太原植被

太原森林植被的生态地理分布

森林(含灌丛)植被是长期的历史的产物,不同森林类型的生活环境各不相同,一定的生态环境则有一定的森林群落,有什么样的森林群落,就有适应该群落发生、发展和进化的生态环境。太原地区的生态环境较为复杂多样,因此,不仅森林类型不同,而且分布格局具有极其显著的区域性和多样性。

第一节 影响太原森林植被分布的生态因子

太原市地处山西高原腹地,位于晋中盆地北部,吕梁山山脉东坡。市境三面环山,中部及南部为汾河冲积扇平原,整个地形北高南低,呈簸箕形。在山西森林植被区划中属暖温带落叶阔叶林地带,主要特点是降雨偏少,水源不足而地下水埋藏深,日照率、日照时数高,夏季温高湿重,冬季寒冷干燥。栽培植被面积大,自然植被以落叶阔叶灌丛,灌草丛和草丛为主体,乔林主要分布在边远山地较高海拔地段。在上述环境条件下发育形成的地带性土壤主要是褐土。

一、综合性生态因子的影响

如前所述,森林类型的分布与其生存的环境条件紧密相关,各地环境条件的差异,必然导致森林具有不同的类型及其分布特点。这是因为,在不同的地区环境下各种生态因子有着不同的组合类型,为森林群落提供了多种多样的生活条件。就是在一个小的区域内,环境条件也有差别,也可引起森林群落形成及分布的不同。就太原森林的生态地理分布而言,着重全面地分析温度、水分、光照、地貌及土壤等生态因子的变化及其与其它有关自然地理条件之间的作用规律,进而搞清楚它们对森林地理分布规律性的影响。这样全面地、科学地反映综合生态因子与森林分布的相互关系。

二、水热因子的影响

森林群落象地球上种种自然现象一样,遵循着一定的规律,处在不断的运动变化过程中。森林群落的形成和发展虽然受着综合生态因子的制约,但是对森林分布起着主要作用的生态因子是水热条件。由于太原地区地貌类型的多样复杂,导致水热等因子的重新组合与分配的差异性,对森林类型及其生态地理分布产生深远影响。一般海拔高度的不同而引起的光、热、水分状况的再分配,导致森林分布随海拔不同而发生垂直分异规律性变化,则是受着每一个山体所座落的地理位置上的光热和水分条件的制约同一山地相同海拔高度上的不同坡向,由于受到太阳入射角度不同而产生的太阳辐射量、光热条件差异的影响,也受到海陆气流所带来的水热状况的影响以及立地土壤保水、蒸散状况等差异的影响,森林类型及其分布各不相同。

三、气候与地貌因子的影响

从生态系统的观点来看,太阳辐射是地球表面最主要的能源,它决定着陆地上各个生态系统的生产力。地球表面所接受的太阳辐射和光热分布状况,随着太阳投射到地面的角度不同而发生变化,并从赤道向极地呈纬向递减。尽管这些变化受到大气环境、地表性质的影响而有波动,但一般来说比较稳定。因此地球表面上出现不同的热量带和森林植被呈纬向分布的植被带。太原地区,森林的水平地带性分布主要受地貌小气候的影响,而总体分布则与大陆性季风气候有关联。我们进行太原森林生态地理分布的分析,着重考虑了各种地貌小气候因子的组合与森林之间的关系。

四、历史地理因子的影响

研究现存森林的形成和分布,不可忽视森林的历史演化过程。研究资料表明,现代森林的分布,既决定于现代的生态因子,也在很大程度上决定于古代的地质历史原因。由于太原地区曾属于亚热带区域,曾经绿峦起伏,森林植被覆盖极其完好,水环境优越。第三纪森林植物群落中尚有不少亚热带及热带植物种类。地质历史的变迁,导致了生态环境的分化,特别是水热条件的重新分配和组合,而森林植被的变化寓于其中。这种历史因素对太原森林的形成、发展和分布的影响,是现存森林起源及分布的佐证。

五、人为因子的影响

人类活动对森林群落分布的影响极其深刻,它决定了次生森林类型的形成、发展和分布。人们通过引种、栽培、驯化等活动,采用多种管理措施,能够把一些生态辐射大的森林树木,从乙地引到甲地,并使其成为人工森林群落。在长期的人类活动影响下,太原的原始森林植被已不复存在,均系次生森林植被,主要类型为灌丛和灌草丛,天然次生乔林的面积日渐减少,人工植被的面积不断增加。我们在分析太原森林植被的生态分布中,特别注意了工业因素及人类不合理利用土地对森林植被的破坏作用及对其分布的影响。

太原森林受上述生态因子的综合影响,特别是在原始森林植被破坏殆尽,现存自然森林植被残缺破碎的情况下,则给太原森林植被分布规律的分析带来很大困难。现仅根据实地调查和前述太原森林植被的变迁史和现存类型的分布特点进行初步分析,这无疑对太原地区的绿化、水保、风景区建设,生态环境的优化建设,农业的综合规划及自然资源的开发,利用和保护等有着重要意义。

第二节 森林的水平分布

森林的地理分布规律,首先反映在水平地带性上。所谓水平地带性分布规律是指从南到北的纬向分布规律及从东到西距离海洋远近的经向分布规律。太原南北纬度仅 56',东西经度只1°38'加之人类开发较早,土地开垦量大,森林反复受到严重破坏,支离破碎,面貌几尽全非。因此,森林水平地带性规律不甚显著。但是由于地貌的影响,水热条件的南北和东西差异仍然存在,森林群落类型中的种类组成、外貌、结构等相应的发生变化,局部地区仍可见到有地带性特点的残存类型,仍有规律可循,并具有一定的特殊性。

依据综合的自然条件,则将太原地区分为三大地貌单元,即东部山地(太行山西侧的延伸)、西部山地(吕梁山的东翼)和中部断陷盆地。东西两山直接阻碍着西北和东南大气环流对本地区的影响。东部山地承受西北冷气流的影响大于西部山地,加之其基质构造大部分为黄土,表现出干旱少雨、土壤贫瘠的生态特点。它对森林树木生长十分不利,主要植被群落为次生灌丛和灌草从,主要有蚂蚱腿子灌从、沙棘灌丛、蒿类草丛、白羊草草丛等。乔林植被以人工油松林为主,也有次生山杨林、白桦林。西部山地经受东南部暖湿气流的影响大于东部山地,地貌变化较大,基质发育,无论是森林类型中的种类组成,还是森林群落的多样性等,与东部山地相比,均显得复杂和丰富。其中,森林群落类型多,面积大,分布广。主要有油松林、侧柏松、辽东栎林、白桦林、山杨林、华北落叶松林、白杄林等。山地灌丛、山地草甸和草丛、灌草丛等植被类型也较发达。明显地反映出暖温带落叶阔叶林亚地带的群落生态特点。

人工植被,自南向北,各地的用材、经济林木、品种塔配,引种驯化,栽培技术等,都有一定的地带性分布规律。太原盆地南部,实现了以杨树为主的农田林网化以杨、柳、榆、槐、侧柏、桧柏居多的四旁绿化。经济林木种类较多,有枣、核桃、柿、葡萄、苹果、梨等。太原东山,山地人工林主要有油松林,次在边山地带有少量侧松、桧柏林经济林木主要有苹果、梨等。太原盆地北部,水热条件低于南部,实现了农田林网化和四旁绿化的树种,基本同于盆地南部,另在汾河滩有小片杨、柳、刺槐人工林经济林木以苹果为主。太原西山,华北落叶松、油松人工林,各个山地都有发展西边山地区,已建成以油松、侧柏、桧柏人工林为主的名胜、风景林旅游区经济林木较少,主要有苹果、桃桃等。由此可见,栽培林木和自然林木一样,其分布也具有一定的地带特征。

第三节 森林植被的垂直分布

地貌的起伏,直接影响气候和土壤,随着海拔的抬高,气温、光照、无霜期,降水、空气温度,风力,土壤等生态因子均发生相应的变化。随着海拔的抬高,温度降低,降水量相对增加光照、空气湿度、风力和土壤等发生显著差异。因此,海拔较高的山体,从低海拔到高海拔,森林的种类组成发生显著变化,群落类型在不同海拔高度的地带也表现出一定的差异,形成一定的垂直带谱,反映出明显的规律性。通常垂直带的基带群落类型与水平地带性群落类型相应一致。

太原森林是在特定的地理、气候、土壤和人类活动等综合影响下形成的自然体。特别是气候因素,除具有北暖温带落叶阔叶林亚地带所共有的气候特征外,还具有自身的特殊性,主要表现为温度日较差大、年较差大,年降水量少且分配不均衡。特别是受地貌的影响更大,导致了森林类型的多样性和生长发育及其分布的多变性,集中表现为垂直分布的显著性。

太原森林的南北分异性和东西分异性主要受地理气候因素和人为因素的制约。南部平川及东西山黄土丘陵山地、低海拔坡地,地势平坦,水热条件较好,绝大部分土地开垦为农田,自然植被只是些残存小片次生类型。是太原市粮、菜、肉、蛋等的重要生产基地。截至1996年,川区实现了农田林网化和四旁绿化,东西边山建起了名胜风景林旅游区城、镇、村庄的园林化建设,都有长足发展,对于优化城市及农村生态环境起到重要作用。并发展有枣、核桃、柿、葡萄、苹果、梨等果园、零星树。主要绿化树种有∶杨属、柳属、榆属、槐属、银杏属、刺槐属、丁香属、蔷薇属、白蜡属、松属、侧柏属、云杉属等。山麓及坡面,尚生长着受人类活动影响下形成的灌丛、灌草丛及草丛植被类型。灌从的主要建群种有∶荆条、酸枣、黄刺玫、小叶鼠李、扁桃木等灌草丛及草丛的建群种主要有白羊草、黄背草及蒿属植物。中部汾河沿岸的河漫滩上,除人工栽植有护岸林带和小片护岸林外,分布有以莎草、苔草、獐茅、委陵菜属等组成的草甸群落类型。低洼下湿地及常年积水处分布有以芦苇、香蒲、泽泻、慈菇以及莎草科多种植物为优势组成的水生及沼泽群落类型。湖泊、水岸及池溏等积水较深地段分布有多种水生植被,常见的优势种主要有∶金鱼藻、眼子菜属、孤尾藻属等。盆地盐渍化土壤上分布有以藜科、禾本科种类为优势的盐生植物群落。

东山黄土丘陵区,海拔 1000~1500m 之间,现状自然植被以落叶阔叶灌丛和灌草丛为主,植被覆盖度多在 70°左右,组成群落的优势种有黄刺玫、绣线菊、虎榛子、荆条、酸枣、杠柳、蒿类、白羊草、黄背草等。伴生种主要有照山白、二色胡枝子、地蔷薇、阴行草、火绒草、地榆等。一些地段尚有油松林、侧柏林,大都是中华人民共和国成立初期至 20世纪 60 年代发展起来的人工林。

上述区域,主要是农田植被和在人类反复干扰下发育的次生植被等相对高度较低,地势又较平缓,植被的垂直带分化很不显著,没有山地阔叶林及高山森林植被等的发育,山地针叶林多属于人工林(多是油松林,一般长势良好)。就植被的优势种和主要伴生种的成份分析,反映了诸植被类型与暖温带森林植被有着极其密切的联系,如果保护得当,大力开展人工造杯,有条件恢复成林。根据调查资料,东边山区域,人工营造的油松林、侧柏林,成活率高,也长势良好。

太原西部山地,海拔 900~2659m,地貌变化复杂,小气候多样,植被类型丰富,发育较好,垂直带分化明显,尤以云顶山最为典型。

海拔 900~1200m,多已垦为农田,田边、地埂及谷坡地上,尚有残生荆条、酸枣、蚂蚱腿子、沙棘、河朔尧花、三裂绣线菊、少脉雀梅藤等暖温性落叶灌木组成的群落片段土石山地下部的干燥阳坡上,多为以白羊草、蒿属、隐子草、达乌里胡枝子占优势的草丛及灌草丛群落片段。

山地灌丛植被分布广泛,类型多,发育良好,覆盖度较大,常见的主要类型有荆条灌丛、虎榛子灌丛、蚂蚱腿子灌丛、沙棘灌丛、黄刺玫灌丛、酸枣灌丛、三裂绣线菊灌丛、土庄绣线菊灌丛、牛奶子灌丛。其它灌木种类有陕西荚迷、忍冬属、枸子木属、少脉雀梅藤、鼠李属、本氏木兰、胡枝子属等。灌丛群落中常混生有少量落叶阔叶树种,如辽东栎、茶条槭、椴属、山杨、青杨、桦木属等。依此,太原地区的山地灌丛可能是由暖温带落叶阔叶林破坏右次生繁衍而来。

油松林和侧柏林是太原西山低中山地的主要森林植被类型。油松林林相整齐,生长良好,主要分布在阴坡和半阴坡的山地褐土地段,如阳曲县西山、古交市孤爷山、郊区天龙山南峰、石千峰等地,分布有生长良好的较大面积纯林。林下灌木主要有照山白、绣线菊属、虎榛子、黄刺玫、胡枝子、忍冬属草本植物的优势种主要有苔草、蓝花棘豆、白羊章、野古草、小红菊。

侧柏林呈片状零星分布,大多是人工栽培。主要分布在丘陵区域的阳坡、半阳坡,土壤多为粗骨型褐土,一般土层浅薄。大多为纯林,多呈矮型或灌丛状疏林。灌木层优势种主要有荆条、小叶鼠李等草本层常见的有苔草属、白羊草和耐旱的杂类草层片。

白皮松林在天龙山海拔 1300~1450m之间也有分布。主要分布在阳坡、半阳坡干旱、土层薄的山地褐土地段,多与侧柏、油松混生。灌木层优势种主要有黄刺玫、虎榛子、蚂蚱腿子、照山白、丽豆、河蒴亮花草本层常见的有白羊草、蒿类、羊胡子草、百里香、远志。

落叶阔叶林植被在海拔 1400m 以上的山地才有分布,但多为天然次生林、主要类型有阴坡、半阴坡的桦木林、山杨林、山榆林及阳坡的辽东栎林,也有山杨、白桦、油松、辽东栎等的混交林。林下灌木有榛子、忍冬、枸子木属、虎榛子、陕西荚蓬、胡枝子、绣线菊属、蔷薇属等种类。在局部较阴湿的坡地与沟谷中常常形成多种树木组成的杂木林,主要树种除杨、桦以外,还有椴树、槭属、花楸等。林下草本植物种类也较丰富起来,常见的有沙参、披针叶苔草、苍术、白羊草、地榆、蒿类、火绒草、小红菊、野古草等。

随着海拔的升高,立地生态条件发生明显变化,这里土层深厚、土壤肥沃、湿润程度有所增高,受人为干扰破坏的程度相对减弱,寒温性针叶林植被发育良好,如阳曲县西山、古交市岔口、娄烦县云顶山等地,是太原市的主要森林区。寒冷的气候、潮湿的土壤及其斑块状的水冻层的存在,使阔叶林的发育受到限制,而阳性针叶林——华北落叶松林却得以广泛生长,成为该地段寒温型明亮针叶林带的优势植被。但它与我国北部以兴安落叶松为主要成分的寒温型针叶林带具有明显区别。

华北落叶松林主要分布在云顶山海拔1600m 以上的生境中。随着生境的不同,它又有各种类型的分化,其中分布最多的是华北落叶松——忍冬、绣线菊林、间或有白杆、白桦、山杨混生林下灌木主要有金花忍冬、刚毛忍冬、土庄绣线菊等。山地缓坡上,林下草本层发达,灌木稀疏,构成了华北落叶松——草类林,林下植物比较丰富,常见的有绣线菊、苔草、细叶鸢尾、鹿蹄草、二叶舞鹤草、苔葱、铃兰、蕨类。华北落叶松林下的更新幼苗主要是白杆。

林,它也是一类寒温性针和林,建群种白杆喜温、耐阴,主要分布在云顶山高海拔阴坡、山沟温度条件较好的地段。林内阴暗湿润,下木层和草本层发育不良,苔藓层发达。常见的灌木种主要有刚毛忍冬、六道木等草本层以苔草为主。

除上述森林植被外,不同海拔高度、不同坡向均有灌丛植被分布。主要类型有黄刺政灌丛、虎榛子灌丛、沙棘灌丛,沟谷冲积扇地段有以刺粟、黄刺玫、沙棘、稠李、绣线菊等多种灌木组成的群落片段草本植物有乌头、马蔺、苔草、委陵菜。

高海拔山上的树线以上,气候更加严寒,风力强烈,乔林植被已不能适应生长,分布着低矮的箭叶锦鸡儿灌丛、沙棘灌丛和银露梅灌丛等。

太原森林植被的垂直分布系列各山地均有一定表现,海拔 1800m 以下的山体垂直带谱较为简单海拔 2000m 以上的山体,垂直带分化较为明显,带谱相对复杂。以云顶山为代表云顶山为吕梁山中段的次主峰,位于太原娄烦县西南部,海拔 2659m,是太原高差最大的山体。从山麓 850m 至山顶2659m,森林植被垂直带谱极其显著。我们依据植被类型及其分布,并参考植物区系成分的垂直分布和环境地理特征的垂直变化,将云顶山森林植被自下而上划分为落叶阔叶林带、针阔叶混交林带、寒温性针叶林带和高中山(亚高山)灌丛草甸带。

(一)落叶阔叶林带(850~1750m)

落叶阔叶林带为云顶山基带,这与温带落叶阔叶林地带相吻合。代表植被类型是辽东栎林、油松林,顶极群落为辽东栎林。因受人类活动的长期干扰,本带的完整性已被破坏。据此分为三个亚带。

1.温性针叶林亚带(850~1400m)本亚带的代表植被为油松林和侧柏林。其中油松林大多是中华人民共和国成立以后不同时期人工营造和天然次生的中幼龄林,林内常有辽东栎伴生现存自然植被以灌丛和草丛为主,有黄刺玫灌从、沙棘灌丛、蚂蚱腿子灌丛、荆条灌丛、酸枣、白羊草草丛、蒿类草丛等,它们是由辽东栎林反复破坏后形成的次生植被。本亚带并有大面积的农田植被,主要作物有玉米、小麦、谷子、黍、马铃薯等。

2.松栎林亚带(1400~1550m)本亚带代表植被为油松林和辽东栎林。油松林在本亚带发育良好,林内伴生有辽东栎而辽东栎林仅在局部地段的陡峭坡呈斑状分布。现存辽东栎林由于多次砍伐,林内常混生有油松。上述现象正是历史上辽东栎林是本亚带占优势地位植被类型的佐证。松栎林破坏后形成山杨林,严重时形成次生灌丛,如黄刺玫灌丛、虎榛子灌丛、沙棘灌丛、土庄绣线菊灌丛、多花枸子木灌丛等。

3.落叶阔叶林亚带(1550~1750m)代表植被为辽东栎林。在个别地段有辽东栎、油松混交林。辽东栎林破坏后形成山杨林和次生篷丛。

(二)针阔叶混交林带(1750~2200m)

针阔叶混交林带是落叶阔叶林带向寒温性针叶林带的过渡带,划带时则以不同地区的水热状况差异和建群种的生态适应特征为依据。云顶山地带的森林植被是由寒温性针叶树种和山地耐寒的阔叶树种组成,代表植被为青杄林、白杄林、华北落叶松林和白桦林,在局部地段有山杨林。白桦林和山杨林是寒温性针叶林破坏后发展起来的次生植被,目前,无论从群落结构还是更新过程看,都是比较稳定的。

(三)寒温性针叶林带(2200~2600m)

本带在云顶山森林植被垂直带谱中占显暑地位,代表植被是华北落叶松林、青杄林和白杄林,这三类森林群落的种类组成,群落结构和生境条件具有很大的相似性。其中华北落叶松林面积最大,是华北山地保存最好的地区之一。

(四)高中山灌丛草甸带(2600~2650m)

本带下限与寒温性针叶林带相衔接,代表群落为寒温性落叶灌丛,主要有箭叶锦鸡儿灌丛、银露梅灌丛另还分布有极端矮化的沙棘灌丛。由于组成这些灌丛优势种低矮密集,所以灌丛下草的种类相对贫乏,主要是苔草,常伴生有双花堇菜、委陵菜、蒲公英等。高中山草甸是本带的优势类型,主要为蒿草草甸和苔草草甸,立地地势平缓、草种丰富、植被盖度大,嵩草、苔草等多种优良牧草为牛、马、羊喜食,是当地群众夏季放牧的良好场所。

云顶山森林植被不仅具有我国暖温带山地森林植被垂直带谱的共同特征,而且还具有自己独特的3个特点1)在北暖温带落叶阔叶林亚地带,云顶山森林植被垂直带谱比较完整。2)我国北暖温带落叶阔叶林亚地带的地带性植被类型在云顶山植被垂直带谱中占有显著的地位,表现为上限高,幅度宽,基带植被分化较为显著。3)寒温性针叶林带垂直带谱宽,生长量大,与针阔叶混交林带连接紧密,显示出华北山地森林植被垂直分布的独特性。

第四节 森林植被的坡向分布

从太原地貌的整体看,东、西、北三面环山,中、南平缓,山地面积占总土地面积的 81. 86%,山地森林植被类型的坡向分布极其明显。侧柏林、白皮松林分布在阳坡的频率为 95%,云杉林及杂木林出现在阴坡的频率为 90%以上,辽东栎林主要分布在阳坡,山杨林以阳坡、半阳坡为主,桦木林主要出现在阴坡、半阴坡和半阳坡。灌丛群落的坡向分布也极明显,如阳坡分布有喜光耐旱的箭叶锦鸡儿、酸枣、山杏、小叶鼠李、三裂绣线菊等,由这些种类组成的群落多属向阳单坡向分布的群落草本植物中以白羊草、百里香、蒿类、本氏针茅等组成的群落以阳坡居多。即使同一群系的不同群丛,分布的坡向也有不同,如黄刺玫+白羊草灌丛仅出现在阳坡,而黄刺玫+羊胡子草灌丛则仅分布于阴坡。

森林植被的坡向分布,基于阴阳坡的生境不同。阳坡的地表温度、气温变幅及水分蒸发大于阴波,而空气湿度和土壤水分却比阴坡低阳坡土壤中的理化过程及强度大于阴坡,有机物质的分解、转化及迁移过程也都超过阴坡。因此阳坡的土层和腐殖质层厚度小于阴坡。太原地区阳坡的生境特征表现为土壤瘠薄,基岩出露温高湿低,土、气干燥,坡度较陡,多生长耐干旱,耐土壤瘠薄的阳性植物群落优势种类明显和建群种单一,结构简单,种类组成贫乏,以灌丛及灌草丛植被类型为主,次为温性针叶林。阴坡的生境特征表现为∶温凉湿润,土壤深厚肥沃,坡度较缓,多生长抗寒喜阴的植物种类,群落优势种类明显、复杂,乔林植被多生长在阴坡,灌丛植被也占有一定的面积。

有些植被类型是单坡向,如酸枣灌从、荆条、白羊草灌草从、白羊草草丛、蒿类草丛、侧柏林、白皮松林等出现于阳坡虎榛子灌丛、六道木灌丛、白杄林等多生长在阴坡,它们对坡向的适应具有专一性。有些植被类型对坡向没有严格要求,不同坡向都可分布,如黄刺玫灌丛、蚂蚱腿子灌丛、沙棘灌丛、油松林等。值得注意的是同一植被类型在山麓地段分布在阳坡,而在较高海拔地段分布在阴坡,植被这种转向分布往往与立地水分和热量条件相关。