安徽天井山國家森林公園馬尾松次生林群落變化的初步研究

摘 要：在安徽天井山國家森林公園馬尾松次生林內設置3個固定樣地進行長期監測，應用森林群落調查方法，統計分析2011—2022年間伐后馬尾松次生林群落的演替進程和林木的生長變化。結果表明，在實行30%～50%強度的間伐措施后，經過12 a的自然更新，馬尾松次生林純林逐步向針闊混交林演替，但更新速度緩慢，闊葉樹種由1種增加到4種，馬尾松仍為優勢樹種，但重要值下降了30.9%；以馬尾松為主的混交林中闊葉樹的重要值由29.0%上升到61.7%，闊葉樹種也增加了2種；以闊葉樹為主的混交林中闊葉樹種重要值達到84.1%，已呈現地帶性森林植被特征。分析表明，對次生林采取“開林窗”的方式間伐馬尾松，能快速誘導闊葉樹種侵入次生林地，既能改善群落結構形成新的森林景觀，又能獲得較高的木材生長量。

關鍵詞：馬尾松次生林；間伐；群落變化；蓄積量

中圖分類號：S718.5 文獻標志碼：B 文章編號：1674-7909（2024）2-116-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.02.027

0 引言

安徽天井山國家森林公園系1992年經原林業部批準，以無為市國有周家大山林場為基礎組建而成的。在建場初期的20世紀60年代，該林場采取飛播造林和人工植苗的方法營造了大面積馬尾松（Pinus massoniana Lamb.）林。這些松林在歷經多輪“砍大留小、砍優留劣”等人為干擾及自然災害侵襲后，在21世紀初已逐漸演變成馬尾松次生林。在母樹種源充足、植被稀疏的采伐跡地、灌叢地，形成了以馬尾松為單優種的天然純林；馬尾松人工純林在較高強度采伐后，林分稀疏、林下光照較強，闊葉樹通過萌蘗或種子侵入逐漸進入林冠上層或亞層，形成了以馬尾松為主的針闊混交林；或是馬尾松侵入闊葉樹幼齡林、殘次林，并逐漸上升到喬木層，形成以闊葉樹為主的針闊混交林［1］。天井山國家森林公園總面積為1 200.4 hm2，其中馬尾松林面積為646.00 hm2，占總面積的53.8%，馬尾松次生林形成了公園的主要森林景觀。由于馬尾松林面積占比較大，造成以下幾個問題：一是林分結構簡單，林相單一；二是松林四季常綠，季相變化特征不明顯，景觀色相單調；三是生態系統不穩定，病蟲害多，林木抗性低［2］。特別是2010年以來公園發生松材線蟲病疫情，馬尾松次生林面臨嚴重威脅。因此，如何科學改造馬尾松次生林，快速改善景區受損的次生林林分結構和生態功能成為急需研究的課題［3］。對松樹實行打孔注藥保護，以及采取物理、化學方法阻斷媒介昆蟲的傳播，是當前防治松材線蟲病的常用措施，但其技術要求復雜、成本較高。徐高福［4］對浙江千島湖國家森林公園馬尾松次生林進行了40%～50%強度的擇伐試驗，發現6 a后林下苦櫧［Castanopsis sclerophylla （Lindl.） Schottky］、青岡（Quercus glauca Thunb.）等闊葉樹快速生長，林相快速恢復形成了新的森林景觀，并且獲得了較高的木材收入。張華鋒等［5］在對松材線蟲病疫木衛生伐12 a后，發現與馬尾松純林相比較，衛生伐之后馬尾松重要值顯著下降，從100.00%降至38.41%，純林向混交林演替的速度加快，單層馬尾松同齡純林演替為復層馬尾松落葉闊葉樹混交異齡林。為了解間伐措施對安徽天井山國家森林公園次生林的影響，筆者對公園內馬尾松次生林進行了長期監測，調查間伐改造后2011—2022年馬尾松次生林群落的演替進程和林木的生長變化，以期為森林景觀改造和森林資源培育提供參考。

1 研究區概況

安徽天井山國家森林公園位于無為市境內，因山頂有一口水井終年不枯不溢而得名，公園內奇峰聳立、洞穴密布、林海蔥蘢、泉水淙淙，地文、水文和生物景觀資源豐富，是江淮丘陵地區著名的旅游勝地。公園地理坐標為東經117°34′～117°39′、北緯31°15′～31°17′，屬北亞熱帶濕潤季風氣候區，四季分明，氣候溫和，雨量適中，日照充足。當地年平均氣溫為16.0 ℃，極端最高氣溫為39.5 ℃，極端最低氣溫為-15.7 ℃，年均降水量為1 210.7 mm，年均日照時數為1 836.6 h，無霜期為237 d。該公園以丘陵地貌為主，地帶性土壤為黃棕壤，地帶性植被為北亞熱帶常綠、落葉闊葉混交林。現有林相主要為馬尾松針葉純林、馬尾松針闊混交林和落葉闊葉混交林3種類型，其中以落葉闊葉混交林的樹種組成最為豐富，主要闊葉樹種為楓香（Liquidambar formosana）、麻櫟（Quercus acutissima Carruth.）、化香（Platycarya strobilacea）、黃檀（Dalbergia hupeana Hance）等，也偶見石櫟［Lithocarpus glaber （Thunb.） Nakai］、細葉青岡（Quercus shennongii C. C. Huang amp; S. H. Fu）、苦櫧、青岡等常綠闊葉樹分布在混交林中，形成了當地特有的地帶性森林景觀［6］。

2 材料與方法

2009—2010年，對次生林內折斷、倒伏及感病枯死的馬尾松立木進行了30%～50%強度的間伐，間伐原則為“砍松留闊”，伐后郁閉度為0.5～0.6。2011年5月，在以上間伐清理后的林地上，根據《安徽省森林資源規劃設計調查實施細則》樹種組成劃分方法，選擇有代表性的林分，按群落學調查方法，設立3個20 m×20 m的固定樣地，其中馬尾松純林樣地1個、混交林樣地2個（以針葉樹為主和以闊葉樹為主的混交林樣地各1個）。每個樣地按5 m×5 m劃為16個樣方，對喬木層樹木進行檢尺（起測胸徑為5 cm），調查記錄樹種、胸徑、樹高、冠幅等因子。樣地的監測自2011年開始，每年5—7月調查1次。為反映不同類型馬尾松次生林群落12 a演替過程中喬木樹種重要值和林分生長、蓄積量的變化，研究選擇用2011年與2022年兩年度監測數據進行對比分析。

3 結果與分析

3.1 喬木樹種的重要值變化

馬尾松次生林間伐12 a后，馬尾松重要值普遍下降，闊葉樹重要值上升明顯，闊葉樹種類和數量均有所增加，見表1。

由表1可知，純林經12 a演變，馬尾松雖仍為優勢樹種，但其重要值由2011年的79.5%變成2022年的54.9%，下降了30.9%，表現為馬尾松相對密度、相對頻度、相對顯著度均顯著下降，以相對密度下降最為明顯，主要原因是馬尾松感染松材線蟲病造成枯死。闊葉樹原僅有楓香1種，2022年增加到4種，闊葉樹相對密度達48.7%，與馬尾松相對密度基本相當，其重要值由2011年的20.5%增加到2022年的45.1%，增加了107.3%，該群落已表現出針闊混交林的林相特征。以馬尾松為主的針闊混交林的調查結果反映，馬尾松重要值由59.0%下降到38.3%，也是因為馬尾松感染松材線蟲病后自枯導致單位面積數量減少，相對密度從2011年的66.7%下降到2022年的29.3%；闊葉樹相對頻度變化不大，說明在林分內分布較均勻；闊葉樹中楓香的相對密度、相對顯著度有較明顯的上升，其次是侵入的樸樹（Celtis sinensis Pers.）和女貞（Ligustrum lucidum W. T. Aiton），但黃檀、苦楝（Melia azedarach L.）、柞木［Xylosma congesta （Lour.） Merr.］等在12 a內數量特征變動甚微（可能與樣地鄰近主要游覽道路、為防止引發森林火災而將闊葉樹幼苗幼樹連同雜灌一并清理掉有關），杉木［Cunninghamia lanceolata （Lamb.） Hook.］從群落中消失，闊葉樹重要值總和達到了61.7%，已演變成以闊葉樹為主的針闊混交林。在以闊葉樹為主的混交林中，馬尾松相對密度由2011年的20.3%下降至2022年的7.5%，降幅達63.1%；2022年闊葉樹相對密度、相對頻度、相對顯著度、重要值分別達到了92.5%、77.8%、82.1%、84.1%，呈現出闊葉混交林的地帶性森林植被景觀。3個樣地內闊葉樹均以楓香相對密度、相對頻度、相對顯著度為最高，且楓香在3個樣地中12 a間相對頻度變化很小，說明楓香數量增長最快，分布均勻；特別是在以闊葉樹為主的混交林中，楓香已成為單優種。但總體來看，3個樣地中闊葉樹天然更新數量不足，種類不夠豐富，也未形成復層林結構［7］，馬尾松次生林向地帶性植被演替的進程較緩慢。

3.2 林分生長與蓄積量變化

馬尾松次生林間伐12 a后林分生長與蓄積量變化見表2。由表2可知，在純林樣地中，馬尾松2011年、2022年立木蓄積量分別為54.0 m3/hm2、150.7 m3/hm2，12 a間增長了179%，年生長量為8.1 m3/hm2，說明在立地條件較好的地塊，通過間伐保持均勻分布、密度合理，馬尾松年生長量能達到速生豐產林指標；楓香等闊葉樹數量增長較快，每公頃數量由2011年的375株上升到2022年的975株，增長率為160%，但樹高、胸徑生長量差異明顯，主要是因為陽性闊葉樹早期為爭奪陽光而以高生長為主，胸徑生長相對遲緩，2022年闊葉樹立木蓄積量為23.0 m3/hm2，僅占總蓄積量的13.2%。在以馬尾松為主的針闊混交林樣地中，馬尾松因感染松材線蟲病自枯死亡，其密度由2011年的1 300株/hm2下降到2022年的300株/hm2，但因為保留木一直處于喬木層優勢地位，其粗生長旺盛，平均胸徑、立木蓄積量分別由2011年的12 cm、62.4 m3/hm2增長到2022年的33 cm、117.9 m3/hm2，說明混交林中的馬尾松仍表現出較高的生產力；闊葉樹密度由400株/hm2增加到725株/hm2，增長了81.3%，因為光照較充分，闊葉樹樹高、胸徑生長量較均衡，生長勢總體表現中等，立木蓄積量占總蓄積量的27.4%。在以闊葉樹為主的混交林樣地中，2011年、2022年馬尾松平均胸徑分別為14 cm、28 cm，馬尾松胸徑生長量仍然接近速生豐產林水平，只是由于密度的減小，立木蓄積量占比由55.0%下降到34.7%；由于這類林分大多數闊葉樹種已占據樹冠層，粗生長加快，2022年闊葉樹立木蓄積量為81.1 m3/hm2，占樣地總蓄積量的65.3%，年生長量為5.1 m3/hm2。隨著闊葉樹陸續進入中齡期，其胸徑生長量和材積增長量將更加可觀［8］。

4 結論與討論

馬尾松次生林是一種不穩定的群落，自然演替規律是由純林向針闊混交林、闊葉混交林發展，在區域內最終演替為黃檀、麻櫟、楓香等落葉闊葉混交林，或是有石櫟、青岡等耐寒性常綠樹種伴生的常綠、落葉闊葉混交林頂級植被，但其過程極為緩慢。利用馬尾松次生林間伐形成的林窗促進地帶性闊葉樹種恢復性生長，是一種簡單易行、效果好、成本低的林相改造措施，已有不少學者對此進行了研究［9］，但對次生林合理的間伐強度、更新演替速度的定量研究還不夠深入。

研究表明，安徽天井山國家森林公園馬尾松次生林經過30%～50%強度的衛生間伐，12 a 后馬尾松相對密度和重要值普遍下降，林相由針葉純林、針闊混交林向針闊混交林、闊葉混交林方向演替，林分結構和林相得到改善，但演替進程較慢。闊葉樹重要值上升主要是因為相對密度增加，蓄積量雖增長較快但占比不高說明樹齡較低、胸徑較小，侵入次生林樣地的闊葉樹種類也不夠多樣。

安徽天井山國家森林公園承擔著景觀林相改造和國家儲備林建設的雙重任務。筆者根據此次研究結果提出以下建議。①在不經過大面積采伐林木、破壞森林景觀的前提下，用帶狀、塊狀“開林窗”的方式間伐馬尾松，能快速誘導常綠、落葉闊葉樹種侵入次生林地，加快因松材線蟲病受損的森林群落的更新修復；也可人工補植鄉土樹種，豐富闊葉樹數量和種類。②開展林下雜灌清理等森林防火作業時，應留足優良闊葉樹幼苗幼樹，以利于形成復層異齡林；撫育作業時，應優先間伐影響闊葉樹生長的馬尾松，合理調節密度，培育大徑級國家儲備林。

參考文獻：

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［2］曹愛國.天井山國家森林公園林相改造探討［J］.安徽農學通報，2021，27（12）：60-62.

［3］周志春，徐高福，金國慶，等.擇伐經營后馬尾松次生林闊葉樹的生長與群落恢復［J］.林業科學研究，2004（4）：420-426.

［4］徐高福.千島湖馬尾松次生林林相改造技術研究［J］.江蘇林業科技，2003（4）：15-17.

［5］張華鋒，陳思宇，劉剛，等.松材線蟲病疫木衛生伐對馬尾松純林林分結構的影響［J］.浙江農林大學學報，2020，37（4）：745-751.

［6］沈顯生.從地帶性植物群落生活型譜討論安徽植被帶的劃分［J］.安徽大學學報（自然科學版），1999（3）：103-108.

［7］曹健康，李慶玖.楓香天然林生產力研究［J］.黃山學院學報，2011，13（5）：68-70.

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［9］駱宗詩，溫佐吾.馬尾松次生林研究現狀和展望［J］.貴州林業科技，2004（3）：47-55.