2010－2018年淳安縣公益林喬木層結構變化特征探究

許益燃，唐娟娟，庫偉鵬

（浙江農(nóng)林大學園林設計院有限公司，浙江杭州 311300）

公益林是以促進和改善生態(tài)環(huán)境為目的，也是注重維護生態(tài)平衡、保護生物多樣性、發(fā)揮社會效益為主要功能的森林類型。加強公益林建設，打造良好的生態(tài)環(huán)境，是深入貫徹落實黨的十九大精神和“綠水青山就是金山銀山”發(fā)展戰(zhàn)略的重大舉措。淳安縣現(xiàn)有省級以上公益林面積166488.63hm2，位居全省各縣（市、區(qū)）首位，先后獲得“浙江省生態(tài)公益林建設示范縣”“浙江省公益林建設成績突出集體”等榮譽。自開展公益林建設以來，公益林面積較之前增長了174%，且建設規(guī)模連續(xù)保持全省第一。開展公益林森林群落結構變化特征研究，可以全面了解淳安縣公益林的森林生態(tài)發(fā)展情況，有助于揭示群落的更新、穩(wěn)定性、演替規(guī)律、生物多樣性維持機制，能有效促進區(qū)域生態(tài)環(huán)境修復和生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

1 研究區(qū)概況

淳安縣位于浙江省西部、杭州市西南部，屬杭州市轄縣，地理位置介于東經(jīng)118°20′～119°20′、北緯29°11′～30°02′。地貌以低山丘陵為主，地勢主要呈現(xiàn)四周高、中間低，新安江、武強溪和富強溪等多條水系匯集于中部的千島湖。當?shù)貧夂驅儆谥衼啛釒Ъ撅L氣候，氣候宜人、溫暖多雨、四季分明，多年平均氣溫為17℃，平均無霜期263d，平均降水量1430mm[1]。

淳安縣植被屬中亞熱帶常綠闊葉林北部亞地帶，為浙皖山丘青岡、苦櫧林栽培植被區(qū)，天目山、古田山丘陵山地植被片，植被資源非常豐富，森林覆蓋率高達76.84%。全縣公益林（地）面積166488.63hm2，其中，國家級公益林面積129226.59hm2，占全縣公益林總面積的77.62%；省級公益林面積31326.89hm2，占全縣公益林總面積的18.82%；市級公益林面積5935.15hm2，占全縣公益林總面積的3.56%。

2 研究方法

2.1 樣地設置與調查

根據(jù)浙江省生態(tài)公益林的植被特點，依照建群樹種、林齡、起源和立地等多種因子，劃分成不同的群落類型，2010 年7 月采用系統(tǒng)抽樣方法，在淳安縣公益林小班內(nèi)布設213 個永久樣地，2018 年7 月對樣地進行復位調查。固定監(jiān)測樣地面積為20m×20m，在設置好的監(jiān)測樣地內(nèi)，對喬木樹種進行基礎調查，內(nèi)容包括對樣地內(nèi)所有胸徑＞5.0cm 及以上的樹木進行編號，詳細記錄樣地內(nèi)樹種的名稱、冠幅、樹高（m）、胸徑（cm）和枝下高（m）等基本情況。同時，填寫公益林固定樣地喬木層每木監(jiān)測卡，并在胸高1.3m 處用油漆標識，以便后期復查。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

利用2010 年和2018 年2 期公益林固定小班樣地調查數(shù)據(jù)，分析淳安縣公益林喬木層樹種重要值和種間聯(lián)結變化特征。

2.2.1 重要值。重要值在1951 年由Curtis 等人提出，可以反映植物在樣地內(nèi)所占有的相對優(yōu)勢的綜合數(shù)量指標[2]，計算方法如下：

式中，相對高度是指某個物種的高度與所有種個體高度之和的比值；相對顯著度為某個種的胸徑段面積與所有種的胸徑斷面積之和的比值；相對多度為某個種的株數(shù)與所有種的總株數(shù)之間的比重。

2.2.2 種間聯(lián)結。種間聯(lián)結分析可以反映由于群落生境差異造成的不同物種分布的相互關系，從而提高對群落結構的認識[3]。利用卡方檢驗（X2）定性判斷種間關聯(lián)性程度的強弱，引入聯(lián)結系數(shù)定量（AC）計算關聯(lián)程度的大小，對研究區(qū)重要值＞1 的優(yōu)勢種進行種間聯(lián)結分析。X2檢驗2 個物種之間是否關聯(lián)，使用非連續(xù)性數(shù)據(jù)的Yates 連續(xù)校正[4]，具體公式如下：

式中，n 為樣地數(shù)，a 為2 個物種均出現(xiàn)的樣方數(shù)，b 和c 分別表示為僅有1 個物種出現(xiàn)的樣方數(shù)，d 為2個物種均未出現(xiàn)樣方數(shù)。通常當2＞6.635，即P＜0.01時，認為種間聯(lián)結極顯著；當3.841＜2＜6.635，即0.01＜P＜0.05 時，認為種間聯(lián)結顯著；當2＜3.841 時，即P＞0.05 時，認為種間聯(lián)結不顯著。

采用聯(lián)結系數(shù)（AC）說明物種之間的聯(lián)結程度。計算公式如下：

AC 的取值范圍為[-1，1]。當AC 值越趨近于1 時，表明物種之間的正聯(lián)結性越強；當AC 的值越接近于-1 時，說明物種間的負聯(lián)結性越強；當AC 值為0 時，表明物種之間完全獨立。

3 結果與分析

3.1 喬木層樹種結構變化特征

通過對213 個樣地進行復位調查，結果顯示：2010年松木、杉木、常綠闊葉樹、落葉闊葉樹總數(shù)為12827株，2018 年為13365 株，8 年間增加了538 株，植株總數(shù)基本不變。2010 年松木、杉木、常綠闊葉樹、落葉闊葉樹株數(shù)比例分別為13.68%、40.10%、25.99%、20.22%；2018 年為9.02%、36.73%、29.73%、24.52%。8 年間，馬尾松、杉木、常綠闊葉樹、落葉闊葉樹所占比例變化為-4.66%、-3.37%、3.74%和4.30%。8 年間，松木、杉木、常綠闊葉樹、落葉闊葉樹死亡株數(shù)分別為579 株、130株、383 株、386 株，分別占死亡總株數(shù)的39.17%、8.80%、25.91%、26.12%，年均死亡72 株、16 株、48 株、48 株。松木死亡率最高，常綠闊葉樹與落葉闊葉樹死亡率相近，杉木死亡率最低，松林的高死亡率是由于項目區(qū)松材線蟲病的入侵所致。

2010 年，松木、杉木、常綠闊葉樹、落葉闊葉樹總生物量為556.51 t，2018 年總生物量為756.75 t，8 年間增加了200.24 t，占2010 年總生物量的35.98%，增長明顯。2010 年松木、杉木、常綠闊葉樹、落葉闊葉樹生物量比例分別為30.35%、33.45%、25.01%、11.18%；2018 年松林、杉木林、常綠闊葉林、落葉闊葉林生物量分別占22.22%、32.52%、30.84%、14.41%。8 年間，馬尾松、杉木、常綠闊葉樹、落葉闊葉樹生物量比例分別變化-8.13%、-0.93%、5.83%、3.23%。

2018 年，松木平均樹高11.04m，杉木平均樹高9.95m，常綠闊葉樹平均樹高7.74m，落葉闊葉樹平均樹高7.56m。8 年間松木高度增加3.48m，杉木高度增加1.63m，常綠闊葉樹高度增加1.02m，落葉闊葉樹高度增加1.05m；2018 年松木平均胸徑17.30cm，杉木平均胸徑12.80cm，常綠闊葉樹平均胸徑9.62cm，落葉闊葉樹平均胸徑9.51cm。8 年間松木胸徑增加2.61cm，杉木胸徑增加1.75cm，常綠闊葉樹胸徑增加1.72cm，落葉闊葉樹胸徑增加1.34cm。

3.2 喬木層樹種重要值變化特征

2010 年，淳安縣公益林樣地調查喬木樹種共計128 種，2018 年公益林樣地調查有喬木樹種共計135種，分別對2010 年與2018 年樣地調查中重要值＞1 的樹種進行分析，具體樹種見表1。

表1 2010 年與2018 年淳安縣公益林優(yōu)勢樹種重要值

2010 年公益林樣地中重要值＞1 的喬木樹種共有15 種，所屬11 科15 屬。其中，杉木（IV=26.96）的重要值最高，其次為馬尾松（IV=18.66）、青岡（IV=5.91）、白櫟（IV=3.97）等，合歡（IV=1.05）的重要值最低。2018年公益林樣地中重要值＞1 的喬木樹種共有20 種，所屬13 科20 屬。其中，杉木（IV=26.36）的重要值最高，其次為馬尾松（IV=10.79）、青岡（IV=5.88）、毛竹（IV=4.97）等，微毛柃（IV=1.07）的重要值最低。

8 年間，公益林樣地中杉木、馬尾松、青岡的重要值始終最高。其中，杉木的重要值減少0.59，變化較?。获R尾松的重要值減少5.44，變化最為顯著，主要原因是由于松材線蟲病的入侵導致大量馬尾松被砍伐；青岡重要值基本不變，略減0.03；毛竹重要值增長較多，由2010 年的3.72 增長至2018 年的4.97，增加了1.25，原因是毛竹生長迅速、擴張力強。

3.3 喬木層樹種種間聯(lián)結變化特征

2010 年公益林樣地由15 個重要值＞1 的物種構成的105 個種對中，正負聯(lián)結比為64∶40。其中，6 個種對呈現(xiàn)極顯著正聯(lián)結，占總對數(shù)的5.71%；呈現(xiàn)極顯著負聯(lián)結的有2 個種對，占總對數(shù)的1.90%；呈現(xiàn)顯著正聯(lián)結有13 個樹種對，占總對數(shù)的12.38%；呈顯著負聯(lián)結的有3 對樹種對，占總對數(shù)的2.86%。

綜合X2檢驗與種間聯(lián)結系數(shù)（AC）分析，AC≥0.6且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有0 對；0.2≤AC＜0.6 且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有8 對，分別為：檵木與白櫟、木荷與白櫟、山合歡與白櫟、化香樹與楓香、檵木與黃檀、青岡與黃檀、山合歡與黃檀、山胡椒與檵木；-0.2≤AC＜0.2 且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有11 對，分別為：馬尾松與白櫟、黃檀與楓香、檵木與楓香、山胡椒與楓香、黃檀與化香樹、檵木與化香樹、青岡與化香樹、山胡椒與化香樹、苦櫧與檵木、野柿與檵木、杉木與苦櫧；-0.6≤AC＜-0.2 且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有2 對，分別為：杉木與白櫟、杉木與馬尾松；AC＜-0.6 且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有3 對，分別為柏木與白櫟、毛竹與馬尾松、杉木與毛竹。

2018 年公益林樣地由20 個重要值＞1 的物種構成的190 個種對中，正負聯(lián)結比為123∶65。其中，9 個種對呈現(xiàn)極顯著正聯(lián)結，占總對數(shù)的4.74%；呈現(xiàn)極顯著負聯(lián)結的有3 個種對，占總對數(shù)的1.58%；呈現(xiàn)顯著正聯(lián)結有20 個種對，占總對數(shù)的10.53%；呈顯著負聯(lián)結的有6 個種對，占總對數(shù)的3.16%。

綜合X2檢驗與種間聯(lián)結系數(shù)（AC）分析，AC≥0.6且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有0 對；0.2≤AC＜0.6 且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有14 對，分別為：白櫟與杉木、楓香與杉木、黃檀與杉木、野柿與杉木、化香樹與杉木、豹皮樟與杉木、迎春櫻與杉木、微毛柃與青岡、微毛柃與毛竹、野柿與苦櫧、山胡椒與木荷、山胡椒與楓香、迎春櫻與檵木、石櫟與黃檀；-0.2≤AC＜0.2 且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有16 對，分別為：木荷與杉木、檵木與杉木、野柿與青岡、化香樹與青岡、擬赤楊與青岡、黃檀與毛竹、山合歡與毛竹、山胡椒與白櫟、化香樹與白櫟、擬赤楊與白櫟、楓香與苦櫧、黃檀與楓香、山合歡與檵木、微毛柃與山胡椒、擬赤楊與野柿、迎春櫻與豹皮樟；-0.6≤AC＜-0.2 且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有1對，為山合歡與白櫟；AC＜-0.6 且呈現(xiàn)顯著或極顯著的種對有7 對，分別為馬尾松與杉木、柏木與杉木、黃檀與馬尾松、柏木與毛竹、柏木與苦櫧、化香樹與柏木、擬赤楊與柏木。

4 結語

森林群落結構是了解生態(tài)系統(tǒng)的基礎，不僅可以反映群落物種之間的關系，還可以表達環(huán)境因子對物種的影響，同時也是判斷植物群落穩(wěn)定性的重要方法[5]。本研究發(fā)現(xiàn)，2010～2018 年，杉木、馬尾松、青岡均為淳安縣公益林喬木層中的前3 位優(yōu)勢樹種，但是8 年來馬尾松重要值顯著下降，同時，2018 年白櫟、苦櫧、木荷、楓香等闊葉樹的重要值相比2010 年均有所上升，說明該區(qū)域森林類型正由針葉林向闊葉林或針闊混交林快速演替。這與車儉等[6]、祝燕等[7]的研究結果一致，符合亞熱帶地區(qū)的森林群落演替方向，但演替速度顯著加快，這可能是因為近年來對受松材線蟲感染的馬尾松進行了有計劃的采伐，人為加速了演替進程。

2010 年公益林由15 個重要值＞1 的樹種構成的105 個種對中，正負聯(lián)結比為64∶40，其中，呈顯著（含極顯著，下同）正聯(lián)結有19 個種對，占總對數(shù)的18.10%，顯著負聯(lián)結有5 個種對，占4.76%。2018 年由20 個重要值＞1 的樹種構成的190 個種對中，正負聯(lián)結比為123∶65，其中，呈顯著正聯(lián)結有29 個種對，占總對數(shù)的15.26%，顯著負聯(lián)結有9 個種對，占4.74%。于2010 年相比，2018 年淳安縣公益林喬木層中闊葉樹種之間的正聯(lián)結數(shù)量有所減少，而杉木與闊葉樹種的正聯(lián)結數(shù)量增加，主要是因為早期以白櫟、檵木、黃檀、山胡椒等為代表的先鋒闊葉樹種易于伴生在各類林分中，而后隨著樹木的不斷生長，對水、肥、光和其他營養(yǎng)物質的競爭加劇，使得樹種之間的聯(lián)結程度逐漸降低，因此，闊葉樹種之間的正聯(lián)結數(shù)量逐漸減少。杉木早期受人為經(jīng)營活動干擾，以純林為主，劃為公益林后以封育措施為主，期間林內(nèi)出現(xiàn)白櫟、楓香、黃檀、化香、野柿、豹皮樟等闊葉樹種。因此，杉木與闊葉樹種的正聯(lián)結數(shù)量逐漸增加，這也說明了淳安縣公益林中針葉林正在向針闊混交林方向發(fā)展。