增加種源樹種促進側柏林演替技術及短期效果1)

李云峴 楊學民 馬占元 秦 飛 關慶偉 楊瑞卿

(徐州市市政園林局，徐州，221009) (南京林業大學) (徐州工程學院)

增加種源樹種促進側柏林演替技術及短期效果1)

李云峴 楊學民 馬占元 秦 飛 關慶偉 楊瑞卿

(徐州市市政園林局，徐州，221009) (南京林業大學) (徐州工程學院)

根據徐州市云龍山側柏林的現狀及社會發展需要，制訂了人工促進側柏純林演替的目標、原則，確定了間伐撫育和林窗開設的標準，提出了種源樹種及其配置方式和栽植、管護技術方案。林分改造后各樹種生長良好，植物多樣性顯著增加，景觀質量明顯改善，風景林的效能已初步形成。

徐州市云龍山;石灰巖山地;側柏林;森林演替

林分改造是根據當地的地帶性森林植被類型，有目的地選擇一些適合當地生長的樹種，通過人為措施對現有生態等級較差的森林進行改造，從而促進森林向地帶性森林群落演替或按設計目標形成某種植物群落的一種造林方式。作為一種森林景觀營建技術，國外的研究多以工業用材林為對象，作業方式以主伐喬林占主導地位，對撫育間伐較少應用[1-2]。與國外的情況相反，我國的研究主要集中在低效林分撫育改造方面[3-5]，研究內容包括空間結構分析與量化撫育采伐對象[6]、郁閉度與林內景觀的美景度關聯性[7]、色彩豐富度和色彩均勻度與風景林的合理經營措施[8]、立地質量對風景林構建的影響[9]、林內林冠下套種、隔帶皆伐更新、小塊狀皆伐造林的效果[10-14]等。在側柏林(Platycladus orientalis forests)方面，程金華、梁波等對間伐撫育技術等進行了探討[15-16]，李效文等采用SBE法對北京山區低山厚土中齡側柏游憩林的合理構成及撫育技術模式進行了研究[17]。但是，有關在側柏純林中人工增植大規格的種源樹種以促進側柏純林演替方面少見報道。筆者通過對徐州市云龍山人工側柏林植被以及立地條件的調查分析，從生態健康、景觀優美目標出發，開展以增加種源樹種為中心的人工促進側柏林演替技術的研究，著力解決其因立地質量差、造林密度大、自然演替進程非常緩慢等造成的生態和景觀質量低的問題，為同類工作提供參考。

1 立地條件及森林資源概況

徐州市位于淮河以北、黃淮海平原的南緣(117°06′～117°18′E，33°43′～34°58′N)。研究地云龍山位于徐州市區中心，是云龍風景區的核心區，也是徐州環城國家森林公園的組成部分，從東北向西南連綿九節，全長約3km，總面積120 hm2，最高海拔142m。

氣象條件:徐州市屬暖溫帶半濕潤季風氣候，全年太陽總輻射量平均為499.9 kJ/m2，日照時數2 284～2295h，日照百分率52％～57％。年平均氣溫13.9℃，≥0℃年積溫5 148.8℃。年無霜期210d。年降水量864mm，主要集中在7、8、9月份，年降水相對變率15％～19％。

土壤條件:云龍山為泰山山脈的余脈，構造單元屬華北地區東南部徐州凹陷帶。成土母質石灰巖，土壤以石灰巖發育而成的淋溶褐土為主，隸屬喀斯特山地類型，但未顯現喀斯特地貌特征。土壤厚度10～50cm。其中，山腳土壤平均厚度為30cm，一般分為3層;中部土壤平均厚度小于10cm，一般為兩層，巖石裸露嚴重，裸露率約40％～65％;海拔80m以上的上部土層厚度降至5cm左右。在巖石裸露面積較大的區域，土壤質地以砂質土為代表性土壤;在巖石裸露不明顯、林下植被豐富的區域，土壤質地以粉壤土為代表性土壤。不同樣地各土層的土壤平均密度不同，范圍在1.50～1.69g/cm3，表層土壤較疏松、密度小，底層土緊實、密度大。土壤整體孔隙度偏小，持水性能差[18]。

森林資源:云龍山森林營建于20世紀50年代。據記載，解放前，除北端第1節山零星分布有側柏、槐(Sophora japonica)、柳(Salix matsudana)、楝(Melia azedarach)等少量鄉土樹木外，均為童山禿嶺。1955—1960年，參照第1節山遺留樹種，選擇側柏、臭椿(Ailanthus altissima)、槐、楝等進行人工植苗造林，因立地條件過差等原因，除側柏外，大部分闊葉樹均未保存下來，形成今天以側柏為主的生態景觀。經過50 a演變，目前山腳以側柏及次生的青桐(Firmiana simplex)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、構樹(Broussonetia papyrifera)等混交的形式存在，林下有灌木和草本分布;中部除陽坡部分地區有構樹次生外，基本以側柏純林形式存在，林下可見部分灌木和草本植物，但隨海拔升高，數量和蓋度逐漸減少，到海拔80m以上，鮮見灌木及草本植物。

2 人工促進側柏林演替技術方案設計

2.1 側柏純林的改造目標與原則

根據云龍山兼屬云龍風景區的核心區和徐州環城國家森林公園的屬性，以及森林為主體的景觀建設特點，人工促進森林演替應圍繞以下目標和原則展開。

2.1.1 改造目標

生態目標:充分考慮立地條件特點，按照適地適樹原則引入建群鄉土樹種和伴生樹種，景區森林的異質性顯著增加，結構優良，可持續，生態功能進一步增強。

景觀目標:顯著增強森林的自然色彩，使之達到森林生態功能與綠化美化自然協調一致，初步形成具有多品種、多色彩、多層次、多香味、多功能、有特色、步移景異的森林景觀。

文化目標:體現當地的自然特征和文化特色，挖掘和烘托景區的文脈，塑造景區風貌和個性。

2.1.2 改造原則

生態原則:以維護人類身心健康、維護自然生態過程作為核心，在符合自然生態原則的同時，符合景觀生態原則和社會生態原則。

因地制宜原則:充分發揮景區土地資源的特點，與景區分區發展目標緊密結合，促進多樣化的森林生態系統的形成與發展。

景觀美學原則:合理布局景區森林植被的空間形態(平面與立面構圖)、色彩(色相、季相)變化以及嗅覺、意境特征，使之符合景區功能分區目標，景觀更加優美。

文化原則:注重與景區歷史文脈與內涵相結合，以開放的森林生態系統為基礎，精心布置富有豐富文化內涵特色森林景觀。

2.2 撫育間伐與林窗開設

2.2.1 側柏林撫育

世界各國對森林間伐強度研究取得了大量成果，但它們大都是針對用材林的，關于風景林撫育間伐強度能夠查到的文獻很少。王愛珍和陸兆蘇認為樹冠系數較適用于風景林，其利用樹冠系數確定風景林的間伐強度公式為:N=1×104/(K·H)2。式中，N為單位面積保留木株數;K為樹冠系數，即冠幅與樹高之比;H為林分平均高度;(K·H)2實質上是林分平均木單株營養面積[19]。根據該間伐強度公式，參考云龍山側柏林與鄰近皇藏峪國家森林公園天然次生林空間結構對比研究結果[20]，確定云龍山側柏純林的間伐量一般為現有側柏總株數的20％～45％、間伐后的林分郁閉度保持在0.6～0.7的間伐目標。具體做法為首先現場踏查，確定間伐對象木，并做好標記，然后組織間伐作業。間伐木的確定，必須滿足保留木的空間分布要求，在此原則下伐密留疏，伐小留大，促進立木實現均勻分布(角尺度均值小于0.475)。

2.2.2 林窗開設

林窗開設位置，根據景區的景觀規劃要求，依據地勢規劃好各種形狀，并注意其規模，形狀的末端與起始的位置要靠近(借)地形中的特征物(多樣性要素)，做到因勢成形，巧于憑借，精在體宜，多樣統一。同時，適當考濾混交樹種配置的均勻性。根據云龍山山勢特征及主要的觀賞方向，林窗主要開設于山腰線上下。一方面，隨山勢起伏，形成蜿蜒起伏的森林景觀;另一方面，有利于種子向上、下兩側山坡散布，從而促進整個側柏山林的全面演替進程。

林窗大小，根據景觀營建需要和擬增植的種源樹的種類、規格(樹高、冠幅)、配置方式及其所需營養面積確定。基本的計算公式為S= ∑(Ki.j·Hi.j)2。式中，S 為林窗理論面積，Ki.j為樹種 i第j株的樹冠系數，Hi.j為樹種 i第j株的樹高。

2.3 種源樹種選擇

石灰巖地區自然分布的植物種類具有一般的共性:喜鈣、耐旱，根系強壯而發達，能攀附巖石、穿竄裂隙，在裂隙土壤、土壤水、巖溶水中求得水分、養分的補充。根據石灰巖地區植物區系特有化發展的客觀規律[21-22]，在區域木本植物資源調查[23-24]等基礎上，根據云龍山側柏林風景林改造的目標要求，采用專家評價法進行綜合評價，篩選適生造林樹種，喬木為欒樹(Koelreuteria paniculata)、刺槐、三角楓(Acar buergerianum)、五角楓(Acar mono)、青桐、苦楝、烏桕(Sapium sebiferum)、楓香(Liquidamba formosana)、黃連木(Pistacia chinesis)、青檀(Pteroceltistata rinowii)、榆樹(Ulmus pumila)、樸樹(Celtis sinensis)、櫸樹(Zelkova schneideriana)、臭椿等;灌木為黃櫨(Cotinus coggygria)、石榴(Punica granatum)、木槿(Hibiscus syriacus)、紫薇(Lagerstroemia indica)、火棘(Pyracantha fortuneana)、黃刺玫(Rosa xanthina)、繡線菊(Spiraea salicifolia)、山桃(Prunus davidiana)、酸棗(Ziziphus jujuba)等。

為增強種源樹的競爭力，選用喬木樹種的樹高應不低于側柏林高度的1/3，且已經結種。

2.4 種源樹栽植及管理措施

2.4.1 工程整地方案

由于云龍山山坡較陡，林中整地施工困難，根據保證樹木成活和投資效果最大化的原則，分別設計3種規格的栽植穴或魚鱗坑，以滿足不同地形、不同樹種及樹木規格的栽植需要。

穴狀整地:適用坡度≤15°。設計3種規格:1號為D(口徑)＞50cm、h＞40cm，2號為D＞70cm、h＞50cm，3號為D＞90cm、h＞60cm。穴底徑＞0.7倍口徑，不準挖成圓錐或鍋底形。

魚鱗坑整地:適用坡度＞15°。設計3種標準規格:1號為a(穴口短徑)＞50cm、h(穴深)＞40cm，2號為a＞60cm、h＞50cm，3號為a＞70cm、h＞50cm。魚鱗坑圍堰用碎石和黏土砌筑牢固，不得用碎石擺壘。

表1 保水劑、生根促進劑及肥料基準用量

2.4.2 栽植措施

栽植時，土壤肥力改良采取土壤結構調整和施肥相結合的方法。客土上山、回填土石礫清理，改善土壤結構;栽植穴施有機基肥，提高土壤肥力。保水劑選用林果專用的聚丙烯酰胺型，使用方法為在回填種植土壤時，將保水劑水凝膠與適量的填土摻混，將其回填到土球表層10cm以下的根土周圍。鑒于山地澆水特別困難，不準直接使用干粒保水劑，以防止保水劑干旱現象的發生。ABT3號生根促進劑配制成需要的質量濃度，作為定植水直接灌根。澆透定植水后，覆蓋(60～100m)×(60～100m)的塑料薄膜，起防風、防熱、保溫、保水、抑制雜草等作用。

3 調查方法

3.1 增植種源樹的生長情況調查

對增植的種源樹，在定植時進行編號，并標記胸徑測量位置、測量胸徑值，定植滿1 a后，調查成活情況，再次在相同位置測量其胸徑，計算胸徑生長量。

3.2 植物多樣性調查

為考查增植種源樹種后的植物多樣性變化情況，以典型配置模式的主喬木種源樹叢為中心，設25m×25m的樣地，各樣地內設置5塊5m×5m的灌草樣方，灌草樣方的設置方法為取四角和對角線交叉點，對定植2 a的樣方進行林下灌草種類及數量進行調查。

多樣性測度方法，選用幾種應用廣泛而有效的多樣性和均勻度指數公式，來測度不同樣地林下植物群落的物種多樣性和結構多樣性。其中:物種豐富度的測定，分別采用Patrick指數dp=S和Menhinick指數多樣性指數的測定，分別采用Simpson多樣性指數和 Shannon-Wiener多樣性指數均勻度的測定，采用基于Shannon-Wiener多樣性指數的均勻度指數和基于Simpson多樣性指數的均勻度指數上述公式中，N為全部種的個體數量，S為面積A內的種數量，Ni為第i個物種的個體數量，Pi=Ni/N。

3.3 景觀效果變化評價

采用美景度評判法對側柏林間伐和增植大規格種源樹種前后的美景度進行評價。以多樣性調查的5個樣地的夏季景觀作為評判對象，調查拍照時，在每個樣地的中心點向4個方向各拍l張，再從樣地4邊向中心點各拍1張，然后一個樣地選取有代表性的4或5張照片制成幻燈片。對每一張幻燈編號，按隨機次序排列，并記錄下各幻燈片的序號，以避同類景觀連續出現和降低評判者的感知敏感度。評判采用10分制，最看好的為10分，最不喜歡的為1分，一般5～6分。每張幻燈片放映停留時間7s，打分時間1s。由于評判結果是由景觀本身的特征和評判者的審美尺度兩方面決定的，而評判者的身份效應是明顯的，所以評判值必須進行標準化處理，以消除不同觀察者由于審美尺度的嚴格與寬松而使評判值受到的影響。標準化值為Zi，j=(Ri，j-)/Sj。式中，Zi，j為第j個觀察者對第i個景觀的標準化得分值，Ri，j為第j個觀察者對第i個景觀的打分值為第j個觀察者所有打分值的平均值，Sj為第j個觀察者所有打分值的標準差。

4 結果與分析

4.1 增植種源樹的生長

從表2可知，增植樹木經過1 a的生長，林木保存率都達到85％以上的國家造林合格率標準要求。其中，五角楓、欒樹都達到95％以上，烏桕最低也達到86.9％，其它樹種均在90％上下。栽植1 a的胸徑生長量，也以五角楓、欒樹最高，分別達到6.13、6.3mm/a，黃連木、臭椿生長量較小，分別為2.13、2.73mm/a，其它各樹種約在 4～6mm/a。所選樹種都能夠適應云龍山側柏林改造的生境條件，保持正常的生長。

表2 增植的主要喬木種源樹的生長情況

4.2 植物多樣性變化

增植種源樹后的植物多樣性變化測度結果如表3。結果表明，①在高密度側柏純林為基礎，人工促進側柏林演替過程中，雖然短期內其林下灌木和草本種類和數量都較稀少，無論是作為優勢喬木樹種的側柏，還是其他樹種都未能在灌草2層形成明顯層次;但對側柏純林的適當人為干擾，光、水、肥等生境條件得到改善，為先鋒物種的入侵創造了條件，對增加林下物種數量，改善林分結構有利。②不同改造模式下，灌木和草本層多樣性指數存在較大變化，且與豐富度指數變化趨勢相近。其中，灌木層植物多樣性指數為樣地5(對照)＞樣地2＞樣地4＞樣地1＞樣地3，草本層植物多樣性指數是樣地1＞樣地2＞樣地4＞樣地3＞樣地5(對照)。③樣地5(對照)在灌木層的物種豐富度均高于其他樣地，而草本層物種豐富度低于其他樣地，主要原因是針闊混交林成林時間較短(2 a)，且前期撫育、混交闊葉樹種時損毀了部分林下植物，在短期內造成林下植物多樣性降低。這與趙平等提出的喬木層、灌木層的變化不同步及草本層物種數峰值的出現要晚于喬木層和灌木層的觀點相一致[25]。

表3 不同模式的植物多樣性特征

4.3 景觀效果變化

從表4可以看出，所有樣地間伐后的美景度明顯高于間伐前，說明通過間伐，增強了林內的通視性與可及性，樣地內側柏排列整齊，干形較通直，無枯樹倒木，樹干的排列較為規則，整個景觀有一種幽靜、深遠、隱秘的氛圍，能對評判者產生強烈的吸引力。特別是樣地5間伐前后美景度變化最大，由間伐前的-71上升為-21，說明在一定范圍內，林分景觀現狀越差，間伐對其景觀質量的提升效果越明顯。增植種源樹種后，高大古樸肅穆的側柏與青翠的落葉喬木互相映襯，形成一種強大的視覺沖擊，盡管其分值變動幅度較大，但美景度較高，說明此類景觀受到了大多數評判者喜愛。

表4 側柏林間伐和補植前后美景度變化

5 結束語

隨著人民生活水平的提高，人們休閑時間的增多，到森林中游憩的需求量也迅速增加，風景林作為游憩旅游場所，在城市生活中的重要性大大提高。風景林撫育是美化森林景觀的活動，不僅是一種生態工程，也是森林美學的藝術實踐。風景林作為一種有生命的自然景觀，受到如栽植密度、立地條件、林分結構、色彩配置、葉面積指數等諸多因素的影響。對于純林的景觀改造也越來越受到人們的重視。本研究根據徐州市云龍山側柏林的現狀及社會發展需要，制訂了人工促進側柏純林演替的目標、原則，確定了間伐撫育和林窗開設的標準，提出了種源樹種及其配置方式和栽植、管護技術方案。林分改造后各樹種生長良好，植物多樣性顯著增加，景觀質量明顯改善，風景林的效能已初步形成。但由于研究時間較短，增植的種源樹種的自然下種能力、幼苗競爭能力等還需進一步后續觀察研究。

致謝:本文由秦飛整理。參加本研究的還有萬福緒、邱海倫、陳平、閆家峰、申晨、蓋軍元、孫昌舉、柴湘輝等，特此致謝。

[1] 張榮，翟明普，閻海平.國內外風景游憩林撫育研究進展[J].北京林業大學學報，2004，26(2):109-113.

[2] 牛君麗，徐程揚.風景游憩林景觀質量評價及營建技術研究進展[J].世界林業研究，2008，21(3):34-37.

[3] 秦飛，關慶偉，李亞麗，等.生態風景林研究進展[J].江蘇林業科技，2009，36(3):51-54.

[4] 胡傳偉，荊冰，陳勇，等.城市生態風景林研究現狀與發展趨勢[J].安徽農業科學，2009，37(31):15541-15545.

[5] 王超，翟明普，金瑩杉.國內外風景林研究現狀及趨勢[J].林業調查規劃，2006，31(5):48-52.

[6] 王超，翟明普，馮潤國，等.基于空間結構單元的風景林撫育間伐研究[J].林業調查規劃，2006，31(6):6-11.

[7] 章志都，徐程揚，董建文，等.郁閉度對風景游憩林林下植被及林內景觀的影響[J].中國城市林業，2008，6(2):10-13.

[8] 王威，鄭小賢，杜麗俠.北京八達嶺林場殘長城域風景林經營技術[J].西北林學院學報2009，24(2):136-140.

[9] 鄧送求，閆家鋒，關慶偉，等.基于聚類分析的風景林立地類型劃分[J].南京林業大學學報:自然科學版，2009，33(3):73-77.

[10] 葉志勇.廈門城市生態林改造樹種評價選擇的研究[J].亞熱帶植物科學，2008，37(3):63-66.

[11] 陳建設.生態林樹種選擇與配置對景觀效果的影響分析[J].科技信息，2009(25):764，682.

[12] 李文松.三明市梅列區北山生態風景林綜合評價及其營建技術研究[D].福州:福建農林大學，2008.

[13] 馮學華.深圳市生態風景林建設:森林群落分析與生態風景林規劃[D].南京:南京林業大學，2004.

[14] 陳華成，曾鋒，邱治軍.深圳鳳凰山生態風景林林分改造效果[J].廣東林業科技，2004，20(4):35-38，42.

[15] 程金華，薛田生.徐州地區石灰巖山地側柏純林改造方式的探討[J].江蘇林業科技，1993，20(增刊):31-33.

[16] 梁波，于艷華，翟愛進.徐州市側柏林分改造措施[J].華東森林經理，2001，15(1):22-23.

[17] 李效文，田甜，賈黎明，等.北京山區側柏游憩林撫育技術模式研究[J].北京林業大學學報，2008，30(3):44-50.

[18] 邱海倫.徐州云龍山石灰巖山地土壤理化性質與植被狀況分析研究[D].南京:南京林業大學，2008.

[19] 韋翠鸞，翟明普，閻海平，等.風景林撫育研究進展[J].內蒙古農業大學學報，2004，25(1):114-120.

[20] 閆家鋒，鄧送求，周偉，等.空間結構單元的側柏林群落特征分析[J].東北林業大學學報，2010，38(3):1-3，7.

[21] 吳靜，秦飛，王維，等.我國石灰巖地區特有植物研究進展[J].江蘇林業科技，2010，37(2):50-54.

[22] 秦飛，陳平，王朋，等.我國石灰巖地區森林培育技術研究進展[J].中國水土保持科學，2009，7(4):120-124.

[23] 楊學民.徐州市種子植物區系成份研究[J].安徽農業科學，2007，35(26):8323-8324，8352.

[24] 秦飛.徐州市石灰巖山地生態風景林營造技術研究[D].南京:南京林業大學，2010.

[25] 趙平，彭少麟，張經煒.恢復生態學退化生態系統生物多樣性恢復的有效途徑[J].生態學雜志，2000，19(1):53-58.

Succession of Platycladus orientalis Forests Promoted by Supplementary Planting of Native Tree Species and Its Short-term Effect

/Li Yunxian，Yang Xuemin，Ma Zhanyuan，Qin Fei(Xuzhou Municipal Works and Gardens Administration Bureau，Xuzhou 221009，P.R.China);Guan Qingwei(Nanjing Forestry University);Yang Ruiqing(Xuzhou Institute of Technology)//Journal of Northeast Forestry University.-2011，39(6).-16～19

Yunlong hill;Limestone hill;Platycladus orientalis forests;Forest succession

S727.5

1)國家“十一五”科技支撐項目(2006BAD03A0602)、江蘇省“333”工程項目(BRAZ010020)和徐州市科技計劃(XM09B025)。

李云峴，女，1962年12月生，徐州市市政園林局，研究員級高級工程師。

秦飛，徐州市市政園林局，研究員級高級工程師。E-mail:xzlyqf@126.com。

2010年12月29日。

責任編輯:戴芳天。

The goals and principles of promoting the succession of Platycladus orientalis forests were given based on the actuality of P.orientalis forests and the need for social development.The standards for intermediate cutting and tending as well as the forest gap opening in the forest were determined.Moreover，the planting and management of native tree species and their allocation modes were also put forward.All the tree species grew well and the plant diversity increased after the forest alteration.The landscape quality was obviously improved，and an aesthetic value of the forest had begun to take shape.