次生馬尾松、金錢松混交林的針闊異齡混交林改造成效研究

王良衍，楊曉東，曹立光

（1. 浙江天童國家森林公園，浙江 寧波 315114；2. 華東師范大學 環境科學系，上海 200062；3. 浙江天童森林生態系統國家野外科學觀測研究站，浙江 寧波 315114；4. 浙江省寧波市鄞州區林業技術管理服務站，浙江 寧波 315100）

次生馬尾松、金錢松混交林的針闊異齡混交林改造成效研究

王良衍1，楊曉東2,3，曹立光4

（1. 浙江天童國家森林公園，浙江 寧波 315114；2. 華東師范大學 環境科學系，上海 200062；3. 浙江天童森林生態系統國家野外科學觀測研究站，浙江 寧波 315114；4. 浙江省寧波市鄞州區林業技術管理服務站，浙江 寧波 315100）

采用生態學地域潛在植被原理，選擇木荷（Schima superba）、小葉青岡（Cyclobalanopsis myrsinifolia）和紅楠（Machilus thunbergii）3種地帶性闊葉優勢樹種對次生馬尾松、金錢松混交林進行針闊異齡混交林改造，分析改造后的林分結構和林分生長量的變化規律及其影響，同時分析臺風對杉木機械受損的影響。結果表明：改造10 a后，試驗林的林分結構由單層變為復層林；林內植物由陽性向耐陰或中性轉變，地帶性常綠闊葉優勢樹種地位明顯；更新的木荷、小葉青岡重要值分別達到59.9%和19.8%，林分平均蓄積年生長量達3.73 m3/hm2，比改造前提高50%。經臺風風害林木機械受損調查表明，改造后的針闊異齡混交林林木受損指數遠優于日本扁柏純林。

海岸低山；退化林；地帶性闊葉種；異齡混交；機械受損指數；防護林改造

沿海防護林是生態公益林的重要組成部分，不僅具有防風固沙、保持水土、涵養水源的功能，還可以抵御臺風暴雨危害，美化人居環境，對于維護沿海地區生態安全、人民財產安全和工農業生產安全具有重要意義，是實現沿海區域可持續發展的重要組成部分。海岸低山防護林的生態環境脆弱、造林困難，如何對現有低效防護林實施改造，讓其防護效益不間斷，已成為目前浙江東部沿海防護林經營的一個難點。目前，沿海防護林的研究集中在防護林生物量、生產力、物種多樣性和樹種篩選及林分更新等方面，但是關于海岸防護林快速恢復更新及防風效果的研究甚少。

本研究以浙江東部沿海次生馬尾松、金錢松混交林改造為針闊異齡混交防護林為對象，分析低效防護林采取異齡混交木荷、小葉青岡等改造后的林分結構和林分生長量的變化規律及其影響；同時，分析臺風對林木機械受損的影響，以期為低效防護林的改造更新和保育提供理論依據。

1 研究區概況

盤山林區位于寧波市鄞州區天童林場的東部（29° 46′ N，121° 48′ E），海拔310 ~ 510 m。該地地處亞熱帶中部東端，受海洋性季風氣候影響，溫暖濕潤，四季分明，年平均氣溫16.2℃，年平均降水量1 386 mm，年平均相對濕度82%。每年7－10月常遭受熱帶風暴危害，每年平均2.8個[1]。試驗地位于盤山朝東近海的山坡，迎風面地形無山丘阻攔，地勢開闊。坡度15 ~ 25°，山地紅壤，土壤厚度80 ~ 100 cm，質地沙壤土。地帶性植被為由栲屬（Castanopsis）、木荷屬（Schima）、青岡屬（Cyclobanopsis）和石櫟屬（Lithocarpus）的種類為建群種或伴生種組成的常綠闊葉林[2~3]。

1958年盤山森林基本被砍伐，植被退化為荒山或次生灌叢。此后，林場進行人工造林，大面積營造了馬尾松（Pinus massoniana）、黑松（P. thunbergii）、金錢松（Pseudolarix amabilis）、柳杉（Cryptomeria fortunei）和日本扁柏（Chamaecyparis obtusa）等防護林。2000年以來，該地森林曾遭受臺風及松材線蟲病的危害。2003年，林場在次生松林風害跡地上，保留抗風性較強的金錢松、楓香（Liquidambar formosana）等闊葉母樹，選擇了地帶性常綠闊葉優勢樹種木荷（Schima superba）、小葉青岡（Cyclobalanopsis myrsinifolia）和紅楠（Machilus thunbergii）幼苗進行跡地改造更新[4~6]。

2 材料與方法

由于盤山松林遭受松材線蟲病危害，天童林場2003年對該地1978年人工營造的6馬尾松4金錢松混交林進行改造，采伐清理馬尾松、保留長勢好的金錢松和闊葉母樹及幼樹，在采伐跡地上墾穴（規格為：長×寬×深 = 0.50 m×0.50 m×0.35 m），當年3月，采用當地自采自繁的木荷1年生和小葉青岡、紅楠2年生裸根苗補植營造。造林后連續3 a每年2次對更新幼林進行削草、擴穴撫育；造后第8年，進行一次割灌割草撫育。

選擇有代表性的林分設置20 m×20 m樣方3個，調查記錄樹種、胸徑、樹高、冠幅等，并在每個樣地的4角各設立1個2 m×2 m的小樣方，記錄種類的名稱、高度、數量。在改造的第6和第10年的10月分別調查一次，并計算了物種的重要值及林木蓄積量。

式中，相對密度 =某物種個體總數/所有物種個體總數；相對頻度 = 某物種出現的次數/全部物種出現的次數之和；相對顯著度 = 某物種胸高斷面積之和/全部物種胸高斷面積總和。馬尾松和金錢松的樹種形數為0.39，木荷、楓香及紅楠等硬闊葉植物的值為0.38。

此外，為了進一步研究林分受損機理，探索更新樹種機械受損與抗臺風風害的關系。在2012年8月“海葵”強臺風災害后，于當年9月開展了臺風對木荷、小葉青岡混交林中的林木受損情況調查，探索更新幼苗的抗風性能。在上述樣地上進行調查，將風害林木受損程度劃分成6個等級。具體標準：0級，未受損害或略受損，損害級值為0；Ⅰ級，頂梢折斷長度≤樹高1/6或植株輕度傾斜＜15°，損害級值為1；Ⅱ級，頂梢折斷長度1/6 ~ 1/5或植株傾斜15 ~ 30°，損害級值為2；Ⅲ級，樹頂以下折斷的長度占樹高的1/5 ~ 1/4或植株傾斜30 ~ 60°，損害級值為3；Ⅳ級，樹頂以下折斷的長度占樹高的1/4 ~ 1/3或植株較大傾斜＞60°，損害級值為4；Ⅴ級，樹頂以下折斷的長度占樹高的1/3以上或倒伏，損害級值為5。調查時按樹種、林分類型分別統計植株不同受損級別的株數，計算出平均受損級值（FDA）和受損指數（FD）。

式中：ni為林木受損值為i的株數，N為調查樣本總株數[7]。

3 結果與分析

3.1 林分結構和植物的變化

試驗結果明顯地表現出低質松林改造后，針葉混交林的林分結構由單層變為復層異齡林，喬木層組成由金錢松、楓香等闊葉樹種混生，蓋度50%，樹高8 ~ 11 m，占據著主林層（表1）。在灌木層中，已涌現了大量的木荷、小葉青岡、紅楠等地帶性常綠闊葉林樹種，密度分別達1 900、760、288株/hm2，蓋度70%，高3 ~ 6 m，明顯地形成了一個以地帶性常綠闊葉樹種為主的更新層；在草本層中，最具有跡地特色的是已有少量青岡（Cyclobalanopsis glauca）、紅楠、苦櫧（Castanopsis sclerophylla）和隔藥柃（Eurya muricata）等耐陰植物出現。已從低質結構向較優結構轉化，已基本形成喬、灌、草本層層次錯落、具有復層結構的森林群落。

表1 改造前后群落結構的變化Table 1 Change of community structure before and after transformation

3.2 樹種的重要值

表2列出了次生松林改造后各樹種的重要值。在更新層（灌木）中性或者耐陰的木荷、小葉青岡和紅楠3個樹種的重要值達 88.4，說明已明顯占優勢地位。相反，在喬木層陽性或中性的金錢松、楓香等的重要值仍然較高。說明人工改造促進了地帶性常綠闊葉林中性或耐陰樹種的更新。

表2 次生馬尾松、金錢松混交林改造后10 a喬木層和灌木層樹種重要值Table 2 The importance values of tree and shrub layers 10 years after transformation of P. massoniana-Ps. amabilis mixed forest

3.3 林分生長的變化

對3個績效樣地的生長研究表明：改造后針闊異齡混交林生長具有較好的促進作用。在喬木層中，馬尾松皆伐清理后，雖然剩余的金錢松、楓香等樹種密度有所減少，但其胸徑和蓄積量比改造前分別提高16%和52.7%、16.7%和57.1%、10.8%和35.1%。同時，更新層中木荷、紅楠和楓香生長迅速，蓄積量分別為13、19和0.9m3/hm2。試驗林改造后10 a總蓄積量達82.8 m3/hm2，比改造前增加37.3 m3/hm2，平均每年增加蓄積量3.73 m3/hm2（表3）。

3.4 不同林木的風害受損指數

為探索臺風災后林木機械受損與抗風性效果。在2012年8月“海葵”臺風襲擊盤山后，選擇同一坡向、海拔高度的試驗林與22年生日本扁柏（平均樹高9 m，平均胸徑10 cm）純林比較風害林木機械受損情況調查（表 4）表明，改造后針闊混交林的林分中，損傷級別 0級所占個數最多。在喬木層中金錢松、楓香等闊葉樹損傷級別在0 ~Ⅱ級，僅輕微受損；在更新層中木荷和紅楠損傷級別在0 ~Ⅳ級均有分布，但Ⅲ和Ⅳ級中其分布幼樹個體數量都較少，小葉青岡和楓香損傷級別0 ~Ⅱ級，受損較輕。與日本扁柏純林相比，受損級別0 ~Ⅴ均有分布，損傷株數達36.1%。

表3 次生馬尾松和金錢松混交林改造后10 a的林分生長變化Table 3 Stand growth of transformed forest 10 years later

表4 盤山林區臺風災后人工林各林木的受損指數Table 4 Damage index of tested stand and 22-year Ch. obtusa forest

4 結論與討論

（1）采用木荷、小葉青岡和紅楠3種地帶性常綠闊葉優勢樹種混交造林是進行低質防護林改造的行之有效方法。改造后10 a，防護林的林分結構開始由單層林變為復層異齡林，林內植物由陽性向中性或耐陰性轉變，林分由低質結構向較優結構轉化，明顯地朝良性方向演替，基本上形成喬木層、灌木（更新）層和草本層結構的森林群落。

改造后，更新層中的木荷、小葉青岡和紅楠的重要值分別達 59.9%、19.8%和 8.7%，地帶性常綠闊葉樹種的優勢地位明顯，且生長旺盛；草本層中已有部分紅楠、青岡、木荷、苦櫧、隔藥柃等耐陰植物出現，具有自然更新能力。金錢松、木荷、小葉青岡混交林的林分蓄積量達82.8 m3/hm2，扣除保留木前期生長量后，平均每年增加蓄積量3.73 m3/hm2，比改造前年均蓄積生長量2.48 m3/hm2提高50.4%。

（2）異齡混交林在臺風“海葵”風災后林木機械平均受損級別和受損指數低，林木受損遠低于日本扁柏純林。這種現象反映了森林林分結構對于林木抗風襲機械受損能力具有重要影響。原因主要在于林分層次的差異。混交林為復層結構，垂直結構分層明顯，具有完整的喬、灌、草本層。高齡混交林的喬木層為金錢松、楓香等，灌木層由木荷、小葉青岡和紅楠等組成，結構完善，各層次間具有協同保護作用，在抵抗風害時，林分結構完善性的作用就得到了發揮，不同層次可以有效分解和緩解林冠風的壓力脅迫。與之相比，純林一般為單優林分結構，垂直結構單一，林木機械受損較大。由此可見，在營林實踐中，建立具有高物種多樣性的復層混交林，有利于增強林分的抗干擾能力和穩定性。

（3）沿海防護林處在海陸相互活躍的過渡地帶，在海陸相互作用過程中會產生環境異質性化，進而對植物種群的更新、生長和分布格局產生影響。因此，在盤山現有試驗林中，對于相對密度較大的林分，可在近期進行1次強度15%的透光伐，增加林內光照和空間，促進更新層常綠闊葉幼樹的生長。同時，可在“林窗”內少量補植頂級闊葉樹種，如云山青岡（Cyclobalanopsis sessilifolia）、長葉石櫟（Lithocarpus harlandii）、米櫧（Castanopsis carlesii）等闊葉優勢樹種[8]，從而增加林分的樹種混交和層次結構，提高林分穩定性、加速向地帶性常綠闊葉林的演替進程。

[1] 秦慰尊，婁根龍，周叔楊，等. 寧波市主要氣象災害及防御對策[Z]. 寧波：寧波市農業農村經濟調研報告匯編，2010. 122－143

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Transformation of Secondary Mixed Forest of Pinus massoniana-Pseudolarix amabilis to Conifer-broadleaf Unevenaged Forest

WANG Liang-yan1，YANG Xiao-dong2,3，CAO Li-guang4
（1. Tiantong National Forest Park, Ningbo 315114, China; 2. Department of Environment Science, East China Normal University, Shanghai 200062, China; 3. Tiantong National Station of Forest Ecosystem, Chinese National Ecosystem Observation and Research Network, Ningbo 315114, China; 4. Yinzhou Forestry Station of Ningbo, Ningbo 315100, China）

Transformation of secondary mixed forest of Pinus massoniana-Pseudolarix amabilis was conducted with three zonal dominant broadleaved tree species. The results demonstrated that transformed forest structure changed from single-layer to multi-storied 10 years later. The proportion of neutral or shade-tolerant plants increased, zonal broadleaved species turned to be dominant in the forest, and the importance values of Schima superba and Cyclobalanopsis myrsinifolia arrived 59.9% and 19.8%, and the annual growing stock was 3.73m3/ha, increased by 50% than before. Investigation of typhoon damage on transformed forest indicated lower damage index than on pure Chamaecyparis obtusa forest.

zonal broadleaved tree species; unevenaged mixed forest; damage index; transformation

S718

A

1001-3776（2013）02-0047-05

2012-10-23；

2013-01-30

寧波市重大科研項目（2012C10027）；寧波市科技攻關項目（2010C10028）

王良衍（1945－），男，浙江紹興人，高級工程師，從事營林和森林生態學研究。