遂昌湖山林场水源林阔叶化改造及林分结构变化评估

赖根伟 袁位高 龚笑飞 邱伟清 潘江炎 胡双台 焦洁洁 吴初平 王志高

摘要 水源林的质量提升是经济和社会发展的必然需求。该研究针对浙江遂昌湖山林场水源林中针叶林面积比重大、林相单调和林分结构简单的特点，在马尾松林和杉木林+马尾松林中，分别采取了11.8%和35.3%的间伐强度，为间伐补植和人工促进更新创造条件，并对改造后的林分结构和林木质量进行对比评估。结果表明，经过技术改造，马尾松林和杉木林+马尾松林中阔叶树的比例分别提高4.6百分点和12.0百分点，干形质量较优的林木比例分别提高7.8百分点和7.0百分点，生活力较强的林木比例分别提高4.9百分点和25.3百分点;无损伤的林木比例分别提高6.9百分点和17.1百分点。马尾松林透光条件改善不显著，杉木林+马尾松林中透光条件严重不足的林木比例下降17.6百分点，透光条件基本满足以上的林木比例提高了约13百分点。经过技术改造，湖山景观水源林群落的自然化、混交化和异龄化程度以及林内景观质量得到显著提升，为进一步经营技术的实施奠定了基础，长期效果需要进一步持续地定位观测研究。

关键词 水源林;阔叶化改造;林分结构;湖山林场

中图分类号 S756文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2019）11-0125-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.11.035

开放科学（资源服务）标识码（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 浙江省重点研发项目（2015c02016）;遂昌县林业局项目（2016XH031）。

作者简介 赖根伟（1966—），男，浙江遂昌人，工程师，从事森林培育工作。 通信作者，副教授，博士，从事森林生态学研究。

收稿日期 2019-01-21

水源涵养林具有特殊的生态效益、经济效益和社会效益。随着社会和经济的发展，水源涵养林的社会服务功能（如生态旅游、森林美学和休闲保健等）日益突出[1-2]。水源林的生态功能体现取决于林分结构的变化[3-5]，天然混交、复层和异龄结构更有利于水源林的功能发挥[6]。因此，通过经营措施，加强对水源林的景观化和阔叶化改造是经济和社会发展的需求。当前大多数水源涵养林结构单一，生态功能和景观功能较弱[7]，不同经营技术措施的水源涵养林的生态防护功能不同[3，8]，应根据具体的立地条件和林分结构以及植被类型选择不同的经营模式，尤其是对不同演替阶段的林分采取不同的经营措施[9]。

钱塘江流域水源林中针叶树种的比例相对较高，林分结构简单，稳定性差[10]，生态和景观功能效益较低，较高比例的马尾松林已无法满足人们对其提供多种生态服务的需求[11]。浙江及邻近区域经济的快速发展，也对钱塘江流域水源林的生态保护功能和景观美化功能提出了更高的要求。该研究以位于钱塘江源头的遂昌湖山林场景观水源林为对象，利用近自然林经营的相关理论和技术，对马尾松林进行改造，并对改造前后的林分结构进行评估，以期为建立景观水源林的经营模式以及补植改造和景观美化奠定基础，促进其生态功能发挥和景观质量提升。

1 研究区域概况

湖山林场（118°54′23″～119°06′53″E，28°24′27″～28°38′53″N）位于遂昌县西北部，钱塘江水系源头，乌溪江水库中、上游地区，与衢州市交界。林场所属山林集中分布在乌溪江水库两岸，总经营面积为4 176.8 hm2，坡度25°～ 35°，局部地段可达45°以上。林场境内最高海拔1 310 m，最低海拔230 m，年平均气温15.5～17.0 ℃，年平均降水量1 550～1 750 mm。土壤类型为亚热带地带性红壤，海拔800 m以上有少量的黄壤分布。林场林业用地3 488.3 hm2，有林地占97%以上，以防护林为主，其中针叶林和针阔混交林面积占50%左右。针叶树种以马尾松（Pinus massoniana）和杉木（Cunninghamia lanceolata）为主，阔叶树种以木荷（Schima superba）、石栎（Lithocarpus glaber）、青冈（Quercus glauca）和苦槠（Castanopsis sclerophylla）等为主。灌木层常见树种有檵木（Loropetalum chinense）、豆腐柴（Premna microphylla）、烏药（Lindera aggregata）等。草本层植物以狼衣（Rhizoma osmundae）占优势[12]。

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

选择在马尾松林和杉木+马尾松混交林（以下简称“杉木林”）中设置固定试验样地，每种类型各设3次重复，并设置相应的对照样地。样地面积30 m×90 m，样地内按10 m×10 m划分样方进行调查。将林分分为乔木层（DBH≥5 cm）、灌木和幼树层（DBH<5 cm、H≥1.5 m）、草本和幼苗层（H<1.5 m）进行调查。将所有样地分割为10 m×10 m的乔木层样方进行调查，记录树种名称、位置（坐标）、胸径、树高、枝下高、生活力、损伤、干形质量、林分类型等因子。生活力分为有竞争活力的、有活力的、活着的、濒死的和枯立的5种类型;损伤分为无损伤、轻度损伤、中度损伤和重度损伤4种类型;干形质量分为通直完满、轻度弯曲（树干有1～2个不显著弯曲）、二分叉树干、多分枝和重度弯（扭）曲（存在2个以上显著弯曲）5种类型。

2.2 改造措施

根据样地调查的乔木层林木数据，在马尾松林（2 400株/hm2）和杉木林（3 225株/hm2）中，根据降低针阔比和提升林木质量的原则，间伐多分枝和重度弯（扭）曲、濒死和枯立、中度损伤和重度损伤的林木，分别间伐了13和19个树种，林木数量分别是144和377，间伐强度分别为11.8%和35.3%，其中针叶树（杉木和马尾松）分别为45和265株，分别占间伐总数的31.2%和70.3%。

2.3 林分结构变化评估方法

利用调查数据，分析试验样地与对照样地乔木层树种丰富度、多度、Pielou均匀度指数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数、林木生长状态（干形质量、生活力和损伤）和林分空间结构（开敞度、混交度和大小比数）等方面的差异，卡方检验其显著性。

物种多样性指数计算如下[13]：

3 结果与分析

3.1 树种组成变化

与对照样地相比，2种林型的针阔比显著下降（P<0.05）。马尾松林试验样地中，针叶树的比例下降了4.6百分点，蓄积量下降7.6百分点（图1）;杉木林试验样地中，针叶树的比例由48.3%下降到36.3%，蓄积量由629%下降到57.2%（图2）。经过林分改造，林木丰富度和多度均下降，但是均匀度得到提高，Simpson指数和Shannon-Wiener指数升高（表1）。

47卷11期赖根伟等 遂昌湖山林场水源林阔叶化改造及林分结构变化评估

3.2 林木生长状态

与对照样地相比，试验样地生长状态较好的林木比例显著提高（P<0.05）。其中，马尾松林度试验样地干形质量较优（通直饱满和轻度弯曲）的林木比例由83.5%提高到91.3%，且不再有干形质量较差（二分枝和显著扭曲）的林木;生活力较强（有竞争力和有活力）的林木比例由93.1%提高到98.0%;无损伤的林木比例由62.8%提高到69.7%（图3）。杉木林中，干形质量较优（通直饱满和轻度弯曲）的林木比例由83.1%提高到90.1%;无损伤的林木比例由47.4%提高到64.5%;生活力较强（有竞争力和有活力）的林木比例由69.5%提高到94.8%（图4）。

3.3 林分空间结构变化

与对照样地相比，改造后马尾松林透光条件改善不显著;杉木林的透光条件得到了显著提升，其中透光条件严重不足的林木比例下降17.6百分点，透光条件基本满足以上的林木比例提高约13百分点（图5、6）。

试验样地的大小比数虽然显示群落径级空间分布仍然较为中庸，但较改造前相比得到了一定程度的改善，异龄化程度得到了初步提升。杉木林中改造后的混交度变化较为明显，混交度较低（0和0.25）的比例分别下降4百分点左右，马尾松林物种的隔离程度（混交度），尤其是混交度较大等级（0.75）比例提高10百分点。2种林型群落混交化程度明显提升（P<0.05）。

4 讨论

对遂昌湖山林场水源景观林改造前后林分结构和林木生长状态的对比研究表明，经过技术改造，针叶林的自然化、混交化和异龄化程度得到了显著的提升，林分的透光条件显著改善。在没有破坏该水源林结构稳定的前提下，为林下天然更新和后期的补植改造提升森林景观质量创造了条件。

4.1 湖山景观水源林阔叶化改造技术

景观水源林具体经营措施的选择上应考虑立地条件和林分结构特征[4-5，16]，在不影响其生态主导功能的前提下，利用森林生态系统自身内部的自然生长发育规律，根据群落发育演替规律来计划和实施各项经营措施，优化森林结构和功能，充分利用森林自然力，使生态与经济效益达到最优结合[17]，尽可能地提升其生态、经济功能[6]和景观功能[18-19]。对浙江千岛湖马尾松林进行30%～50%的间伐强度的“砍松留阔”，6年后的研究表明，阔叶树种的重要值提高了30%以上，逐步过渡为针阔混交林，并有向常绿阔叶林演替的趋势，抑制了松毛虫害和松材线虫害的发生和传播[20]。对浙江省松阳县8种类型马尾松林阔叶化改造的分析表明，马尾松林阔叶化改造主要影响阔叶树种的成活率和新梢生长量[21]。因此，马尾松主要的营林技术是通过抚育间伐，增加林地的透光度，促进林下常绿阔叶树种，诸如青冈栎、苦槠、木荷的生长[22]。该研究根据近自然林的经营理念，结合遂昌湖山林场水源林中针叶林面积比重大、林相单调和林分结构简单的特点[12，23]，进一步考虑了不同林型林分结构，设计了马尾松林补植改造和杉木林人工促进更新的间伐抚育措施。采用11.8%的间伐强度，使得马尾松林的阔叶树种比例提高4.6百分点，透光条件改善不显著，马尾松林物种的混交度，尤其是混交度较大等级（075）的比例提高10百分点，为后期在马尾松林中进行补植创造了条件。在杉木林种采用35.3%的间伐强度，使得杉木林阔叶树种的比例提高12.0百分点，透光条件得到了显著提升，其中透光条件严重不足的林木比例下降17.6百分点，透光条件基本满足以上的林木比例提高约13百分点。杉木林混交度较低（0和025）的比例分别下降4百分点左右，群落的混交化程度明显提升，群落异龄化程度也得到了初步提升，经过技术改造，有利于杉木林林下更新。

4.2 水源林质量评价

水源林的景观化是其适应新时期经济和社会发展需求的功能扩展，质量提升评价应遵循森林充分发挥生态效益、经济效益和社会效益的原则，更需要重点突出森林的景观效益和水源涵养功能[18]。目前对风景林质量评价主要从林内景观、林外景观和单木景观等角度开展，其中林内景观差异主要体现在林分结构、自然性、林相以及灌木密度与高度等方面[24]。林分质量、林分景观、林下枯落物、林下更新、树种构成等影响其景观水源林游憩功能和水源涵养功能的发挥，而生态疏伐、景观疏伐、补植补造、封山育林等经营技术措施有利于提高其健康等级[18]。马尾松林中，干形质量较优（通直饱满和轻度弯曲）的林木比例提高7.8百分点，且不再有干形质量较差（二分枝和显著扭曲）的林木;生活力较强（有竞争力和有活力）的林木比例提高4.9百分点;无损伤的林木比例提高6.9百分点。在杉木混交林试验样地中，干形质量较优（通直饱满和轻度弯曲）的林木比例提高7.0百分点;无损伤的林木比例提高17.1百分点;生活力较强（有竞争力和有活力）的林木比例提高25.3百分点。可见，林内景观质量得到了显著的提升。

该研究是对试验林地间伐后的即时状况评估，即是对间伐后林分的初期效应评估，为后期进一步的经营措施奠定了基础。经营措施的长期效果需要进一步持续地定位观测研究。

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