云勇森林公園杉木生態(tài)公益林改造后群落物種組成*

盤李軍 何增麗 冼偉光 譚 莎吳華俊 吳文鳳 唐光大 許 涵

（1. 廣東省佛山市云勇生態(tài)林養(yǎng)護(hù)中心，廣東 佛山 528518; 2. 華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院, 廣東 廣州 510640;3.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所, 廣東 廣州 510520）

人工林改造使生態(tài)公益林森林質(zhì)量和生態(tài)效益實(shí)現(xiàn)“雙精準(zhǔn)”提升，是當(dāng)前林業(yè)的重要課題[1]。廣東非常重視林業(yè)和生態(tài)建設(shè)，最早于1994 年提出了建設(shè)生態(tài)公益林的發(fā)展策略，隨后陸續(xù)制定生態(tài)公益林補(bǔ)償相關(guān)管理辦法，全省生態(tài)公益林建設(shè)取得了良好成效。但許多生態(tài)公益林的質(zhì)量仍需進(jìn)一步提升。林分改造是實(shí)現(xiàn)林分結(jié)構(gòu)調(diào)整、質(zhì)量提升、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和多樣性增加的重要營(yíng)林措施[2-4]。林分改造能有效保持或改善林分的水源涵養(yǎng)功能[5]，改變林分養(yǎng)分利用和土壤持水特性[6]、提高植被多樣性和生物量[7]，最終實(shí)現(xiàn)林分質(zhì)量和效益的雙提升[8]。

佛山市云勇森林公園從2002 年開始，逐年對(duì)杉木Cunninghamia lanceolata林進(jìn)行皆伐改造，同時(shí)保留單株杉木萌芽條，引入闊葉樹種造林，形成針闊混交林。改造的闊葉樹種主要包括楓香Liquidambar formosana、格木Erythrophleum fordii、觀光木Michelia odora、紅錐Castanopsis hystrix、灰木蓮Mangletia glauca、火力楠Michelia macclurei、假蘋婆Sterculia lanceolata、黧蒴Castanopsis fissa、米老排Mytilaria laosensis、木荷Schima superba、山杜英Elaeocarpus sylvestris、西南木荷Schima wallichii、樟樹Cinnamomum camphora、陰香Cinnamomum burmanni等[9]。本研究選擇云勇森林公園12 個(gè)代表性改造林地，設(shè)置固定樣地進(jìn)行調(diào)查，探討改造后杉木林喬木層和草本層優(yōu)勢(shì)物種組成和變化。

1 調(diào)查地和樣地概況

1.1 調(diào)查地概況

佛山市云勇森林公園位于廣東省佛山市高明區(qū)明城鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為112°38′26″～ 112°42′25″E，22°41′54″～22°46′50″N，總面積為2 007.8 hm2。地處南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，地勢(shì)偏低，場(chǎng)內(nèi)最高峰為雞籠山，海拔418.7 m，相對(duì)高差為50～150 m；土壤主要由花崗巖、砂頁(yè)巖風(fēng)化而成的赤紅壤為主。

1.2 樣地設(shè)置

2018 年在云勇森林公園內(nèi)，選取12 個(gè)杉木改造林，分別設(shè)置3 個(gè)20 m × 20 m 固定樣方，樣方的4 個(gè)角用PVC 管進(jìn)行固定，再利用GPS 進(jìn)行定位，同時(shí)記錄每個(gè)樣地的坡度、坡向等位置信息，調(diào)查樣方郁閉度等林分基本信息（表1）。

1.3 樣方調(diào)查

記錄每個(gè)20 m×20 m 樣方的地點(diǎn)、經(jīng)緯度、海拔、坡向、坡位、林分年齡、經(jīng)營(yíng)歷史等基礎(chǔ)信息。對(duì)樣方內(nèi)胸徑≥1.0 cm 的喬木和灌木進(jìn)行每木檢尺，記錄樹種名稱、胸徑、樹高、生長(zhǎng)狀況等，同時(shí)調(diào)查記錄枯立木的相關(guān)信息。在每個(gè)20 m×20 m 樣方的四個(gè)角及中心位置分別設(shè)置5個(gè)2 m×2 m 小樣方，調(diào)查記錄小樣方所有植物種類、株數(shù)、高度及蓋度。

1.4 數(shù)據(jù)分析

喬木層物種重要值的計(jì)算公式[10]為：

IV喬=（RA+ RF+ RD）/3

式中IV喬為物種重要值（Importance value），RA 為物種相對(duì)多度（Relative abundance）=（某一物種個(gè)體數(shù)/物種個(gè)體總數(shù)）×100%，RF 為物種相對(duì)頻度（Relative frequency）=（某一物種頻度/所有物種頻度和）×100%，RD 為物種相對(duì)顯著度（Relative dominance）=（某個(gè)樹種胸高斷面積/所有樹種胸高斷面積和）×100%。

草本層物種重要值計(jì)算公式為：

IV草=（RA+ RF+RC）/3

式中IV草為草本層物種重要值，RC 為物種相對(duì)蓋度（Relative coverage）=（某一物種蓋度/物種總蓋度）×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落科屬種組成

杉木林改造后約12 年后，12 個(gè)調(diào)查樣地共有維管植物171 種，隸屬于78 科135 屬，其中，蕨類植物15 科18 屬22 種，分別占總數(shù)的19.23%、13.33%、12.87%；裸子植物2 科3 屬3 種，分別占總數(shù)的2.56%、2.22%、1.75%；雙子葉植物56科104 屬136 種，分別占總數(shù)的71.80%、77.04%、79.53%；單子葉植物5 科10 屬10 種，分別占總數(shù)的6.41%、7.41%、5.85%（表2）。

從層次組成來(lái)分析，喬木層共有維管植物96種，隸屬于44 科75 屬，其中，裸子植物2 科2屬2 種，分別占總數(shù)的4.55%、2.67%、2.08%；雙子葉植物42 科73 屬94 種，分別占總數(shù)的95.451%、97.33%、97.92%；草本層植物116 種，隸屬于61 科98 屬，其中，蕨類植物15 科18 屬22 種，分別占總數(shù)的24.59%、18.37%、18.97%；裸子植物2 科2 屬2 種，分別占總數(shù)的3.28%、2.04%、1.72%；雙子葉植物39 科68 屬82 種，分別占總數(shù)的63.93%、69.39%、70.69%；單子葉植

物5 科10 屬10 種，分別占總數(shù)的8.2%、10.2%、8.62%（表3）。

表1 云勇森林公園杉木林改造林概況Table 1 Information for the rebuilt Cunninghamia lanceolata forest plots in Yunyong Forest Park

表2 云勇森林公園杉木林改造后物種科屬組成Table 2 Family and genus composition of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

表3 云勇森林公園杉木林改造后各層次物種組成Table 3 Family and genus composition under different layers of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

2.2 徑級(jí)結(jié)構(gòu)分析

喬木層中，胸徑≥1cm 的植株共4 920 株，平均胸徑為7.77 cm，胸徑最大的植株為楝葉吳萸，胸徑達(dá)43 cm。胸高斷面積最大的物種為杉木12.35 m2，其次為米老排4.07 m2，西南木荷為3.25 m2。群落徑級(jí)分布呈倒“J”型，小徑級(jí)植株最多，共有植株4 395 株，占總植株數(shù)的89.33%；中徑級(jí)植株共455 株，占總植株數(shù)的9.25%；大徑級(jí)植株共70 株，占總植株數(shù)的1.42%（圖1）?？傮w來(lái)看，中小徑級(jí)植株居多，表明幼苗儲(chǔ)備豐富，改造后的植物群落正進(jìn)入快速生長(zhǎng)和更新演替階段。

圖1 云勇森林公園杉木林改造后徑級(jí)分布Figure 1 Diameter distribution of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

2.3 重要值分析

重要值在前10 位的喬木樹種依次為杉木、米老排、西南木荷、陰香、楝葉吳萸Tetradium glabrifolium、樟樹、紅錐、火力楠、黧蒴和鵝掌柴Schefflera heptaphylla，這10 個(gè)樹種重要值合計(jì)為62.7%，其中杉木重要值降至29.3%（表4）。在所有樹種中，杉木依然是群落的最大優(yōu)勢(shì)種，重要值在M2、M3、M4、M5、M6、M9、M10、M12共8 個(gè)樣地中排在第1 位，在M1、M8 排在第2位，在M11、M7 分別排在第3、第4 位。米老排重要值在M1、M8 中排在第1 位，在M3、M4 排第2 位（表5），米老排依靠其快速生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)在林分改造過(guò)程中占據(jù)了早期優(yōu)勢(shì)生態(tài)位。

草本層的優(yōu)勢(shì)種依次是烏毛蕨Blechnum orientale、弓果黍Cyrtococcum patens、半邊旗Pteris semipinnata、蔓生莠竹Microstegium vagans、玉葉金花Mussaenda pubescens、金毛狗Cibotium barometz、黧蒴、扇葉鐵線蕨Adiantum flabellulatum、新月蕨Pronephrium gymnopteridifrons、芒萁Dicranopteris dichotoma，這些物種合計(jì)重要值為62.1%，其中烏毛蕨重要值為21.4%（表6）。烏毛蕨是草本層中的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種，重要值在9 個(gè)樣地（M1、M2、M5、M6、M8、M9、M10、M12、M11）中排名第1 位，在M4 樣地排名第2 位；弓果黍在一個(gè)樣地（M7）中重要值排在第1 位；比較特殊的是M3 樣地，其林下有大量黧蒴的更新幼苗，重要值占第1 位，已經(jīng)形成了林下自我更新能力（表7）。杉木樹種作為前期林地的主要樹種，在林下也有不少的更新幼苗。在調(diào)查中，還發(fā)現(xiàn)有鵝掌柴、銀柴、米老排等樹種的更新幼苗。

表4 云勇森林公園杉木林改造后喬木層優(yōu)勢(shì)種組成 %Table 4 Composition of dominant species in the arbor layer of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

表5 云勇森林公園杉木林改造后喬木層優(yōu)勢(shì)種重要值Table 5 Importance value of dominant species in the arbor layer of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

3 討論

林分改造的研究多關(guān)注林木生長(zhǎng)、物種多樣性、土壤養(yǎng)分指標(biāo)，如冼干標(biāo)等[11]從植物多樣性方面對(duì)云勇森林公園杉木純林改造后的效果進(jìn)行了分析，認(rèn)為采用黧蒴、陰香等鄉(xiāng)土闊葉樹種對(duì)杉木人工純林進(jìn)行改造，有利于形成穩(wěn)定的近自然林；黃鈺輝等[11]從碳儲(chǔ)量方面進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，認(rèn)為黧蒴、米老排、楝葉吳萸、木荷和山杜英等樹種的平均碳儲(chǔ)量均顯著大于杉木。生長(zhǎng)速度較

快的物種，在林分改造前期有較大優(yōu)勢(shì)[13]。

表6 云勇森林公園杉木林改造后草本層優(yōu)勢(shì)種組成 %Table 6 Composition of the dominant species in the herb layer of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

表7 云勇森林公園杉木林改造后草本層優(yōu)勢(shì)種重要值Table 7 Importance value of dominant species in the herb layer of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

雖然改造前的杉木萌生能力強(qiáng)，目前杉木在多個(gè)樣地的喬木層重要值也較大，但也有部分改造樹種生長(zhǎng)速度較快，重要值超過(guò)萌生杉木。杉木林皆伐后，通過(guò)引入楓香、紅錐、灰木蓮、火力楠、假蘋婆、黧蒴、米老排、木荷、山杜英、西南木荷、樟樹等鄉(xiāng)土闊葉樹種，有利于加速地帶性森林的恢復(fù)。改造后12 年左右，林分整體尚處于中幼齡林，喬木層的徑級(jí)分布呈倒“J”型，小徑級(jí)植株最多，指示著改造后森林表現(xiàn)出自我更新能力。改造樹種中，前期生長(zhǎng)表現(xiàn)較好的有米老排、紅錐、西南木荷等，在改造后的林分中，已經(jīng)逐漸成為喬木層的優(yōu)勢(shì)樹種，說(shuō)明人工純林改造效果正逐步顯現(xiàn)。

草本層中，由于改造前期林分郁閉度較小，烏毛蕨等大型草本占優(yōu)勢(shì)，隨著上層喬木逐漸郁閉，半邊旗、扇葉鐵線蕨等蔭生草本逐漸增加。另外，種植樹種黧蒴的果實(shí)多，種子萌發(fā)能力強(qiáng)，其幼苗在部分樣地的草本層重要值也較高，可用于貧瘠山地的林分改造，快速成林，有利于后期群落的快速恢復(fù)。