风景地貌学论文

目录摘要 I英文摘要 Ⅱ1前言 12.长白山地区自然概况 22.1长白山地区地理区域分析 22.2长白山地区地形地貌分析 23长白山地区植被分布及观觉特征 33.1长白山地区植被种类 33.2长白山地区植被分布的影响因素 33.3长白山地区植被分布的观觉特征 34.结论 6参考文献 7致谢 7III1.引言山地作为陆地上高高隆起的部分有着明显不同于平原和低地的各种自然与人文现象；山地具有浓缩的环境梯度、高度异质化的生境以及相对较低的人类干扰强度，是景观多样性和生物多样性的集聚地，蕴含了极为丰富的生态和地理信息，同时，山地也是贫困地区、脆弱地区和环境变化敏感区的代名词，对维护区域和全球生态安全及可持续发展具有重要的战略意义[1-2]。从19世纪洪堡对南美安第斯山的垂直带研究以来，山地垂直带一直是传统自然地理研究的重要内容和山地研究的最基本方法[3-4]。自20世纪30年代起，人们就已经开始进行主要山地垂直带空间分布规律的比较研究。四十年代到九十年代期间，国际上对垂直带的研究迎来了百花争艳的鼎盛时期。在地理学研究方面走在前列的德国为山地垂直带的研究做出了巨大的贡献，不仅积累了大量世界各大山系垂直带谱的基础数据，并发表了一系列关于山地垂直带分布规律的论文专著。前苏联学者Stanykovich在前人研究的基础上，首次对前苏联境内的山地垂直带进行分类[5-6]。我国受苏联地带性学说思想的影响，在五六十年代对垂直带和水平带的关系进行了深入研究，建立了“垂直带结构的地带性原则”。长白山是欧亚大陆东部著名的高山，山地地形错综复杂，太阳辐射、温度、土壤水分等可在很短的距离随地形发生较大的变化。植被垂直带谱明显，生物多样性丰度高。该区具有独特的地貌单元，在研究领域具有较高的科学价值。研究长白山植物区系的垂直分布格局对了解长白山各植被垂直带植物区系的发生、发展及其与周边地区的关联途径十分重要。目前，许多国内外学者主要针对气候因子、地形、土壤等对植物多样性及分布变化之间的关系研究，并取得了一定成果，而综合考虑地质背景（构造、地层、岩性、土壤地球化学、地貌）与植物（植被）关系的研究鲜见报道。因此，本文就地质因子对长白山地区植物分布的影响及景观特征进行浅析。研究路线图1-1图片来源：作者自绘东北农业大学硕士论文2.长白山地区自然概况2.1长白山地区地理区域分析长白山地处我国吉林省的东南部，位于哈达岭和老爷岭以东，东经125°16'~125°30'，北纬40°51'~44°30'，总面积951875km2，最高海拔2691m。该区属于温带大陆性季风气候区，年降水量可达800~1800mm，年相对湿度65%~74%，年均温度4.9~7.3e之间[7]。长白山是我国与朝鲜两国的交界处，己被确定为一座休眠火山，自古至今，发生过多次喷发，形成了独特的自然景观。长白山地区物种丰富，森林系统保存较好，具有亚洲东部典型的山地森林生态系统。2.2长白山地区地形地貌分析长白山位于欧亚大陆边缘，滨临太平洋的强烈褶皱带（长白山山地南部属于中朝准地台，北部属吉黑华力西糟皱带）。经历多次地壳变迁活动后构成玄武岩台地，形成了火山地貌、流水地貌、冰川冰缘地貌等多样性地貌组合类型。（如下表2-1所示）早期长白山岩石分类表2-1图片来源：作者自绘（参考：刘德生，1959）长白山从山顶自上而下可分为火山锥体、玄武岩高原和玄武岩台地三个环状地带，主要由花岗岩、玄武岩、片麻岩和片岩组成，以花岗岩分布面积最广。火山锥坐落在玄武岩高原上，海拔在1800m～2691m之间，锥体底部平面呈卵圆型，向北西——南东方向延伸，地势陡峭，坡度在15°～20°左右。以火山锥为中心放射状分布着流水侵蚀形成的谷地，地面起伏较大。玄武岩高原是火山锥体向玄武岩台地的过渡地带，海拔在1000m～1800m之间。地势倾斜明显，坡度在10°左右。玄武岩台地位于长白山下部，海拔在1000m以下，相对高差200m，地势平缓。3.长白山地区植被分布及观觉特征3.1长白山地区植被种类长白山是我国东北第一高山，最高峰白云峰为海拔2619m，由于受海洋湿气团的影响，降雨量较丰富，气候湿润，适于植物生长，种类繁多，又加以植被垂直分布明显，植被类型多样性，是目前地球上为数不多的保存完整自然生态系统之一[8]。据文献资料记载[9]，长白山共有维管植物105科、336属、610种(含变种及变型，不包括栽培种和外来种)。其中蕨类植物13科、16属、21种；裸子植物3科、7属、13种；被子植物89科、314属、576种。种子植物共计92科，占东北植物区总科数的79.31%，属数321属，占东北植物区总属数的55.83%，种数为589种，占东北植物区总种数的33.16%[10]。（如图3-1所示）长白山植物区系组成成分表3-1图片来源：作者自绘（参考：曹伟，2008）3.2长白山地区植被分布的影响因素形因素对长白山自然景观带的形成起着主导作用，气温自下而上递减、而降水量自下而上递增的现象非常明显；同时地势愈高，寒冻风化作用愈显著，风力也愈强。在长白山，地形是影响山地植物生长和植被分布的间接生态因子。通过海拔、坡度、坡向等地形要素制约对水、热、土壤、风、雪等直接生态因子的空间分布和组合控制植被分布。海拔高度、坡向和坡度三个地形因素对植被分布的影响最为显著。其中海拔高度是山地地形变化最明显的因子[11]。由于气候和土壤随海拔高度的变化，使得一个树种只能分布在一定的海拔范围内，不同的海拔高度分布着不同的植被而形成垂直带。随海拔升高，某一垂直带主要植被类型的百分比逐渐减少，下一垂直带植被类型百分比逐渐增多到占主要优势形成新的垂直带，这是植被垂直带产生的根本机理。垂直带在海拔方向上的格局主要受海拔高度制约，在水平方向上的格局则主要受坡度、坡向等地形因素影响。在同一海拔范围内，各生态因子随坡度、坡向变化组合成不同的微生境，导致不同植被斑块镶嵌分布，垂直带格局。在水平方向上发生变化环境因素沿海拔方向的梯度变化引起植被垂直带更替形成垂直带谱。不同的坡向由于太阳辐射强度和日照时数的不同，光、热、水和土壤状况有较大差异。一般来说阳坡比阴坡温度高、湿度小、蒸发量大、土壤的物理风化和化学风化作用强，因而土壤干旱贫瘠[12]。因此，阴阳坡常分布着对光、温、水有不同需求的树种，阳坡的物候也早于阴坡，同一树种和森林类型的垂直分布在阳坡常高于阴坡。阳坡树木树冠积雪覆盖比阴坡少，相对较容易受冬季生理干旱的伤害[13-14]。迎风坡的空气温度、土壤温度通常比背风坡低会影响树木生长[15-16]。迎风坡树木较背风坡更易受冬季生理干旱的伤害。在迎风坡的树木长期受来自同一方向的持续强风作用会抑制针叶的生长发育[17-18]。迎风坡和背风坡的积雪厚度相差也很大[19]。不同的坡度由于入射角度不同，所获得的太阳辐射也有所区别，气温、土温及其它生态因子也随之发生变化。坡度越大，水分流失越严重，土壤受侵蚀的可能性愈大，土层薄、有机物质少。平坡土层深厚、养分肥沃，适合喜湿好肥的树种生长。缓坡土壤养分较肥沃，排水良好，是树木生长的理想地段。陡坡土层浅薄，水分供应不稳定，植物生长不良。急坡和险坡水土流失严重，常发生塌方和滑坡，基岩裸露，植物稀疏而低矮[20]。以北坡为例：“长白山北坡植被垂直带在海拔方向上受水热条件制约呈现明显的更替过渡格局。在水平方向上各带界线都在山体坡向效应基础上受小尺度影响因素作用表现为波动的曲线。在不同海拔和水平位置上小尺度影响因素的作用强度不同，使得各带海拔高度、宽度、形状和植被镶嵌格局沿水平方向上变化具有不同的特点，导致垂直带谱在水平方向上的格局具有异质性。在小尺度影响因素中，地形起着主导作用。”3.3长白山地区植被分布的观觉特征长白山是松花江、鸭释江和图们江等水系的发源地。松花江上游水势急湍，峡谷幽深，远望河道，常呈一条美丽的白链，所以有二道白河、三植白河等的名称。河流水源除天池水外，还有雨水、融雪水、地下水等。长白山植被属长白区系植被，生态系统比较完整，植物资源十分丰富。由于山体高程高差相对较大，气候、土壤条件随海拔梯度变化明显，导致植被也随海拔出现垂直分异，形成四个典型植被垂直带。上而下划分为高山冻原带、亚高山岳桦林带、暗针叶林带和红松针阔混交林带。统计表明，长白山共有维管束植物134科517属1323种。构成各个植被垂直带的物种数量分别为：阔叶红松林带132科480属1189种，暗针叶林带69科200属355种，亚高山岳桦林带47科130属185种，高山冻原带37科91属137种。从种类组成上看，红松针阔混交林带>暗针叶林带>亚高山岳桦林带>高山苔原带；阔叶红松林植物种类丰富，其种数比其他三个植被带的种数之和还多[21]。（1）红松针阔混交林带植被观觉特征红松针阔混交林带分布在海拔700m～1100m以下的玄武岩台地上，也称阔叶红松林带。是长白山垂直带谱的基带和优势垂直带。地势平缓，土壤质地较粗，结构疏松，排水良好，气候温湿，植物种类繁多，结构复杂，层次不甚清晰。乔、灌、藤、草、蕨等在这一植物带中有多种分布。植被以红松阔叶林为主。主林层的优势种主要为红松（Pinuskoraiensis），与红松混交的树种有红皮云杉（Piceakoraiensis）、水曲柳（Fraxinusmandshurica）、黄檗（Phellodendronamurense）、胡桃楸（Juglansmandshurica）、槭树（Acerspp.）、椴树（Tiliaspp.）、杨树（Populusspp.）、榆树（Ulmusspp.）和白桦（Betulaplatyphylla）[22]。林下灌木种类较丰富，常见的灌木有毛榛(CorylusmandshuricaMaxim)、刺五加(RadixAcanthopanacisSenticosl)、五加(Araliaceae)、忍冬(Lonicerajaponica)、卫矛(Euonymusalatus)、悬钩子(Rubuscorchorifolius)、接骨木(S.williamsii)和刺玫(Rosadavurica)等。林下草本植物种类繁多，代表性的有山茄子(Loniceracaerules)、棉马(Dryopteriscrassirhizoma)、木贼(Horsetail)、蕨(Pteridiumaquilinum)和掌叶铁线蕨(Adiantumpedatum)等。海拔1100m～1400m是红松针阔混交林与云冷杉林组成的过渡地带。既有红松针阔混交林中的红松、槭树、杨树等成分，也有暗针叶林中的鱼鳞云杉（Piceajezoensis）和臭冷杉（Abiesnephrolepis）[23]。（如图3-1所示）红松针阔混交林带示意图3-1图片来源：作者自绘（2）暗针叶林带植被观觉特征暗针叶林带位于海拔1100-1700米的倾斜玄武岩高原上，也称云冷杉林。气候冷湿，土层较薄，植物层次清晰，整齐高大。植被以云、冷杉为主，混生有岳禅及长白落叶松。除针叶树之外，伴生有槭树、花楸等阔叶树，林下灌木、草本种类较针阔混交林带明显减少。（如图3-2所示）暗针叶林带林带示意图3-2图片来源：作者自绘（3）亚高山岳桦林带植被观觉特征亚高山岳桦林带在海拔1700-2000米之间，占据火山锥体下部，坡度陆，土层较薄，气温低，降水多，湿度大，风力强，树木矮小弯曲。该带代表树种是岳桦。基本为岳桦纯林[24]或混有极少的花楸和臭冷杉。岳桦由于具有较强的抗旱、抗风能力在该带占据绝对优势，形成长白山郁闭森林分布的上限——林线。岳桦林带又可根据林下植物的不同分为牛皮杜鹃岳桦林和高草岳桦林两种群落类型。前者位于岳桦林带的上部，林下优势种为牛皮杜鹃(Rhododendronaureum)和笃斯越桔(Vacciniumuliginosum)；后者位于岳桦林带的下部，林下优势种为小叶樟(Deyeuxiaangustifolia)[25]。伴有散生的长白落叶松、东北赤杨、花楸等，低佳及沟谷处有赤杨分布。灌木以耐寒种类为主。（如图3-3所示）亚高山岳桦林带示意图3-3图片来源：作者自绘高山苔原带植被观觉特征高山苔原带处于海拔2000米以上的火山锥体上部，土层很薄，气温低，湿度大。随着海拔的增高，植物逐渐稀疏，种类逐渐减少，生长期很短。高山苔原带又可以分为：小灌木苔原、草甸苔原和石质苔原[26]。在苔原带下部，岳桦呈斑块状镶嵌并逐渐向高海拔扩展，构成了岳桦林带向高山苔原带的过渡带——树线过渡带。该带植物矮小为匍萄状，根系肥大，花序大型，色彩鲜艳，植被只有矮小的灌木、草本和地衣、苔藓等，为典型的苔原植被类型。建群种主要有牛皮杜鹃、毛毡杜鹃（Rhododendronconfertissimum)、松毛翠(Phyllodocecaerulea)、笃斯越桔、苞叶杜鹃(Rhcdodendronredowskianum)和宽叶仙女木(Dryasoctopetala)等。南坡植被类型与高程关系表3-2图片来源：作者自绘（参考：曹伟，2008）北坡植被类型与高程关系表3-3图片来源：作者自绘（参考：曹伟，2008）各垂直带谱连续完整。但垂直带宽度区别较大。岳桦林带宽度为60m，与其它植被垂直带相比最窄。暗针叶林带宽度为307m，相对较宽。各垂直带植被斑块镶嵌格局不同。高山苔原带下部条带状镶嵌着岳桦林。岳桦林带为纯林，岳桦林呈斑块状分布。暗针叶带上部为纯林，下部斑块逐渐破碎化。红松针阔混交林带零散镶嵌着小的暗针叶林斑块。各垂直带间界线类型与宽度不同。岳桦林带与高山苔原带、暗针叶林与红松针阔混交林带的界线为渐变型。岳桦林带与暗针叶林带间界线为突变型。暗针叶林与红松针阔混交林界线最宽，过渡最缓慢。树线过渡带宽度为177m。树种限分布在海拔2200m，林线分布在海拔1835m。沿水平方向上由西北向东北，垂直带的排列顺序没有变化，各带界线呈曲线状，各带的海拔高度、宽度和形状均有明显变化[27]。各带海拔高度都受山体效应影响随山体坡向由西北向东北逐渐升高，但这种趋势在山下部较明显。树线过渡带上界（树种限）呈现两边低中间高的抛物线变化模式，高差变化较大，曲线最曲折。树线过渡带宽度变化大，山体坡向效应的作用完全被其它影响因素导致的界线剧烈波动所湮没；岳桦林带上界（林线）呈现波动较大的起伏式升高趋势，高差变化剧烈程度低于树线过渡带，曲线较曲折。岳桦林带宽度变化较大，山体坡向效应有一定显现，但在很大程度上被其它影响因素削弱；暗针叶林带上界呈现波动较频繁的平直变化趋势，曲线波动幅度较树线过渡带和岳桦林带小。暗针叶林带宽度没有剧烈变化，沿水平方向上逐渐减小，山体坡向效应和其它影响因素的作用都不突出，相互抵消而减弱；红松针阔混交林和暗针叶林过渡带呈现明显的平滑上升趋势，曲线形状波动很小。宽度沿水平方向上没有明显变化。山体坡向效应作用显著；红松针阔混交林带呈现稍有谷值的上升趋势，曲线波动大于上部红松针阔混交林和暗针叶林过渡带，山体坡向效应较明显但略逊于上部红松针阔混交林和暗针叶林过渡带。4.结论长白山北坡植被垂直带在海拔方向上受水热条件制约呈现明显的更替过渡格局。在水平方向上，垂直带格局受小尺度因素影响具有高度异质性。各带的宽度、植被镶嵌格局、界线类型不同。岳桦林带最窄。暗针叶林带最宽。岳桦林带与暗针叶林带之间的界线为突变型，其它界线为渐变型。各带界线呈曲线状沿山体坡向由西北向东北逐渐升高。沿水平方向上各带的海拔高度、宽度和形状均有不同程度的变化。树线过渡带变化最大。地形控制着小尺度下植被垂直带在水平方向上的格局变化。不同的地形具有不同的植被组成。在同一海拔范围内，植被格局由地形分布格局和各地形的植被组成共同决定。地形通过对直接生态因子进行再分配而间接控制山地垂直带的水平分布格局。垂直带的水平格局是地形控制下主要生态因子共同作用的结果。坡度主要通过对太阳辐射和土壤水分进行再分配而影响垂直带空间分布格局。坡向主要通过对土壤水分和积雪进行再分配而影响垂直带空间分布格局。坡度和坡向组合在一起，在山体上部形成很多极端生境限制树木向高海拔入侵。参考文献[1]LauerW。HumandevelopmentandenvironmentintheAndes.Ageoecologicaloverview。MountainResearchandDevelopment，1993，13，57-166。[2]KomerC。Theuseof‘altitude’inecologicalresearchTrendsinEcologyandEvolution，2007，22，569-574。[3]张百平，谭靖，姚永慧。山地垂直带信息图谱研究[M]。中国环境科学出版社，2009年。[4]姚永慧，张百平，谭靖，韩芳。长江上游山地垂直带谱及其空间分布模式[J]。地理研究，2009，28(6)：1633-1643。[5]MajorJ。Review：AltitudinalBeltsofMountainVegetationintheUSSR。Ecology，1977，58(2)：460-461。[6]侯学煜。论中国各植被区的山地垂直带谱的特征。中国植物学会。中国植物学会三十周年年会论文摘要汇编[C]。1963：254-258。[7]傅沛云，李冀云曹伟，等。长白山种子植物区系研究[J]。植物研究，1995。15(4)：491--500。[8]LetcherSG。Phylogeneticstructureofangiospermcommunitiesduringtropicalforestsuccession[J]。ProceedingsoftheRoyalSocietyB：Biologi-calSciences，2010，277(1678)：97－104。[9]祝廷成，严仲铠，周守标。中国长白山植物[M]。北京：科学技术出版社，2003。[10]傅沛云，李冀云，曹伟等。东北植物区系地区种子植物区系研究[J]。云南植物研究，1995，增刊VII。[11] 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