次生马尾松、金钱松混交林的针阔异龄混交林改造成效研究

王良衍，杨晓东，曹立光

（1. 浙江天童国家森林公园，浙江 宁波 315114；2. 华东师范大学 环境科学系，上海 200062；3. 浙江天童森林生态系统国家野外科学观测研究站，浙江 宁波 315114；4. 浙江省宁波市鄞州区林业技术管理服务站，浙江 宁波 315100）

次生马尾松、金钱松混交林的针阔异龄混交林改造成效研究

王良衍1，杨晓东2,3，曹立光4

（1. 浙江天童国家森林公园，浙江 宁波 315114；2. 华东师范大学 环境科学系，上海 200062；3. 浙江天童森林生态系统国家野外科学观测研究站，浙江 宁波 315114；4. 浙江省宁波市鄞州区林业技术管理服务站，浙江 宁波 315100）

采用生态学地域潜在植被原理，选择木荷（Schima superba）、小叶青冈（Cyclobalanopsis myrsinifolia）和红楠（Machilus thunbergii）3种地带性阔叶优势树种对次生马尾松、金钱松混交林进行针阔异龄混交林改造，分析改造后的林分结构和林分生长量的变化规律及其影响，同时分析台风对杉木机械受损的影响。结果表明：改造10 a后，试验林的林分结构由单层变为复层林；林内植物由阳性向耐阴或中性转变，地带性常绿阔叶优势树种地位明显；更新的木荷、小叶青冈重要值分别达到59.9%和19.8%，林分平均蓄积年生长量达3.73 m3/hm2，比改造前提高50%。经台风风害林木机械受损调查表明，改造后的针阔异龄混交林林木受损指数远优于日本扁柏纯林。

海岸低山；退化林；地带性阔叶种；异龄混交；机械受损指数；防护林改造

沿海防护林是生态公益林的重要组成部分，不仅具有防风固沙、保持水土、涵养水源的功能，还可以抵御台风暴雨危害，美化人居环境，对于维护沿海地区生态安全、人民财产安全和工农业生产安全具有重要意义，是实现沿海区域可持续发展的重要组成部分。海岸低山防护林的生态环境脆弱、造林困难，如何对现有低效防护林实施改造，让其防护效益不间断，已成为目前浙江东部沿海防护林经营的一个难点。目前，沿海防护林的研究集中在防护林生物量、生产力、物种多样性和树种筛选及林分更新等方面，但是关于海岸防护林快速恢复更新及防风效果的研究甚少。

本研究以浙江东部沿海次生马尾松、金钱松混交林改造为针阔异龄混交防护林为对象，分析低效防护林采取异龄混交木荷、小叶青冈等改造后的林分结构和林分生长量的变化规律及其影响；同时，分析台风对林木机械受损的影响，以期为低效防护林的改造更新和保育提供理论依据。

1 研究区概况

盘山林区位于宁波市鄞州区天童林场的东部（29° 46′ N，121° 48′ E），海拔310 ~ 510 m。该地地处亚热带中部东端，受海洋性季风气候影响，温暖湿润，四季分明，年平均气温16.2℃，年平均降水量1 386 mm，年平均相对湿度82%。每年7－10月常遭受热带风暴危害，每年平均2.8个[1]。试验地位于盘山朝东近海的山坡，迎风面地形无山丘阻拦，地势开阔。坡度15 ~ 25°，山地红壤，土壤厚度80 ~ 100 cm，质地沙壤土。地带性植被为由栲属（Castanopsis）、木荷属（Schima）、青冈属（Cyclobanopsis）和石栎属（Lithocarpus）的种类为建群种或伴生种组成的常绿阔叶林[2~3]。

1958年盘山森林基本被砍伐，植被退化为荒山或次生灌丛。此后，林场进行人工造林，大面积营造了马尾松（Pinus massoniana）、黑松（P. thunbergii）、金钱松（Pseudolarix amabilis）、柳杉（Cryptomeria fortunei）和日本扁柏（Chamaecyparis obtusa）等防护林。2000年以来，该地森林曾遭受台风及松材线虫病的危害。2003年，林场在次生松林风害迹地上，保留抗风性较强的金钱松、枫香（Liquidambar formosana）等阔叶母树，选择了地带性常绿阔叶优势树种木荷（Schima superba）、小叶青冈（Cyclobalanopsis myrsinifolia）和红楠（Machilus thunbergii）幼苗进行迹地改造更新[4~6]。

2 材料与方法

由于盘山松林遭受松材线虫病危害，天童林场2003年对该地1978年人工营造的6马尾松4金钱松混交林进行改造，采伐清理马尾松、保留长势好的金钱松和阔叶母树及幼树，在采伐迹地上垦穴（规格为：长×宽×深 = 0.50 m×0.50 m×0.35 m），当年3月，采用当地自采自繁的木荷1年生和小叶青冈、红楠2年生裸根苗补植营造。造林后连续3 a每年2次对更新幼林进行削草、扩穴抚育；造后第8年，进行一次割灌割草抚育。

选择有代表性的林分设置20 m×20 m样方3个，调查记录树种、胸径、树高、冠幅等，并在每个样地的4角各设立1个2 m×2 m的小样方，记录种类的名称、高度、数量。在改造的第6和第10年的10月分别调查一次，并计算了物种的重要值及林木蓄积量。

式中，相对密度 =某物种个体总数/所有物种个体总数；相对频度 = 某物种出现的次数/全部物种出现的次数之和；相对显著度 = 某物种胸高断面积之和/全部物种胸高断面积总和。马尾松和金钱松的树种形数为0.39，木荷、枫香及红楠等硬阔叶植物的值为0.38。

此外，为了进一步研究林分受损机理，探索更新树种机械受损与抗台风风害的关系。在2012年8月“海葵”强台风灾害后，于当年9月开展了台风对木荷、小叶青冈混交林中的林木受损情况调查，探索更新幼苗的抗风性能。在上述样地上进行调查，将风害林木受损程度划分成6个等级。具体标准：0级，未受损害或略受损，损害级值为0；Ⅰ级，顶梢折断长度≤树高1/6或植株轻度倾斜＜15°，损害级值为1；Ⅱ级，顶梢折断长度1/6 ~ 1/5或植株倾斜15 ~ 30°，损害级值为2；Ⅲ级，树顶以下折断的长度占树高的1/5 ~ 1/4或植株倾斜30 ~ 60°，损害级值为3；Ⅳ级，树顶以下折断的长度占树高的1/4 ~ 1/3或植株较大倾斜＞60°，损害级值为4；Ⅴ级，树顶以下折断的长度占树高的1/3以上或倒伏，损害级值为5。调查时按树种、林分类型分别统计植株不同受损级别的株数，计算出平均受损级值（FDA）和受损指数（FD）。

式中：ni为林木受损值为i的株数，N为调查样本总株数[7]。

3 结果与分析

3.1 林分结构和植物的变化

试验结果明显地表现出低质松林改造后，针叶混交林的林分结构由单层变为复层异龄林，乔木层组成由金钱松、枫香等阔叶树种混生，盖度50%，树高8 ~ 11 m，占据着主林层（表1）。在灌木层中，已涌现了大量的木荷、小叶青冈、红楠等地带性常绿阔叶林树种，密度分别达1 900、760、288株/hm2，盖度70%，高3 ~ 6 m，明显地形成了一个以地带性常绿阔叶树种为主的更新层；在草本层中，最具有迹地特色的是已有少量青冈（Cyclobalanopsis glauca）、红楠、苦槠（Castanopsis sclerophylla）和隔药柃（Eurya muricata）等耐阴植物出现。已从低质结构向较优结构转化，已基本形成乔、灌、草本层层次错落、具有复层结构的森林群落。

表1 改造前后群落结构的变化Table 1 Change of community structure before and after transformation

3.2 树种的重要值

表2列出了次生松林改造后各树种的重要值。在更新层（灌木）中性或者耐阴的木荷、小叶青冈和红楠3个树种的重要值达 88.4，说明已明显占优势地位。相反，在乔木层阳性或中性的金钱松、枫香等的重要值仍然较高。说明人工改造促进了地带性常绿阔叶林中性或耐阴树种的更新。

表2 次生马尾松、金钱松混交林改造后10 a乔木层和灌木层树种重要值Table 2 The importance values of tree and shrub layers 10 years after transformation of P. massoniana-Ps. amabilis mixed forest

3.3 林分生长的变化

对3个绩效样地的生长研究表明：改造后针阔异龄混交林生长具有较好的促进作用。在乔木层中，马尾松皆伐清理后，虽然剩余的金钱松、枫香等树种密度有所减少，但其胸径和蓄积量比改造前分别提高16%和52.7%、16.7%和57.1%、10.8%和35.1%。同时，更新层中木荷、红楠和枫香生长迅速，蓄积量分别为13、19和0.9m3/hm2。试验林改造后10 a总蓄积量达82.8 m3/hm2，比改造前增加37.3 m3/hm2，平均每年增加蓄积量3.73 m3/hm2（表3）。

3.4 不同林木的风害受损指数

为探索台风灾后林木机械受损与抗风性效果。在2012年8月“海葵”台风袭击盘山后，选择同一坡向、海拔高度的试验林与22年生日本扁柏（平均树高9 m，平均胸径10 cm）纯林比较风害林木机械受损情况调查（表 4）表明，改造后针阔混交林的林分中，损伤级别 0级所占个数最多。在乔木层中金钱松、枫香等阔叶树损伤级别在0 ~Ⅱ级，仅轻微受损；在更新层中木荷和红楠损伤级别在0 ~Ⅳ级均有分布，但Ⅲ和Ⅳ级中其分布幼树个体数量都较少，小叶青冈和枫香损伤级别0 ~Ⅱ级，受损较轻。与日本扁柏纯林相比，受损级别0 ~Ⅴ均有分布，损伤株数达36.1%。

表3 次生马尾松和金钱松混交林改造后10 a的林分生长变化Table 3 Stand growth of transformed forest 10 years later

表4 盘山林区台风灾后人工林各林木的受损指数Table 4 Damage index of tested stand and 22-year Ch. obtusa forest

4 结论与讨论

（1）采用木荷、小叶青冈和红楠3种地带性常绿阔叶优势树种混交造林是进行低质防护林改造的行之有效方法。改造后10 a，防护林的林分结构开始由单层林变为复层异龄林，林内植物由阳性向中性或耐阴性转变，林分由低质结构向较优结构转化，明显地朝良性方向演替，基本上形成乔木层、灌木（更新）层和草本层结构的森林群落。

改造后，更新层中的木荷、小叶青冈和红楠的重要值分别达 59.9%、19.8%和 8.7%，地带性常绿阔叶树种的优势地位明显，且生长旺盛；草本层中已有部分红楠、青冈、木荷、苦槠、隔药柃等耐阴植物出现，具有自然更新能力。金钱松、木荷、小叶青冈混交林的林分蓄积量达82.8 m3/hm2，扣除保留木前期生长量后，平均每年增加蓄积量3.73 m3/hm2，比改造前年均蓄积生长量2.48 m3/hm2提高50.4%。

（2）异龄混交林在台风“海葵”风灾后林木机械平均受损级别和受损指数低，林木受损远低于日本扁柏纯林。这种现象反映了森林林分结构对于林木抗风袭机械受损能力具有重要影响。原因主要在于林分层次的差异。混交林为复层结构，垂直结构分层明显，具有完整的乔、灌、草本层。高龄混交林的乔木层为金钱松、枫香等，灌木层由木荷、小叶青冈和红楠等组成，结构完善，各层次间具有协同保护作用，在抵抗风害时，林分结构完善性的作用就得到了发挥，不同层次可以有效分解和缓解林冠风的压力胁迫。与之相比，纯林一般为单优林分结构，垂直结构单一，林木机械受损较大。由此可见，在营林实践中，建立具有高物种多样性的复层混交林，有利于增强林分的抗干扰能力和稳定性。

（3）沿海防护林处在海陆相互活跃的过渡地带，在海陆相互作用过程中会产生环境异质性化，进而对植物种群的更新、生长和分布格局产生影响。因此，在盘山现有试验林中，对于相对密度较大的林分，可在近期进行1次强度15%的透光伐，增加林内光照和空间，促进更新层常绿阔叶幼树的生长。同时，可在“林窗”内少量补植顶级阔叶树种，如云山青冈（Cyclobalanopsis sessilifolia）、长叶石栎（Lithocarpus harlandii）、米槠（Castanopsis carlesii）等阔叶优势树种[8]，从而增加林分的树种混交和层次结构，提高林分稳定性、加速向地带性常绿阔叶林的演替进程。

[1] 秦慰尊，娄根龙，周叔杨，等. 宁波市主要气象灾害及防御对策[Z]. 宁波：宁波市农业农村经济调研报告汇编，2010. 122－143

[2] 宋永昌，王祥荣. 天童国家森林公园的植被和区系[M]. 上海：上海科学技术文献出版社，1995.

[3] 丁圣彦. 浙江常绿阔叶林演替系列栲树和木荷成为优势种的原因[J]. 河南大学学报（自然科学版），2001，31（1）：79－83.

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[6] 朱教君. 次生林经营基础研究进展[J]. 应用生态学报，2002，13（12）：1 689－1 694.

[7] 杨宗武，李宝福，黄信金，等. 桉树无性系抗风对比试验[J].福建林业科技，2012，37（3）：41－44.

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Transformation of Secondary Mixed Forest of Pinus massoniana-Pseudolarix amabilis to Conifer-broadleaf Unevenaged Forest

WANG Liang-yan1，YANG Xiao-dong2,3，CAO Li-guang4
（1. Tiantong National Forest Park, Ningbo 315114, China; 2. Department of Environment Science, East China Normal University, Shanghai 200062, China; 3. Tiantong National Station of Forest Ecosystem, Chinese National Ecosystem Observation and Research Network, Ningbo 315114, China; 4. Yinzhou Forestry Station of Ningbo, Ningbo 315100, China）

Transformation of secondary mixed forest of Pinus massoniana-Pseudolarix amabilis was conducted with three zonal dominant broadleaved tree species. The results demonstrated that transformed forest structure changed from single-layer to multi-storied 10 years later. The proportion of neutral or shade-tolerant plants increased, zonal broadleaved species turned to be dominant in the forest, and the importance values of Schima superba and Cyclobalanopsis myrsinifolia arrived 59.9% and 19.8%, and the annual growing stock was 3.73m3/ha, increased by 50% than before. Investigation of typhoon damage on transformed forest indicated lower damage index than on pure Chamaecyparis obtusa forest.

zonal broadleaved tree species; unevenaged mixed forest; damage index; transformation

S718

A

1001-3776（2013）02-0047-05

2012-10-23；

2013-01-30

宁波市重大科研项目（2012C10027）；宁波市科技攻关项目（2010C10028）

王良衍（1945－），男，浙江绍兴人，高级工程师，从事营林和森林生态学研究。