气候因子对哀牢山常绿阔叶林的限制作用研究

摘要：指出了哀牢山国家级自然保护区是中国亚热带常绿阔叶林植被保护最完整的地区之一。利用该自然保护区光照、温度、降水、空气和风的气候数据，分析了气候因子对保护区常绿阔叶林的限制作用，以期探明哀牢山常绿阔叶林的建群机制和生长发育规律，从而为保护区进一步开展生物多样性研究和森林保护提供相关依据。

关键词：气候因子；光照；温度；降水；空气和风；哀牢山

中图分类号：Q948文献标识码：A文章编号：16749944（2013）04000303

1引言

常绿阔叶林是发育在亚热带季风气候条件下的一种顶级森林植被，是在亚热带大陆东岸温暖湿润的季风气候下形成的独特植被带（吴征镒，1980）。我国人口集中分布区、工农业发达的区域恰好处于常绿阔叶林区域，经过半个多世纪的经济开发，典型的常绿阔叶林已经很少，且森林呈片段化、斑块状分布。哀牢山自然保护区亚热带常绿阔叶林面积达504km2 ，是我国此类阔叶林面积最大的保护区之一（Young & Wang，1989）。如图 1 所示，哀牢山国家级自然保护区所在区域位于青藏高原东南侧以及云南亚热带与热带北缘的过渡区，使得热带、亚热带、温带（亚高山）区系成分在此区域交错汇集，具有较多特有成分，形成了生物多样性极丰富和植物区系地理成分极为复杂的格局（邱学明，1998）。本文通过研究气候因子对保护区亚热带常绿阔叶林的限制作用，探明阔叶林的建群机制和生长发育规律。

2研究区概况

哀牢山国家级自然保护区位于云南省中部哀牢山山脉中北段上部，地处青藏高原南缘、横断山和云贵高原三大地理区域的结合部（图1）。地理位置为23°36′～24°56′N， 100°44′～101°30′E， 海拔2400～2600m，跨越景东县、南华县、双柏县、镇沅县、新平县和楚雄市六县（市），面积达到677km2（朱华和闫丽春，2009）。根据哀牢山森林生态系统研究站的长期监测资料， 研究区域的平均年降雨量为1931 mm， 旱季、雨季分明， 雨季（5～10月）的降雨量占年降雨量的85%左右。年平均蒸发量为1485 mm， 年平均温度为11.3℃， 最热月（7月）气温为16.4℃， 最冷月（1月）气温为5.4℃， 无霜期为200 d左右。土壤的成土母质由片岩、片麻岩和闪长岩组成， 多发育为典型的黄棕壤， 土壤肥沃、偏酸性（pH值为4.4～4.9）， 土壤表面由厚度为3～7 cm的凋落物层覆盖， 土壤有机碳、全氮和全磷含量分别为12.91%、0.52%和0.06%， 土壤表面的C/N比为14.4， 深度为30～50 cm土壤的C/N比为15.3（Liu et al.， 2002）。

图1哀牢山国家级自然保护区示意图哀牢山的中山湿性常绿阔叶林保护完好， 主要由壳斗科、茶科、樟科和木兰科的树种组成。其中， 壳斗科的木果柯（Lithocarpus xylocarpus）、变色锥（Castanopsis wattii）， 茶科的南洋木荷（Schima noronhae）、翅柄紫茎（Stewartia pteropetiolata）、云南连蕊茶（Camellia forrestii）， 樟科的黄心树（Machilus gamblei）、黄丹木姜子（Litsea elongata）， 木兰科的红花木莲（Manglietia insignis）、多花含笑（Michelia floribunda）是乔木层的主要优势种。

3气候因子及其对哀牢山常绿阔叶林的

限制作用3.1光照因子

哀牢山属我国西部型季风气候，干湿季分明（朱华和闫丽春，2009）。一般而言一地的太阳辐射量会随着海拔的升高，总辐射量会逐渐增加。但是这种变化规律仅针对晴朗乌云的天气，哀牢山山脉上部多雾雨，各月的太阳辐射量均要比山麓少。如表1所示，西麓的景东年太阳辐射量总量仅为89.7 kCal/cm2·年，却比纬度高的武汉（117.0 kCal/cm2·年）还低。保护区在雨季时，全区降雨丰富，故太阳辐射量比旱季要弱，而且山中常年多雾造成了太阳辐射更弱的形式。这使得哀牢山地区在较弱太阳辐射条件下发育了大量中山湿性的亚热带常绿阔叶林。对植物而言，太阳辐射是其生长过程中一个重要的研制因子，不仅影响植物的光合作用，还对数目茎、叶的生长产生影响（高进波，2009）。由太阳辐射产生的热效应，会进一步影响着植物的生理活动、生长发育及其地理分布（李麟辉等，2011），进而影响整个保护区植物群落的构成。

3.2温度（热量）因子

在热量上，哀牢山国家级自然保护区年平均气温11.3℃，最冷月平均气温（1月）5.6℃，最热月平均气温（7月）15.7℃，无霜期约180d，总体上气候相对温凉（徐成东等，2011）。如以平均高于22℃为夏季，低于10℃为冬季，10～22℃作为春季和秋季的标准来划分四季，则哀牢山海拔2400m以上的山顶部冬季可长达5个月以上，春秋相连大约7个月，即具有长冬无夏、春秋相连的特点。而海拔1000～1100m以下的河谷坝区却是长夏（5个月以上）无冬，春秋相连（7个月）；其间的山坡地区春秋季长达8个月以上，上部有3～4个月以下的冬季，下段有3～4个月以下的夏季，中断全年皆春秋（徐永椿和姜汉侨，1988）。这种复杂多样的山地气候促成了哀牢山植物资源的多样性，主要的植被类型有热带北缘季雨林、南亚热带季风常绿阔叶林、中山湿性常绿阔叶林、针阔混交林、亚高山草甸和干热河谷稀属灌木草丛等，此外也有云南松林和思茅松林等次生植被（朱华和闫丽春，2009；金振洲，1983；李宏文，1983；游程侠，1983；庞金虎等，1988）。同时哀牢山自然保护区植被的垂直地带性也很显著，例如海拔1140～2000m为季风常绿阔叶林及思茅松林带，2000～2600m为中山湿性常绿阔叶林带（朱华和闫丽春，2009）。

3.3降水因子

哀牢山国家级自然保护区地处东亚季风热带、南亚季风热带和青藏横断山系三大自然地理区域的交汇处，是云南省东西季风气候和青藏高原气候的分界线。哀牢山地区在夏秋季节受来自印度洋的湿润西南季风的影响，在冬春季又多受来自印度、巴基斯坦的干热的西风控制，气候干湿季分明。在以西南季风为主的影响下，哀牢山东、西坡存在着一定的差异：东坡受东南季风的影响，夏季高温多雨，冬季由于受来自北方的干冷空气的影响，气温比西坡低。根据哀牢山西坡观测，从海拔1300～2800m，降水量的递增为80mm/100m，海拔2000m以上的相对湿度一般在85%以上。在哀牢山西坡徐家坝地区（海拔2450m），年降雨量为1840mm（朱华和闫丽春，2009）。哀牢山东西破谷地降水只有1000～1150mm，但海拔2700m的山顶部分却能达到1860mm（张克映等，1994；刘玉洪等，1996）。在海拔2800m左右的哀牢山区，年降水量可达2200mm，海拔900m以下的哀牢山北麓地区，年平均降雨量在800～900mm之间。综上所述，哀牢山东西坡降水量的差异对该地区的植被分布也产生了重大影响。

3.4空气和风

哀牢山保护区空气质量良好，空气中的负氧离子含量极高，空气湿度随着海拔的升高呈现一定的上升趋势，海拔2000m以上相对湿度一般在85%以上，年平均相对湿度为83%（徐永椿和姜汉侨，1988；朱华和闫丽春，2009；李麟辉等，2011）。11月前后，北半球西风带南移，受青藏高原的动力作用，分为南北两支。南支西风沿着青藏高原南缘流来，由于这支气流来自印度、巴基斯坦北部干燥的热带大陆，气流性质干暖，空气湿度降低。5月份以后，北半球的西风带北移，西风南支气流消失，哀牢山地区受著名的西南季风的影响，因这支气流来源于高压高湿的赤道洋面，湿层深厚，为该区域带来了丰富的水气。同时控制中国东部广泛地区的东南季风也能影响到哀牢山以东的地区（徐永椿和姜汉侨，1988；赵济和陈传康，1998）。所以，在两只气流的影响之下，哀牢山地区降水丰富、空气湿度大，也是保护区植被生长最旺盛、植物群落形态最完整的季节。

4合理利用气候因子保护常绿阔叶林生

物多样性4.1合理利用光照资源

针对哀牢山保护区太阳辐射的季节性差异，及其对植被生长、发育的影响机制。今后在保护区森林维护、植物引种和营造植被时，可以充分的考虑这一影响机制。通过对比分析各植被类型对趋光性的不同，可以更加丰富哀牢山不同植被空间结构，进而促进保护区的生物多样性。

4.2充分利用温度优势

哀牢山国家级自然保护区23°36′～24°56′N的地理纬度，正处于热带的北缘和南亚热带区域，同时复杂的地貌环境形成了多样的河谷、迎风坡和背风坡的地形环境。这些不同区域形成了丰富的温度差异，温度是植物发育的关键因子，能直接或间接地影响植物的发育过程（马丹炜和张宏，2008），受此影响而形成不同的植被类型带。所以，在哀牢山保护区应该充分利用不同级数的温度差异，丰富保护区的植被群落。特别是在今后修复和营造人工林时应充分考虑温度因子，以保护和促进保护区的生物多样性。

4.3合理利用降水条件

保护区所在的哀牢山山脉，大体呈南北走向，且山体北部狭窄紧束，南部开阔而松散（徐永椿和姜汉侨，1988）。由于保护区雨季降水主要水汽来源于阿拉伯海一带的西南季风和东南季风。哀牢山山脉最高峰3165.9m，山体的海拔高度并未到达雨线，故东西坡降水量都随着海拔高度升高而增加。但是在不同的亚地形区域降水的差异依然很大。所以，在保护区的保护和利用中必须要考虑到不同植被类型对水源需求性的差异，以便更好的保护和新建植被。

4.4空气和风的使用

空气和风的利用看似困难和难以掌控，但是只要科学地掌握了这一规律，同样可以在森林保护和营造中发挥重要的作用。例如，在哀牢山新树苗的栽种期间就要考虑到不同坡向在旱、雨季的空气湿度和降水差异，以便及时为幼苗采取一定的防护措施。更为重要的方面就是在冬季森林火灾防护和监控中，对于背风坡的焚风效应（伍光和等，2008）是必须要考虑的重要因素，而且焚风效应一侧林区也历来是森林防火的重点区域。因此，掌握保护区空气和风的基本规律对于保护区的建设和保护至关重要。

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