安徽皇甫山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)近自然森林經(jīng)營(yíng)探討

摘 要 近自然森林經(jīng)營(yíng)是改善林分結(jié)構(gòu)，提高森林質(zhì)量的有效措施。以安徽皇甫山省級(jí)自然保護(hù)區(qū)固定樣地為研究對(duì)象，采用“人工造林+封山育林”相結(jié)合的近自然森林經(jīng)營(yíng)方法，連續(xù)調(diào)查樹(shù)種類型、數(shù)量、胸徑生長(zhǎng)量等因子，定量分析了生物多樣性、種群數(shù)量與結(jié)構(gòu)等動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，近自然森林經(jīng)營(yíng)明顯改變了林分結(jié)構(gòu)，與對(duì)照樣地相比，近自然森林經(jīng)營(yíng)林分樹(shù)種數(shù)量和蓄積量增加明顯，其中樹(shù)種由5種增加到11種，蓄積量由試驗(yàn)前的2.612 m3增加至18.576 m3，增長(zhǎng)了7.11倍。

關(guān)鍵詞 近自然森林經(jīng)營(yíng)；生態(tài)修復(fù)；樹(shù)種組成；安徽皇甫山

中圖分類號(hào)：S750 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.09.067

近自然經(jīng)營(yíng)是依托自然條件、借助自然力量、模仿自然規(guī)律，通過(guò)人工干預(yù)措施，培育接近自然又優(yōu)于自然，質(zhì)量?jī)?yōu)良、功能完備、可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的作業(yè)體系[1-3]。研究表明，近自然林業(yè)經(jīng)營(yíng)能夠提高森林質(zhì)量并有助于改善林分結(jié)構(gòu)，對(duì)促進(jìn)我國(guó)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[4]。當(dāng)前，我國(guó)森林資源仍然存在單位面積蓄積量不高、人工林樹(shù)種結(jié)構(gòu)單一等問(wèn)題[5]。因此，近自然林業(yè)經(jīng)營(yíng)對(duì)提高我國(guó)林業(yè)質(zhì)量和維持林業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要作用[6]。

安徽皇甫山作為“皖東屋脊”，為淮陰山脈向東延伸的余脈，位于亞熱帶北緣，地處117°58′～118°03′E、32°17′～32°25′N，南北長(zhǎng)10 km，東西寬7.5 km，海拔50～399.3 m，總面積3 534.57 hm2。地貌為典型的丘陵岡地，由嶺脊、面坡和溝谷組成。由于歷史上自然和人為等諸多因素的影響，該區(qū)域原始植被破壞嚴(yán)重，后來(lái)雖人工營(yíng)造了大量馬尾松林、黑松林，但保存率低、生長(zhǎng)差，生態(tài)系統(tǒng)功能普遍較差。通過(guò)建立自然保護(hù)區(qū)，實(shí)施30年的近自然森林經(jīng)營(yíng)，該區(qū)域植被得到快速恢復(fù)，森林覆蓋率達(dá)96%。筆者系統(tǒng)總結(jié)了多年來(lái)該保護(hù)區(qū)的近自然經(jīng)營(yíng)技術(shù)，以期為完善我國(guó)森林近自然經(jīng)營(yíng)技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)森林資源的可持續(xù)發(fā)展提供參考。

1" 材料與方法

1.1" 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于安徽省滁州市皇甫山山脈的東坡，海拔120～310 m，坡度22°～30°；土壤為黃棕壤，土層厚度20～60 cm，pH值6.5，土壤肥力中等偏下。主要植被為耐干旱瘠薄的松類、黃檀、山槐、槲櫟等，多呈現(xiàn)灌木狀和“組團(tuán)式”分布。1952年，皇甫山國(guó)有林場(chǎng)成立后，開(kāi)始營(yíng)造大面積馬尾松林，初植密度1 120株·hm-2，但因干旱少雨、造林方式落后和缺乏抗旱保苗措施，導(dǎo)致成活率非常低，馬尾松保存率僅有150株·hm-2。

1.2" 樣地設(shè)置

試驗(yàn)地總面積150 hm2，樣地設(shè)置按照從北到南布局，樣地選擇在山坡中部的嶺脊處，每個(gè)樣地面積共設(shè)置3個(gè)樣地，并且每個(gè)樣地間隔不少于500 m。所有樣地坡向、坡位和立地條件基本一致。此外，在鄰近的老蠶場(chǎng)北側(cè)設(shè)置3個(gè)對(duì)照樣地，樣點(diǎn)設(shè)置方法與試驗(yàn)樣地一致。

1.3" 研究方法

采用固定樣地和連續(xù)調(diào)查方法進(jìn)行。在人工造林基礎(chǔ)上進(jìn)行封山育林，1985年人工營(yíng)造馬尾松，1995年對(duì)樣地進(jìn)行本底調(diào)查，獲取馬尾松及黃檀、山槐和樸樹(shù)等原生落葉闊葉樹(shù)種本底數(shù)據(jù)。此后，分別于2000、2005、2010、2015和2020年的10月份進(jìn)行每木調(diào)查，主要調(diào)查樹(shù)種類型、種群數(shù)量、胸徑生長(zhǎng)量等因子，定量分析生物多樣性、種群數(shù)量與結(jié)構(gòu)等動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 樹(shù)種組成及數(shù)量變化特征

由表1可知，1995年本底調(diào)查數(shù)據(jù)表明，試驗(yàn)區(qū)和對(duì)照區(qū)的樹(shù)種組成基本類似，優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為黃檀、樸樹(shù)、山槐、棠梨和馬尾松。2010年，試驗(yàn)區(qū)個(gè)體數(shù)量增加至411株，是對(duì)照區(qū)的3.26倍，樹(shù)種密度發(fā)生顯著變化。此外，樹(shù)種組成也變化明顯，黃檀數(shù)量為237株，是對(duì)照區(qū)的5.27倍；同時(shí)建群種增加了2個(gè)，種群數(shù)量新增27株。2020年，試驗(yàn)區(qū)個(gè)體數(shù)量增加至459株，是對(duì)照區(qū)的3.70倍；除馬尾松保留數(shù)量基本一致外，主要樹(shù)種黃檀、樸樹(shù)、山槐和黃連木個(gè)體數(shù)量變化范圍在1.8～7.1倍，增加了三角楓、山胡椒、君遷子等7種其他樹(shù)種，生物多樣性和植物種類更加豐富。

由表2可知，該區(qū)域主要樹(shù)種數(shù)量呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)，近自然森林經(jīng)營(yíng)有效增加了皇甫山自然保護(hù)區(qū)鄉(xiāng)土樹(shù)種的種類。1995年本底調(diào)查樹(shù)種僅有5種，其中人工引種馬尾松1種，原生樹(shù)種有黃檀、樸樹(shù)、山槐和棠梨4種（這些是江淮嶺脊地區(qū)非石灰?guī)r山地主要的建群種）。2010年，棠梨等陽(yáng)性樹(shù)種自然死亡，陸續(xù)增加了黃連木、山胡椒和油桐3個(gè)樹(shù)種，至2020年，林地組成樹(shù)種增加至10個(gè)，新出現(xiàn)了三角楓、鹽膚木、君遷子和柘樹(shù)等小喬木、喬化灌木樹(shù)種。

本底調(diào)查時(shí)，各樹(shù)種種群數(shù)量有174株，每間隔5年種群數(shù)量增加21～108株，累計(jì)新增330株、自然死亡45株，凈增285株；到2020年種群數(shù)量達(dá)到459株，增長(zhǎng)幅度為1.64倍。由表2可知，前15年種群數(shù)量增幅較快，分別達(dá)到108株、81株和75株，隨后達(dá)到數(shù)量變化指標(biāo)的峰值，增長(zhǎng)幅度迅速下降，并逐步趨于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。與此同時(shí)，經(jīng)過(guò)15年封禁保護(hù)，另一個(gè)重要變化趨勢(shì)是山胡椒、鹽膚木、君遷子等耐陰性樹(shù)種和喬化灌木樹(shù)種的大幅度增加，進(jìn)一步增加了樹(shù)種種類與種群數(shù)量、提升了林木郁閉度與森林質(zhì)量。主要原因是林分郁閉度的大幅度增長(zhǎng)，使樸樹(shù)、山槐等高大喬木和強(qiáng)陽(yáng)性樹(shù)種黃檀的增長(zhǎng)幅度持續(xù)下降，有效促進(jìn)了喬灌樹(shù)種結(jié)合、生物多樣性優(yōu)化的近自然林狀態(tài)。此外，樣地初始建群種中人工引種的馬尾松由30株逐步減少到21株，僅占4.58%，而黃檀的種群數(shù)量由105株增加到249株，占54.25%，成為最具代表性的珍貴樹(shù)種之一；樸樹(shù)的種群數(shù)量由18株劇增到87株，增幅最為明顯，占18.95%，是江淮嶺脊主要的代表性樹(shù)種之一；山槐種群數(shù)量由12株增加到39株；棠梨種群數(shù)量由9株減少為0株，主要是因?yàn)槠錇閺?qiáng)陽(yáng)性樹(shù)種，吸收不到充足的陽(yáng)光，生長(zhǎng)速度變緩，最終走向滅絕的命運(yùn)。

2.2" 樹(shù)種胸徑及結(jié)構(gòu)變化特征

由表3可知，近自然森林經(jīng)營(yíng)后，主要建群種立木胸徑和生物量得到成倍增長(zhǎng)，林分質(zhì)量得到大幅度提升。本底調(diào)查時(shí)的5個(gè)建群種黃檀、樸樹(shù)、山槐、馬尾松、棠梨胸徑總值分別為653.7、156.6、69.3、269.4 、68.4 cm；2010年（封育15年），山胡椒替代棠梨，胸徑總值分別為1 721.1、935.7、275.7、408.6、77.7 cm，胸徑總值增加明顯；2020年（封育25年），五大建群種胸徑總值分別為1 933.2、1 173.6、262.5、513.3、157.8 cm，胸徑總值累計(jì)達(dá)到4 327.2 cm，與本底調(diào)查時(shí)相比凈增3 109.8 cm，凈增率為255.45%。

由表4可知，近自然森林經(jīng)營(yíng)對(duì)主要建群種生長(zhǎng)速度影響較大。黃檀由本底調(diào)查時(shí)的5～8 cm、 4個(gè)徑階增加到2020年的5～10 、11、14 cm，8個(gè)徑階，10 cm以下低徑階占88.1%，生長(zhǎng)速度非常緩慢。山槐由5～6 cm ，2個(gè)徑階增加到2020年的5～7、10 cm，4個(gè)徑階，基本處于生長(zhǎng)停滯或緩慢增長(zhǎng)階段。其作為強(qiáng)陽(yáng)性速生樹(shù)種受到生長(zhǎng)空間壓制，將成為第二個(gè)被自然淘汰的樹(shù)種。樸樹(shù)生長(zhǎng)最為活躍，種群數(shù)量由18株增加至87株，呈現(xiàn)幾何式增長(zhǎng)；本底調(diào)查由6～8、10、12 cm，5個(gè)徑階增加至2020年的15個(gè)徑階，11 cm以上徑階種群51株，占58.62%，呈現(xiàn)出“梯次分布、變化活躍和快速增長(zhǎng)”的特點(diǎn)，凸顯了樸樹(shù)強(qiáng)勁的生長(zhǎng)活力和后發(fā)優(yōu)勢(shì)。

2.3" 樹(shù)種蓄積量變化特征

從表5可以看出，近自然森林經(jīng)營(yíng)對(duì)林木蓄積量增長(zhǎng)影響明顯。試驗(yàn)區(qū)樣地蓄積量由本底調(diào)查的2.612 m3，逐步增加到5.792、9.007、12.346、16.009、18.576 m3，增速明顯。其中黃檀蓄積量至2020年增加至4.905 m3，凈增3.778 m3，增幅達(dá)3.35倍；樸樹(shù)表現(xiàn)最為突出，是12個(gè)建群種中種群數(shù)量和蓄積量增長(zhǎng)變化最大的樹(shù)種，蓄積量快速增加到7.503 m3，凈增7.041 m3，增幅達(dá)15.2倍；馬尾松作為常綠人工造林樹(shù)種，在生態(tài)脆弱的江淮嶺脊發(fā)揮了先鋒樹(shù)種的作用，蓄積量由本底調(diào)查的0.754 m3增加至4.674 m3，凈增3.920 m3，增幅達(dá)5.2倍。

從林分蓄積量的組成來(lái)看，黃檀由本底調(diào)查的43.16%下降到2020年的26.41%，主要原因與其生長(zhǎng)緩慢的生物學(xué)特性有關(guān)；樸樹(shù)從本底調(diào)查的17.70%迅速提升到2020年的40.39%，是增長(zhǎng)幅度最大的樹(shù)種，表明其是該區(qū)域值得重點(diǎn)培育的目標(biāo)樹(shù)種之一。馬尾松作為人工造林保留樹(shù)種，在生態(tài)脆弱的江淮嶺脊蓄積量占比由本底調(diào)查的28.85%下降到2020年的25.16%，主要是鄉(xiāng)土樹(shù)種種群數(shù)量劇增對(duì)馬尾松林分營(yíng)養(yǎng)空間等產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)性影響。

3" 結(jié)論與討論

1）近自然森林經(jīng)營(yíng)是提高森林質(zhì)量、改善林分結(jié)構(gòu)的有效途徑[4，7]。本研究表明，通過(guò)15～25年的近自然森林經(jīng)營(yíng)后，皇甫山自然保護(hù)區(qū)林地樹(shù)種組成和數(shù)量均有所提高。這說(shuō)明近自然森林經(jīng)營(yíng)可以有助于改善林分結(jié)構(gòu)，提高森林質(zhì)量。

2）近自然森林經(jīng)營(yíng)能夠有效增加皇甫山自然保護(hù)區(qū)鄉(xiāng)土樹(shù)種的種類，并呈現(xiàn)逐年上升趨勢(shì)。這與鄉(xiāng)土樹(shù)種天然適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件（包括土壤類型、氣候和生態(tài)）有關(guān)。它們經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)化，相互作用，在特定的生態(tài)系統(tǒng)中生長(zhǎng)繁衍，并通過(guò)增加鄉(xiāng)土樹(shù)種的數(shù)量，可以確保建立更具韌性和自我恢復(fù)能力的生態(tài)系統(tǒng)[8]。通過(guò)階段性成效分析，前15年種群數(shù)量增幅較快，且山胡椒、鹽膚木、君遷子等耐陰性樹(shù)種和喬化灌木樹(shù)種大幅度增加。這可能與競(jìng)爭(zhēng)和資源限制有關(guān)[9]，即封山育林初期，林木數(shù)量相對(duì)較少，資源供給相對(duì)充足，每個(gè)樹(shù)種均能夠充分地獲取陽(yáng)光、水分和養(yǎng)分等生長(zhǎng)所需的資源，從而實(shí)現(xiàn)快速生長(zhǎng)；但隨著林木數(shù)量的增加，資源供給逐漸受到限制，林木之間競(jìng)爭(zhēng)加劇[10]，需要與其他林木競(jìng)爭(zhēng)有限的資源，從而導(dǎo)致林木的生長(zhǎng)速度放緩。

3）近自然森林經(jīng)營(yíng)不僅使樣地種群數(shù)量呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)變化，同時(shí)林木生物量也同樣實(shí)現(xiàn)了快速增長(zhǎng)變化。此外，樸樹(shù)蓄積量相對(duì)于其他樹(shù)種增長(zhǎng)最顯著，這主要?dú)w因于樸樹(shù)作為鄉(xiāng)土樹(shù)種具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和快速生長(zhǎng)的生物學(xué)特性有關(guān)。

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（責(zé)任編輯：易" 婧）