遂昌湖山林場水源林闊葉化改造及林分結構變化評估

賴根偉 袁位高 龔笑飛 邱偉清 潘江炎 胡雙臺 焦潔潔 吳初平 王志高

摘要 水源林的質量提升是經濟和社會發展的必然需求。該研究針對浙江遂昌湖山林場水源林中針葉林面積比重大、林相單調和林分結構簡單的特點，在馬尾松林和杉木林+馬尾松林中，分別采取了11.8%和35.3%的間伐強度，為間伐補植和人工促進更新創造條件，并對改造后的林分結構和林木質量進行對比評估。結果表明，經過技術改造，馬尾松林和杉木林+馬尾松林中闊葉樹的比例分別提高4.6百分點和12.0百分點，干形質量較優的林木比例分別提高7.8百分點和7.0百分點，生活力較強的林木比例分別提高4.9百分點和25.3百分點;無損傷的林木比例分別提高6.9百分點和17.1百分點。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重不足的林木比例下降17.6百分點，透光條件基本滿足以上的林木比例提高了約13百分點。經過技術改造，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景觀質量得到顯著提升，為進一步經營技術的實施奠定了基礎，長期效果需要進一步持續地定位觀測研究。

關鍵詞 水源林;闊葉化改造;林分結構;湖山林場

中圖分類號 S756文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）11-0125-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.035

開放科學（資源服務）標識碼（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

基金項目 浙江省重點研發項目（2015c02016）;遂昌縣林業局項目（2016XH031）。

作者簡介 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，從事森林生態學研究。

收稿日期 2019-01-21

水源涵養林具有特殊的生態效益、經濟效益和社會效益。隨著社會和經濟的發展，水源涵養林的社會服務功能（如生態旅游、森林美學和休閑保健等）日益突出[1-2]。水源林的生態功能體現取決于林分結構的變化[3-5]，天然混交、復層和異齡結構更有利于水源林的功能發揮[6]。因此，通過經營措施，加強對水源林的景觀化和闊葉化改造是經濟和社會發展的需求。當前大多數水源涵養林結構單一，生態功能和景觀功能較弱[7]，不同經營技術措施的水源涵養林的生態防護功能不同[3，8]，應根據具體的立地條件和林分結構以及植被類型選擇不同的經營模式，尤其是對不同演替階段的林分采取不同的經營措施[9]。

錢塘江流域水源林中針葉樹種的比例相對較高，林分結構簡單，穩定性差[10]，生態和景觀功能效益較低，較高比例的馬尾松林已無法滿足人們對其提供多種生態服務的需求[11]。浙江及鄰近區域經濟的快速發展，也對錢塘江流域水源林的生態保護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景觀水源林為對象，利用近自然林經營的相關理論和技術，對馬尾松林進行改造，并對改造前后的林分結構進行評估，以期為建立景觀水源林的經營模式以及補植改造和景觀美化奠定基礎，促進其生態功能發揮和景觀質量提升。

1 研究區域概況

湖山林場（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，烏溪江水庫中、上游地區，與衢州市交界。林場所屬山林集中分布在烏溪江水庫兩岸，總經營面積為4 176.8 hm2，坡度25°～ 35°，局部地段可達45°以上。林場境內最高海拔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。林場林業用地3 488.3 hm2，有林地占97%以上，以防護林為主，其中針葉林和針闊混交林面積占50%左右。針葉樹種以馬尾松（Pinus massoniana）和杉木（Cunninghamia lanceolata）為主，闊葉樹種以木荷（Schima superba）、石櫟（Lithocarpus glaber）、青岡（Quercus glauca）和苦櫧（Castanopsis sclerophylla）等為主。灌木層常見樹種有檵木（Loropetalum chinense）、豆腐柴（Premna microphylla）、烏藥（Lindera aggregata）等。草本層植物以狼衣（Rhizoma osmundae）占優勢[12]。

2 研究方法

2.1 樣地設置與調查

選擇在馬尾松林和杉木+馬尾松混交林（以下簡稱“杉木林”）中設置固定試驗樣地，每種類型各設3次重復，并設置相應的對照樣地。樣地面積30 m×90 m，樣地內按10 m×10 m劃分樣方進行調查。將林分分為喬木層（DBH≥5 cm）、灌木和幼樹層（DBH<5 cm、H≥1.5 m）、草本和幼苗層（H<1.5 m）進行調查。將所有樣地分割為10 m×10 m的喬木層樣方進行調查，記錄樹種名稱、位置（坐標）、胸徑、樹高、枝下高、生活力、損傷、干形質量、林分類型等因子。生活力分為有競爭活力的、有活力的、活著的、瀕死的和枯立的5種類型;損傷分為無損傷、輕度損傷、中度損傷和重度損傷4種類型;干形質量分為通直完滿、輕度彎曲（樹干有1～2個不顯著彎曲）、二分叉樹干、多分枝和重度彎（扭）曲（存在2個以上顯著彎曲）5種類型。

2.2 改造措施

根據樣地調查的喬木層林木數據，在馬尾松林（2 400株/hm2）和杉木林（3 225株/hm2）中，根據降低針闊比和提升林木質量的原則，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個樹種，林木數量分別是144和377，間伐強度分別為11.8%和35.3%，其中針葉樹（杉木和馬尾松）分別為45和265株，分別占間伐總數的31.2%和70.3%。

2.3 林分結構變化評估方法

利用調查數據，分析試驗樣地與對照樣地喬木層樹種豐富度、多度、Pielou均勻度指數、Simpson指數和Shannon-Wiener指數、林木生長狀態（干形質量、生活力和損傷）和林分空間結構（開敞度、混交度和大小比數）等方面的差異，卡方檢驗其顯著性。

物種多樣性指數計算如下[13]：

3 結果與分析

3.1 樹種組成變化

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

47卷11期賴根偉等 遂昌湖山林場水源林闊葉化改造及林分結構變化評估

3.2 林木生長狀態

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

3.3 林分空間結構變化

與對照樣地相比，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，其中透光條件嚴重不足的林木比例下降17.6百分點，透光條件基本滿足以上的林木比例提高約13百分點（圖5、6）。

試驗樣地的大小比數雖然顯示群落徑級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（0.75）比例提高10百分點。2種林型群落混交化程度明顯提升（P<0.05）。

4 討論

對遂昌湖山林場水源景觀林改造前后林分結構和林木生長狀態的對比研究表明，經過技術改造，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。在沒有破壞該水源林結構穩定的前提下，為林下天然更新和后期的補植改造提升森林景觀質量創造了條件。

4.1 湖山景觀水源林闊葉化改造技術

景觀水源林具體經營措施的選擇上應考慮立地條件和林分結構特征[4-5，16]，在不影響其生態主導功能的前提下，利用森林生態系統自身內部的自然生長發育規律，根據群落發育演替規律來計劃和實施各項經營措施，優化森林結構和功能，充分利用森林自然力，使生態與經濟效益達到最優結合[17]，盡可能地提升其生態、經濟功能[6]和景觀功能[18-19]。對浙江千島湖馬尾松林進行30%～50%的間伐強度的“砍松留闊”，6年后的研究表明，闊葉樹種的重要值提高了30%以上，逐步過渡為針闊混交林，并有向常綠闊葉林演替的趨勢，抑制了松毛蟲害和松材線蟲害的發生和傳播[20]。對浙江省松陽縣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種的成活率和新梢生長量[21]。因此，馬尾松主要的營林技術是通過撫育間伐，增加林地的透光度，促進林下常綠闊葉樹種，諸如青岡櫟、苦櫧、木荷的生長[22]。該研究根據近自然林的經營理念，結合遂昌湖山林場水源林中針葉林面積比重大、林相單調和林分結構簡單的特點[12，23]，進一步考慮了不同林型林分結構，設計了馬尾松林補植改造和杉木林人工促進更新的間伐撫育措施。采用11.8%的間伐強度，使得馬尾松林的闊葉樹種比例提高4.6百分點，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（075）的比例提高10百分點，為后期在馬尾松林中進行補植創造了條件。在杉木林種采用35.3%的間伐強度，使得杉木林闊葉樹種的比例提高12.0百分點，透光條件得到了顯著提升，其中透光條件嚴重不足的林木比例下降17.6百分點，透光條件基本滿足以上的林木比例提高約13百分點。杉木林混交度較低（0和025）的比例分別下降4百分點左右，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，經過技術改造，有利于杉木林林下更新。

4.2 水源林質量評價

水源林的景觀化是其適應新時期經濟和社會發展需求的功能擴展，質量提升評價應遵循森林充分發揮生態效益、經濟效益和社會效益的原則，更需要重點突出森林的景觀效益和水源涵養功能[18]。目前對風景林質量評價主要從林內景觀、林外景觀和單木景觀等角度開展，其中林內景觀差異主要體現在林分結構、自然性、林相以及灌木密度與高度等方面[24]。林分質量、林分景觀、林下枯落物、林下更新、樹種構成等影響其景觀水源林游憩功能和水源涵養功能的發揮，而生態疏伐、景觀疏伐、補植補造、封山育林等經營技術措施有利于提高其健康等級[18]。馬尾松林中，干形質量較優（通直飽滿和輕度彎曲）的林木比例提高7.8百分點，且不再有干形質量較差（二分枝和顯著扭曲）的林木;生活力較強（有競爭力和有活力）的林木比例提高4.9百分點;無損傷的林木比例提高6.9百分點。在杉木混交林試驗樣地中，干形質量較優（通直飽滿和輕度彎曲）的林木比例提高7.0百分點;無損傷的林木比例提高17.1百分點;生活力較強（有競爭力和有活力）的林木比例提高25.3百分點?？梢?，林內景觀質量得到了顯著的提升。

該研究是對試驗林地間伐后的即時狀況評估，即是對間伐后林分的初期效應評估，為后期進一步的經營措施奠定了基礎。經營措施的長期效果需要進一步持續地定位觀測研究。

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