秦岭北坡森林主要类型及生态分布特点

秦岭北坡森林主要类型及生态分布特点

秦岭北坡以北约1300米以下的山坡和低山带，地势较低，相对起伏较小。它由一些二级岭脊组成，顶部是锯齿状的。属华北暖温带半湿润气候,气温自西向东逐渐增高,年均温西部约13℃,东段13.3℃左右。西部由于冷气流的影响,造成冷锋雨,因而降水自西向东递减,西部年降雨量约700mm,东部600mm左右。土壤为褐色土。人类活动使这里的原始景观发生了很大的变化,大部分空间都经过反复垦殖。这样以来,一方面气候趋于旱化,另一方面水土强烈流失,不但土壤变得贫瘠干旱,甚至形成基岩裸露的石质坡面。目前植被类型极其繁杂,有栎(Quercus)林、侧柏(PlatycladusOrientalis)林、山杨(Populusdavidiana)林以及大面积的次生灌丛和草甸,部分空间是农田。植被的组成多系阳性中生和旱中生植物,种间竞争很激烈,植被演替速度较快。有的研究者认为,侧柏林是秦岭北坡基部的自然地带性植被,这种观点在一些林学工作者中,近些年来得到广泛的流传和拥护。本文叙述了这里森林的主要类型、结构及生态分布特点,在此基础上,根据古植物研究资料,结合主要林木生态特性和演替趋向,论述了秦岭北坡森林的基带。侧柏—森林的主要类型和分布秦岭北坡1300m以下地带,现阶段主要是栎林和侧柏林,其它林木面积很少。普遍分布于海拨500—1300m,多是面积不大的片段。自然生长的侧柏林,常分布在向阳、瘠薄、岩石裸露的陡坡地段。该林所在地的土壤,大多系石灰岩或黄土母质上发育的褐色土,偏碱性,有碳酸钙反应。侧柏林因受环境条件的制约,在土层稍厚、水分条件较好、地形起伏不大的缓坡,侧柏生长良好,主杆明显端直;树冠整齐,分布也比较均匀;在陡坡上,由于往往是沙质或岩石裸露和坚硬的黄土母质,侧柏生长较差,树冠疏散,生长缓慢,干矮多叉枝;在石质峭壁上,侧柏从岩石的裂隙中长出,植株常呈灌木状。目前多为幼林,中令林较少,在严酷生境下,也可见到矮型的老林。由于这些原因,形成了一些不同类型的侧柏林,它们主要是:1.侧柏—狼牙刺(SophoraViciijolia)—大披针苔(CaarexLanceolata)林;2.侧柏—杭子稍(Campylotropismaacrocarpa)—大披针苔林;3.侧柏—孩兜拳头(Grewiabilobavar.parviflora)—大披针苔林;4.侧柏—大披针苔林;5.侧柏—短柄草(Brachypodiumsylraticum)+大披针苔林;6.侧柏—野青茅(Deyeuxiasylvatica)+大披针苔林。上述各类型的分布特征见表1。从对该地侧柏林的观察和分析过程中,我们认为有以下两个现象值得注意:1.郁闭度较大的中令林更新苗少,生长较弱:幼林中更新苗多,生长正常。由于秦岭北坡除局部地区存在中令林外,一般都是幼林,因而总的趋向是自然更新较好,这可能与侧柏属性喜阳,不耐阴蔽有关。2.秦岭北坡不同地区侧柏林,表现优势种相同性大,次要成分相异性大(表2)上述事实不只限于太白山和终南山地区,其它地方也有类似现象。由于秦岭北坡侧柏林优势种相同的百分数很高,因此形成该地区侧柏林的类型不多,而各类型的分布比较广泛。该地带栎林主要有栓皮栎(QuercusVariabilis)和麻栎(Quercusacutissima)林。1.拴皮栎林:由于栓皮栎是一喜温树种,因而栓皮栎林广泛分布于秦岭北坡海拔500-1600m。不同地区分布的上下限往往相差很远,按理东部地区比西部温暖,上限应该自西向东偏高一些。然而,事实并非如此,例如南五台是1200m左右,而光头山达1600m以上,这种现象主要是以不同地区具体地形条件为转移,往往在一些切割较深的河谷中,栓皮栎林沿着沟坡向上伸展较高。下限决定于人为破坏的程度,目前大部分地区多在800m左右,但在光头山地区500—700m尚保留着一些面积不大的林片(图1)。由于该地带气候和地形条件的差异,栓皮栎林的类型也表现比较复杂,其中主要是:(1)栓皮栎—黄护(Cotinuscoggyria)—大披针苔林;(2)栓皮栎—黄护—野青茅+大披针苔林;(3)栓皮栎—榛子—野青茅+大披针苔林;(4)栓皮栎—短梗胡枝子(Lespedezaciyrtobotrya)+大披针苔林;(5)栓皮栎—大油芒(Spodiopogonsibiricus)+大披针苔林;(6)栓皮栎—杭子稍—大披针苔林;(7)栓皮栎—胡颓子(Elaeagnusumbellata)+美丽胡子枝(Lespedezaformosa)—牛尾蒿(Artemisiasubigitata)+大油芒林;(8)栓皮栎—黄檀(Dalbergiahupeana)—大披针苔林;上述各类型的分布特征见表3。从栓皮栎林的分析过程中我们发现,不同地区栓皮栎林的优势种及次要成分相同性百分率都比较小(表4),因此形成秦岭北坡栓皮栎林的类型比较复杂,大部分类型分布不普遍。这种现象有待于植物区系分布、生境条件以及优势种的生态学特性等方面进一步研究。2.麻栎林:分布于500—700m的低山丘陵地带,由于人为的影响,现今仅以残遗的林片存在,多出现在地势平缓、土层深厚、温度较大的地段,和同样高度的栓皮栎林相比,麻栎林的土壤和湿度条件均较前者优越。过去认为,陕西境内秦岭南坡是麻栎林分布的北缘,个体分布在秦岭以北,渭河两岸是其极限,根据秦岭北麓和子午岭残存的麻栎林现况来看,并非如此。由于麻栎林地处低山丘陵地带,长期受人为影响,因而残存的林片多系萌生幼林。根据现有资料,麻栎林可划分为两个类型:(1)麻栎—马棘(Indigoferabungeana)—野青茅林(图2);(2)麻栎—多花胡枝子(Lespedezafloribunda)—土麦冬(Liriopespicata)林(图3);由于麻栎对水、热条件要求比栓皮栎稍显严格,因而空间上形成一定的规律性(图4-5)晚三纪植物过程地带性森林是在一定地带性气候长期作用下形成的稳定森林植物群落,英美学派称“顶极植物群落”,苏联学派叫“相对稳定植物群落”。我们认为,必须把植物群落,在一定地带内分布的广泛性和代表性以及相对稳定性作为确定地带性植被的依据。根据对地带性植被的上述理解,凡属地带性植被,不但是以前就存在,而且今后地带性气候不再发生大的演变、并没有其它因素作用的情况下,植被是不可能发生大变化的。其次,任何山体的基带植被,总是与所处的植被水平带有密切的关系,因而必须弄清楚,以前秦岭山麓和山前平原的植被是否为侧柏林。从秦岭及其附近地区的古冰川·、古生物、地层沉积物、古气候以及历史时期气候的研究资料分析,这里自第三纪到现在,气候曾发生了复杂的演变,特别是第四纪以来,经历了多次冷湿和干温的波动。全新世中期到现在,虽也有过多次的变化,但波动较小,都不足以引起自然植被发生根本性的演替。随着气候的演变,根据古植物资料16·17分析,秦岭地区植被也发生了多次的变迁。第三纪早期秦岭地区属亚热带气候,这时秦岭还不高,那时山麓和山前盆地,植被主要由帕尼宾尼亚(Palibinia)、榆、柳杉(Cryptomeria)、杉(Cuminghomia)、松、鹅耳枥(Carpinus)等属以及杨梅科的一些喜暖的亚热带植物组成。到晚第三纪,该地区植被北坡第三纪初复杂得多,裸子植物及原始类型的被子植物,相对比第三纪初期减少,落叶阔叶林有所增加。在此期间,秦岭由于造山运动的结果,已有所升高,山麓和山前盆地是以榆、桦(Betula)、栎等属植物组成的阔叶林,其次还有榉、朴、桤木(Alnus)、柳、岑、漆树、银杏(Ginkgo)、柳杉、松等属及胡桃科一些植物。由于第三纪末期气候向着干燥的方向发展,在植物组合中松、榆等属一些植物的比率增高。第四纪由于气候的波动,植被也发生了多次的变迁。早更新世经历了四个阶段:初期由于气候显著转冷,形成针阔叶混交林,针叶树有云杉(Picea)、冷杉(Abies)、铁杉(Tsuga)、松等属一些植物、其中松属较多,其次尚有极少数柏科植物参与其内;阔叶树主要为榆、朴两属植物,其它还有栎、鹅耳枥、桤木(Alnus)、椴(Tilia)、桦等属一些种类。第二阶段气候又渐转暖,适应于冷湿条件的一些植物向山上退缩,山麓和山前盆地又为阔叶林占据,这时的阔叶种类组成与第三纪不同,占优势的是榆、栎、朴等属植物,其次是桦、鹅耳枥、桤木、山核桃(Carya)、椴等属和蔷薇科一些植物;裸子植物中主要是松属,其次为罗汉松属(Podocarpus)、金钱松属(Pseudolarix)、雪松属及柏科少量植物。第三阶段气候逐渐偏于凉温,出现针阔叶混交林,其中针叶树超过了阔叶树。针叶树为云杉、冷杉、松和铁杉等属,其次还有罗汉松属、雪松属及柏科少量植物;阔叶树由朴属、榆属和榆科其它一些植物组成,次要成分尚有柳、桦、鹅耳枥、栎等属。第四阶段气候更加冷湿,这时山麓和山前盆地出现了以云杉和冷杉属植物为优势的湿冷生针叶林,其中云杉比冷杉多一倍,其次是松属和铁杉属植物,罗汉松、落叶松(Larix)、雪松等属虽有出现,但数量很少;阔叶树中仅有榆、朴、桦、栎、椴等属少量植物。中更新世该地区为半干旱的温暖气候,秦岭山麓和山前盆地又为阔叶林占据。由于气候偏向干温,参与植被的草本植物中蒿属数量很大,其次是藜科和小本科植物。构成这一时期阔叶林的主要成分是桦属、鹅耳枥属、朴属、楮属(Broussonetia)的一些植物,其它如胡桃属、蔷薇科等数量不多;针叶树主要是松属,侧柏虽有出现,但数量极少。晚更新世该区植被又发生了几次显著的变迁。早期气候表现冷湿,山麓和山前盆地形成了以云杉和冷杉为优势的湿冷生针叶林,根据大化石鉴定,云杉为青杆(Piceawilsonii),在这类针叶林的组合中,云杉数量超过冷杉近一倍,其次为松和桦属植物,零星分布的尚有榆科和栎、柳、鹅耳枥等属植物。中期的气候向着偏干温方向转变,山麓和山前盆地植被突出的特点是一些喜暖的松、栎、核桃、鹅耳枥、榛、白腊树(Fraxinus)、山毛榉(Fagus)等属的植物集中出现;草本中蒿属和菊科、藜科、禾本科等成分占优势,其中蒿属最多,有向干旱发展的趋向。晚更新世后期,黄土区多次发现鸵鸟蛋化石,表明那时的气候比较干暖,相应的表现在山麓和山前盆地植被组合中,乔木种属和数量大幅度减少,仅出现不多的松、栎、桦属植物;非乔木成分中有蔷薇科、豆科、藜科、莎草科、禾本科、毛莨科、唇形科、菊科等植物,其中蒿属和菊科其它种属占绝对优势,形成了森林草原景观。晚更新世未期,秦岭地区的气候变冷,分布于高山地带的针叶林下移至山麓和山前盆地,以松占绝对优势,其次为云杉、铁杉及冷杉属植物,阔叶树出现很少。全新世中期气候已渐转暖,至今没有发生特大的波动,从山麓和山前盆地一些古植物资科[·17]看来,反映植被的状况大致相似,主要是栎、榆、朴、柿、胡桃、松等一些植物。上述事实表明,侧柏虽有出现,但其数量极少,只能作为那时植物区系上一个成分看待。特别值得注意的是,自全新世中期以来,气候并没有发生较大的波动,如果侧柏林是自然地带性植被,按理说就应该在这里存在,但从古植被的资料看来,这里不但过去没有以侧柏为优势的森林,甚至侧柏所属科属的其它种类,也没有作为地带性植被的优势种出现过。因此我们认为,把侧柏林看作符合地带性气候的优势稳定性植被,尚需要进一步讨论。自全新世中期至今,秦岭地区气候没有发生特大波动,植被按理应该处于稳定状态,但由于人为的影响,植被非但没有宁静下来,而且发生了很大的变化。现今秦岭北麓地带,广泛出现的侧柏林片段,就是由于长期人为活动的结果。原来的侧柏可能仅局限于山麓和低山地带一些岩石露裸的陡坡和山脊梁顶,这种现象在崂峪地区尤为显著,凡是一些石质陡坡和立岩空间全属侧柏林定居,相传这些地方只长侧柏,偶有个别畺子树同生。后来,由于该地带大面积植被破坏,使气候趋于旱化,特别是反复频繁垦殖,水土大量流失,土壤变得极度贫瘠,甚至形成岩石裸露的石质坡面。这种条件的形成,大大增强了侧柏对栎类和其它阔叶树的竞争能力,阔叶树难以适应,而侧柏林的面积却得到扩大和发展,据我们在太白山、崂峪、潭峪、太平峪、化羊庙等地考察,低山和山麓地带50—70年以前,主要是栓皮栎和少量麻的麻栎林,大部分散生侧柏林是近30—50年形成的。封山育林,保护植被,防止水土流失,使土壤和气候条件恢复之后,又加强了栎类或其它阔叶树对侧柏的竞争能力,侧柏林就大面积退缩,除局部山脊梁、悬岩峭壁之地仍为侧柏林占据之外,阔叶林又得到大量的恢复和发展。目前阔叶树侵入侧柏林,使侧柏处于严重受抑状态的事实并非罕见。该地带大部分栓皮栎、麻栎、山杨幼林中有散生的侧柏,侧柏生活力一般1—2级,具3级的植株很难找到,阔叶树与侧柏高度相当时,生活力就开始变弱,当阔叶树覆盖度达70以上并超过侧柏的高度时,侧柏林稍干枯。除水蚀强烈的空间外,一般由侧柏定居到被阔叶林演替约20—40年。上述事实表明,侧柏林在该地带过去和将来,作为地带性(水平和垂直)的显域植被,都是不可能的,从动态的观点分析,大面积的侧柏林是不稳定的,它只是作为植被恢复演替过程中之先锋乔木阶段而出现。因此,把目前星散分布的侧柏林,解说成由于人为破坏的结果,是没有根据的。对于地质时期,构成这里栎林的具体种类,根据现有的古植物资料,尚难以得出结论。关于近代秦岭北麓地带性栎林,我们认为是栓皮栎和麻栎林,其中栓皮栎林占