全 文 ：热带亚热带植物学报 2005，13(1)：59-64
Journal ofTropical and Subtropical Botany
台湾桤木引种气候生态适生区分析
朱万泽 ，王金锡2，薛建辉
(1．中国科学院成都山地灾害与环境研究所，四川成都610041：2．四川省林科院，
四川成都610081；3．南京林业大学，江苏南京210037)
摘要：选择了年平均温度、最冷月平均温度等9个影响台湾桤木 lnus厂0珊椰—口)分布和生长的关键气候因子，运用模
糊相似优先比法，探讨台湾桤木在我国的适生范围。结果表明，台湾桤木气候生态适生区主要分布在长江流域及其以南
的部分中亚热带、南亚热带和热带地区，适宜区表现出明显的热带南亚热带性质，次适宜区以中亚热带性质为主。适生
区的气候特点是：年均温度在 15℃以上，极端最低温在一10℃以上，年降水量在 1 000mm以上，一年中降水量<50mm
的月份不超过5个月。适生区气象因子的主成分分析表明，第一主成分温度因子 (年均温、≥10~C积温、最冷月平均温
和极端最低温)影响台湾桤木的成活和分布，第二主成分和第三主成分(温度和降水)的综合作用影响台湾桤木的生
长。四川和福建的引种实践表明，本预测具有一定的实用价值。
关键词：气候生态适生区：模糊相似优先比法：引种：台湾桤木
中国分类号：$722．7 文献标识码：A 文章编号：1005—3395(2005)01-0059—06
Climaticaly and Ecologically Adaptive Regions for
the Introduction of Alnus formosana
ZHU Wan—ze卜， WANG Jin—xi ， XUE Jian—hui
(1．Imtit~e ofMountain Harzard and Environment，CAS,Chengdu 610001，China；
2．Sichuan Forestry Academy，Chengdu 610081，China；3．Nanjing Forestry University,Nanjing210037，China)
Abstract：Based on nine climatic factors which afect the growth ofAIn fO／T／OSa／~．the adaptive regions for
introduction of the species were investigated using the fussy resemble priority ratio method fFRPR)．The nine
climatic factors are mean annual temperature， mean temperature of the coldest months，mean temperature of the
’
hottest"months， extreme minimum temperature， extreme maximum temperature
， mean annual cum ulative
temperature≥I OC， mean an ual precipitation，the number of months with monthly precipitation<50 ITln in a
year， and mean annual sunshine hours．The results show that the adaptive regions cover over 1 0 provinces along
the Yangtze River and its southern areas．The most adaptive regions are in southern subtropical and tropical zones
．
and folowed by middle subtropical zones．The conditions that suitable for the growth ofA．formos are：mean
anual temperature above 1 5℃，extreme minimum temperature above一1 0*C，mean an ual precipitation exceeds
1 000 nliTl， and the number of months with precipitation less than 50 nlln not exceed 5 months． Climatic factor
analysis indicates that the temperature is the first principal component afecting the survival and the distribution of
this species， while comprehensive efects of temperature and precipitation are the second and third components
which afectthegrowthofthe plant．
Key words：Normal region；Fusy resemble priority ratio method(FRPR) Plant introduction；A lnus formosaria
台湾桤木(Alnus form．sana)原产台湾省，为桦
木科桤木属落叶大乔木，是台湾重要的先锋造林树
收稿日期：200—03—31 接受日期 ：2004—07—12
基金项目：国家林业局948项目(99-4．03)资助
通讯作者 Corresponding author
种fIJ。台湾桤木干形通直、高大，这是区别于桤木属
其它种的重要特征之一；木材细软，纹理直，韧性
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热带亚热带植物学报 第 13卷
好，易于加工、成型，属二级木[2]。台湾桤木在原产地
分布较广，从平地到海拔 3 000 m的高山均有自然
分布，常在溪边、河谷、荒地、崩塌地形成纯林，为优
良水土保持和水源涵养树种[3I4]。台湾桤木为非豆科
菌根树种，能与固氮菌共生，为造林上重要的培肥
树种圈。它是阳性树种，适应性强，喜光、喜湿且耐
湿、耐瘠薄，并具有一定的耐旱能力【司，它生长快，4 a
生树高达 1 1 m，胸径达 12 cm[司。南非于 1982年引
种台湾桤木，在排水良好的湿润土地上，8 a生的单
株最高达20 m，胸径达27．8 cm，木材年生长量达
15m hm。，其中6—8a间，木材年生长量为24m3hm-2，
生长表现良好，被认为是南非最有潜力的商用造林
树种【7】。我国福建南平等地也相继引种成功【&9]。本文
根据树木引种气候相似理论㈣，在分析台湾桤木原
产地气候适应性的基础上，应用模糊相似优先比
法，对我国黄河以南，尤其是长江以南引种台湾桤
木的气候生态适生区进行初步分析，并采用主成分
分析法分析影响台湾桤木存活和生长的主要气候
因子，旨在为各地科学开展台湾桤木引种栽培提供
参考。
1分布和生境条件
地理分布 在原产地，台湾桤木分布较为广
泛，水平分布在北纬21o51-25o15-，东径120~一122~：
垂直分布于海拔 250—3 000 m的山区、平地、沟谷、
溪边等，以海拔 1 000—2 000 m分布为多。在地理位
置上，以台湾北部和中部山区、中央山脉最多。台湾
中部的涸水溪和大甲溪为台湾桤木天然分布丰富
区。据廖天赐的调查，台湾桤木在低海拔地区以山
谷或溪边为主，在中海拔地区则多分布在偏北坡
向，而在海拔 2 000 m以上则较不受限制【1】，反映出
台湾桤木分布的温带性质。
气候 台湾桤木原产地台湾，主要受海洋气
候的影响，属变性季风气候类型。热量资源较为丰
富，除高山外，年均温度都在 21℃以上，最冷月平均
温一般都在 10"C以上，最热月为 27—28~C，雨量充
沛，年降雨量一般在 1 500iTlrn以上，中央山地可达
4 000iTlrn以上，雨季较长，有明显的干湿季；年均相
对湿度80％以上，孕育了丰富的热带亚热带植物区
系成分和植被类型。中部山地海拔较高，气候分带
明显，因而具有多种不同的垂直带植被类型【1]。
土壤 台湾桤木一般分布在山地黄壤、黄棕
壤、棕壤、红壤灰化土和石质土等，成土母岩以第三
纪发育的板岩为主。土壤偏酸性，交换性钙含量不
高，有机磷、钾含量较低，但有机质、含氮量及阳离
子交换量较高，土层较浅薄，含砾较多。台湾桤木抗
旱性不如耐湿性，故对土壤水分要求较高。据报
道[12]，台湾桤木生长地土壤要求比较湿润，属需水量
较高的树种。
2研究方法
2．1气候因子的选择
对引种地与原产地气候因素进行比较分析，是
树木引种成功与否的首要工作。通常，气候条件中
与林木生长、分布有关的主要有温度、水分条件等。
具体表现在：林木生长发育要求一定的温度范围和
温度持续期 (温暖持续期或低温持续期)，活动积
温；以及降水量的多少和分布。为此，根据台湾桤木
自然分布区和现有引种栽培成功地区的气候条件，
选择了9个关键气候因子，即：年平均温度、最冷月
平均温度、最热月平均温度、极端最低温、极端最高
温、≥10℃年均积温、年均降水量、一年中月降水量
<50 mm的月数和年均日照时数，作为台湾桤木气
候生态适生范围研究的比较因素。
根据台湾桤木分布区的气候特征，本研究选择
了黄河以南的四川I、云南、重庆、贵州、广西、湖南、
海南、江西、江苏、浙江、福建、上海、陕西、河南、安
徽共 17个省 (市)进行台湾桤木气候生态适生范
围分析。各省 (市)气候站资料的选择，按照全面、
详细、有代表性的原则，通常每个省 (市)按东、南、
西、北方位各选 1个代表性的站，加上一个省会城
市站，一般5-6个站，共选择了 17个省 (市)的80
个气象站资料，固定样品采用台湾桤木自然分布区
的台湾台北、台湾台中(南投和社)、台湾台中(大
甲溪)3个具代表性的气候资料。
2．2统计分析方法
相似优先比的含义就是以成对的样品与一个
固定的样品作比较，以确定哪一个样品与固定样品
更相似，从而选择与固定样品相似程度较大者。本
文选用欧氏距离相似优先比法[13】，分析过程如下：
设有一样品集合X， 一{X，，X：，⋯， )；每个样
品具有 S个因子，即：
一{ ，⋯， ) (i一1，2，⋯，n，n=80；
一1，2，⋯，m，m=9)。
， ，为其中任意两个样品，固定样品为 。
(1)首先对原始数据作标准化处理，用公式：
= ／ (i=1，2，⋯ ，80；
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第 l期 朱万泽等：台湾桤木引种气候生态适生区分析 61
s=l，2，⋯ ，9)
式中： 为第 i个气象站的第 S个气象因子数据；
， 袖 分别为第s个因子在样品中的极大值和极
小值。当 时，则 ’ 一1；当 时，则
’
-
- 0，于是X’ ∈[0，1]。
(2)用相对欧氏距离计算被选样品置与固定
样品 之间的差异，用公式：
、／ ’ 一
(3)计算相似优先比：r ／ + )(i ；
≠ )， 1一
另令 —i-,．／z0，于是求得模糊相似矩阵为：R一【
(4)取 水平截集评选出备选样品的相似次
序。就矩阵R顺序由大而小地选取 值，以首先达
到除对角线外全行为 1的入截矩阵所对应的站号
和台湾固定样品最相似，并记以序号 1，然后删除该
站影响，亦即令矩阵中该行的所有元素为0，再降低
入值，依次求取其它相似站号，并分别记以序号2、
3、4等。
将选取的80个气象站资料分别与固定样品台
湾台北、台湾台中 (南投和社)、台湾台中(大甲
溪)气象资料进行相似优先比排序，再得出各站综
表 l台湾桤木引种气候生态适生区分析
Table 1 Climaticaly and ecologicaly adaptable regions for introducing A．formoso,~
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62 热带亚热带植物学报 第 l3卷
合排序。
3结果和分析
3．1气候生态适生区分析
台湾桤木引种气候生态适生区的模糊相似优
先比排序结果见表 1。表中序号值大小基本反映了
各站的综合气候生态条件与台湾固定样品的综合
相似程度大小，序号越小，表示相似程度越高；序号
越大，表示相似程度越低。综合气候生态条件与台
湾桤木原产地相近的站排在前，差异越大的站排在
越后。从表中还可看出，同一省内的各站相似程度
也是有区别的。现将我国长江以南地区引种台湾桤
木的气候生态适生区大致分析如下：
适宜区 其综合气候生态条件和台湾桤木
原产地最为相似，可作为我国的重点引种栽培区
域，在气候特点上，以热带、南亚热带性质为主，亦
包括少数中亚热带性质。本区主要包括：
(1)华东地区：福建省大部 (邵武除外)、浙江
省南部、江西省南部(赣州、吉安)；
(2)华中地区：湘西北山区，鄂西南山地 (恩施
一 带)；
(3)华南地区：广东省，广西大部；
(4)西南地区：云南西南部的思茅、景洪一带，
云南东部文山州一带。
次适宜区 本区综合气候条件和台湾桤木
原产地比较相似，比较适合台湾桤木的引种，从气
候条件来看，主要以中亚热带性质为主，亦有少数
南亚热带和热带性质。
(1)华东地区：上海，浙江中部及北部，闽北部，
江西北部，江苏东南部；
(2)华中地区：湖南大部，鄂西南山地、宜昌一
带；
(3)华南地区：海南省，广东西南，广西北海；
(4)西南地区：云南中部，川南、川中、川东北、
川西成都，重庆大部；
不适宜区 这些地区的综合气候生态条件
与台湾桤木原产地差异较大，故划为台湾桤木引种
的不适宜区。简单地说，除以上适宜区、次适宜区以
外的区域都属于不适宜区。
3．2适生区的气象因子分析
以模糊相似优先比法确定的台湾桤木气候生
态适宜区和次适宜区的气象因子 (年均温、最冷月
平均温、最热月平均温、极端最低温、极端最高温、
≥l0℃积温、年降水量、一年中月降水<501nnl的月
份数和年日照时数)，进行主成分分析 (以累计贡
献率90％作为主成分入选标准)。从表2看出，第一
主成分所表示的是温度的综合因子，特别是年均
温、≥l0℃积温、最冷月平均温和极端最低温；第二
主成分以最热月平均温特征向量为最大，其次为极
端最高温和年降水量，一年中降水<501nn1月份数
表 2 台湾桤木适生区主要气象因子主成分分析
Table 2 Data obtained from principal component analysis ofmain climatic factors in regions adaptable for the growth ofA． 埘l口
特征值 Eigenvalue(?)
累计贡献率Acumulative
contribution rate(％)
特征向量 Eigenvector
2．2455
72．62
0．0l53
0．5049
年均温Annualmeantemperature
最热月平均温Mean
tempe rature of hottest month
最冷月平均温Mean
tempe rature of coldest month
极端最低温 Extreme
minimum temperature
极端最高温Extreme
maximum temperature
≥l0℃积温Acumulative
temperature≥10"(3
年降水量 Annualprecipatation
月降水<50 mm月数Number of
months witIl monthly pricipitation
<50mm
年日照时数 Annual sunshine hours
一㈣一一
l 7 6 7 3 l^ 册 一n n n
眦 粥 舛 懈 钉 铂 ∞ 卯 加4 OO O O O O On O
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第 1期 朱万泽等：台湾桤木引种气候生态适生区分析 63
是限制因子；第三主成分中极端最高温因子的特征
向量值为最大，其次为最热月平均温和一年中降水
<50 nllT1月份数，限制因子为年降水量。分析表明，
第一主成分温度因子决定台湾桤木的成活，第二主
成分和第三主成分温度和降水的综合作用影响台
湾桤木的生长。
3．3台湾桤木引种实践
四川省乐山、广元、北川、宜宾于2000年开展
台湾桤木引种，3 a生台湾桤木生长情况见表 3。从
表3可以看出，四川4地引种台湾桤木的树高和胸
径生长均小于福建同安和南平。方差分析表明，各
引种地组内树高和胸径生长均无显著差异，乐山市
中区和福建同安、南平无显著差异；四川北川 (1)、
四川北川 (2)、广元元坝、宜宾屏山 (1)和宜宾屏
山(2)之间无显著差异，但与福建同安、南平存在
显著差异。根据本气候生态适生区预测，福建来舟
林场属台湾桤木引种适宜区，而四川乐山、广元、北
川、宜宾均为台湾桤木引种次适宜区，乐山引种台
湾桤木生长表现较好与其管理水平 (人工施肥)有
关，表明本预测有较好的应用价值。广东省林业科
学研究院在佛山市林科所引种的台湾桤木，1 a生
苗高达 1．15 m，而四川各地引种 1 a生苗高大多在
1 m 以下。
4讨论
生物气候预测分析是选择外来树种和确定弓
种栽培范围的主要方法，王豁然等[14】曾对巨桉
(Eucalyptus grand~)，陈红星等[15]曾对 日本甜柿
(Diospyros )在我国的气候生态适生范围进行过
分析预测，并将预测结果应用于引种实践，取得了
良好的效果。计算机技术的发展应用，进一步提高
了生物气候预测的精确性和可靠程度。预测的关键
在于准确选择影响外来树种在新环境中正常生长
发育的气候因子。许多学者指出，极端最低温在生
物气候预测分析中尤为重要[14151，本文的研究结果
亦证实了这一点。
台湾桤木在原产地分布很广，海拔落差可达
2 500nlTl以上，温差可达 10℃以上。但有一点很重
要，台湾桤木原产地无论是低海拔地区，还是高海
拔地区，降水资源都较为丰富，年降水量均在
1 500 nlTl以上，并且分布区内还有随着海拔的升
高，降水量增多的趋势，在台湾中部地区中央山脉
一 些高海拔分布区年降水量可达 3 000 mm以上，
表明台湾桤木生长对水分要求较高，以及高海拔自
然分布的温带特征。但由于长期适应台湾热带、亚
热带海洋气候，台湾桤木分布又表现出明显的热
带、亚热带性质，分布在热带、亚热带低海拔地区的
台湾桤木首先要克服高温的影响，其适应方式为叶
片气孔导度提高，且根、茎具有高水分导度，以此维
持较高的蒸腾速率，从而降低叶片温度[1】。
气候生态预测结果表明，台湾桤木适生区主要
分布在长江以南的部分中亚热带、南亚热带和热带
地区，这些地区气候的共同特点是：年均温度在
表3台湾桤木引种 3 a生树木生长情况比较
Table 3 The growth of3-year-old Alnus formosana in diferent sites
Shizhongqu，~ shan
北川县曲山乡(1)
Qushan，Beichuan(1)
北川县曲山乡(2)
QUshan，Beichuan(2)
宜宾翠屏区(1)
Cuipingqu，Yibing(1)
宜宾翠屏区(2)
Cuipingqu，Yibing(2)
广元市元坝区
Yuanba,Guang~ an
福建同安
Tong’an，Fujian
福建南平
Nanping，Fujian
Purple soil
山地黄壤 Yelow
mountain soi1
山地黄壤Yelow
mountain soi1
山地黄壤Yelow
mountain soi1
山地黄壤 Yelow
mountain soi1
山地黄壤 Yelow
mountain soi1
赤红壤
Latored soil
山地红壤 Red
mountain soi】
8 2 5 8 3 》 "
5 3 ∞ 3 4
如 如 如 ∞ 如
m m m 0 2
∞ ∞ 如 如 ∞ ∞ ∞
0 0 0 0 0 0 0 珊 珊 跚 湖 锄
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热带亚热带植物学报
15℃以上，极端最低温在一IO*C以上，年降水量在
1 000 mm以上，每年月降水量<50 mln的月份不超
过 5个月，这些条件能基本满足台湾桤木的生长发
育。四川和福建两地台湾桤木的引种实践表明，本
预测具有一定的应用价值。在我国的温带和暖温带
地区，温度和降水难以满足台湾桤木生长发育的要
求，引种时应慎重考虑。同时，在台湾桤木气候适生
区内，由于地形复杂，且各气象站所反映的气象因
子有一定的局限性。因此在预测适生范围内营造大
面积人工林之前，应进行必要的引种试验。除气候
因素之外，还必须考虑海拔、地形和土壤条件等其
它因子。
参考文献
【l】Huang W L(黄威廉)．Vegetation of Taiwan[M】．Beijing：China
Environmental Science Press，1993．83-I 16．(in Chinese)
【2】 WangH SH．Thefine slructureofAlnu~formos~ 【J】．
Quart J Chin For(中华林学季刊)，1993，26(1)：77—92．(in
Chinese)
【3】LinXH(林信辉)，Zhang JB(张俊兵)．A study on vegetation
characteristics across dilapidation land and its physiological
responsetomiddle dominantplants【J】．Chin J SoilWaterConser
(中华水土保持学报)，1995，26(1)：l一6．(in Chin~ )
【4]Zhang J B(张俊兵)，LinX H(林信辉)．A studyon characteristics
rootforcefordominantplantsacrossmiddledilapidationland【J】．
Chin J Soil Water Conser(中华水土保持学报)，1995，26(4)：235—
244．(in Chinese)
【5】 LeeMz(李明仁)．Seasonalvariation ofactiolthizal rootnodule
biomass and symbiotic nitrogen fixation in natural stands of
formosanaalder【J】．Quart JChin For(中华林学季刊)，1986，19
第 13卷
(3)：13—23．(in Chinese)
【6】Guo B z(郭宝章)．Guides to silviculture【 ．Taipei：National
Compile Press，1992．466-476．(in Chinese)
【7】Zwolinski JB，DonaldDGM，GerischerG F RJ Characteristics
and wood properties ofAlnua formosana successfuly in~oduced
into South Africa【J】．South Africa For，1992，163：3l-35．
【8】Zhou G S(邹高顺)．Research on silvicultural and nitrogen-fixing
characteristicsofAlnuaformos~ 【J】．JFujianColFor(福建林学
院学报)，1995，l5(2)：ll2一ll7．(inChinese)
【9】Huang J B(黄家彬)，Li z z(李志珍)．Study on symbiotic nitrogen
fixation ofAlnua 丌r| 【J]．J Fujian ForSciTechn(福建林业
科技)，1991，18(4)：25—28．(in Chinese)
【101 Wang M J(t名金)．Summary ofTree Introduction and Dome-
stication 【 ．Nanjing： Jiangshu ScientificandTechnological
Press，1990．(in Chinese)
【ll】 Liao T X(廖天赐)．A basic study on ecophysiology ofAlnu~
丌rj 【D]． Talpei： Plant Institute of Talwan Zhongxing
University,1998．(in Chinese)
【12】Hong F w(洪富文)，Cheng W E(程炜Jh)，Chen Z F(陈正丰)．
Growth and related soil pmpcrtites of a 6-year old mixed
plantation ofTaiwan zelkowaandalder【J】．Taiwan For Sci(台湾
林业科学)，1996，ll(1)：103—108．(inChinese)
【13】HuoZx(贺仲雄)．FuzzyMathandItsUtilization[M】．TianJ’ing：
TianjingScientifcandTechnologicalPress，1983．(inChinese)
【14】 WangHR(王豁然)，YanH (阎洪)，ZhouWL(周文龙)．
Provenance trials and prediction of suitable planting area based on
bioclimaticanalysisforEucalyptus grandisinChina【J】．ForRes
(林业科学研究)，1989，2(5)：41 l-4l9．(in Chin~)
【15】ChenH x(陈红星)，Wang JF(王劲风)，GongBC(龚榜初)，eta1．
Apreliminaryanalysisofsuitable ecological regionforintroducing
Japanese sweet persimmon[J】．For Res(林业科学研究)，2000，13
(3)：323—327．(in Chinese)
维普资讯 http://www.cqvip.com