不同采伐强度对闽西常绿阔叶林林分结构稳定性的影响

罗 永 福

（福建省连城县连城森林资源资产评估中心 366200）

不同采伐强度对闽西常绿阔叶林林分结构稳定性的影响

罗 永 福

（福建省连城县连城森林资源资产评估中心 366200）

应用多样性分析方法和改进后的M.Godron稳定性测定方法研究常绿阔叶林5种不同强度采伐（弱度9.8%、中度24.5%，强度46.8%和极强度72.3%和皆伐）作业10 a后林分结构稳定性。结果表明，择伐林地林分处于稳定状态，随着择伐强度的增强，林分的稳定性开始逐渐降低。皆伐林地林分处于不稳定状态。对于常绿阔叶林的科学经营，从稳定性出发，应尽量采取择伐方式, 尤其是中低强度的择伐方式。

采伐强度；常绿阔叶林；林分结构；稳定性

常绿阔叶林作为我国亚热带地区的地带性植被类型，是经过长期演替形成的多层次、多类型且植物区系组成十分丰富的异龄阔叶林。常绿阔叶林在维护区域生态平衡及促进区域社会经济发展中具有十分重要的作用[1]。然而，常绿阔叶林的树种组成、种间关系是否协调，是否达到最优结构，是否处于稳定状态，以及如何确定相应的采伐措施，实现可持续经营，却少有研究见报。近年来，随着森林可持续经营思想的提出和发展，不同采伐强度与森林林分结构稳定性的相互关系开始受到越来越多的关注。通过对常绿阔叶林择伐试验样地进行跟踪调查研究，利用多样性和 M.Godron稳定性测定方法，评价常绿阔叶林在不同经营措施下林分结构的稳定性，旨在探讨不同强度采伐作业对常绿阔叶林林分结构稳定性的影响，为确定合理的树种组成和理想的林分结构提供思路。

1 样地概况与选择

试验地位于福建省连城县邱家山国有林场（ 116°36′41″ ～ 116°57′02″E ，25°13′54″～25°55′26″N），地处武夷山南段东侧，玳瑁山脉的北侧。该区属中亚热带海洋性季风气候，年平均气温 13.8～19.5℃，年均降水量1734.4 mm，大多集中在梅雨期，其次为春季。年平均水汽压18.2百帕，年均相对湿度83%。属低山丘陵地形，海拔513～768 m之间，坡度 13～25°，土壤为山地黄红壤，土层厚度中、疏松，属Ⅱ类立地条件类型。该区的自然植被为天然次生的常绿阔叶林，主要建群树种为米槠（Castanopsis carlesii）、木荷（Schima superba） 、苦槠（Castanopsis sclerophylla）、沉水樟（Cinnamomum micranthum） 、甜槠（Castanopsis eyrel）、虎皮楠（Daphnipyllum oldhamii）等。

2 研究方法

2.1 样地调查方法

试验林地在采伐前均为天然次生的常绿阔叶林，且立地条件基本相同，于2001年10月按采坏留好、采老留壮、采大留小和采密留稀的原则进行不同强度择伐（弱度9.8%、中度24.5%，强度46.8%和极强度72.3%）和皆伐作业，每种择伐作业设标准地各 1块（2500m2），伐后林分自然恢复植被。同时设未采伐的标准地 1块，作为对照。 2011年 10月对试验林进行复查。在标准地内，对检尺以上的树木进行每木检尺和定位调查。以每个调查单元的西南角作为坐标原点，用皮尺测量每株树木在该调查单元内的X，Y坐标，X表示东西方向坐标，Y表示南北方向坐标。对DBH〉5 cm以上的每株树木进行每木鉴定，记录种名，胸径、树高、枝下高、冠幅、坐标等指标。

2.2 多样性分析方法

群落的物种多样性通常具有以下三种含义:①物种丰富度，指一个群落或生境中，种的数目的多寡；②均匀度，指一个群落或生境中全部种的所有个体在各个种之间的分配情况，它反映物种组成的均匀程度；③多样性指数，是物种丰富度和均匀度的综合。所以说，物种多样性既是生物多样性的重要组成成分，又是群落组织复杂性度量指标，也是群落生态环境反映。在生态系统内，某一物种个体数的减少都会通过另一个功能相似的种类的增加得到补偿，系统内物种多样性越大，则能够补偿的种就越多，恢复性就越大[2]。有研究指出:物种多样性高的样地有利于维持群落生产力的稳定，也有利于群落经受干扰后生产力的恢复[3,4]。对物种多样性进行研究可以更好地认识群落的组成、变化和发展。物种多样性的计算公式甚多，选择以下4种最常用指标进行分析。

丰富度:即群落中植物种数S

Shannon-Wiener多样性指数Dsh:

Shannon-Wiener均匀度指数Jsh:

Simpson的优势集中性指数C:

式中，S为样地中出现的物种数，N为群落植物总个体数，Ni为第i种植物个体数。

2.3 M.Godron稳定性测定方法

M.Godron稳定性测定方法是法国生态工作者从工业生产中发现并引入到植物生态学研究中。它是由所研究的植物群落中所有种类的数量和这些种类的频度进行计算。首先把所研究群落中不同种植物的频度测定值由大到小的顺序排列，并把植物的频度换算成相对频度，按相对频度由大到小的顺序逐步积累起来，然后将整个群落内植物种类的总和取倒数，按着植物种类排列的顺序也逐步积累起来，由对应的结果可以看出百分之多少的种类占有多大的积累相对频度。将植物种类百分数同累积相对频度一一对应，画出散点图，并将各点以一条平滑的曲线连接起来，在两个坐标轴的 100处连一直线，与曲线的交点即为所求点。根据这种方法，种百分数与累积相对频度比值越接近 20/80群落在垂直方向上的林分结构就越稳定，在 20/80这点上是群落林分结构的稳定点[5]。M.Godron稳定性测定方法存在缺陷，郑元润在采用M.Godron法进行森林植物群落稳定性研究时提出如下改进方法，即首先建立数学模型，模拟散点图平滑曲线，方法如下:

平滑曲线模拟模型为

直线方程为

将（2）代入（1），得

得x解为

方程有2个解，一个解远大于100，另一个解应在0～100之间，根据实际情况，交点x轴的坐标应大于0小于100[6]。

3 结果与分析

3.1 不同采伐强度对林分主要特征的影响

对样地中各标准地的林分密度、平均胸径、郁闭度等特征进行调查，再对不同作业类型采伐前后以及10a后各标准地的林分密度、平均胸径、郁闭度等特征进行调查，调查结果见表1。由表1可以看出，在采伐前，各标准地林分的主要特征并无太大差异；采伐后因作业类型的不同而呈现出梯度性的差异，采伐10a后，梯度性的差异虽仍然存在，但是较刚采伐后却是大为减小。其中弱度和中度择伐后，经过10a的恢复，林分密度和郁闭度已恢复或超过伐前的林分密度，平均胸径也较伐前有所增长，这些林分特征较伐后更是增幅明显。而强度、极强度择伐和皆伐后，林分虽经过10a的恢复，较伐后在林分密度和郁闭度方面有了极大的恢复，平均胸径也有所增加，但是和伐前相比仍有差距。而作为对照的未采伐的试验地，经过10a的发展，其林分密度、平均胸径、郁闭度增加不多。

表1 不同作业类型采伐前后林分主要特征Table 1 The main characteristic of the stand in different cutting operation site before and after cutting

3.2 多样性分析

表2为不同强度采伐10a后的样地多样性分析。由表1可以看出不同采伐强度样地的物种丰富度排序为:弱度择伐〉中度择伐〉未采伐〉强度择伐〉极强择伐〉皆伐；Shannon-Wiener多样性指数（Dsh）:弱度择伐>中度择伐>强度择伐>极强择伐>未采伐>皆伐；Shannon-Wiener均匀度指数（Jsh）:未采伐<弱度择伐<中度择伐<强度择伐<极强择伐<皆伐，优势集中性指数C:极强择伐<弱度择伐<强度择伐<中度择伐<皆伐<未采伐。但弱度择伐、中度择伐、强度择伐、极强择伐之间物种的丰富度并无显著差异，而皆伐样地的物种丰富S、Shannon-Wiener多样性指数（Dsh）均与择伐和未采伐样地的相比数值较小， Shannon-Wiener均匀度指数（Jsh）却是最高，优势集中性指数C则是仅次于未采伐的样地；说明择伐对森林物种的丰富度和多样性影响不大，但是皆伐会对森林物种的丰富度和多样性产生一定的影响；林分中的均匀度指数（Jsh）与采伐强度呈正相关，皆伐后的林分优势集中性指数较择伐后的林分略高，但是较未采伐的林分却低出很多。说明择伐和皆伐均会对林分优势集中性指造成较大的影响，这可能与择伐时对树种的选择有关。

表2 不同采伐方式后的多样性分析Table 2 Analysis of the diversity of different harvesting practices

3.3 M.Godron稳定性

运用郑元润改进的M.Godron稳定性测定法分别对不同采伐强度进行分析，得到林分结构稳定性图解如图1～图6所示。由图1～图6可以看出种百分数与累积相对频度，进一步建立数学模型，模拟散点图平滑曲线，用 EXCEL分析得到表3。由表3可知对照样地、弱度择伐、中度择伐、强度择伐、极强择伐后的交点坐标之间相差不大，分别为 24.83/75.17、25.75/74.25、 25.94/74.06、 26.87/73.13、28.40/71.60，均接近稳定交点坐标20/80，表明林分处于稳定状态。由于交点坐标愈靠近稳定交点坐标 20/80，林分结构越稳定，说明随着择伐强度的增加，林分的稳定性开始逐渐降低；皆伐后的交点坐标为30.96/69.04，表明皆伐后样地林分结构处于不稳定状态；说明择伐后经过一定的恢复，对林分结构稳定性影响不大，而皆伐则对林分结构稳定有较大的影响。

图1 未采伐样地林分结构稳定性图解

图 2 弱度择伐后林分结构稳定性图解

图3 中度择伐后林分结构稳定性图解

图4 强度择伐后林分结构稳定性图解

图5 极强择伐后林分结构稳定性图解

图6 皆择伐后林分结构稳定性图解

表3 不同采伐方式后林分结构稳定性分析结果Table 3 Stability analysis of stand structure after different harvesting practices

4 结论与讨论

不同强度采伐作业对林冠破坏程度不同，进而引起林地光照条件、温度和湿度等环境因子的不同，从而对林分结构与物种多样性产生不同的影响[7,8]。皆伐使原有的群落和基质彻底破坏，森林皆伐可使群落生物量丧失80% ～90%[9]， 林地环境发生显著变化，水分养分循环功能丧失二分之一[10]。对不同作业类型采伐前后林分主要特征进行调查，发现采用中度择伐程度以下的方式进行作业的标准地，各标准地的林分密度、平均胸径、郁闭度、物种的丰富度以及多样性指数等经过一定时间后都有了较大程度的恢复，甚至是增长，而采取强度、极强度择伐和皆伐的样地，这些林分特征虽有所恢复，但是大不如前。说明中度以下的择伐不会影响林分结构的稳定性，反而有利于森林产品的输出，有利于原有物种的保持和恢复，维持森林经营过程的可持续发展，这对于常绿阔叶林中林木的采伐输出和森林生态环境的维护具有重要的意义。但是强度、极强度和皆伐对林分的主要特征破坏过大，会对林分的稳定性造成较大的影响。

对常绿阔叶林择伐试验样地进行跟踪调查研究，利用多样性和M.Godron稳定性测定方法，研究常绿阔叶林5种不同强度采伐（弱度9.8%、中度24.5%，强度46.8%和极强度72.3%和皆伐）作业10 a后林分结构稳定性。结果表明，经过10 a的恢复，择伐林地林分处于稳定状态，距离稳定交点坐标20/80的距离呈现出未采伐〈弱度择伐〈中度择伐〈强度择伐〈极强择伐的趋势，说明择伐作业的强度越强，对稳定性影响越大，但还不至于破坏林分结构的稳定性。而皆伐则对林分结构稳定性影响较大，即便是经过10a的恢复，林分仍处于不稳定状态。由此说明择伐有利于原有林分结构的保持和发育，对于常绿阔叶林的科学经营，从稳定性出发，应尽量采取择伐方式，尤其是中、低强度的择伐。常绿阔叶林作为闽西的地带性植被类型，经过长期演替形成多树种、多层次、多类型的异龄阔叶林。稳定林分结构的基本条件应是异龄混交林，但不能说只要是异龄混交林就可以了，适当、合理的最佳混交组合是稳定林分结构的基础[1]。通过合理的采伐方法和措施，形成合理的林分结构，对森林资源的保护具有重要意义。

[1] 黄清麟，董乃钧，李元红．中亚热带择伐阔叶林与人促阔叶林对比评价[J]．应用与环境生物学报，1999，5⑷:342-346.

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[10] 李景文．森林生态学[M ]．北京:中国林业出版社，1995:164-167.

The influence of different cutting intensities on the structure stability for evergreen broad-leaved forest

Luo Yong-fu
（Forest Resources Property appraisal Centerof Liancheng , Liancheng , Fujian 366200 China）

Analysis of the evergreen broad-leaved Forest stand structural stability after the 5 kind of types of cutting intensity operation（low intensity, 9.8%; middle intensity, 24.5%; high intensity, 46.8%; over-high intensity, 72.3%）with Diversity method and the improved expression of the M．Godron stability measurement method．The result showed that the selective cutting is benefit to stability of stand structures，With selective cutting intensity enhancement of the stability of the stand began to decrease. Clearcutting woodlands stand in an unstable state. From the stability of the scientific management of the evergreen broad-leaved forest, selective cutting should be taken, especially in low-intensity selective cutting.

cutting intensity；evergreen broadleaved forest；stand structural；stability

S752.2

A

1004-7743（2012）03-0001-05

2012-05-25