黃浦江水源涵養林林分結構分析及其經營管理

李琦

(上海市林業總站，上海 200072)

森林是陸地生態系統的主體，涵養水源是森林生態系統的重要功能之一，森林水源涵養量約占陸地生態系統水源涵養量的60.8%。森林的水源涵養功能主要與森林植被類型及其蓋度、枯枝落葉層和土壤層的持水能力等因素密切相關，不同的森林群落由于樹種不同、林分結構不同，水源涵養能力也各有差異。黃浦江是上海市的主要水源之一，2010年以前上海供水70%取用黃浦江水源，青草沙水庫建成后上海供水仍有30%取用黃浦江水源。2003年上海市開始啟動黃浦江水源涵養林建設，黃浦江干流、主要支流沿岸區域的植被覆蓋狀況得到顯著改善，對保障黃浦江飲用水源安全發揮了重要作用。

1 研究區概況

黃浦江始于青浦區朱家角鎮淀山湖，流經青浦、松江、奉賢、閔行、徐匯等10 區，至吳淞口注入長江，全長約113 km。自開埠以來，黃浦江一直承擔著生活供水、交通運輸、生產灌溉、抗洪排澇等使命，是上海市的一條地標性河流。1985年上海市發布了《上海市黃浦江上游水源保護條例》，開始建立黃浦江上游水源保護區，對水源保護區范圍進行了劃分。2017年為了加大水源保護力度，根據取水口功能調整，上海市重新劃分了黃浦江上游水源保護區飲用水水源一級、二級保護區范圍，同時將青西地區劃分為飲用水水源準保護區，將黃浦江上游兩岸其他區域劃分為水源保護緩沖區。

黃浦江水源涵養林，主要指2003年黃浦江水源涵養林建設項目啟動以來，建設或分布在黃浦江上游及其主要支流兩側200～500 m范圍內，以涵養水源、保持水土、改善水質為主要目的的森林資源。建設范圍涉及青浦、金山、松江、奉賢、閔行5區。

2 研究方法

以上海市2020年度森林資源監測成果為本底，使用ArcGis10.3軟件對黃浦江水源涵養林的群落結構、樹種結構、郁閉度、優勢樹種(組)組成等林分結構現狀內容進行數據篩選、統計、分析；然后，根據現有各項研究成果，研判黃浦江水源涵養林林分結構組成對其水源涵養功能的影響；最后，根據發現的問題，針對性地提出相應的經營管理對策和建議，以促進黃浦江水源涵養林水源涵養功能的充分發揮。

3 結果與分析

3.1 林分結構現狀

3.1.1 分布概況 2020年底，黃浦江水源涵養林總面積3 993 hm，主要分布在青浦、松江、金山3區(表1)。其中，位于新劃定水源保護一級、二級及準保護區內的涵養林面積為3 108 hm，占77.8%；位于新劃定水源保護緩沖區內的涵養林面積為688 hm，占17.2%。由于保護區范圍調整，位于新劃定水源保護區范圍以外的涵養林面積為197 hm，約占5.0%。

表1 黃浦江水源涵養林分布

黃浦江水源涵養林中，喬木林面積3 931 hm，占98.4%，是黃浦江水源涵養林生態功能發揮的主體，也是本文后續分析研究的對象。

3.1.2 群落結構 黃浦江水源涵養林的群落結構極為簡單，簡單結構林分的面積為3 373 hm，占比達85.8%；而其他14.2%的面積均為較完整結構林分。沒有完整結構林分分布。其原因主要是由于黃浦江水源涵養林建設時即多以單層林為主，而在后期撫育管理過程中，由于大多數養護機構和人員缺乏人工林生態經營管理知識和實踐經驗，以割灌除草為主要內容的撫育方式影響了林下天然更新幼苗生長，造成黃浦江水源涵養林群落結構層次簡單，灌木層及更新層生長不佳的現象普遍存在。這也是當前上海市生態公益林建設及養護管理中存在的一個普遍性問題。

3.1.3 樹種結構 黃浦江水源涵養林的樹種結構按面積統計(表2)，表現為闊葉純林>闊葉混交林>針葉純林>針闊混交林>針葉混交林。純林與混交林的比例為2∶1，純林的比重偏大，這主要是因為上海市生態公益林建設初期，習慣于采用純林或塊狀混交為主的樹木種植方式，近自然式混交林僅在松江區葉榭鎮黃浦江沿岸等少數地塊有應用。闊葉林分、針葉林分、針闊混交林三者的比例約為11∶1.5∶1，闊葉林分占比達到81.3%，占有絕對優勢，針闊混交林的應用極少。

表2 喬木林樹種結構分析

3.1.4 郁閉度 黃浦江水源涵養林的郁閉度總體處于偏高狀態，高郁閉度林分(郁閉度≥0.70)面積占比達73.0%，中郁閉度林分(0.40≤郁閉度<0.70)的面積占比僅23.5%(表3)。這是由于黃浦江水源涵養林的初植密度較高，一般為1.5～2.0 m ×1.5～2.0 m，也說明黃浦江水源涵養林自2009年主體工程基本建成以來，對林分密度的控制不及時。林分郁閉度過高，也是造成林下灌木層、更新層生長不佳的主要原因之一。

表3 喬木林郁閉度結構分析

3.1.5 優勢樹種(組)組成 根據上海市森林資源調查規定的優勢樹種(組)進行統計(表4)，黃浦江水源涵養林共涉及40個樹種(組)，涵蓋了上海市生態公益林絕大部分常用樹種，但優勢樹種(組)集中度非常高，絕大多數樹種(組)僅是偶有使用。面積居前的10個優勢樹種(組)面積合計占比達84.66%。其中，樟木面積占比高達28.66%，還略高于其在全市喬木林面積中所占比例，這與上海市在造林時可供選擇的適生常綠樹種較少相關。

表4 喬木林主要優勢樹種(組)分類統計

3.2 林分結構與涵養功能的關系

森林水源涵養功能強弱，主要在2個層面與林分結構相關聯：一是在垂直層面上，通過林冠層、灌草層、枯落物層、土壤層等各層面截留降雨、含蓄雨水、降低雨滴動能對土壤的侵蝕能力；二是在地坪層面上，通過林下灌草層、枯落物層、土壤層對地表徑流的產生、匯集過程進行調蓄，防止森林土壤的水蝕。

3.2.1 垂直層面 林冠層降雨截留量的大小與林分的結構、郁閉度等緊密關聯。一般認為，林分結構越復雜、林層越豐富、郁閉度越大、葉面積指數越大、林冠枝葉空間分布越均勻，則林冠蓄水量越大。研究表明，混交林的水源涵養能力強于純林；在相似植被蓋度條件下，林冠截留能力為針葉林>針闊混交林>闊葉林；異齡、混交、郁閉度在0.6～0.8的水源涵養林生態功能最優。

黃浦江水源涵養林由于初植密度高，闊葉樹種運用廣泛，后期養護管理過程中未及時撫育間伐，因此，郁閉度整體偏大，林冠層連綿厚實，具有較強的降雨截留能力。但從統計結果分析，黃浦江水源涵養林的林分結構現狀并不十分合理，樹木種植方式以純林或塊狀混交為主，群落結構簡單，單層林居主導地位，樹種較為單一，闊葉樹種占有絕對優勢，30%的林分郁閉度大于0.8，因此，其林分結構必然對其林冠層的降雨截留能力產生不良影響，制約了森林水源涵養功能的充分發揮，有待進行林分結構的調整和完善。需要特別指出的是，林下灌木層具有與喬木冠層類似的截留性質，且灌木層一般較低，能明顯地消減雨滴動能，而黃浦江水源涵養林的單層林結構及林下灌木層、更新層的缺乏，尤其不利于對林內穿透雨的截留及對土壤侵蝕的防護。

3.2.2 地坪層面 枯落物層和土壤層是森林涵養水源的主體。枯落物層的持水能力主要由枯落物的蓄積量和持水率共同決定，枯落物蓄積量是反映枯落物層水源涵養能力的重要指標，與林分結構及人類活動相關。土壤層是森林群落涵養水源最主要的貯庫，其涵養能力主要取決于土壤和森林的綜合狀況。研究表明，落葉林地地表枯落物較多，有利于提高土壤的蓄水能力；近自然混交林或落葉闊葉林的土壤層水源涵養能力相比其他林分類型更好。

黃浦江水源涵養林大多由農田通過退耕還林建成，其土壤透水性較差。10多年來涵養林中各種樹木根系的生長發育和枯枝落葉的分解，促進了土壤孔隙度的增大，增加了土壤有機質的積累，改善了土壤的結構和物理性質，增強了土壤含蓄水分的能力。但黃浦江水源涵養林由于過多、過重的人工管護，枯落物層的體量不足，不僅其自身的涵養能力較弱，其對土壤結構的改良作用也微乎其微，導致土壤蓄水能力并未得到更充分的發揮?；旖涣衷邳S浦江水源涵養林中的占比僅1/3左右,其中近自然式混交林僅在松江區葉榭鎮等地局部分布，面積僅數十公頃，對黃浦江水源涵養林水源涵養功能的整體提升影響有限。因此，有必要對黃浦江水源涵養林的樹種組成進行調整，并改變現在的撫育管理方式。

4 對策與建議

4.1 黃浦江水源涵養林總長約130 km，涉及5個區22個鄉鎮，因此其后續的經營管理應首先做好頂層設計，通過對其分布狀況及其林分結構現狀的進一步調查，在市級層面統籌編制專項森林經營規劃方案，合理制定經營目標和撫育管理措施，分期分步實施，實現長效管理。

4.2 對種植密度大、郁閉度高等問題，應在今后的撫育管理過程中，選擇合理的撫育方式和強度，通過疏伐、透光伐、衛生伐等技術手段合理調整林分的種植密度和郁閉度，促進林分生長，增加林下植物的多樣性，逐步培育形成復層、混交的水源涵養林。

4.3 對樹種單一、混交程度低等問題，應加強黃浦江水源涵養林的林相改造工作，更新替換現有楊樹、柳樹、女貞等長勢衰弱、病蟲害較多的樹種，結合種植密度調整，補植或插種杉類、櫟類、榆類等在上海地區較為適生的鄉土樹種，引導異齡、混交林分的形成；黃浦江上游地區地下水位較高，在樹種選擇方面，還要充分考慮樹種的耐水濕特性。

4.4 對林層結構簡單、林下枯落物缺少的問題，應調整公益林管理要求，完善公益林考核標準，加強對經營管理機構和養護技術人員關于人工林經營管理知識和技術的培訓，改變現有對林地的過度撫育方式，促進林下更新層和灌木層的自然發育，增加地表枯落物的積累，增強森林的水源涵養能力。