遂昌湖山林場(chǎng)水源林闊葉化改造及林分結(jié)構(gòu)變化評(píng)估

賴根偉 袁位高 龔笑飛 邱偉清 潘江炎 胡雙臺(tái) 焦?jié)崫? 吳初平 王志高

摘要 水源林的質(zhì)量提升是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的必然需求。該研究針對(duì)浙江遂昌湖山林場(chǎng)水源林中針葉林面積比重大、林相單調(diào)和林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在馬尾松林和杉木林+馬尾松林中，分別采取了11.8%和35.3%的間伐強(qiáng)度，為間伐補(bǔ)植和人工促進(jìn)更新創(chuàng)造條件，并對(duì)改造后的林分結(jié)構(gòu)和林木質(zhì)量進(jìn)行對(duì)比評(píng)估。結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，馬尾松林和杉木林+馬尾松林中闊葉樹(shù)的比例分別提高4.6百分點(diǎn)和12.0百分點(diǎn)，干形質(zhì)量較優(yōu)的林木比例分別提高7.8百分點(diǎn)和7.0百分點(diǎn)，生活力較強(qiáng)的林木比例分別提高4.9百分點(diǎn)和25.3百分點(diǎn);無(wú)損傷的林木比例分別提高6.9百分點(diǎn)和17.1百分點(diǎn)。馬尾松林透光條件改善不顯著，杉木林+馬尾松林中透光條件嚴(yán)重不足的林木比例下降17.6百分點(diǎn)，透光條件基本滿足以上的林木比例提高了約13百分點(diǎn)。經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，湖山景觀水源林群落的自然化、混交化和異齡化程度以及林內(nèi)景觀質(zhì)量得到顯著提升，為進(jìn)一步經(jīng)營(yíng)技術(shù)的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)，長(zhǎng)期效果需要進(jìn)一步持續(xù)地定位觀測(cè)研究。

關(guān)鍵詞 水源林;闊葉化改造;林分結(jié)構(gòu);湖山林場(chǎng)

中圖分類號(hào) S756文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）11-0125-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.035

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Abstract Quality enhancement in water conservation forest region was demanded with the development of economy and society. Aiming at the large area of coniferous forest， monotonous forest landscape and simple stand structure in forest for water conversation of Hushan Forest Farm in Suichang， Zhejiang Province， 11.8% and 35.3% thinning intensifications were adopted in Pinus massoniana and Cunninghamia lanceolata+ P. massoniana forest respectively. The stand structure and growth situation were evaluated and compared between experimental samples and controlled samples in this paper. The results indicated that the proportion of broadleaf trees was increased by 4.6 and 12.0 percentage points? respectively， stand shape quality was increased by 7.8 and 7.0 percentage points， and the proportion of stand without damage increased by 69 and 17.1 percentage points. The stand viability was increased by 4.9 and 25.3 percentage points，respectively. Significant improvement of the light conditions in C. lanceolata+P. massoniana forest was found， but not significant in P. massoniana forest. After broadleaf transformation， the mixed unevenaged forest was constructed and forest landscapes were significantly improved， which laid a foundation for the implementation of management technology. Long term monitoring study was also suggested to evaluate the effects of broadleaf transformation on water conversation forest.

Key words Forest for water conversation;Broadleaf transformation;Stand structure;Hushan Forest Farm

基金項(xiàng)目 浙江省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目（2015c02016）;遂昌縣林業(yè)局項(xiàng)目（2016XH031）。

作者簡(jiǎn)介 賴根偉（1966—），男，浙江遂昌人，工程師，從事森林培育工作。 通信作者，副教授，博士，從事森林生態(tài)學(xué)研究。

收稿日期 2019-01-21

水源涵養(yǎng)林具有特殊的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水源涵養(yǎng)林的社會(huì)服務(wù)功能（如生態(tài)旅游、森林美學(xué)和休閑保健等）日益突出[1-2]。水源林的生態(tài)功能體現(xiàn)取決于林分結(jié)構(gòu)的變化[3-5]，天然混交、復(fù)層和異齡結(jié)構(gòu)更有利于水源林的功能發(fā)揮[6]。因此，通過(guò)經(jīng)營(yíng)措施，加強(qiáng)對(duì)水源林的景觀化和闊葉化改造是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的需求。當(dāng)前大多數(shù)水源涵養(yǎng)林結(jié)構(gòu)單一，生態(tài)功能和景觀功能較弱[7]，不同經(jīng)營(yíng)技術(shù)措施的水源涵養(yǎng)林的生態(tài)防護(hù)功能不同[3，8]，應(yīng)根據(jù)具體的立地條件和林分結(jié)構(gòu)以及植被類型選擇不同的經(jīng)營(yíng)模式，尤其是對(duì)不同演替階段的林分采取不同的經(jīng)營(yíng)措施[9]。

錢塘江流域水源林中針葉樹(shù)種的比例相對(duì)較高，林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定性差[10]，生態(tài)和景觀功能效益較低，較高比例的馬尾松林已無(wú)法滿足人們對(duì)其提供多種生態(tài)服務(wù)的需求[11]。浙江及鄰近區(qū)域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也對(duì)錢塘江流域水源林的生態(tài)保護(hù)功能和景觀美化功能提出了更高的要求。該研究以位于錢塘江源頭的遂昌湖山林場(chǎng)景觀水源林為對(duì)象，利用近自然林經(jīng)營(yíng)的相關(guān)理論和技術(shù)，對(duì)馬尾松林進(jìn)行改造，并對(duì)改造前后的林分結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)估，以期為建立景觀水源林的經(jīng)營(yíng)模式以及補(bǔ)植改造和景觀美化奠定基礎(chǔ)，促進(jìn)其生態(tài)功能發(fā)揮和景觀質(zhì)量提升。

1 研究區(qū)域概況

湖山林場(chǎng)（118°54′23″～119°06′53″E，28°24′27″～28°38′53″N）位于遂昌縣西北部，錢塘江水系源頭，烏溪江水庫(kù)中、上游地區(qū)，與衢州市交界。林場(chǎng)所屬山林集中分布在烏溪江水庫(kù)兩岸，總經(jīng)營(yíng)面積為4 176.8 hm2，坡度25°～ 35°，局部地段可達(dá)45°以上。林場(chǎng)境內(nèi)最高海拔1 310 m，最低海拔230 m，年平均氣溫15.5～17.0 ℃，年平均降水量1 550～1 750 mm。土壤類型為亞熱帶地帶性紅壤，海拔800 m以上有少量的黃壤分布。林場(chǎng)林業(yè)用地3 488.3 hm2，有林地占97%以上，以防護(hù)林為主，其中針葉林和針闊混交林面積占50%左右。針葉樹(shù)種以馬尾松（Pinus massoniana）和杉木（Cunninghamia lanceolata）為主，闊葉樹(shù)種以木荷（Schima superba）、石櫟（Lithocarpus glaber）、青岡（Quercus glauca）和苦櫧（Castanopsis sclerophylla）等為主。灌木層常見(jiàn)樹(shù)種有檵木（Loropetalum chinense）、豆腐柴（Premna microphylla）、烏藥（Lindera aggregata）等。草本層植物以狼衣（Rhizoma osmundae）占優(yōu)勢(shì)[12]。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

選擇在馬尾松林和杉木+馬尾松混交林（以下簡(jiǎn)稱“杉木林”）中設(shè)置固定試驗(yàn)樣地，每種類型各設(shè)3次重復(fù)，并設(shè)置相應(yīng)的對(duì)照樣地。樣地面積30 m×90 m，樣地內(nèi)按10 m×10 m劃分樣方進(jìn)行調(diào)查。將林分分為喬木層（DBH≥5 cm）、灌木和幼樹(shù)層（DBH<5 cm、H≥1.5 m）、草本和幼苗層（H<1.5 m）進(jìn)行調(diào)查。將所有樣地分割為10 m×10 m的喬木層樣方進(jìn)行調(diào)查，記錄樹(shù)種名稱、位置（坐標(biāo)）、胸徑、樹(shù)高、枝下高、生活力、損傷、干形質(zhì)量、林分類型等因子。生活力分為有競(jìng)爭(zhēng)活力的、有活力的、活著的、瀕死的和枯立的5種類型;損傷分為無(wú)損傷、輕度損傷、中度損傷和重度損傷4種類型;干形質(zhì)量分為通直完滿、輕度彎曲（樹(shù)干有1～2個(gè)不顯著彎曲）、二分叉樹(shù)干、多分枝和重度彎（扭）曲（存在2個(gè)以上顯著彎曲）5種類型。

2.2 改造措施

根據(jù)樣地調(diào)查的喬木層林木數(shù)據(jù)，在馬尾松林（2 400株/hm2）和杉木林（3 225株/hm2）中，根據(jù)降低針闊比和提升林木質(zhì)量的原則，間伐多分枝和重度彎（扭）曲、瀕死和枯立、中度損傷和重度損傷的林木，分別間伐了13和19個(gè)樹(shù)種，林木數(shù)量分別是144和377，間伐強(qiáng)度分別為11.8%和35.3%，其中針葉樹(shù)（杉木和馬尾松）分別為45和265株，分別占間伐總數(shù)的31.2%和70.3%。

2.3 林分結(jié)構(gòu)變化評(píng)估方法

利用調(diào)查數(shù)據(jù)，分析試驗(yàn)樣地與對(duì)照樣地喬木層樹(shù)種豐富度、多度、Pielou均勻度指數(shù)、Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)、林木生長(zhǎng)狀態(tài)（干形質(zhì)量、生活力和損傷）和林分空間結(jié)構(gòu)（開(kāi)敞度、混交度和大小比數(shù)）等方面的差異，卡方檢驗(yàn)其顯著性。

物種多樣性指數(shù)計(jì)算如下[13]：

3 結(jié)果與分析

3.1 樹(shù)種組成變化

與對(duì)照樣地相比，2種林型的針闊比顯著下降（P<0.05）。馬尾松林試驗(yàn)樣地中，針葉樹(shù)的比例下降了4.6百分點(diǎn)，蓄積量下降7.6百分點(diǎn)（圖1）;杉木林試驗(yàn)樣地中，針葉樹(shù)的比例由48.3%下降到36.3%，蓄積量由629%下降到57.2%（圖2）。經(jīng)過(guò)林分改造，林木豐富度和多度均下降，但是均勻度得到提高，Simpson指數(shù)和Shannon-Wiener指數(shù)升高（表1）。

47卷11期賴根偉等 遂昌湖山林場(chǎng)水源林闊葉化改造及林分結(jié)構(gòu)變化評(píng)估

3.2 林木生長(zhǎng)狀態(tài)

與對(duì)照樣地相比，試驗(yàn)樣地生長(zhǎng)狀態(tài)較好的林木比例顯著提高（P<0.05）。其中，馬尾松林度試驗(yàn)樣地干形質(zhì)量較優(yōu)（通直飽滿和輕度彎曲）的林木比例由83.5%提高到91.3%，且不再有干形質(zhì)量較差（二分枝和顯著扭曲）的林木;生活力較強(qiáng)（有競(jìng)爭(zhēng)力和有活力）的林木比例由93.1%提高到98.0%;無(wú)損傷的林木比例由62.8%提高到69.7%（圖3）。杉木林中，干形質(zhì)量較優(yōu)（通直飽滿和輕度彎曲）的林木比例由83.1%提高到90.1%;無(wú)損傷的林木比例由47.4%提高到64.5%;生活力較強(qiáng)（有競(jìng)爭(zhēng)力和有活力）的林木比例由69.5%提高到94.8%（圖4）。

3.3 林分空間結(jié)構(gòu)變化

與對(duì)照樣地相比，改造后馬尾松林透光條件改善不顯著;杉木林的透光條件得到了顯著提升，其中透光條件嚴(yán)重不足的林木比例下降17.6百分點(diǎn)，透光條件基本滿足以上的林木比例提高約13百分點(diǎn)（圖5、6）。

試驗(yàn)樣地的大小比數(shù)雖然顯示群落徑級(jí)空間分布仍然較為中庸，但較改造前相比得到了一定程度的改善，異齡化程度得到了初步提升。杉木林中改造后的混交度變化較為明顯，混交度較低（0和0.25）的比例分別下降4百分點(diǎn)左右，馬尾松林物種的隔離程度（混交度），尤其是混交度較大等級(jí)（0.75）比例提高10百分點(diǎn)。2種林型群落混交化程度明顯提升（P<0.05）。

4 討論

對(duì)遂昌湖山林場(chǎng)水源景觀林改造前后林分結(jié)構(gòu)和林木生長(zhǎng)狀態(tài)的對(duì)比研究表明，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，針葉林的自然化、混交化和異齡化程度得到了顯著的提升，林分的透光條件顯著改善。在沒(méi)有破壞該水源林結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提下，為林下天然更新和后期的補(bǔ)植改造提升森林景觀質(zhì)量創(chuàng)造了條件。

4.1 湖山景觀水源林闊葉化改造技術(shù)

景觀水源林具體經(jīng)營(yíng)措施的選擇上應(yīng)考慮立地條件和林分結(jié)構(gòu)特征[4-5，16]，在不影響其生態(tài)主導(dǎo)功能的前提下，利用森林生態(tài)系統(tǒng)自身內(nèi)部的自然生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律，根據(jù)群落發(fā)育演替規(guī)律來(lái)計(jì)劃和實(shí)施各項(xiàng)經(jīng)營(yíng)措施，優(yōu)化森林結(jié)構(gòu)和功能，充分利用森林自然力，使生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最優(yōu)結(jié)合[17]，盡可能地提升其生態(tài)、經(jīng)濟(jì)功能[6]和景觀功能[18-19]。對(duì)浙江千島湖馬尾松林進(jìn)行30%～50%的間伐強(qiáng)度的“砍松留闊”，6年后的研究表明，闊葉樹(shù)種的重要值提高了30%以上，逐步過(guò)渡為針闊混交林，并有向常綠闊葉林演替的趨勢(shì)，抑制了松毛蟲(chóng)害和松材線蟲(chóng)害的發(fā)生和傳播[20]。對(duì)浙江省松陽(yáng)縣8種類型馬尾松林闊葉化改造的分析表明，馬尾松林闊葉化改造主要影響闊葉樹(shù)種的成活率和新梢生長(zhǎng)量[21]。因此，馬尾松主要的營(yíng)林技術(shù)是通過(guò)撫育間伐，增加林地的透光度，促進(jìn)林下常綠闊葉樹(shù)種，諸如青岡櫟、苦櫧、木荷的生長(zhǎng)[22]。該研究根據(jù)近自然林的經(jīng)營(yíng)理念，結(jié)合遂昌湖山林場(chǎng)水源林中針葉林面積比重大、林相單調(diào)和林分結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)[12，23]，進(jìn)一步考慮了不同林型林分結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了馬尾松林補(bǔ)植改造和杉木林人工促進(jìn)更新的間伐撫育措施。采用11.8%的間伐強(qiáng)度，使得馬尾松林的闊葉樹(shù)種比例提高4.6百分點(diǎn)，透光條件改善不顯著，馬尾松林物種的混交度，尤其是混交度較大等級(jí)（075）的比例提高10百分點(diǎn)，為后期在馬尾松林中進(jìn)行補(bǔ)植創(chuàng)造了條件。在杉木林種采用35.3%的間伐強(qiáng)度，使得杉木林闊葉樹(shù)種的比例提高12.0百分點(diǎn)，透光條件得到了顯著提升，其中透光條件嚴(yán)重不足的林木比例下降17.6百分點(diǎn)，透光條件基本滿足以上的林木比例提高約13百分點(diǎn)。杉木林混交度較低（0和025）的比例分別下降4百分點(diǎn)左右，群落的混交化程度明顯提升，群落異齡化程度也得到了初步提升，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，有利于杉木林林下更新。

4.2 水源林質(zhì)量評(píng)價(jià)

水源林的景觀化是其適應(yīng)新時(shí)期經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展需求的功能擴(kuò)展，質(zhì)量提升評(píng)價(jià)應(yīng)遵循森林充分發(fā)揮生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的原則，更需要重點(diǎn)突出森林的景觀效益和水源涵養(yǎng)功能[18]。目前對(duì)風(fēng)景林質(zhì)量評(píng)價(jià)主要從林內(nèi)景觀、林外景觀和單木景觀等角度開(kāi)展，其中林內(nèi)景觀差異主要體現(xiàn)在林分結(jié)構(gòu)、自然性、林相以及灌木密度與高度等方面[24]。林分質(zhì)量、林分景觀、林下枯落物、林下更新、樹(shù)種構(gòu)成等影響其景觀水源林游憩功能和水源涵養(yǎng)功能的發(fā)揮，而生態(tài)疏伐、景觀疏伐、補(bǔ)植補(bǔ)造、封山育林等經(jīng)營(yíng)技術(shù)措施有利于提高其健康等級(jí)[18]。馬尾松林中，干形質(zhì)量較優(yōu)（通直飽滿和輕度彎曲）的林木比例提高7.8百分點(diǎn)，且不再有干形質(zhì)量較差（二分枝和顯著扭曲）的林木;生活力較強(qiáng)（有競(jìng)爭(zhēng)力和有活力）的林木比例提高4.9百分點(diǎn);無(wú)損傷的林木比例提高6.9百分點(diǎn)。在杉木混交林試驗(yàn)樣地中，干形質(zhì)量較優(yōu)（通直飽滿和輕度彎曲）的林木比例提高7.0百分點(diǎn);無(wú)損傷的林木比例提高17.1百分點(diǎn);生活力較強(qiáng)（有競(jìng)爭(zhēng)力和有活力）的林木比例提高25.3百分點(diǎn)?？梢?jiàn)，林內(nèi)景觀質(zhì)量得到了顯著的提升。

該研究是對(duì)試驗(yàn)林地間伐后的即時(shí)狀況評(píng)估，即是對(duì)間伐后林分的初期效應(yīng)評(píng)估，為后期進(jìn)一步的經(jīng)營(yíng)措施奠定了基礎(chǔ)。經(jīng)營(yíng)措施的長(zhǎng)期效果需要進(jìn)一步持續(xù)地定位觀測(cè)研究。

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