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(nèi)設(shè)置3個(gè)固定樣地進(jìn)行長期監(jiān)測，應(yīng)用森林群落調(diào)查方法，統(tǒng)計(jì)分析2011—2022年間伐后馬尾松次生林群落的演替進(jìn)程和林木的生長變化。結(jié)果表明，在實(shí)行30%～50%強(qiáng)度的間伐措施后，經(jīng)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(yōu)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(dá)到84.1%，已呈現(xiàn)地帶性森林植被特征。分析表明，對(duì)次生林采取“開林窗”的方式間伐馬尾松，能快速誘導(dǎo)闊葉樹種侵入次生林地，既能改善群落結(jié)構(gòu)形成新的森林景觀，又能獲得較高的木材生長量。

關(guān)鍵詞：馬尾松次生林；間伐；群落變化；蓄積量

中圖分類號(hào)：S718.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：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(jīng)原林業(yè)部批準(zhǔn)，以無為市國有周家大山林場為基礎(chǔ)組建而成的。在建場初期的20世紀(jì)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(jīng)多輪“砍大留小、砍優(yōu)留劣”等人為干擾及自然災(zāi)害侵襲后，在21世紀(jì)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(yōu)種的天然純林；馬尾松人工純林在較高強(qiáng)度采伐后，林分稀疏、林下光照較強(qiáng)，闊葉樹通過萌蘗或種子侵入逐漸進(jìn)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(gè)問題：一是林分結(jié)構(gòu)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(diào)；三是生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定，病蟲害多，林木抗性低［2］。特別是2010年以來公園發(fā)生松材線蟲病疫情，馬尾松次生林面臨嚴(yán)重威脅。因此，如何科學(xué)改造馬尾松次生林，快速改善景區(qū)受損的次生林林分結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能成為急需研究的課題［3］。對(duì)松樹實(shí)行打孔注藥保護(hù)，以及采取物理、化學(xué)方法阻斷媒介昆蟲的傳播，是當(dāng)前防治松材線蟲病的常用措施，但其技術(shù)要求復(fù)雜、成本較高。徐高福［4］對(duì)浙江千島湖國家森林公園馬尾松次生林進(jìn)行了40%～50%強(qiáng)度的擇伐試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)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(fù)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(duì)松材線蟲病疫木衛(wèi)生伐12 a后，發(fā)現(xiàn)與馬尾松純林相比較，衛(wèi)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(fù)層馬尾松落葉闊葉樹混交異齡林。為了解間伐措施對(duì)安徽天井山國家森林公園次生林的影響，筆者對(duì)公園內(nèi)馬尾松次生林進(jìn)行了長期監(jiān)測，調(diào)查間伐改造后2011—2022年馬尾松次生林群落的演替進(jìn)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(qū)概況

安徽天井山國家森林公園位于無為市境內(nèi)，因山頂有一口水井終年不枯不溢而得名，公園內(nèi)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(qū)著名的旅游勝地。公園地理坐標(biāo)為東經(jīng)117°34′～117°39′、北緯31°15′～31°17′，屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，氣候溫和，雨量適中，日照充足。當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁貫?6.0 ℃，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(shí)數(shù)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?，F(xiàn)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(xì)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(dāng)?shù)靥赜械牡貛陨志坝^［6］。

2 材料與方法

2009—2010年，對(duì)次生林內(nèi)折斷、倒伏及感病枯死的馬尾松立木進(jìn)行了30%～50%強(qiáng)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(jù)《安徽省森林資源規(guī)劃設(shè)計(jì)調(diào)查實(shí)施細(xì)則》樹種組成劃分方法，選擇有代表性的林分，按群落學(xué)調(diào)查方法，設(shè)立3個(gè)20 m×20 m的固定樣地，其中馬尾松純林樣地1個(gè)、混交林樣地2個(gè)（以針葉樹為主和以闊葉樹為主的混交林樣地各1個(gè)）。每個(gè)樣地按5 m×5 m劃為16個(gè)樣方，對(duì)喬木層樹木進(jìn)行檢尺（起測胸徑為5 cm），調(diào)查記錄樹種、胸徑、樹高、冠幅等因子。樣地的監(jiān)測自2011年開始，每年5—7月調(diào)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(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

3 結(jié)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(shù)量均有所增加，見表1。

由表1可知，純林經(jīng)12 a演變，馬尾松雖仍為優(yōu)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(xiàn)為馬尾松相對(duì)密度、相對(duì)頻度、相對(duì)顯著度均顯著下降，以相對(duì)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(duì)密度達(dá)48.7%，與馬尾松相對(duì)密度基本相當(dāng)，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(xiàn)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(diào)查結(jié)果反映，馬尾松重要值由59.0%下降到38.3%，也是因?yàn)轳R尾松感染松材線蟲病后自枯導(dǎo)致單位面積數(shù)量減少，相對(duì)密度從2011年的66.7%下降到2022年的29.3%；闊葉樹相對(duì)頻度變化不大，說明在林分內(nèi)分布較均勻；闊葉樹中楓香的相對(duì)密度、相對(duì)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(nèi)數(shù)量特征變動(dòng)甚微（可能與樣地鄰近主要游覽道路、為防止引發(fā)森林火災(zāi)而將闊葉樹幼苗幼樹連同雜灌一并清理掉有關(guān)），杉木［Cunninghamia lanceolata （Lamb.） Hook.］從群落中消失，闊葉樹重要值總和達(dá)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(duì)密度由2011年的20.3%下降至2022年的7.5%，降幅達(dá)63.1%；2022年闊葉樹相對(duì)密度、相對(duì)頻度、相對(duì)顯著度、重要值分別達(dá)到了92.5%、77.8%、82.1%、84.1%，呈現(xiàn)出闊葉混交林的地帶性森林植被景觀。3個(gè)樣地內(nèi)闊葉樹均以楓香相對(duì)密度、相對(duì)頻度、相對(duì)顯著度為最高，且楓香在3個(gè)樣地中12 a間相對(duì)頻度變化很小，說明楓香數(shù)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(yōu)種。但總體來看，3個(gè)樣地中闊葉樹天然更新數(shù)量不足，種類不夠豐富，也未形成復(fù)層林結(jié)構(gòu)［7］，馬尾松次生林向地帶性植被演替的進(jìn)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(dá)到速生豐產(chǎn)林指標(biāo)；楓香等闊葉樹數(shù)量增長較快，每公頃數(shù)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?yàn)殛栃蚤熑~樹早期為爭奪陽光而以高生長為主，胸徑生長相對(duì)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?yàn)楸Ａ裟疽恢碧幱趩棠緦觾?yōu)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(xiàn)出較高的生產(chǎn)力；闊葉樹密度由400株/hm2增加到725株/hm2，增長了81.3%，因?yàn)楣庹蛰^充分，闊葉樹樹高、胸徑生長量較均衡，生長勢總體表現(xiàn)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(chǎn)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(shù)闊葉樹種已占據(jù)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(xù)進(jìn)入中齡期，其胸徑生長量和材積增長量將更加可觀［8］。

4 結(jié)論與討論

馬尾松次生林是一種不穩(wěn)定的群落，自然演替規(guī)律是由純林向針闊混交林、闊葉混交林發(fā)展，在區(qū)域內(nèi)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(jí)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(jìn)地帶性闊葉樹種恢復(fù)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(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究［9］，但對(duì)次生林合理的間伐強(qiáng)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(jīng)過30%～50%強(qiáng)度的衛(wèi)生間伐，12 a 后馬尾松相對(duì)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(jié)構(gòu)和林相得到改善，但演替進(jìn)程較慢。闊葉樹重要值上升主要是因?yàn)橄鄬?duì)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(dān)著景觀林相改造和國家儲(chǔ)備林建設(shè)的雙重任務(wù)。筆者根據(jù)此次研究結(jié)果提出以下建議。①在不經(jīng)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(dǎo)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(fù)；也可人工補(bǔ)植鄉(xiāng)土樹種，豐富闊葉樹數(shù)量和種類。②開展林下雜灌清理等森林防火作業(yè)時(shí)，應(yīng)留足優(yōu)良闊葉樹幼苗幼樹，以利于形成復(fù)層異齡林；撫育作業(yè)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先間伐影響闊葉樹生長的馬尾松，合理調(diào)節(jié)密度，培育大徑級(jí)國家儲(chǔ)備林。

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