皖東石灰?guī)r丘陵地退化人工林自然演替過(guò)程的研究

王新洋

（南譙區(qū)林業(yè)和園林局，安徽 滁州 239000）

皖東石灰?guī)r丘陵地退化人工林自然演替過(guò)程的研究

王新洋

（南譙區(qū)林業(yè)和園林局，安徽 滁州 239000）

皖東丘陵地區(qū)分布有相對(duì)集中的石灰?guī)r山地，巖石裸露、土壤瘠薄，加上易旱易澇的氣候特征和不合理的人工造林等原因，導(dǎo)致人工林出現(xiàn)較大規(guī)模的退化現(xiàn)象，形成稀疏的落葉闊葉疏林地或灌木林地，造成林地浪費(fèi)，土地利用率較低。筆者對(duì)退化的人工林中稀疏的落葉闊葉樹資源采取封禁保護(hù)措施，促進(jìn)退化林地的自然演替，破解石灰?guī)r山地更新造林難題，促進(jìn)生物多樣性和自然生態(tài)修復(fù)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的、可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的目標(biāo)。

石灰?guī)r；退化人工林；生態(tài)修復(fù)；自然演替；技術(shù)

皖東丘陵位于北亞熱帶向暖溫帶過(guò)度地帶，氣候溫和、雨量充沛，適合絕大部分落葉闊葉樹的生長(zhǎng)，物種豐富，具有典型的落葉闊葉林群落特征。石灰?guī)r山地巖石裸露、土層瘠薄，大規(guī)模人工造林易導(dǎo)致原生植被被破壞，水土流失、林地退化、林分質(zhì)量不高。上世紀(jì)七八十年代營(yíng)造的黑松、馬尾松、油桐、刺槐等均形成小老樹林，并逐步退化為疏林地；而作為人工林撫育對(duì)象的樸樹、黃連木等鄉(xiāng)土樹種在缺少人為撫育管理的情況下，通過(guò)飛籽成林方式逐步向天然次生林演替，實(shí)現(xiàn)退化人工林的自然修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了樹種多樣性和自然更新復(fù)壯。

1 試驗(yàn)地概況與試驗(yàn)方法

試驗(yàn)地選擇在安徽省東部的滁州市南譙區(qū)施集鎮(zhèn)孫崗村墩子王闊葉稀疏林地，海拔110～280 m，基巖為石灰?guī)r，土壤厚度20～60 cm，pH值7.6，呈中性偏堿，土壤肥力中等偏下。屬北亞熱帶向暖溫帶過(guò)渡氣候，年均降水量1 031 mm，年均氣溫14.6℃，無(wú)霜期224 d，四季分明，雨量充沛，但雨量相對(duì)集中在梅雨季節(jié)，春旱、干熱風(fēng)和夾秋干特征明顯，人工林不同年份之間存在差異。當(dāng)?shù)氐耐寥篮蜌夂驐l件適合多種落葉闊葉樹種生長(zhǎng)，是南樹北移和北樹南遷的理想?yún)^(qū)域。

試驗(yàn)地面積12 hm2，原地類為1982年?duì)I造的油桐林，種植密度630株/hm2，由于保留木過(guò)于稀疏，加上油桐需求的急劇萎縮，成為無(wú)人問(wèn)津的小老樹林。該地遠(yuǎn)離村莊，人為活動(dòng)稀少，為樸樹、黃連木等鄉(xiāng)土闊葉樹種飛籽成林提供了良好條件；與此同時(shí)，鹽膚木、一葉荻等灌木樹種大舉侵入，為石灰?guī)r山地退化林地生態(tài)修復(fù)提供了可能性。1989年開始對(duì)試驗(yàn)區(qū)進(jìn)行全林保護(hù)和封山育林，禁止采伐、放牧和人為樵采、開墾種植等；同時(shí)設(shè)置25.82 m× 25.82 m的固定樣地進(jìn)行長(zhǎng)期調(diào)查，定期調(diào)查樹種變化情況、立木數(shù)量、樹高、胸徑等因子。

2 結(jié)果與分析

2.1 闊葉疏林地自然演替目的樹種種群數(shù)量變化

樣地調(diào)查結(jié)果見表1。

表1 闊葉疏林地自然演替對(duì)目的樹種種群數(shù)量的影響調(diào)查

從表1可以看出，封山育林措施能夠有效提升石灰?guī)r山地目的樹種種群數(shù)量和單位面積立木株數(shù)，呈現(xiàn)出逐年上升趨勢(shì)。將1989年底調(diào)查作為對(duì)照參數(shù)，樣地共有7個(gè)樹種29株，林木稀疏、分布不均，并且以強(qiáng)陽(yáng)性樹種、軟闊葉樹種和灌木樹種為主，山槐、鹽膚木、山胡椒、楓香、毛梾數(shù)量達(dá)到17株，占種群數(shù)量的58.6%。

1994年復(fù)查，樣地種群數(shù)量達(dá)到48株，增幅達(dá)到66%。但鹽膚木全部死亡。表明林分郁閉度達(dá)到0.7以上時(shí)，強(qiáng)陽(yáng)性和灌木類種群競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)迅速下降；而樸樹和黃連木等硬闊樹種種群數(shù)量迅速增加，達(dá)到32株，占種群數(shù)量的66.6%，處于競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)地位。

1999年復(fù)查，樣地種群數(shù)量達(dá)到92株，增幅達(dá)到217%。10年間，受到生態(tài)環(huán)境改善、林木良性競(jìng)爭(zhēng)等原因，山槐種群數(shù)量增幅明顯，達(dá)到23株，是1989年調(diào)查的228.6%；而樸樹和黃連木等硬闊樹種種群數(shù)量繼續(xù)迅猛增長(zhǎng)，達(dá)到62株，占種群數(shù)量的67.4%，處于競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)地位；自然增加了茶條槭、黃檀和臭椿新種群。

2004年復(fù)查，樣地種群數(shù)量達(dá)到99株，增幅達(dá)到241%。15年間，林木種群之間競(jìng)爭(zhēng)加快，山槐種群數(shù)量呈現(xiàn)自然下降趨勢(shì)，減少到15株，只有1989年調(diào)查的1倍；而樸樹和黃連木等硬闊樹種種群數(shù)量呈現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，達(dá)到69株，占種群數(shù)量的69.7%，處于競(jìng)爭(zhēng)的優(yōu)勢(shì)地位；自然增加了皖東地區(qū)主要樹種——欒樹。

2009年復(fù)查，樣地種群數(shù)量達(dá)到111株，增幅達(dá)到283%。20年間，林木種群數(shù)量穩(wěn)定增長(zhǎng)，樸樹和黃連木等硬闊樹種種群數(shù)量達(dá)到80株，占種群數(shù)量的72%，處于林分的主導(dǎo)地位；此外黃檀、茶條槭等各有零星增長(zhǎng)，林地種群結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定狀態(tài)。

2014年復(fù)查，樣地種群數(shù)量96株，增幅下降到234%。25年間，林木種群之間競(jìng)爭(zhēng)達(dá)到頂峰，山槐、欒樹種群自然滅亡；而樸樹和黃連木等硬闊樹種種群數(shù)量呈現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，達(dá)到82株，占種群數(shù)量的82.8%，處于頂級(jí)群落；此外還自然增加了榔榆和油桐，闊葉樹種類累計(jì)達(dá)到15個(gè)。

總體變化趨勢(shì)分析：退化人工林通過(guò)10年時(shí)間的修復(fù)，種群數(shù)量達(dá)到92株，即初步實(shí)現(xiàn)自然演替的目標(biāo)。10～20年是各樹種種群競(jìng)爭(zhēng)激烈階段，以山槐、鹽膚木等為代表的強(qiáng)陽(yáng)性和軟闊葉樹種逐步被淘汰和自然消亡；而以樸樹、黃連木為代表的硬闊葉樹種成為主導(dǎo)樹種，居于統(tǒng)治性地位，實(shí)現(xiàn)了自然演替的目標(biāo)。

2.2 闊葉疏林地自然演替林木胸徑增長(zhǎng)的調(diào)查

從表2分析可知，通過(guò)25年近自然方式經(jīng)營(yíng)，以1989年參數(shù)為對(duì)照，林木總胸徑值從1989年的209.0 cm逐步增加到411.7 cm、770.3 cm、938.3 cm、1 122.2 cm和1 150.9 cm，增長(zhǎng)幅度分別達(dá)到97%、268.6%、348.9%、436.8%和450.7%，表明前20年林木生長(zhǎng)率始終處于高速增長(zhǎng)期，20年后林木生長(zhǎng)速度平穩(wěn)增長(zhǎng)。其中，鹽膚木因競(jìng)爭(zhēng)乏力而自然衰退死亡，成為第一個(gè)被淘汰的樹種；山槐前20年種群數(shù)量起伏變化較大，林木胸徑較小，表明始終處于弱勢(shì)地位；黃連木是種群數(shù)量和質(zhì)量變化比較明顯的樹種，表現(xiàn)出高速增長(zhǎng)，林木粗度由48.0 cm逐步增加到94.4 cm、227.0 cm、295.0 cm、324.8 cm和342.4 cm，總體增長(zhǎng)幅度達(dá)到613.3%，成為兩個(gè)主要目的樹種之一；樸樹是表現(xiàn)最為活躍的鄉(xiāng)土樹種，種群數(shù)量呈現(xiàn)幾何數(shù)增長(zhǎng)，樹木粗度由59.3 cm逐步增加到204.4 cm、342.2 cm、436.5 cm、558.1 cm和659.2 cm，總體增長(zhǎng)幅度達(dá)到11.1倍，成為最有發(fā)展?jié)摿Α⑺偕S產(chǎn)性強(qiáng)的目的樹種。

表2 闊葉疏林地自然演替對(duì)林分粗生長(zhǎng)的影響調(diào)查

2.3 闊葉疏林地自然演替林分蓄積量增長(zhǎng)的調(diào)查

從表3可知，石灰?guī)r山地退化人工林通過(guò)25年自然演替經(jīng)營(yíng)，以1989年參數(shù)為對(duì)照，林木總蓄積量從1989年的0.548 3 m3逐步增加到1.318 1 m3、2.714 1 m3、4.183 1 m3、5.548 0 m3和6.783 9 m3，增長(zhǎng)幅度分別達(dá)到140.4%、395.1%、662.9%、911.9%和1 137.3%。表明封山育林后，林分蓄積量實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)步增長(zhǎng)，逐步實(shí)現(xiàn)了近自然林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。其中，山槐呈現(xiàn)巨幅波動(dòng)，林木總蓄積量由0.063 1 m3變化到0.168 9 m3、0.282 3 m3、0.262 5 m3、0.269 0 m3和0，最終與鹽膚木一起成為被淘汰的首要樹種；黃連木種群數(shù)量緩慢增長(zhǎng)，但林木生長(zhǎng)速度進(jìn)一步加快，林木蓄積量由0.181 9 m3逐步增加到0.394 0 m3、0.903 8 m3、1.477 3 m3、1.783 5 m3和2.060 5 m3，增長(zhǎng)幅度分別達(dá)到116.6%、396.9%、712.1%、880.5%和1 032.8%；樸樹作為最活躍的目的樹種，種群數(shù)量增幅較快，林木總蓄積量由0.215 3 m3逐步增加到0.687 0 m3、1.385 9 m3、2.125 7 m3、3.048 5 m3和4.073 9 m3，增長(zhǎng)幅度分別達(dá)到2.2、5.4、8.9、13.2和17.9倍，單個(gè)樹種蓄積量基本達(dá)到當(dāng)?shù)匾话闳斯ち謽?biāo)準(zhǔn)，其已成為目的樹種的首選。

表3 闊葉樹疏林地自然演替對(duì)林分蓄積量的影響調(diào)查

2.4 闊葉疏林地自然演替各樹種種群結(jié)構(gòu)的調(diào)查

從表4可以看出，封山育林前，山槐和鹽膚木等軟闊葉樹種占37.8%，經(jīng)過(guò)25年封山育林，種群數(shù)量由15株下降到1株，由主要樹種變成被自然淘汰的樹種或伴生樹種；而樸樹、黃連木等天然自生能力較強(qiáng)的鄉(xiāng)土樹種種群數(shù)量由12株逐步增加到31、62、69、80株，2014年達(dá)到82株，結(jié)構(gòu)比例由41.4%提升到85.6%，成為石灰?guī)r山地退化人工林自然演替過(guò)程的頂級(jí)群落，毛梾、茶條槭、榔榆、欒樹等也是皖東落葉闊葉林里常見的伴生樹種。

從表5可以看出，經(jīng)過(guò)25年封山育林，鹽膚木、山槐等軟闊葉樹種粗度總和由82.5 cm增長(zhǎng)到141.1 cm，最后下降到0，占林分比重由39.5%下降到9.6%，直至減少為0；而天然生態(tài)修復(fù)的樸樹和黃連木兩個(gè)主要闊葉樹種粗度總和由107.3 cm提高到1 001.6 cm，占林分比重由51.3%提高到87.2%，成為森林頂級(jí)群落樹種。其中樸樹由封育前的28.3%提高到57.4%，成為主導(dǎo)樹種；黃連木由封育前的23%提高到29.8%，表明該樹種是自然演替最為穩(wěn)定或不可或缺的樹種，與樸樹共同組成森林演替的主要目標(biāo)樹種。

從表6可以看出，經(jīng)過(guò)25年封山育林，石灰?guī)r退化山地軟闊葉樹種山槐和鹽膚木森林蓄積量由0.126 7 m3增加到0.282 3 m3，最后下降到0，占林分比重由23%下降到0，成為逐步被淘汰的樹種；而天然生態(tài)修復(fù)的闊葉樹種由0.413 1 m3提高到2.930 6 m3，占林分比重由41%提高到92.4%，成為較為穩(wěn)定的森林頂級(jí)群落；樸樹由封育前的39.3%提高到60.1%，成為第一樹種；黃連木由封育前的33.2%下降到30.4%，基本處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，它與樸樹共同組成自然演替的目標(biāo)樹種，蓄積量占比由封育前的72.5%提高到90.5%。

表4 闊葉疏林地自然演替對(duì)各樹種種群數(shù)量結(jié)構(gòu)的影響分析

表5 闊葉疏林地自然演替對(duì)林分粗生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的影響分析

表6 闊葉疏林地自然演替各樹種蓄積量生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的影響分析

3 結(jié)論與討論

（1）基巖為石灰?guī)r的人工林退化后，可以不通過(guò)人工造林方式進(jìn)行更新。通過(guò)10年時(shí)間封禁保護(hù)，可以基本達(dá)到自然生態(tài)修復(fù)的目的，是衰退人工林和稀疏落葉闊葉林更新的有效方式；20年以后林分達(dá)到穩(wěn)定的樹種結(jié)構(gòu)和群落結(jié)構(gòu)。

（2）皖東丘陵鄉(xiāng)土樹種資源豐富，對(duì)于土壤瘠薄的石灰?guī)r山地的退化人工林或稀疏的天然次生林，實(shí)施自然演替方式進(jìn)行天然更新技術(shù)上是可行的。通過(guò)嚴(yán)格的封山育林措施，不僅可以實(shí)現(xiàn)自然的生態(tài)修復(fù)，還能夠確保種群數(shù)量穩(wěn)定增長(zhǎng)，林木蓄積量達(dá)到或超過(guò)同期人工林的水平，減少了人力、物力，保護(hù)了原始生境條件，有效提高了林地利用率。

（3）皖東丘陵最具代表性的鄉(xiāng)土落葉闊葉樹種主要有樸樹、黃連木和麻櫟、栓皮櫟等，它們具有適應(yīng)性廣、速生豐產(chǎn)性穩(wěn)定、生態(tài)修復(fù)能力強(qiáng)、種群數(shù)量增長(zhǎng)快、保持水土、有效改善林分土壤和小氣候環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)，是石灰?guī)r山地生態(tài)修復(fù)中值得重點(diǎn)關(guān)注和保護(hù)的樹種。通過(guò)自然演替，可逐步恢復(fù)皖東丘陵地區(qū)落葉闊葉林典型的群落類型。

（責(zé)任編輯：楊婷婷）

Study on Natural Succession of Degraded Plantations on Limestone Hills in East Anhui

WANG Xinyang
（Nanqiao District Forestry and Landscaping Bureau，Chuzhou 239000，Anhui，China）

In hilly regions in eastern part of Anhui Province，relatively concentrated distribution of limestone hills with bare rocks and barren soil，frequent droughts and floods and improper afforestation has led to large-scale degradation of plantations and formed sparse broad-leaved deciduous plantations and shrubberies，a waste of woodland and low land utilization rate.In this paper the measure of hillclosure was adopted for degraded sparse broad-leaved deciduous plantation resources to facilitate natural succession of degraded woodland and solve the problem of reforestation on limestone hills，which would promote biodiversity and natural ecological restoration and achieve the goal of steady and sustainable management.

Limestone；Degraded plantations；Ecological restoration；Natural succession；Techniques

S791

A

2095-0152（2016）04-0003-06

2016-05-26

2016-06-07

王新洋（1965- ），男，林業(yè)工程師，主要從事人工林栽培與天然林生態(tài)修復(fù)方面工作。E-mail：nqlywxy@163.com