(11山东农业大学林学院水土保持系,271018,山东泰安;21中国林业科学研究院林业研究所国家林业局林木培育实验室,100091,北京)摘要 为探索华北落叶松水源涵养林的立地适应性和密度合理性,在山西省五台山水源涵养林区,利用标准木树干解析法,对10年生华北落叶松2种密度(2600和3500株・hm -2)的人工林生长过程和直径分布进行研究。
结果表明:1)2种林分树高生长量基本相同,几乎不受密度变化的影响;林木直径和立木材积生长过程差别较大;低密度林分的生长状况和密度结构优于高密度林分。
2)2种林分直径分布的偏度系数(S k )差别较大;低密度林分S k =0101,接近正态分布,密度结构基本合理;高密度林分S k =0145,偏离正态分布,林木密度偏大。
2种林分直径分布的峰度系数(K )相差不大(分别为-0164和-0174),密度因素对林木分化的作用较小。
3)低密度林分的林木胸径、单株材积和干材蓄积生长量逐年增加,没有受到密度的影响;高密度林分的林木胸径、单株材积和干材蓄积生长量从6年生开始明显下降。
4)华北落叶松人工林的林龄为10年生时,合理密度约2600株・hm -2;若不考虑10年生之前的间伐利用,可以作为人工造林合理的初植密度。
关键词 华北落叶松;水源涵养林;林木生长量;直径分布;林分密度收稿日期:20060914 修回日期:20061218项目名称:国家“十五”科技攻关课题“退耕还林工程区华北石质山地植被恢复与复合经营研究技术与示范”(2001BA510B0404);山东省水利厅生态修复工程科技探索项目“水土保持生态修复工程效益监测与评价研究”第一作者简介:张光灿(1963—),男,博士,教授,博士生导师。
主要研究方向:林业生态工程、矿山土地复垦。
E 2mail :zhgc @责任作者简介:刘霞(1971—),女,博士,副教授。
冀北山地华北落叶松的主伐与更新
冀北山地华北落叶松的主伐与更新第一篇：冀北山地华北落叶松的主伐与更新冀北山地华北落叶松的主伐与更新摘要:森林主伐既是现有资源的利用，也是对未来资源的培育。
因此，主伐的目的不仅是为了获取木材更重要的是确保伐后森林的更新，使森林的产品资源、环境资源和生物资源得到永续利用。
关键字:华北落叶松主伐与更新森林抚育中对成熟林分的采伐称为主伐，伐后利用人工更新或天然更新迅速恢复森林资源，称为森林更新。
森林更新包括采伐老林和形成新林的一系列工作，主伐方式是森林更新的一个重要组成部分，更新方法也决定着主伐方式的形式和内容。
主伐开始‘意味着森林已经成为成熟，根据冀北山地华北落叶松生长状况和培育目标依据经营合理，经济合算的原则确定主伐和更新的方式。
1主伐方式根据林分面积和分布特点，确定主伐林龄时必须达到以下三项指标。
一是皆伐后保证生态环境不受破坏;二是确定的主伐林龄必须达到‘数量成熟或‘J工艺成熟，按市场需要材种、规格达到最高值，具有最高的采伐价值;三是皆伐后必须保证人工更新效果，达到《塞罕坝机械林场森林经营技术规程》所要求的指标1.1小面积皆伐小面积皆伐是以小班为单位的一种皆伐方式，根据地形、地势、豆地条件、林分面积来确定，一般以小班皆伐面积控制在Shm2以下。
如果小班1地条件好，坡度平缓，土层深厚，容易更新，采伐后不会造成水土流失的林分，可以整小班作业。
12片状皆伐小面积较大，一般在25-35hm2以上。
为避免整小班皆伐后造成水土流失或局部生态环境受到影响，根据林分面积大小分两次或多次进行片状皆伐。
如果交通不便，远离居民点，人员活动少的一次性皆伐面积可适当增加。
做到在皆伐后及时更新，原则上第一次皆伐通过人工林更新稳定后再进行第二次皆伐，依次类推13带状皆伐带状皆伐多选择在集中连片、面积大的林分内进行，在带状伐区内进行伐木，而林分的其余部分则暂时保留。
伐区的设置原则根据坡向、坡度、豆地条件等因子确定。
对坡度大，豆地条件次，易发生水土流失的林分应按等高线设置伐区，由上而下，采伐带适窄些，一般不超过林分平均高的1-2倍;在地势平坦，土层较厚，采伐后不会引发水土流失的林分或生态环境变化的伐区，为便于施工、集材作业，可准行顺山带状皆伐伐区宽度控制在林分平均高的2一3倍。
华北落叶松生长规律及其造林关键技术
2017年第6期现代园艺3.1.1松毛虫。
作为主要的虫害之一，预防远比治理更加有效，可以通过营林技术进行有效防治。
首先进行封山，防止二次混交，增加松树林的数量，减少松毛虫的迁徙速度，并为其天敌提供生存空间。
3.1.2金龟子。
一般在傍晚或凌晨时活动较弱，因此，防治工作应放在这段时间。
可用乐斯本、辛硫磷，喷雾都可以有效地防治。
3.1.3红蜘蛛。
经常出现在马尾松林，预防措施对其收效不大，当发现红蜘蛛时，喷洒1200~1500倍液的敌敌畏，如果仍未杀灭，再选用1500倍液的40%乐果进行杀除。
3.2生物与化学防治技术当马尾松林中大量发生虫害时，先观察其虫口的疏密程度，再判断是否采用生物防治的方式。
虫口密度较低时，可以选择生物防治，使用白僵菌、仿生农药灭幼脲，需要根据不同措施的不同特点进行有针对性地防治。
当虫害的虫口密度较高时，可以选择化学防治措施，当大规模受到虫群侵袭时，可以使用除虫菊酯进行杀灭。
3.3与自然规律结合的防治措施松毛虫的繁衍规律决定了在无人预防工作的前提下，每4~5年就会发生一次大规模的虫害。
区域内如果没有自然灾害或少有灾害发生时，通过观察虫口密度和虫群成活率的趋势，尽量不使用化学制剂或生物治理，放任其自然繁衍等待其消亡。
3.4常见病症的防治措施3.4.1松瘤病。
是松科中常见的病症，针对病害严重的区域，坚决不能营造松栎混交林。
将病灾区内所有的栎类植物完全拔出，并且抚育松林，将重病区域的树枝树干完全砍掉，防止二次滋生。
3.4.2马尾松赤枯病。
是马尾松林中常见的植物病症，选择用30%的硫磺粉或烟剂中的621进行防治。
6月上中旬可进行烟剂防治，667m 2林地使用剂量大概为1000g ，可以取得良好的防治效果。
3.4.3斑点病。
用1000倍液可杀得可湿性粉剂，如果收效不高，可以选择50%菌灵液1000倍液进行防治，可有效防治斑点病。
参考文献1赵兵.山区马尾松的培育及病虫害防治[J].现代园艺，2015（18）2姚瑞玲，王胤.马尾松组培苗苗期生长规律及其造林试验初报[J].西部林业科学，2015（6）3秦晓佳，丁贵杰.不同地理种源马尾松种子性状及芽苗生长分析[J].种子，2012（1）4胡雪文.马尾松育苗技术[J].安徽林业，2003（3）（责任编辑王蔓）华北落叶松属于落叶松系落叶松属植物，目前是我国华北地区营造防护林和丰产林的主要树种之一。
华北落叶松
扦插床的准备：选择背风向阳、地势平坦、排水良好、靠近水源的地方做床。床可为平床或半地上床，床宽1 米或1.1米，深20厘米，床边用砖砌齐，然后铺基质，浇透底水。扦插前7天，用0.3%的高锰酸钾或5%的福尔马林 溶液进行基质消毒。插床上方用木杆架棚，棚高2米，南低北高，棚宽视做床多少而定。棚上铺苇帘，东、西、南 三面挂草帘，不使阳光直射插床为宜。
华北落叶松生长快，材质优良，用途大，对不良气候的抵抗力较强，并有保土、防风的效能，可作分布区内 以及黄河流域高山地区及辽河上游高山地区的森林更新和荒山造林树种。
华北落叶松树形高大雄伟，株形俏丽挺拔，叶簇状如金钱，尤其秋霜过后，树叶全变为金黄色，可与南方金 钱松相媲美，雌球花在授粉时呈现出鲜艳的红色、紫红色或红绿色，鲜艳的颜色一直可以保持到球果成熟前，因 此具有非常高的园林观赏价值。华北落叶松不但树姿优美，而且季相变化丰富，在风景林的设计中，可与一些常 绿针叶树(如油松等和落叶的秋色叶树成片配置，秋季时可以展现出美丽的宜人风景。也可在公园里孤植或与其它 常绿针、阔叶树配置，以供游人观赏。
移植密度：华北落叶松生长较快，生长期较长，移植密度应稀些。国家标准要求：高床育苗每平方米100125株，高垅育苗每米长40株。
移植方法：一般采用沟植。先用机具按照行距开沟，沟深要大于根系长度，沟壁垂直，再按株距将苗摆在沟 内，提苗、覆土、压实。移植深度要求比原土印深1-2厘米。要求：分级移植，防止分化；保护好苗木，防止风 吹日晒、苗木失水、活力降低；栽植整齐、横竖成行；不窝根、不露根、根系舒展；移植后床面平坦，步道灌水 通畅。
扦插方法及插后管理：在扦插前，床面要浇透底水。插前先用硬枝按株行距5×6厘米扎成3厘米深的小孔， 把已浸好的插条插入孔内，按实，随扦插随喷雾。每床插完后，立即用竹片或小细杆搭设60厘米高的拱棚。棚内 温度控制在22-27℃，最高不超过30℃，湿度一般保持在85-95%，透光度为30-40%。
北方国有林场华北落叶松人工林可持续经营利用
北方国有林场华北落叶松人工林可持续经营利用塞罕坝机械林场自1962年建场以来，成功营造了以华北落叶松为主的百万亩人工林，是华北著名的中小径级用材林基地。
如今，这些落叶松林分大多达到近、成熟龄组阶段，生长势仍旧旺盛，林木高大，其中不乏大径级单株个体。
由于林分茂密，枯落物分解缓慢，造成系统多样性下降,缓冲能力减弱,反馈调节系统构成简单，某些生态因子强度明显反常。
同时，针叶人工林下土壤肥力有衰退趋势，林木对土壤生态的需求与发生变化的土壤生态性质之间产生差异，导致人工林下的土壤有机质和营养元素含量降低，肥力下降,林分生产力正在降低。
当前，随着我国经济的高速发展，对木材的需求日益加大，木材供需矛盾进一步加剧，尤其是大径级材等特种林木产品成为市场急需的短缺产品。
今后我国在解决未来木材供应问题上，应立足于国内生产为主的供应路线，只要通过充分开发我国广阔的山地资源，采取集约经营、定向培育、规模化生产，加速培育速生丰产用材林、大径级用材林等具体措施，就能够满足国内市场经济需求。
1经营中存在的主要问题1.1林分密度大，郁闭度高，林木单株营养空间不足，林分整体生长量虽较高，但单株木生长量较低，严重限制着林木个体的径级生长。
1.2因林下枯落物深厚，分解速度缓慢，造成土壤理化性质下降，酸化倾向严重，其有效养分不能得到及时释放，物质循环效率低下。
1.3林下灌木、草本种类及其数量过于偏少，林分结构组成严重单一化，不能形成合理的乔、灌、草植物群落结构，生物多样性功能欠佳；1.4多年来，在林木培育上，注重“量”的生产，忽视“质”的培育，即实现了“速生、丰产”，但不能够“优质”，整体效益相对低下。
2解决问题的基本思路作为全国“科技兴林示范林场”，塞罕坝机械林场具备培育大径级材用材林的资源条件、技术条件、经验条件和社会条件。
具体做法主要是，本着适地适树、集约经营、促进林木速生丰产优质的原则，选择部分立地条件好的优质人工落叶松商品林，采取合理密度控制、及时整形修枝等定向培育措施，提高林地生产力，提高林木质量，扩大林木营养空间，加速林下枯落物分解，促进森林物质循环，健全森林结构，增加生物多样性，培育健康林和大径级用材林，同时显著提高其景观质量，积极发挥森林美学作用，促进森林旅游发展，带动社会投资和旅游消费引向森林，从而为城市财富向乡村转移创造有效的途径，对增加农民收入、缩小城乡差别、创造社会就业都具有重要意义。
华北落叶松不同代际人工林土壤养分及细菌群落变化特征
华北落叶松不同代际人工林土壤养分及细菌群落变化特征华北落叶松是我国北方地区较为常见的树种之一，为了提高林木的生长速度和增强林地生态系统的稳定性，人们通过人工造林来培养落叶松。
本文就华北落叶松在不同代际人工林土壤养分和细菌群落变化特征进行分析。
首先，随着华北落叶松人工林代际的增加，土壤养分含量基本呈现出下降的趋势。
如氮、磷、钾等微量养分的含量在不同代际土壤中均出现降低的情况。
尤其是在3代以上的华北落叶松人工林中，由于长期的自然环境与人为干扰，土壤质量恶化严重，出现了氮素和磷素含量极低的现象。
然而，营养元素的缺乏对华北落叶松的生长发育并没有太大的影响，反而有可能促进其根系发展迅速，提高其对不利环境的适应能力和生存能力。
其次，不同代际华北落叶松人工林土壤细菌群落在数量和种类上均发生了较大的变化。
实验结果表明，不同代际土壤细菌数量存在显著差异，随着代际的升高，土壤细菌数量逐渐减少。
而且，不同代际土壤中优势菌种群落组成也有所变化。
一二代人工林主要以红球菌、变形菌和硝化菌等为主，而在3代以上人工林中，优势菌群则发生了明显变化，以枯草芽孢杆菌、嗜热芽孢杆菌为主。
这种变化可能是由于长期的自然环境与人工干扰导致土壤和树木有机物逐渐积累，造成了土壤酸化和低温等不良环境，从而导致了前期优势菌群的逐渐消失，后期细菌种类的逐渐替换。
综上所述，华北落叶松人工林在不同代际下，土壤养分和土壤细菌群落都发生了明显的变化。
对于林木的生长发育和生态系统的稳定性，需要采取相应的措施，如控制伐树幅度，适度施肥等，以保证土壤积累有机物和营养元素的能力。
同时，也需要增强对土壤微生物群落的保护，建立良好的生态环境，为落叶松的健康生长提供保障。
六盘山华北落叶松人工林生长规律研究+英文摘要定稿
六盘山华北落叶松人工林生长规律研究余杨春袁彩霞宁夏固原市六盘山林业局固原756401摘要：本文通过在林龄为31a的华北落叶松人工林中，采用标准地调查和标准木树干解析法，对解析木资料进行综合汇总、计算，绘出华北落叶松树高、胸径、材积的生长曲线图，揭示华北落叶松在六盘山区的生长动态规律。
结果表明：华北落叶松的胸径、树高、材积总生长量随着林龄增长，呈明显的上升趋势，胸径、树高连年生长最呈明显的波浪型增长趋势，胸径快速增长主要集中在6～16a；第7a时，胸径生长量达到连年生长量的最高峰。
华北落叶松树高快速增长主要集中在6～14a，第12a时，达到连年生长量的最大值；材积连年生长量快速生长期主要集中于12～29a，生长量保持在0.007 m3～0.031 m3；第29a时，达到材积生长量的最高峰。
材积连年生长量的快速生长期较胸径连年生长量、树高连年生长量迟。
第11a、14a时，林分的高生长、胸径生长均下降明显，可将第11～14a，定为对华北落叶松开展首次抚育间伐的最佳时间段，之后应当按森林经理期5～8a，定期对华北落叶松人工林开展森林抚育间伐措施，以保证其胸径、树高的正常生长。
华北落叶松为早期速生型树种，其材积生长率曲线随着林龄的增长呈明显的下降趋势。
关键词：华北落叶松连年生长量A study on the characteristics of stand growth of Larix principis-rupprechtiiplantation in Liupan MountainsYu Yangchun ，Yuan Caixia，Dan guofengForestry Bureau of Guyuan City in Ningxia Autonomous Region, Guyuan, 756400This thesis is based on the calculation of data of sample trees by means of plot investigation and stem analysis the growing curves of tree height, diameter of breast height (DBH) and volume of timber were drawn to determine the characteristics of the stand growth of 31-a Larix principis-rupprechtii plantation in LiuPan Mountains.The results show that:The growth of tree height, DBH and volume of Larix principis-rupprechtii increased significantly with the age of plantation. The growing curves fluctuated in the processes of increase in tree height, DBH. Growth of DBH was quickly at age of 6-16a, and reached its peak of annual growth at age of 7a. In similar, growth of tree height was quickly at age of 6-14a, and reached its peak of annual growth at age of 12a. However, growth of volume of timber was quickly at age of 12-29a, then kept annual growth with 0.007 m3～0.031 m3, and reached its peak of annual growth at age of 29a. The quick growth of volume of timber was delayed compared to that of tree height and DBH. And the growth velocity of tree height and DBH decreased apparently, thus optimal phase for primary thinning of Larix principis-rupprechtii plantation could be determined during this stage. After that, proper thinning of the plantation should be carried out, at period of management基金项目：2012年宁夏自然科学基金项目：抚育间伐对华北落叶松人工林生长的影响研究（NZ12272）。
华北落叶松生长分析
华北落叶松生长分析刘芳;钱栋【摘要】以河北省隆化林业局华北落叶松(Larix principis-rupprechtii Mayr.)人工林为研究对象,分析华北落叶松人工林胸径、树高以及材积生长过程,并利用不同的生长模型对华北落叶松人工林生长过程进行拟合,以找到最优模型.结果表明:华北落叶松的胸径生长在第16年连年生长量与总生长量曲线相交,此后平均生长量和连年生长量开始下降;华北落叶松的树高生长在第8～16年树高连年生长量呈现上升趋势,之后呈现下降趋势;华北落叶松的材积生长在前期呈现快速生长的趋势,并且在34a出现最大值,之后出现下降趋势,而平均生长量一直呈现比较平滑的上升趋势.Richards方程模拟华北落叶松人工林胸径、树高、材积生长过程效果最好.【期刊名称】《河北林业科技》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】3页(P50-51,60)【关键词】华北落叶松;生长分析;生长模型【作者】刘芳;钱栋【作者单位】河北塞罕坝机械化林场总场,河北围场068466;河北省林业调查规划设计院,河北石家庄050050【正文语种】中文【中图分类】S791.22华北落叶松（Larix principis-rupprechtii Mayr.）属松科落叶松属，落叶乔木，强阳性树种，生长迅速，树干圆满通直，材质优良，性极耐寒，对土壤的适应性强，是重要的用材树种，也是河北省高海拔地区营造速生丰产林的重要树种。
为全面掌握华北落叶松人工林生长规律，本研究对华北落叶松人工林生长进行了调查分析。
1 试验材料与方法1.1 试验区概况试验地设在承德隆化县的茅荆坝、孙家营、碱房及张三营等林场，隆化县最南界在北纬41°6′，最北界在北纬41°30′，纬度较高。
1月平均气温-11℃，7月平均气温23℃，无霜期约130d。
受季风的影响，冬季寒冷干燥，多风沙，夏季高温多雨，年平均降水量为564mm，集中在6、7、8三个月，占全年降水量的70%。
华北落叶松 生态课件
退耕还林；二是宜林荒山荒地造林。
4.生态系统水平
落叶松在生态系统中的地位及作用
（1）光合作用
在一个完整的森林生态系统中，乔木是最高阶级， 受光度是草本植物和灌木的几十倍（当乔木、灌木
和草本植物同时存在并形成植物分层时，各种植物
的受光率为乔木90%、灌木9%、草本植物1%），因 为光照强度的不同，乔木在森林生态系统中是主要
人类的乱砍乱伐不仅仅破坏了落叶松更打破了一个生态系用的生态平衡落叶松等乔落叶松等乔人类砍伐鸟类栖息地被破坏光合作用减弱co增多导致温室效应光合作用减弱co增多导致温室效应水土流失加剧生物多样性减少破坏原始林资源不能涵养水分造成河流流量减少不能涵养水分造成河流流量减少旱涝危害增大土壤有害物质积累2保护措施主要手段退耕还林定义
（2）温度 温度对植物的分布影响极大，以我国为例，南北植物分布差异 极大，北部多为热带雨林和常绿阔叶林，北部多为针叶林。大青山年 均温0～4℃，冬冷夏热，年温差大，降水集中，四季分明，年降雨量 较少，大陆性强。
华北落叶林耐寒、喜光，喜冷凉。 是北部特有树种，适应性较强 在最低温度达—50℃的条件下 也能正常生长。 在泥炭沼泽地、极干燥山坡均 能生长发育。
目录
个体水平 种群水平 群落水平 生态系统水平
1.个体水平
形态特征 松科 落叶松属 华北落叶松 （Larix principis-rupprechtii Mayr ） 中生乔木，我国华北地区特有种，生于海 拔1400-1800m的山地，常组成纯林，或 与白扦、山杨、白桦组成混交林
是我国西北、华北山地主要造林树种之一。
成特殊的小环境。属于某一生活型的植物，有相当的数量，在群落中占据一定的空间，所形成 的特定结构就叫做层片。
演替：随着时间的推移，生物群落中一些物种侵入，另一些物种消失，群落组成和环境向一定 方向产生有顺序的发展变化，称为演替。 原来的植物群落由于火灾、洪水、崖崩、风灾、人类活动等原因大部消失后所发生的演替称 为次生演替 在原生裸地或者原生荒原上进行的演替称为原生演替（primary succession），又称为初生演替。
立地条件对华北落叶松生长的影响分析
立地条件对华北落叶松生长的影响分析华北落叶松是中国北方最主要的植被类型之一，是我国的重要林木资源之一，对于国家的森林生态安全和环境的改善起着至关重要的作用。
而华北落叶松的生长状态和品质很大程度上受立地条件的影响。
本文将对立地条件对华北落叶松生长的影响进行分析，以期增进对该植被的认识，为森林资源的合理保护和利用提供科学依据。
立地条件包括土壤、水分、光照、温度等因素，这些因素对于树木生长都具有重要的影响。
对于华北落叶松而言，土壤的类型是尤为重要的因素之一。
落叶松生长最好的土壤是旱土和红壤，这两种土壤透气性好，排水性强，适宜树木的生长。
而对于黄土等土壤来说，因为其排水性较差，对于树木的生长不利，种植落叶松时需要注意土壤的类型，选择合适的土壤种植落叶松。
水分是影响树木生长的另一个重要因素。
对于华北落叶松而言，适宜的水分条件是落叶松能够健康生长的基础。
在水分过多或者过少的条件下，都会导致落叶松的生长受到限制。
在种植落叶松时，需要选择地势高，排水良好的地块，同时要考虑水源和灌溉设施，以保证落叶松能够得到适宜的水分条件。
光照是树木生长中不可忽视的因素之一。
落叶松属于常绿树木，对光照的需求相对较高。
充足的光照有利于植物进行光合作用，提高光合产物的合成量，促进植物的生长发育。
在种植落叶松时，应选择日照充足的地块，避免选择受阴的地势，以保证落叶松能够得到充足的光照。
温度是影响树木生长的重要因素之一。
对于华北落叶松而言，夏季高温和冬季寒冷都会对落叶松的生长产生一定的影响。
夏季高温容易导致水分蒸发过快，影响植物的正常生长，因此需要注意保持土壤湿润。
而冬季寒冷则容易导致落叶松的受冻、干涸，因此需要采取相应的保护措施，保证落叶松在寒冷的冬季能够正常生长。
立地条件对于华北落叶松的生长具有重要的影响。
在种植落叶松时，需要根据土壤、水分、光照、温度等因素的不同选择合适的地块，采取相应的管理措施，以保证落叶松能够健康生长。
通过科学研究分析不同立地条件对于落叶松生长的影响，可以为森林资源的保护和利用提供科学依据，促进森林资源的合理开发和利用。
不同环境类型对华北落叶松分布的潜在影响
第41卷第5期2021年3月生态学报ACTA ECOLOGICA SINICA Vol.41,No.5Mar.,2021基金项目: 十三五”国家重点研发计划项目(2017YFD060040302)收稿日期:2019⁃09⁃10; 网络出版日期:2021⁃01⁃05*通讯作者Corresponding author.E⁃mail:lxz9179@ DOI :10.5846/stxb201909101884刘宪钊,韩文斌,高瑞东,贾俊峰,白晋华,徐建军,高文强.不同环境类型对华北落叶松分布的潜在影响.生态学报,2021,41(5):1885⁃1893.Liu X Z,Han W B,Gao R D,Jia J F,Bai J H,Xu J J,Gao W Q.Potential impacts of environmental types on geographical distribution of Larix principis⁃rupprechtii .Acta Ecologica Sinica,2021,41(5):1885⁃1893.不同环境类型对华北落叶松分布的潜在影响刘宪钊1,2,*,韩文斌3,高瑞东3,贾俊峰3,白晋华4,徐建军3,高文强1,21中国林业科学研究院资源信息研究所,北京 1000912森林经营与生长模拟国家林业局重点实验室,北京 1000913山西省管涔山国有林管理局,宁武 0367004山西农业大学,太谷 030800摘要:植物分布⁃环境因子之间的关系是生态学㊁生物地理学研究中一个核心问题㊂采用最大熵物种分布模型,选取气候㊁土壤和地形3类环境类型中33个因子,对气候㊁气候⁃土壤㊁气候⁃地形㊁气候⁃土壤⁃地形4种环境组合对华北落叶松在河北省㊁山西省和内蒙古自治区的分布预测进行建模和检验㊂利用ArcGIS 空间统计,划分华北落叶松分布适宜区,并制作分布适宜性等级图㊂结果表明,不同环境类型组合对华北落叶松分布影响的训练集和检验集的AUC 值在0.965 0.983之间,均达到极准确的精度水平㊂在影响华北落叶松分布的主导因子上,气候㊁气候⁃土壤两种环境类型组合均为最热月的最高温度㊁温度的年较差和季节性温度变异,累计贡献率均达到74%以上,而气候⁃地形㊁气候⁃土壤⁃地形两种环境类型组合中海拔和坡度的影响最大,分别为48.8%和51.8%㊂在影响华北落叶松适生区(中㊁高㊁极高适宜区)面积上,气候㊁气候⁃地形两种环境类型组合差异不大,分别为102583km 2和100698km 2,而气候⁃土壤㊁气候⁃土壤⁃地形两种环境类型组合影响下的华北落叶松适生区面积出现显著下降分别为57134km 2和66754km 2㊂最大熵模型能够很好的预测华北落叶松分布,地形因子能明显改变单一气候因子对华北落叶松分布的预测结果,虽然土壤因子对落叶松分布格局的影响不大,但在适宜性㊁尤其是中等以上适宜区分布上,其影响作用显著㊂以上结论可为华北地区的生态修复和落叶松可持续经营提供依据㊂关键词:华北落叶松;物种分布模型;环境类型组合;分布适宜性制图Potential impacts of environmental types on geographical distribution of Larix principis⁃rupprechtiiLIU Xianzhao 1,2,*,HAN Wenbin 3,GAO Ruidong 3,JIA Junfeng 3,BAI Jinhua 4,XU Jianjun 3,GAO Wenqiang 1,21Research Institute of Resources and Information Technique ,Chinese Academy of Forestry ,Beijing 100091,China2Institute of Forest Resource Information Techniques ,Chinese Academy of Forestry ,Key Laboratory of Forest Management and Growth Modelling ,StateForestry and Grassland Administration ,Beijing 100091,China 3Guancenshan State⁃owned Forest Administration of Shanxi Province ,Ningwu 036700,China 4Shanxi Agricultural University ,Taigu 030800,ChinaAbstract :The relationship between plant distribution and environmental factors is a core issue in ecology and biogeographic research.Maximum entropy models were used for predicting potential distribution suitability for L.principis⁃rupprechtii ,in Hebei,Shanxi and Inner Mongolia province.Thirty⁃three environmental factors were chosen from climate,soil and terrain.The climate,climate⁃soil,climate⁃terrain and climate⁃soil⁃terrain four environmental combinations were modeled and tested.Suitable area of the distribution of L.principis⁃rupprechtii was divided and mapped by ArcGIS spatial statistics.Theresults showed that the maximum entropy models were successful at discriminating between suitable and unsuitable habitat at6881 生 态 学 报 41卷 the local level for all environmental combination types,and the Area under curve(AUC)values were from0.965to0.983 for calibration and test data with the excellent effect.In the dominant factors affecting the distribution of L.principis⁃rupprechtii,the highest temperature of the hottest month,the annual temperature difference and seasonal temperature variation were important,and the cumulative contribution rate was above74%in the environmental types of climate only and climate⁃soil.The effects of altitude and slope were the highest in the environmental types of climate⁃terrain and climate⁃soil⁃terrain,with48.8%and51.8%respectively.In the area affecting the suitable distribution of L.principis⁃rupprechtii (middle,high,and extremely high-adapted areas),the environmental types of climate and climate⁃terrain had little difference,with102583km2and100698km2,respectively.While,the environmental types of climate⁃soil and climate⁃soil⁃terrain,under the influence of the suitable area was significantly reduced to57134km2and66754km2,respectively. The maximum entropy model could reliably simulate the potential distribution area of L.principis⁃rupprechtii.The terrain factors can significantly change the prediction results of single climatic factor on the distribution of L.principis⁃rupprechtii. Although the soil factors have little effect on the distribution pattern of larch,the influence is significant in the suitability, especially the distribution of suitable areas above medium.All results could be as a reference for ecology restoration and sustainable management in north China.Key Words:Larix principis⁃rupprechtii;maximum entropy models;environment type combination;distribution suitability mapping物种⁃环境之间的关系不仅是生态学㊁生物地理学研究中一个核心问题,更广泛的影响着森林培育㊁经营㊁病虫害防治和珍稀物种保护等各个领域[1⁃2]㊂物种在各种各样的生物和非生物因子的共同作用下,都有一定的地理分布范围,且这种分布格局随着外界影响因素的变化而改变[3]㊂在区域尺度上,气候因素是影响物种分布的主要因素,且物种分布格局的变化对气候因素的响应最为敏感㊂特别是工业化革命以来人类活动导致的大气臭氧层的不断破坏以及温室气体的持续增加带来的全球变暖㊁冰川消融和极端天气的骤增都显著的影响着动植物的发育㊁扩张㊁物候㊁生长等生理节律并最终造成其地理分布格局的改变[4]㊂研究发现,随着全球气候的变化包括松材线虫在内的农林业虫害有潜在分布区扩大的趋势[5⁃6],而诸如红松㊁桃儿七等自然分布在较高纬度或高海拔地区的物种均呈现出向更高纬度和更高海拔移动且分布面积缩减的趋势[2,7]㊂此外,包括海拔㊁地形地貌㊁植被类型和土壤特性等自然环境也影响着物种的地理分布[8]㊂由于全球气候变化的热点关注,物种分布研究主要集中在其对气候因素的响应上,综合考虑多种类型环境因素对物种分布的研究较少㊂因此,开展此方面的比较研究,可为全面了解物种地理分布与环境的关系提供依据[9]㊂物种分布模型是评估环境因子对物种分布影响的主要方法,其主要将物种的分布信息与对应的环境数据进行关联,通过特定的算法估计物种的生态位并以概率的形式反映物种对生境的适应程度[3]㊂物种分布模型始于BIOCLIM模型的开发和应用[10],随着研究的深入开展,产生了包括生态位因子分析模型㊁广义线性模型㊁分类与回归树模型㊁边界函数方法㊁最大熵模型㊁人工神经网络等基于统计的和基于人工智能的模型[11]㊂与其他模型相比,最大熵模型具有样本量要求低㊁变量处理灵活(只需要发生数据)㊁降噪效果好㊁预算精度高等优点[12]㊂基于此,本研究选用最大熵模型进行不同类型环境因子对物种潜在分布区的比较研究㊂华北落叶松(Larix principis⁃rupprechtii),松科落叶松属高大乔木,是我国华北中高山典型的地带性树种,其生长迅速㊁耐严寒干旱㊁材质优良,在华北山区生态建设和木材战略储备中发挥着重要作用㊂华北落叶松天然分布主要在山西㊁河北两省,垂直分布从河北围场㊁雾灵山㊁小五台的海拔1400 2400m到山西管涔山㊁关帝山㊁五台山㊁恒山和太岳山海拔1600 2800m,海拔跨度1400m[13⁃14]㊂随着引种栽培技术的推广,近些年在山西㊁河北两省低海拔地区,内蒙古㊁北京㊁山东㊁辽宁㊁陕西㊁甘肃㊁宁夏㊁新疆等省市均有种植㊂由于其受地理环境和自然条件的影响很大,加之气候变化的影响,除原生地外其他地区的引种栽培大多效果不佳㊂因此,开展不同类型环境因子对华北落叶松分布的潜在影响研究,对合理制定华北落叶松中长期发展规划,开展适地适树经营至关重要㊂但是综合考虑气候㊁土壤和地形等多种类型环境因素的研究还未见报道㊂基于此,本研究选取气温㊁降水㊁温度的年较差等气候因子,土壤容重㊁有机质㊁全氮等土壤理化因子,海拔㊁坡度㊁坡向等地形因子,对比研究不同环境类型及其组合对华北落叶松潜在分布的影响,为华北落叶松适地适树和可持续经营提供理论依据㊂1 材料和方法1.1 研究区概况研究区选取山西省㊁河北省和内蒙古自治区(34°54′ 53°34′N,97°175′ 126°075′E),涵盖华北落叶松原产区和引种栽培最集中的省份,即山西省西部的关帝山㊁管涔山,北部的恒山㊁五台山,中南部的太岳山;河北省北部承德和张家口坝上高原㊁燕山山地和太行山山地;内蒙古兴和县苏木山㊁卓资县上高台㊁呼和浩特市大青山㊁赤峰市旺业甸等地区㊂该区域主要为温带季风气候,夏季高温多雨,冬季寒冷干燥,年平均气温在8 13℃,年降水量在400 800mm㊂华北落叶松天然林多以混交为主,海拔由低向高混交树种由杨(Populus )桦(Betula )等阔叶树种向油松(Pinus )㊁云杉(Picea )等针叶树种过渡,人工栽培以纯林为主㊂1.2 数据采集1.2.1 华北落叶松地理分布数据本研究使用的华北落叶松地理分布数据共计345个㊂其中,第8次森林资源一类清查固定样地数据(142个)㊁森林资源第4次二类调查样地数据和少量前期调查数据(131个)㊂同时结合中国数字化标本馆()㊁中国自然标本馆()和文献检索对华北落叶松分布数据进行补充(72个)㊂汇总不同类型数据的位置坐标信息,利用ArcGIS 生成华北落叶松现实分布点图(图1)㊂图1 实验区位置及数据分布范围Fig.1 Location of test site and coverage area of data1.2.2 气候数据气候基准数据来源于世界气候数据库(WorldClim,),空间分辨率为30″(约1km)㊂该数据库将全球1950 2000年各地气象站点的数据进行插值形成全球气候栅格数据,并以2000年作为基准年㊂将全球气候栅格数据与山西㊁河北和内蒙三省区基础地理数据配准㊁裁剪形成研究区气候数据,包7881 5期 刘宪钊 等:不同环境类型对华北落叶松分布的潜在影响 8881 生 态 学 报 41卷 括年平均气温㊁年降水量㊁等温性等19个气候变量[2]㊂1.2.3 土壤数据土壤数据利用国家地球系统科学数据共享平台提供的面向路面模拟的中国土壤数据集,数据来源为第2次土壤普查(1978年冬 1979年)的1:100万中国土壤图,选择全氮㊁全磷㊁全钾㊁速效氮㊁速效磷㊁速效钾㊁容重㊁粒级(粘粒㊁粉粒㊁沙粒)和有机质等11个数据㊂数据库中每个土壤理化性质包含8个土层深度数据(0 0.045m㊁0.045 0.091m㊁0.091 0.166m㊁0.166 0.289m㊁0.289 0.493m㊁0.493 0.829m㊁0.829 1.383m 和1.383 2.296m),将8个土壤栅格数据进行加权平均,与山西省㊁河北省和内蒙古自治区的基础地理数据配准㊁裁剪作为本研究的土壤环境变量㊂1.2.4 地形特征海拔㊁坡度和坡向数据由数字高程模型(DEM)生成,该数据来源于中国科学院计算机网络信息中心国际科学数据镜像网站(),分辨率90m㊂利用ArcGIS10.2空间分析模块进行坡度㊁坡向分析,生成Tiff格式的坡度和坡向图层㊂1.3 数据分析及模型评价1.3.1 数据分析选用树种分布预测较为成熟的最大熵MaxEnt模型(V3.4.1.k)进行气候变化背景下华北落叶松适生性分析㊂软件输入数据包括研究区范围的33个环境因子数据(气候㊁土壤和地形数据)和华北落叶松在该区域分布的点坐标数据,并在软件中设置最大迭代次数500,收敛阈值为10-5㊂将模型运算的结果文件导入ArcGIS10.2中,生成华北落叶松不同气候背景下分布概率图,并进一步保存成可以制作专题图的格式㊂对树种的适宜性划分标准采用刘丹[15]的5级划分标准,即非适生区㊁低适生区㊁中适生区㊁高适生区和极高适生区分别对应的评价指数区间为[0 0.05]㊁(0.05 0.2]㊁(0.2 0.5]㊁(0.5 0.8]和(0.8 1]㊂1.3.2 MaxEnt模型评价为评价模型精度,随机选取75%的华北落叶松分布点作为训练集,用于获取模型相关参数,剩余25%作为验证集来进行模型验证㊂采用受试者工作特征曲线(ROC⁃receiver operator characteristic curve)分析法预测模型准确性,以ROC曲线下面积AUC反映模型预测结果,取值0 1,其中AUC取值0.5 0.6㊁0.6 0.7㊁0.7 0.8㊁0.8 0.9和0.9 1.0分别代表模型预测精度较差㊁一般㊁较准确㊁很准确和极准确㊂环境参数设置采用刀切法(Jackknife)来评价各种环境因子的权重,筛选出影响华北落叶松地理分布的主导环境因子㊂2 结果与分析2.1 模型的适用性分析基于最大熵模型的不同类型环境因子对华北落叶松适宜性分布的训练集和检验集的AUC在0.965 0.983之间(表1),四个预测模型的预测精度均达到极准确水平㊂表1 不同环境因子影响下的ROC曲线下面积与模型精度Table1 AUC values and the accuracy by SDMs of different environmental types环境类型Accuracy evaluation Environmental types训练集精度Train data AUC检验集精度Test data AUC精度评价气候Climate0.9680.965极准确气候⁃土壤Climate⁃soil0.9830.976极准确气候⁃地形Climate⁃terrain0.9710.967极准确气候⁃土壤⁃地形Climate⁃soil⁃terrain0.9790.979极准确图2给出四种环境类型对于华北落叶松影响预测模型的ROC曲线,四个预测模型的曲线下面积均接近1且红线和蓝线十分接近,表明模型预测效果也十分稳定[15]㊂图2 不同环境类型最大熵模型的ROC 曲线Fig.2 ROC curves by maximum entropy models of different environmental types2.2 不同类型环境因子对华北落叶松分布的影响只考虑19个气候因子,最热月的最高温度㊁温度的年较差和季节性温度变异3个因子训练过程中对华北落叶松分布的影响最高,累计达到74.9%;增加11个土壤因子后,对于华北落叶松分布影响最主要的仍为以上3个因子,累计贡献率出现微降74.5%,说明土壤环境对于区域尺度上华北落叶松分布的影响作用不大;综合考虑气候㊁土壤和地形因子后(共33个因子),训练集中对模型贡献率最高的3个因子变为海拔㊁坡度和季节性温度变异,累计贡献率下降到68.3%;只考虑气候和地形两类环境对华北落叶松分布影响最主要的因子依次为海拔㊁坡度㊁最湿月的降雨量和温度的年较差,累计贡献率70.5%㊂在两类含有土壤因子的环境变量组合中,仅有效磷㊁粉粒和全氮3个因子对华北落叶松分布的贡献率大于1%,两类组合中土壤因子的累计贡献率均未超过10%㊂对于华北落叶松分布而言,地形中的海拔和坡度显著影响训练模型的结果输出,但季节性温度变异和温度的年较差两个气候因子仍对华北落叶松的分布具有较大贡献㊂对于模型的排列重要性即模型检验过程中的贡献率(表3),单一气候因子中,季节性温度变异㊁最湿月的降雨量㊁最热月的最高温度和年降雨量贡献最大,占总体的86.1%;增加土壤因子后,影响华北落叶松分布的主要环境因子变为季节性温度变异和年平均气温,累计贡献率64.8%;综合考虑气候㊁土壤㊁地形三类环境因子(33个因子)季节性温度变异㊁最热季度的平均温度和年降雨量在检验过程中对模型的贡献率最大,达到66.6%;只考虑气候和地形两类因子贡献率依次为年降雨量㊁最热月的最高温度㊁季节性温度变异㊁最冷季度的平均温度和最湿月的降雨量,累计78.8%㊂与训练过程中增加海拔㊁坡度显著改变不同环境因子对模型的9881 5期 刘宪钊 等:不同环境类型对华北落叶松分布的潜在影响 0981 生 态 学 报 41卷 贡献率不同,地形因子在检验过程中对于模型的影响不明显㊂表2 不同环境因子影响的贡献百分比Table2 Percent contribution of different environmental factors环境因子Climate⁃terrain气候⁃土壤⁃地形/%Climate⁃soil⁃terrainClimate⁃soil气候⁃地形/% Environmental factors仅气候/%Climate only气候⁃土壤/%总因子数Total factors19302233最热月的最高温度Max temperature of warmest month42.740 2.70.5温度的年较差Temperature annual range20.317.510.60季节性温度变异系数Temperature seasonality11.917 6.916.5最湿月的降雨量Precipitation of wettest month 2.1 6.411.19.1海拔Altitude0032.735.2坡度Slope0016.116.6贡献率前10的因子合计Total contribution of top10factors74.974.570.568.3表3 不同环境因子影响的排列重要性Table3 Permutation importance of different environmental factors环境因子Climate⁃soil⁃terrainClimate⁃terrain气候⁃土壤⁃地形/%Climate⁃soil气候⁃地形/%Climate only气候⁃土壤/%Environmental factors仅气候/%总因子数Total factors19302233季节性温度变异系数Temperature seasonality39.549.39.841.9最湿月的降雨量Precipitation of wettest month23.8 6.78.8 6.2最热月的最高温度Max temperature of warmest month13.90.711.5 2.3年降雨量Annual precipitation8.9639.39.0年平均温度Annual mean temperature 5.715.50.9 1.6最冷季度的平均温度Mean temperature of coldest quarter 2.609.4 2.3最热季度的平均温度Mean temperature of warmest quarter0.1 1.70.19.5贡献率前8的因子合计Total contribution of top8factors86.164.878.866.6根据训练集各环境变量的贡献率排序结果,对影响华北落叶松分布的主要坏境因子的响应曲线分析得到:(1)仅考虑气候因子作用,华北落叶松分布概率随最热月的最高温度的升高而降低,最热月最高温度在16°左右,其发生的概率达到95%,温度升高到24°,概率下降到40%,温度大于33°,概率几乎为0㊂增加土壤和地形因子后,华北落叶松分布概率随最热月最高温变化的趋势同单一气候因子结果相似㊂(2)温度的年较差在40°之内时,3类环境因子组合下华北落叶松分布概率大于70%,而单一气候因子或任意2类环境因子组合下其分布概率下降到60%;随着气温年较差的增加,华北落叶松发生概率显著下降,气温年较差增加到45°时,3类环境因子组合和1类㊁2类环境因子组合对华北落叶松分布的影响下降到60%和50%㊂气温年较差大于50°时,华北落叶松在何种类型环境因子下分布概率几乎为0㊂(3)在不同类型环境因子及其组合中,季节性温度变异系数对华北落叶松分布的影响与温度的年较差相似,表现为随着该系数的增加,分布概率整体呈下降的趋势,在1100 1200间出现小幅回升后(不足10%)后骤降,变异系数大于1400其分布概率接近0㊂(4)对于含有地形因子的2类组合,海拔对华北落叶松的响应曲线均表现为500m 以下发生概率接近0,5001500m 其发生概率逐渐增大到30%,1500 2250m 其分布概率快速上升并达到峰值90%以上,后出现小幅下降并恒定在80%㊂2.3 基于最大熵模型的华北落叶松潜在分布适宜性图3给出不同类型环境组合影响下的华北落叶松适宜区分布及其适宜性等级,仅考虑气候因子的影响,在河北㊁山西和内蒙古三省1504973km 2的研究范围内,非适生区㊁低适生区㊁中适生区㊁高适生区和极高适生区分别占比83.96%㊁9.23%㊁4.17%㊁1.88%和0.77%;气候因子和土壤因子综合影响下,华北落叶松按照不适宜到极高适宜的分布面积比例变为91.07%㊁5.14%㊁2.23%㊁1.06%和0.51%;气候因子和地形因子综合影响下,华北落叶松按照不适宜到极高适宜的分布面积比例变为84.38%㊁8.93%㊁4.13%㊁1.89%和0.68%;综合考虑气候㊁土壤和地形三类因子对华北落叶松适宜区的影响,按照不适宜到极高适宜的分布面积比例变为89.69%㊁5.88%㊁2.66%㊁1.24%和0.53%㊂图3 不同类型环境因子对华北落叶松的适宜性等级分布Fig.3 Distribution suitability maps of L.principis by 4combination methods of environmental factors在适宜区面积上,仅考虑气候因子对华北落叶松分布的影响,其适宜区面积(中㊁高㊁极高)能够达到102583km 2,增加地形因子后其适宜区面积未发生明显变化为100698km 2,综合考虑气候㊁地形和土壤3类因子的影响,适宜区面积下降明显为66754km 2,但仍大于气候和土壤两类因子影响下华北落叶松适宜区面积(57134km 2),表明土壤因子对华北落叶松适生区影响远高于地形因子㊂3 讨论已有研究表明,限制植物地理分布的主要因子是植物的耐寒性㊁完成生活史所需的热量供应和可利用水,这些因子主要受气候环境决定[16];海拔㊁坡度和坡向等地形因子通过影响水㊁热㊁光的分配进而改变区域温㊁1981 5期 刘宪钊 等:不同环境类型对华北落叶松分布的潜在影响 2981 生 态 学 报 41卷 湿状况㊂与气候因子㊁地形因子不同,土壤是在气候㊁生物㊁地形等因素的长期的作用下,陆地表层由母岩风化形成的一个能够生长植物的疏松多孔物质层,能影响种子的萌发和植物地下部分的物质㊁能量交换和酸碱平衡,进而影响植物的分布[17⁃18]㊂表4 四种类型环境因子组合方式下华北落叶松分布适宜性及面积/km2Table4 Area of different suitability levels by4combination methods of environmental factors适宜性Suitability气候Climate⁃soil⁃terrainClimate⁃terrain气候+土壤+地形Climate⁃soil气候⁃地形Climate only气候⁃土壤非适宜区Least suitable1263504137052312698451349741低适宜区Bad suitable1388867731613443088478中适宜区Moderate suitable62710335596210540081高适宜区Good suitable28260159432837218713极高适宜区High suitable116137632102217960总计Total area1504973150497315049731504973本研究结果表明,仅考虑气候单一环境变量,最热月的最高温度㊁温度的年较差和季节性温度变异对华北落叶松分布影响的贡献率最大,该结果与吕振刚对气候因子影响下河北省华北落叶松分布的研究结果存在一定差异[12],可能源于研究尺度的显著增加和大量边缘分布区样本的增加[19],但两个研究结果均得到:相比于水分而言,温度的变化对华北落叶松分布影响更明显,这也于华北落叶松自然分布于温度较低的中高山地带相吻合[13]㊂土壤因子与华北落叶松潜在分布的相关性不高,表明在区域尺度上土壤理化性质对于落叶松分布的影响作用不大,该结果与刘丹等研究得到的土壤因子累计贡献率不足总环境因子的20%的结果相近[15],但在沙漠㊁戈壁地带,土壤因子对一些灌草植物的分布却起到关键作用[17⁃18]㊂与刘丹[15]㊁冷文芳[20]等的研究结果相近,地形因子(尤其是海拔)对华北落叶松地理分布的解释能力远高于土壤因子㊂贾翔[2]㊁郝珉辉[21]㊁王亚领[22]等人在红松㊁针阔混交林和单叶蔓荆等不同生活型物种的潜在分布区研究中均得到海拔在物种潜在分布中起主导作用,这些物种的分布也大多与温度相关㊂与大多研究相近,环境变量的增加会降低华北落叶松分布适宜区的面积,地形与气候组合对落叶松适宜区面积的影响与气候单一因子差异不大[2,15,23],但增加土壤因子后,华北落叶松适宜区面积出现明显减小,这一研究结果在相关的研究中从未提及㊂该结果表明,在华北落叶松分布的有无上,土壤因子的影响作用不大;但在适宜区㊁尤其是中等以上适宜区面积上,土壤因子作为立地质量的主要评价指标显著的影响着落叶松的分布[24]㊂4 结论(1)华北落叶松作为一种广布于华北地区中高山地带的针叶树种,自然状态下对于高海拔㊁阴凉环境的适宜性也表明其对最热月的最高温度㊁温度年较差和季节性温度变异等温度因子的不适宜,这种不适将随全球气候变化和温度升高变得越来越突出,进而出现潜在分布区减小㊁垂直分布抬升的趋势㊂由于地形几乎视为不变因子,土壤属慢变量因子,气候变化成为影响华北落叶松树种分布的敏感性因子,进一步研究气候变化场景下华北落叶松的潜在分布意义突出㊂(2)相比气候与地形,土壤对华北落叶松适宜区㊁尤其是极高适宜区的影响尤为重要,这为合理区划和发展华北落叶松㊁适地适树㊁促进华北落叶松适宜区生产力提升提供理论依据㊂进一步细化土壤因子对落叶松不同等级适宜区影响,对华北落叶松的高效培育和利用意义重大㊂(3)作为华北落叶松的主产区,山西省㊁河北省和内蒙古自治区在未来的造林和生态修复规划中应充分考虑影响落叶松潜在分布和适宜性的因子,做到适区适树㊁适地适树,提高森林生产力,营造健康㊁稳定㊁高效的华北落叶松森林生态系统㊂参考文献(References ):[1] Yang X Q,Kushwaha S P S,Saran S,Xu J C,Roy P S.Maxent modeling for predicting the potential distribution of medicinal plant,Justicia adhatoda L.in Lesser Himalayan foothills.Ecological Engineering ,2013,51:83⁃87.[2] 贾翔,马芳芳,周旺明,周莉,于大炮,秦静,代力民.气候变化对阔叶红松林潜在地理分布区的影响.生态学报,2017,37(2):464⁃473.[3] 郭彦龙,李新,赵泽芳,卫海燕.黑河流域胡杨适宜生境分布模拟.中国科学:地球科学,2019,49(3):537⁃553.[4] Dyderski M K,Paz′S,Frelich L E,Jagodziński A M.How much does climate change threaten European forest tree species distributions?Global Change Biology,2018,24(3):1150⁃1163.[5] 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立地条件对华北落叶松生长的影响分析
立地条件对华北落叶松生长的影响分析华北落叶松（Pinus tabulaeformis）是华北地区常见的树种之一，其生长受到很多因素的影响，其中最重要的是立地条件。
立地条件不仅影响着华北落叶松的生长速度和树形，还直接影响着其木材品质和生态功能。
本文将对立地条件对华北落叶松生长的影响进行分析。
1.土壤土壤是植物生长的重要因素之一。
华北落叶松对土壤的适应能力很强，但不同土壤类型对其生长的影响是不同的。
一般来说，华北落叶松适宜生长的土壤为疏松、排水良好的黄棕壤和赤壤。
这些土壤普遍存在于华北地区山地、丘陵和平原地带。
在土壤的物理性质方面，华北落叶松生长的关键因素是水分和通气性。
土壤过于湿润或通气性不好时，会对根系的发育和水分的吸收造成极大的影响。
因此，华北落叶松对土壤的要求是疏松、通气性好、保水能力适中的土壤。
2.气候气候是影响华北落叶松生长的另一个重要因素。
该树种喜欢温暖湿润的气候，其适宜生长的温度为12-16℃，雨量为500-800毫米/年。
在华北地区，其生长适宜的地区是夏季短暂但高温多雨的地区。
除温度和雨量外，日照时间也会影响华北落叶松的生长。
长期日照时间短的地区不适合其生长，容易造成树体矮小、干枯等问题。
3.海拔海拔对华北落叶松的生长起着重要的影响，该树种对海拔的适应范围较广，可以生长在海拔300-3000米的区域。
但是，不同海拔对其生长的影响是不同的。
在海拔较高的地区，由于气候的寒冷和缺氧的问题，华北落叶松的生长速度较慢，但可以形成具有很高经济价值的红松。
在海拔较低或平原地区，华北落叶松的生长速度较快，木材品质较优。
4.水文条件水文条件对华北落叶松的生长也有重要的影响。
该树种对水分的要求比较高，因此生长在水分充沛、排水良好的地区效果最好。
如果水分过度或排水不良，将对其生长带来不利影响，导致生长缓慢、树体发育不良等问题。
综上所述，华北落叶松的生长受到多个因素的影响，立地条件是影响其生长最重要的因素之一。
五台山华北落叶松群落优势种群生态位研究_董国防
( 1) ( 2) ( 3)
Bi = j= 1
[ ( p ij ) ( ln p ij ) ]
( 4)
式中 , B i 为种的生态位宽度 , p ij 为种 i 在第 j 个群落中的重要值 , r 为群落类型数. B i 越大, 说明物种的生态 位越宽, 则该物种利用的资源总量越多 , 竞争力越强. 2. 3 公式 生态位特定重叠的测定 SOik 为种 i 与种 k 的特定重叠 , 指种 i 的资源利用曲线能够从种 k 的利用曲线中划出的概率, 它的测定
[ 1]
生态位理论成为近代生态学研究的重要内容之一 , 对优势种群生态位的研究, 不仅可以了解群落内各 种群对资源的利用情况, 而且有助于掌握种群的竞争机制和规律 [ 2] . 华北落叶松 ( L ari x p r i nci p i s r up p r echt ii ) 为华北山地中高山寒温性针叶林带的主要建群树种 , 主要分 布在山西关帝山、 恒山、 五台山、 芦芽山、 管涔山、 太岳山和河北的小五台山等 . 目前 , 对华北落叶松群落的研 究大多集中在水源涵养、 生物生产力及生长动态等方面 [ 3] , 有关华北落叶松群落优势种生态位的研究少见报 道. 本研究应用 Shannon Wiener 生态位宽度指数和 Pet rait is 生态位特定重叠指数对五台山华北落叶松群 落优势种群的生态位进行了研究, 为华北落叶松群落的管理和保护提供理论依据, 为进一步开展相关研究提 供基础资料.
五台山华北落叶松群落优势种群的生态位宽度table1nichebreadthofdominantspeciesinthelarixprlncfpififcommunitiesofwutaimontainshanxi序号种名生态位宽度序号种名生态位宽度华北落叶松larixprincipisrupprechtii334913披针叶苔草carexlanceolata3193金花忍冬lonicerachrysantha221017珠芽蓼polygonumviviparum0512毛榛corylusmandshurica237918峨参anthriscussylvetris2931山刺玫rosedavurica123319舞鹤草maianthemumbifolium2770土庄绣线菊spiraeapubescens16222o节节草equisetumramosissimum2162六道木abeliabiflora214421玉竹polygonatumodoratum19701o多花枸子木cotoneastermultiflorus214022卷耳cerastiumarvense207011沙株swidabretchneideri188923风毛菊saussureajaponica174812小叶丁香sytingamicrophyllal72824毛平车前plantagodepressasubsp1945节节草2162展枝唐松草2160六道木2144多花枸子木2140等种群的生态位宽度值也较大节节草展枝唐松草为广生态幅物种对不同光照和土壤环境的适应范围广六道木和多花枸子木是喜光耐寒耐阴及耐干旱贫瘠的类群对生境的要求不严格
管涔山林区华北落叶松造林技术
山西林业1980年创刊2021年第1期总第270期|doi:10.3969/j.iss;.1005—4707.2021.01.011|管涔山林区华北落叶松造林技术闫晓华（山西省管涔山国有林管理局，山西宁武036700）【摘要】华北落叶松是管涔山地区分布面积最广、生长情况最佳的树种之一。
从造林地选择、苗木选择与起苗、苗木假植、造林前准备、苗木栽植、M常养护等环节，介绍了管涔山林区华北落叶松造林技术。
【关键词】管涔山林区；华北落叶松；造林【中图分类号】S791.22【文献标识码】C【文章编号】1005-4707（2021）01-024-02管涔山林区为山西省国有林区之一。
地处吕梁山脉北端，南北宽约70km,东西长约78km,行政区域跨涉忻州市的宁武、神池、五寨、L岚、静乐、原平等6县（市），林区总面积9.68万hm2,其中有林地面积4.82万hm（天然林3.36万hm2,占69.70%'人工林1.46万hm2,占30.30%）,活立木蓄积743.10万m3;森林覆盖率49.80%。
林区境内属于土石山地貌，偶有黄土丘陵分布;气候属于温带大陆性季风气候，气温在2#〜7#之间，年均降水量430mm〜700mm,年无霜期80d〜135d。
林区森林资源得天独厚,天然林主要有华北落叶松林、青杆林、白杆林、油松林、辽东栋林、山杨林、白桦林、侧柏林等;天然灌木树种有沙棘、酸枣、黄刺玫、鼠李、胡枝子、金露梅等;人工林树主要为华北落叶松、青杆、白杆松等。
林区华北落叶松为主的天然林大，，山西省华北地区森林的精华。
华北落叶松人工林涔山地区森林的重要分人工林林为主主要有华北落叶松山华北落叶松等。
为，涔山地区华北落叶松林，要林地、、地、木、木、木、林工、木、处、等1造林地选择林地林工程的成败。
华北落叶松造林根据其物学特适宜的造林地。
华北落叶松适应性强，对造林地要求较低，在半阳坡、半阴坡、阳坡、阴坡、山顶、谷地等多立地条件下均可正常生长。
北沟林场精品流域区华北落叶松林分结构研究
的原点 ， 然后用罗盘仪划定样地 边界 ， 将 每 条 边 界
五等分 ， 画 出节 点 ， 并用玻璃绳连接， 将 样 地划 分 成 ２ ５ 个 小样 方 ， 即 ２ ０ ｍ×２ ０ ｍ， 逐次 编 号 。在 做样 地
植 被调 查工 作之 前 ， 对 样 地 的 一 些 基 本 情 况 进 行 调
度、 高分化 、 低 生 产 力 的 林分 ［ １ － ２ ３ ， 华 北 落 叶松 目的
好， 林 分株 数分 布 以小 径木 为 多 。这 样 的林分 兼顾
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ —１ １ —２ ０ ； 修 改稿 收 期 ： ２ ０ １ ５ — ０ ２— ０ ４
基金项 目： 河 北 省 林 业 科 学 技 术 项 目“ 木 兰 林 区森 林 流 域 经 营 关 键 技 术 研 究 ” （ １ ３ ０ ５ ４ ４ ８ ） 。
第 ３ Ｏ卷 第 １期
２ ０
研
究
Ｖｏ １ ． ３ Ｏ Ｎｏ ． １
Ｍａ ｒ ．２ ０ １ ５
Ｈ Ｅ Ｂ Ｅ Ｉ Ｊ Ｏ ＵＲ Ｎ Ａ Ｌ ＯＦ Ｆ Ｏ Ｒ Ｅ Ｓ Ｔ Ｒ Ｙ Ａ ＮＤ ＯＲ Ｃ ＨＡ Ｒ Ｄ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ａ Ｒ Ｃ Ｈ
种， 其 中河北新 纪 录种 ６种 ； 有 蕨类 植物 １ ２科 １ ４属
２ ２种 。
１ 研 究 区概 况
试 验地 位 于 河 北 省 木 兰 围 场 国有 林 场 管 理 局 北 沟林 场 ， 位 于河 北 省 最 北 部 的 围场 县 。地 处 滦 河
上游 ， 北纬 ４ １ 。 ４ ７ ～４ ２ 。 ０ ６ ， 东经 １ １ ６ 。 ５ １ ～１ １ ７ 。 ４ ５ 。
河北 省 木 兰 围 场 国有 林 场 管 理 局 北 沟林 场 现
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生境介绍
• 内蒙古大青山森林植被属于黄河中上游水源涵养林保护区，是呼和浩特、包 头乃至京津周边地区的天然生态屏障。该地区处于温带半干旱地带，深居内 陆，为典型的大陆性气候，气温日较差和年较差都很大。 • • 大青山土壤山地栗钙土，山地典型棕褐土，山地淋溶褐土，山地草甸草原土。 南坡植被稀疏，在山麓间有稀疏的灌丛，北坡是山地森林植被，以白桦和山
谢谢！
华北落叶松
30M
lm
圆锥形
兴安落叶松
35m
80cm
卵状圆锥 形
长白落叶松
40m
lm
尖塔形
球果中部种鳞方圆形 或方状广卵形；苞鳞 不外露。
黑龙江东南 部、吉林东 部长白山地 区以及辽宁 省。
日本落叶松
30m
1m
尖塔形
1年生长枝淡黄 或淡红褐色， 有白粉。
原产日本。 中国东北、 球果广卵形，种鳞上 山东崂山、 部边缘显著向外反卷， 河北北戴河、 背面常有腺毛。 河南鸡公山、 等地均有栽 培。
目录
个体水平 种群水平 群落水平 生态系统水平
1.个体水平
形态特征 松科 落叶松属 华北落叶松 （Larix principis-rupprechtii Mayr ） 中生乔木，我国华北地区特有种，生于海 拔1400-1800m的山地，常组成纯林，或 与白扦、山杨、白桦组成混交林
是我国西北、华北山地主要造林树种之一。
（2）温度 温度对植物的分布影响极大，以我国为例，南北植物分布差异 极大，北部多为热带雨林和常绿阔叶林，北部多为针叶林。大青山年 均温0～4℃，冬冷夏热，年温差大，降水集中，四季分明，年降雨量 较少，大陆性强。
华北落叶林耐寒、喜光，喜冷凉。 是北部特有树种，适应性较强 在最低温度达—50℃的条件下 也能正常生长。 在泥炭沼泽地、极干燥山坡均 能生长发育。
的“造氧者” ，它吸收大量二氧化碳，放出氧气，
延缓了温室效应。
（2）观赏价值 落叶松体态优美，树干通直。为自然界提供了观赏价值。
（3）材料价值
落叶松树干端直，节少，心材与边材区别显著，材质坚韧，结构略粗，纹 理直。落叶松的木材重而坚实，抗压及抗弯曲的强度大，而且耐腐朽，木材 工艺价值高适宜作建筑、电杆、桥梁、舟车、枕木、椿木、矿柱、家具、器 具及木纤维工业原料等材用。 可以制作落叶松阿拉伯半乳聚糖。落叶松阿拉伯半乳聚糖由落叶松属木材 用水或稀碱液浸提加工而得，属低粘度高分散性树胶，主要用于医药、食品 等。
退耕还林；二是宜林荒山荒地造林。
4.生态系统水平
落叶松在生态系统中的地位及作用
（1）光合作用
在一个完整的森林生态系统中，乔木是最高阶级， 受光植物同时存在并形成植物分层时，各种植物
的受光率为乔木90%、灌木9%、草本植物1%），因 为光照强度的不同，乔木在森林生态系统中是主要
3.群落水平
（1）人为因素对落叶松的危害
落叶松是一种优质的木材原料，所以落叶松被人为破坏的程度远远大于其因自然灾害 而损害的程度。人类的乱砍乱伐不仅仅破坏了落叶松，更打破了一个生态系用的生态平衡
破坏原始林资源
人类砍伐
鸟类栖息地被破坏
不能涵养水分，造成 河流流量减少 旱涝危害增大
落叶松等乔 木
光合作用减弱，CO2增多， 导致温室效应
成特殊的小环境。属于某一生活型的植物，有相当的数量，在群落中占据一定的空间，所形成 的特定结构就叫做层片。
演替：随着时间的推移，生物群落中一些物种侵入，另一些物种消失，群落组成和环境向一定 方向产生有顺序的发展变化，称为演替。 原来的植物群落由于火灾、洪水、崖崩、风灾、人类活动等原因大部消失后所发生的演替称 为次生演替 在原生裸地或者原生荒原上进行的演替称为原生演替（primary succession），又称为初生演替。
水土流失加剧
土壤有害物质积累
生物多样性减少
（2）保护措施
主要手段退耕还林
定义： 把不适应于耕作的农地（主要指坡度在25°以 上的坡耕地）有计划地转换为林地。 退耕还林就是从保护和改善生态环境出发，将易造成 水土流失的坡耕地有计划，有步骤地停止耕种，按照适地 适树的原则，因地制宜的植树造林，恢复森林植被。 退耕还林工程建设包括两个方面的内容：一是坡耕地
杨等乔木为建群种的混交次生林。而华北落叶松主要集中在中坡，下坡部位
常有中生型灌草丛伴生，层次较明显。 • 大青山植物生活型多样，中生植物为主,占72.09%,旱生植物其次,占23.00%, 由于生境的多样化,也有一些湿生和水生植物分布
1.1对环境的适应性
（1）光照
森林对光照的适应性表现在森林的垂直分布层次明显，在森林中，一 般划分出乔木层，林下的灌木层、草本层以及地被层（贴地的苔藓地 衣）。森林群落的分层现象与光照强度密切相关。一个群落中的光照强 度，总是随着高度的下降而逐渐减弱，这主要是由于部分光被上层的有 机体所吸收或反射 华北落叶松处于垂直分布结构中的最高级，接受光照最多，光合作用 强度最大。
• 华北落叶松适应性强但是生态幅窄，大青山脉山脚平地绝大多数为森林草原过渡 地带，受风沙和人为干扰大，而山坡受干扰的机会相对较小且土壤腐植质层稍厚， 光热水条件适宜华北落叶松的生长，阴坡较阳坡光照条件略差，但是水分条件好， 故华北落叶松最适合生长在阴坡中段
2 种群水平
（1）层片：是植物群落的结构部分，具有一定的生活型组成和空间（或时间）分布特点，形
（3）土壤酸碱度及水分
• 大青山的气候，降水集中，四季分明，但是远离海洋，深居内陆，降水量较少。 华北落叶松为耐干旱瘠薄的浅根性树种，对土壤水分条件和土壤养分条件的适应 范围很广，有—定的耐水湿能力；但在土壤水分不足或土壤水分过多、通气不良
的立地条件下，落叶松生长不好，甚至死亡，过酸过碱的土壤均不适于生长。
乔木（落叶松） 砍 伐 消 退 灌木 草本类植物 地衣，苔藓类
复 生
（2）几种落叶松异同比较
物种名称 高度 胸径 树冠形状 外表形态 1年生长枝淡褐 黄或淡褐色， 常无白粉。枝 较粗。 一年生长、短 枝均较细，淡 褐黄色，基部 有毛。 一年生枝淡红 褐色或淡褐色， 具长毛或短毛 至近无毛。 果实 分布 河北、山西、 球果长卵形或卵圆形， 辽宁、内蒙、 背面光滑无毛，边缘 山东、陕西、 不反曲，苞鳞短于种 甘肃、宁夏、 鳞。 新疆等 球果卵圆形,中部种鳞 五角状卵形， 大、小兴安 岭。