探讨长白山植被演替

探讨长白山植被演替

阅读相关文献，提出长白山植被演替序列，文献标明出处。

一、长白山植被概述

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。

长白山是中国北方重要组成最丰富的山区植物区系，从大到小不同尺度上来看，长白山植物分布区属于中国植物分区中的泛北极植物区,中国-日本森林植物亚区,东北地区中的南部。长白山植被随着海拔高度的变化，具有较完整的植被垂直带谱，是欧亚大陆从温带到寒带植被水平地带性的缩影。长白山植物区系地理成分也比较复杂,以温带性质为主占83%（以北温带分布最多），寒带性质占3.4%,说明本山区与寒带极地有联系。

目前，长白山植被分布存在独特性，表现在不同坡向植被分布差异明显，且植被发育时间较短；植被带的稳定性较差，特别是岳桦（Betulaermanii）林带与苔原植被带变化尤为显著[6,7,11]。对长白山植被分布独有现象的产生，大多数学者认为是火山干扰的结果，但究竟是火山干扰的什么过程影响了植被演替没有结论。

二、长白山植被演替规律

（一）长白山火山爆发与植被演替关系

1、火山爆发年代与爆发前的植被

火山爆发不仅对植被产生直接影响，还通过改变成土母质、地形、水文等自然条件，间接地对火山喷发破坏后的植被演替产生持续性的影响。椐杨永兴等[36]研究,全新世以来长白山火山活动至少划分7个时期,尤其晚全新世以来,白头山火山活动次数更多,主要集中在距今1200～1000年,以火山灰喷发为主。

近期的三次活动分别为1597年、1668年、1702年,最近一次距今仅300余年,这3次火山喷发都发生长白山的东侧,规模较小,对长白山植被没有毁灭性的影响[12,56,91]。许多学者认为在公元450～600年左右时期的火山活动频繁,爆发规模也比较大,可能影响长白山植被最为严重。因此众多学者在长白山的不同坡向对炭化木、火山灰、木化石形成年代进行测定，虽然他们测定年代有差异,但都是覆盖采集地点的最后一次火口喷发所致，所以可能是同一次火山爆发形成。据此许多学者认为[36,56],公元589年左右的火山爆发是全球近2000a来最大的爆炸式火山大喷发之一，当时喷出巨量火山灰和浮石完全覆盖了火山锥体，毁灭了5000km2以上的原始森林，迫使植被重新演替[1,6]。

虽植被遭到严重破坏，但是学者们根据火山爆发时埋藏的炭化木和古土壤中的孢粉分析,可以推测出爆发前植被概况。赵大昌[57]在长白山西侧海拔1000m以下采集植被的炭化木进行分析,认为火山爆发前植被与现在植被基本一致,都是以红松为主,并混有多种阔叶树种的针阔叶混交林[37,57]。刘琪景等[12]研究了长白山高山和亚高山植被变化状况,通过木化石研究表明,由于高山植被距火山口最近,火山爆发对高山植被影响最严重,几乎毁灭火山口附近高山植被,乃至亚高山稀矮林某些种类。除此之外,长白山高山和亚高山植被在火山的爆发后,基本没有太大变化,只是林线大幅度的下降,潜在林线在2100m以上[63,67]。

火山爆发对长白山各坡向影响程度不同,其中以东坡破坏最严重,几乎毁坏了整个植被垂直分布规律,根据在海拔1200～1300m进行的古土壤分析和木材残体种类的鉴定表明,在该地区前一次火山爆发后形成的云杉、冷杉和落叶松林基础上,又接着被最近一次火山爆发所破坏,又重新形成现今的杜香落叶松林。

2、火山爆发后植被的形成与演替

火山爆发后的植被形成是需要一个漫长历史时期的,植被在火山喷发物上恢复是从裸地开始的。长白山火山爆发形成的裸地主要有两大类,即熔岩裸地和火山灰浮石裸地。熔岩地

需要长时期岩石风化,土壤形成和积累条件,才能侵入植物,需要经过从地衣--苔藓植--草本植物--灌木植物--乔木植物发展阶段。火山灰裸地植被演替可以不经过地衣--草本--灌木阶段可以直接发展乔木阶段,如桦树和落叶松等阳性先锋树种在有种源的情况下,在火山灰裸地可以成林。长白山火山爆发后植被演替情况比较复杂,依立地条件、基质因素的不同,其植被演替进程不同。

高山和亚高山植被遭到破坏后的演替规律：

高山冻原植被遭受破坏后,在熔岩裸地上需要经过地衣--苔藓--冻原植被演替阶段,在火山灰浮石上则可直接被冻原植被所侵占。

林线以下的森林植被遭破坏后的演替有几种情况:

①直接发生岳桦林或落叶松林;②冻原植被下侵,后逐渐被森林植被所代替,特别是在东坡的落叶松林,在林线以上附近,有生长旺盛而茂密的幼树,有的地段落叶松、岳桦林已上行到海拔2200m;③地衣--苔藓--苔原--森林。

低山植被遭到破坏后的演替规律：

赵大昌[57]认为低山植被火山爆发后形成和演替过程基本符合先阳性树种后阴性树种植被演替规律,在埋藏有大量炭化木的火山灰上重新形成的植被中,长白落叶松的伐根径一般在50～70cm,年龄为160～210年,而现在植被的立木组成为红松、云杉、冷杉、色木和紫椴等,径级较小,一般胸径在10～40cm,由此推测长白山在火山爆发后重新形成的现在植被,是以过长白落叶松的过渡,又恢复成长白山地区的地带性植被-红松(白松)阔叶混交林。

（二）长白山地带性顶极与次生植被的演替

1、地带性顶极及生态系统发生

刘慎谔[65]提出的地带性顶极,是受大气候条件控制,有什么样气候,就应该有什么样的地带性顶极,而且在一个气候区域内,只能有一个地带性顶极,其余的顶极都是非地带性顶极。从整体来说,红松阔叶混交林是受温带区域大气候控制下发育起来的地带性植被,但是气候是一个连续变化的生态因子,没有明显界限,只有人为划分的过渡性一些类型[19]。因此,红松阔叶混交林北界,由于受寒温带气候影响,形成温带与寒温带耦合气候区域,形成北方红松林。在长白山地区,由于红松阔叶混交林分布偏南,显然受暖温带与温带耦合气候和南来的日本海洋性气团影响,形成一个独特的地带性顶极类型——红白松阔叶混交林。

柯列斯尼科夫[93,94],在远东红松林分类体系中,把山地红松林划分3个气候群相:①典型红松林(红松阔叶混交林);②北方红松林(含有云杉、冷杉);③南方红松林(含有鹅耳枥和沙松)。陈大珂[45]认为红松林是以红松为单优势的针阔混交林,落叶阔叶树是混交林中红松的天然伴侣,而且在区系上,具有共同的系统发生关系[22]。徐振邦等[69]证明,椴树、水曲柳等阔叶树种是红松的良好伴生树种,能促进红松生长、互助和他感作用。

此外,红白松阔叶混交林,有较多阔叶树种混生,如黄檗、胡桃楸、水曲柳、山杯等这些树种都是第三纪残遗种,由于这些伴生树种的存在,更能说明红松阔叶林至少在第三纪已经发生。索恰瓦[97]认为,中国东北及俄罗斯远东部分红松林内针阔叶树种共同生活已有很长时间了,以至形成红松林的现代结构。组成东北混交林的群系是一个群落系统发育的系统[45]。它们有一个完整的分布格局,而且在生态序列空间中是各有其相应位置的。但是由于受人为的干扰红松林阔叶树种的大量增加或遭到破坏,形成各种阔叶林,因此有人把这种阔叶林视为长白山基带或地带性植被,这就把长白山红(白)松阔叶混交林与暖温带落叶阔叶林两个植被区域从本质上混同起来。

2、长白山植被次生演替

植被的次生演替是从原生植被遭到破坏后衍生来的,但由于原生植被的海拔高度,立地条件和破坏程度的不同,形成各种各样的次生植被类型。现按原生植被分布状况和立地条件