恢复森林植被是西北地区改善生态环境、治理水土流失、涵养水源的重要手段,了解和掌握该地区森林植被组成、分布及其与水分的条件关系是合理恢复森林植被的基础。本文根据六盘山2005年森林资源一类清查数据和在六盘山香水河小流域内样地尺度上为期2年的生长与水文定位观测数据,分析了六盘山典型植被的组成、空间分布、生长及其与土壤水分的关系,得到如下主要结果:1、六盘山森林植被的组成六盘山森林覆盖率在2005年已达到72.8%,其中由辽东栎(Quercus liaotungersis)、桦树(Betula spp)、柳树(Salix cathayana)和山杨(Populus davidiana)等组成的天然次生林面积占六盘山森林总面积的68.7%,人工林仅占31.3%,主要为华北落叶松(Larix principris-upprechtii)人工林。根据各树种在六盘山的多度、频度及优势度计算出的重要值顺序是:柳树(54)>辽东栎(44.6)>桦树(44.3)>华北落叶松(41.5)>山杨(36.1)。2、主要森林类型在六盘山的分布1)辽东栎林作为六盘山的顶级群落类型,它分布在海拔1840～2420m的阴坡、半阴坡和半阳坡,山坡较陡,其中96.4%的辽东栎林分布在坡度大于15°的山坡上。林下土壤较厚,均大于30cm,其中有21.4%的辽东栎林下的土壤大于60cm,但腐殖质层较薄,有75%的辽东栎林下的腐殖质层小于10cm。林下枯落物较少,其中64.3%的辽东栎林枯落物厚度小于5cm。2)桦树林分布在海拔1780～2840m之间,但84.1%的桦树林分布在海拔2300米以上较陡的山坡(坡度>15°)上,甚至有10.5%的桦树林分布在坡度大于45°的山坡上。桦树林在各个坡向都有分布,但主要分布在半阴坡(47.4%)和半阳坡(21.1%)。桦树林下土壤厚度不等,有10.5%的桦树林下土壤厚度小于30cm,还有42.1%的桦树林下土壤厚度大于60cm。3)柳树林分布在海拔2340～2690m的半阴坡和半阳坡,柳树林分布的坡度相对较缓,其中有86.6%的柳树林分布在坡度大于15°的山坡上,还有少部分分布在缓坡和谷底。柳树林下土壤较厚,其中66.7%的柳树林下土壤厚度为30～60cm,有33.3%的柳树林下土壤厚度大于60cm。4)山杨林分布在海拔1790～2470m的半阴坡(41.7%)、阳坡(33.3%)和半阳坡(25%),是在阳坡分布最多的天然次生林,山杨林主要分布在坡度大于15°的山坡的下部(50%),在分布高度和坡向上与辽东栎林有较多的重叠。5)华北落叶松人工林分布在海拔1740～2700m,在各个坡向均有分布,其中以半阴坡(41.3%)为主,半阳坡(21.7%)、阳坡(21.7%)、阴坡(10.9%)和平地(4.3%)亦有一定的分布,华北落叶松林下土壤较厚,有60.9%的华北落叶松林下的土层厚度为30～60cm,有34.8%的华北落叶松林下的土壤厚度大于60cm。3、主要森林类型的结构特征1)辽东栎林现有的辽东栎林多为幼龄林,平均林龄30年,林分密度较大,平均1204株/hm2,树木平均高度7.8m,平均胸径12.4cm,胸径5-10cm的辽东栎株树占50%以上,平均木材蓄积量仅为39.9 m3/hm2。随着海拔高度增加、坡位从坡上到坡下部,坡向从半阴坡到半阳坡,林分密度增大、平均树高和胸径增加,这主要是因为沿此梯度林龄在增加。而且随着年龄增加,辽东栎林的平均胸径以0.8cm/年的速度增大,作为主要先锋伴生树种的山杨在林内的比重则下降,说明六盘山区的现有辽东栎林正处于正向演替阶段,更趋稳定。2)桦树林主要由红桦(Betula albo-sinensis)、白桦(Betula platyphlla)、糙皮桦(Betula utilis)等树种组成,在25%的桦树林中桦树比率超过90%,林内常混有柳树、山杨和其他杂木。林分平均密度为756株/hm2,平均胸径为12.2cm,胸径随海拔升高没有明显变化,平均树高10.0m,并且随海拔升高而减小。桦树林的郁闭度为0.1-0.9不等,平均为0.5,因此林下灌木层和草本等比较发育,其中84.2%的桦树林下灌木层盖度大于25%,73.7%的桦树林下草本等盖度大于25%。3)柳树林柳树是柳树林的主要建群种,在71.4%的柳树林中其比率超过60%,并伴生有桦树、华山松等。林分平均密度1093株/hm2,平均胸径为10.2cm,胸径和树高随海拔升高而下降。林下灌木层和草本层不发育,其盖度大于50%的样地都仅占6.7%。4)山杨林是植被退化后恢复的先锋群落,山杨是其建群种,在70%的山杨林中其比率超过40%,并混生有桦树、辽东栎、少脉椴、华山松、柳树等。林分密度变化于105-1695株/hm2,平均为900株/hm2,其中有30%的山杨林密度低于600株/hm2,林冠郁闭度较小,其中80%的山杨林的郁闭度小于0.5%。平均胸径为11.1cm,平均树高为9.1m,且胸径和树高随海拔升高而减小。林下灌木层较发育,其中灌木层盖度超过50%的山杨林占一半,但林下草本层不发育,有一半的山杨林下草本层盖度小于25%。山杨林下更新苗较少,仅在个别样地中出现一些高度小于30cm的辽东栎和椴树幼苗。5)华北落叶松人工林为近年人工栽植的华北落叶松纯林,林龄较小,为2-33年不等,其中35%的华北落叶松林林龄小于10年,林龄大于20年的仅占13%。林分密度较大,但由于林龄小,因此林内胸径大于5cm的树木较少,因此华北落叶松林胸径大于5cm的树木的平均密度仅为627株/hm2,平均胸径9.9cm。由于林分密度大,林下灌木层和草本层均盖度较低,林下树木更新也差,几乎没有更新幼苗。4、典型植物生长与土壤水分的关系1)华北落叶松华北落叶松侧枝生长具有明显的季节性,其中5月中旬至7月初为快速生长期,平均日生长速率为0.11cm/天,7月中旬生长减慢并逐步停止。生长速率还受土壤含水率的影响,表现为土壤含水率高,生长速率快,生长季累积生长量大,如生长季平均土壤含水量最高的上坡位,含水量为23.2%,侧枝生长季累积生长长度为8.8cm,而生长季平均含水量为20.3%的中坡位,侧枝生长季累积生长长度为4.7cm。通常认为水分和光照条件影响生长,但林分密度降低,水和光的竞争减弱,生长速率会增加,然而,本研究发现间伐后第一年华北落叶松的侧枝生长和间伐后的林分密度大小没有直接关系,而是与间伐前的密度呈正相关关系,即间伐前密度大,侧枝生长慢;间伐前密度小,侧枝生长快。2)灌木:枝条生长主要集中在5月上旬至7月中旬,但生长速率与灌丛结构有关,混植了28%的华北落叶松的灌丛(2号样地)中华北落叶松树木枝条生长速度明显大于混植了2%的华北落叶松的灌丛(1号样地)中华北落叶松的枝条的生长速率。快速生长也消耗了较多的水分,在6月中旬以前2号样地的土壤含水量明显高于1号样地的含水量,但之后又渐渐较1号样地低。3)阳坡草地:阳坡草地植物快速生长主要集中在5月初至7月中下旬的时间段内,之后生长逐步减缓并停止。对比上、中、下坡位样地内草本植物生长高度及其盖度,发现坡中位样地植物生长高度及盖度都最高,而坡下样地虽然植物生长高度较低,但盖度较高。分析原因这可能与不同坡位样地间的土壤水分差异有关,其中中坡位样地的土壤含水率相对较高而且稳定,这有利于植物的生长,而下坡位样地的土壤含水率虽然稳定但较低,不利于植物生长,上坡位的土壤样地水分波动过大,不能给植物生长稳定供水也不利于植物生长。供水量和供水的时间分配影响植物生长速率。在生长季前期(5月28日)土壤水分较低时,浇水量越多,植物生长越快,如每次浇水量为5mm/10天、10mm/10天和15mm/10天,生长速率分别为0.24cm,0.25和0.34。在浇水量相同,时间分配不同时,以多次少量浇水对生长期早期的植物生长最有利,如10mm/5天的浇水方式下植物生长速率为0.4cm,而20mm/10天和30mm/15天浇水方式下的植物生长速率分别为0.26cm、0.24cm,而生长季后期则以20mm/10天的浇水方式下的植物生长最快。4)阴坡草地:位于华北落叶松林下,其中的植物生长受光照、水分等多种因素影响,其中下坡位光照、水分条件较好,植物种类丰富,高度较高,而上坡位的土壤含水率较高,但光照较差,植物构成种类较少,植物较矮,盖度也较低。