杭州市富阳区公益林封山育林后群落结构变化

张 骏，徐升华，吴初平，焦洁洁，黄玉洁，高洪娣，沈爱华，袁位高，朱锦茹，高智慧，江 波*

（1.浙江省林业技术推广总站，杭州310020；2.浙江省林业科学研究院，杭州310023；3.富阳区林业局，杭州311400；4.浙江省林业生态管理中心，杭州310020）

杭州市富阳区公益林封山育林后群落结构变化

张 骏1，2，徐升华3，吴初平2，焦洁洁2，黄玉洁2，高洪娣4，沈爱华2，袁位高2，朱锦茹2，高智慧1，江 波2*

（1.浙江省林业技术推广总站，杭州310020；2.浙江省林业科学研究院，杭州310023；3.富阳区林业局，杭州311400；4.浙江省林业生态管理中心，杭州310020）

为分析实施封山育林后公益林群落结构、林分质量，探明次生演替趋势，研究公益林封山育林后群落结构变化，根据杭州市富阳区公益林的分布格局与森林类型等基本特征；运用森林生态野外观测、试验分析、数理统计分析等方法，建立固定监测样地88个，并对固定样地进行跟踪调查，定期研究森林群落相关因子，并运用实测数据对其进行计量研究.结果表明富阳区公益林林分质量显著提高，2009—2014年5年间阔叶林的幼龄林密度极显著地增加了325.00株/hm2（27.4%，P＜0.01），平均胸径显著增长了0.65 cm（8.2%，P＜0.05），群落生物量增加了4.53 t/hm2（5.7%）；中龄林平均胸径增长了0.23 cm（2.1%），群落生物量极显著地增加了18.55 t/hm2（15.9%，P＜0.01）.5年间针阔混交林3个龄组的密度略有增加，幼龄林的平均胸径增加最多，增加了1.07 cm（12.8%）；幼龄林的群落生物量增加最多，极显著地增加了20.59 t/hm2（20.7%，P＜0.01），中龄林的群落生物量极显著地增加了12.14 t/hm2（11.5%，P＜0.01）.对比富阳区公益林2009年和2014年林龄结构，幼龄林、中龄林面积减少，近熟林和成熟林面积增加；阔叶林的幼龄林基本不变，中龄林比例下降，向近熟林变化；针阔混交林的幼龄林比例下降，中龄林和近熟林比例提高，说明5年内针阔混交林的幼龄林逐渐进入中龄阶段，同时中龄林也进入中近熟林阶段.富阳区公益林经过5年的封育，针阔混交林和阔叶林中的阔叶树种比例都有不同程度的增加，在针叶林中柏木（Cupressus funebris Endl.）和黄檀（Dalbergia hupeana Hance）相对优势度增加最多；在阔叶林中木荷（Schima crenata）、朴树（Celtis sinensis）、野鸦椿（Euscaphis japonica）的相对优势度增加最多，南酸枣（Choerospondias axillaris）、女贞（Ligustrum lucidum）、马尾松（Pinus massoniana）的相对优势度减少最多；在针阔混交林中，樟树（Cinnamomum camphora）、檫木（Sassafras tzumu）、木荷的相对优势度增加最多，苦槠（Castanopsis sclerophylla）、柏木、野鸦椿的相对优势度减少最多.林内更新层阔叶树种资源丰富的针叶林和针阔混交林，应采用封育管护，以实现由针叶林向针阔混交林方向、针阔混交林向阔叶林方向发展.对一些郁闭度较高或林内目的树种匮乏的林分应进行适当抚育，通过人工栽培、种植阔叶树等措施，以提高公益林内物种多样性，迅速增加公益林的生态效益.

林型；林龄；密度；生物量；多样性；相对重要值；次生演替

SummaryAccording to basic characteristics（e.g.，distribution pattern，forest type）of the ecological service forest in Fuyan，Hangzhou，China，we aimed to understand the changes in community composition，stand quality，and secondary succession process after the mountain closure.Using the method of forest field observation，experimental analysis，mathematical and statistical analysis，we established 88 permanent monitoring sampling plots to track forest community factors periodically.

Our results showed that the forest quality of Fuyang ecological service forest improved significantly between 2009 and 2014.Specifically，the stem density of young broadleaved forest increased by 325.00 individual/hm2（27.4%，P＜0.01），its average diameter at breast height increased by 0.65 cm（8.2%，P＜0.05），and its community biomass increased by 4.53 t/hm2（5.7%）.The average diameter at breast height of middle-aged broadleaved forest increased by 0.23 cm（2.1%）and its community biomass increased by 18.55 t/hm2（15.9%，P＜0.01）.The stem density of coniferous and broadleaved mixed forest at three age classes increased slightly during the past five years.The diameter at breast height of young coniferous and broadleaved mixed forest increased the largest by 1.07 cm（12.8%），and its community biomass increased by 20.59 t/hm2（20.7%，P＜0.01）.The community biomass of middle-aged coniferous and broadleaved mixed forest also increased by 12.14 t/hm2（11.5%，P＜0.01）.Comparing the age structure of Fuyang ecological service forest between 2009 and 2014，the areas of young forest and middle-aged forest reduced，while the areas of premature forest and mature forest increased.The area of young broadleaved forest did not change significantly and the middle-aged forest gradually turned into premature forest.Meanwhile，the area of young coniferous and broadleaved mixed forest decreased，while the area of middle-aged forest and premature forest increased.Our results showed that coniferous and broadleaved mixed forest gradually changed into the middle-aged forest at young stage and into the premature forest at middle-aged stage.After five years of mountain closure of the ecological service forest in Fuyang，the proportions of broadleaved tree species in coniferous and broadleaved mixed forest and broadleaved forest increased.In the coniferous forest，the relatively dominant Cupressus funebris and Dalbergia hupeana experienced the largest increase.In the broadleaved forest，the relatively dominant Schima crenata，Celtis sinensis and Euscaphis japonica had the largest increase，while Choerospondias axillaris，Ligustrum lucidum and Pinus massoniana showed the largest decline.In the coniferous and broadleaved mixed forest，the relatively dominant Cinnamomum camphora，Sassafras tzumu，Schima crenata experienced the largest increase，while Castanopsis sclerophylla，Cupressus funebris，and Euscaphis japonica displayed the largest decline.

Our findings suggest that for abundant broadleaved tree species resources at renewal layers，the mountain closure is an effective measure to accelerate the succession of coniferous forest to coniferous and broadleaved mixed forest，then to broadleaved forest.For forests with high canopy or few target tree species，it is necessary to take some artificial cultivation measures（e.g.，artificial planting）to promote the species diversity and improve the ecological effects.

森林是陆地生态系统的主体，是人类赖以生存和经济发展的物质及环境基础.森林资源状况是衡量生态文明建设成效的重要指标和依据，是我国重要的“江河源”“生态源”，直接关系国土生态安全、农业生产生态防护和人居生态环境改善，影响大气中碳素的吸收储存.森林生态效益的发挥逐渐成为社会关注的重点，森林的经营管理也逐渐由以生产木材为主向以生态建设为主转变.生态公益林与商品林相对，是指人们根据需要而科学指定的现存或即将营造和改造的不以生产直接的有形产品，而以生产生态效益产品为目的的森林［1］.

世界上很多地区运用可持续发展理论和评价指标体系，对生态公益林的可持续经营质量评价做了大量的研究工作［2-4］.我国现有的森林资源监测体系虽有一定基础，但与公益林建设和管理的监测评估需求存在较大差距.为了准确、及时地把握公益林资源的数量、质量、空间分布及其利用状况，以便更加有效地指导相关部门加强公益林的建设与保护，故对公益林进行定期定位的分析、观测和评价等工作是十分必要的，公益林及其相关管理也顺应时代需要而不断发展［5］.由于历史原因和人为活动，浙江省典型的亚热带森林群落遭到巨大的破坏，带来了许多生态、环境问题.为此，浙江省于2001年起全面启动实施“200万公顷生态公益林”计划［6］.目前浙江省已建成省级以上生态公益林267.8万hm2，生态公益林补偿标准达到450元/hm2.次生演替在森林生态学中具有长期研究历史，同时也在生态恢复、植被管理和生物多样性保护中应用广泛［7］.封山育林是利用森林次生演替，对自然条件适宜的山区和疏林实行定期封山并禁止人为破坏，以恢复森林植被的一种育林方式，也是在公益林中主要采用的育林方式.

浙江省也较早地开展了公益林生态学研究，20世纪初主要对典型样地的生物量、土壤、生物多样性等专题研究，发布了一系列省级公报和研究成果［8］.其中沈琪，等［9］分析了浙江省生态公益林区域中6种主要群落类型的物种组成和多样性的变化格局；张骏，等［10］对浙江省仙居县公益林的生物量动态；钱逸凡，等［6，11］对浙江省中部地区公益林主要群落的群落组成、结构特征、生物量和碳储量；毛日华，等［12］对龙泉市公益林的资源结构变化动态；沈爱华，等［13］对全省公益林的物种多样性时空格局分别进行了分析和研究.但对公益林的次生演替研究主要是用空间代替时间方法模拟，一直缺乏建立固定样地对公益林进行长期的监测和研究，也缺少公益林通过实施封山育林后群落结构、林分质量的长期跟踪式研究.本研究以杭州市富阳区公益林封育5年后的群落结构变化趋势为例，探明公益林的次生演替趋势，提出公益林植被恢复和保护策略.

1 研究方法

1.1 研究区概况

杭州市富阳区位于浙江省西部，杭州市西南角，2014年12月13日，由富阳市更名为富阳区.地理位置为119.42°—120.33°E、29.75°—30.20°N（中心位置119.95°E、30.05°N）.依其地表水陆形态分为:山地、丘陵面积1439.6 km2，占区境总面积的78.61%；平原、盆地面积299.63 km2，占16.36%；水域面积91.98 km2，占5.02%.富阳区整体地貌以两山夹江为最大特征，平均海拔300.5 m.气候属于亚热带季风气候，基本特点为冬冷夏热，四季分明；降水充沛，光照充足；春夏雨热同步，秋冬光温互补；年平均气温16.27℃，平均相对湿度68%，年平均降雨1 452.5 mm，年平均日照899.9 h，年蒸发量1 235.3mm，年无霜期248 d.自然植被基本为亚热带常绿森林，主要森林树种为壳斗科、樟科、山茶科、木兰科、杉木（Cunninghamia lanceolata）、马尾松（Pinus massoniana）.现有公益林4.24万hm2，占有林地总面积11.20万hm2的37.83%，占全区总土地面积18.33万hm2的23.11%.公益林主要分布在富春江流域两岸，320国道南、北两侧，村庄、水库、风景区和森林公园周围等区域（图1）.

1.2 设置样地

根据不同的林分类型、林龄组成、立地条件、林分组成等因素，采用二阶抽样法，按小班总抽样数量的1%～2%抽取监测小班［1314］，全县共设置88个公益林固定小班监测点.在各监测点建立富阳区公益林长期监测样地，具体方法见张骏，等［10，14］.并于2009和2014年同一时期对88个公益林固定小班监测样地进行跟踪调查，监测样地投影面积统一为20 m×20 m.

1.3 样地调查

对选定样地进行群落植被结构、数量特征以及土壤厚度与海拔高度和坡度等指标的复位调查.群落层次的划分同方精云，等［15］在中国山地植物物种多样性中采用的方法.

乔木层:采用每木检尺调查，起测胸径为5.0 cm，测定树高、胸径，下层木测定各树种的平均地径、高度、株数.每木检尺一律用钢围尺，读数记到0.1 cm，上层木检尺位置为树干距上坡根茎1.3 m高度（长度）处，并应长期固定，下木层检尺位置为树干距地面5 cm高度（长度）处.对于附着在树干上的藤本、苔藓等附着物，检尺前应予以清除［10］.

下木层:沿标准样方的对角设2 m×2 m的小样方3个，调查下木层的盖度、株数和平均高度、各树种数量、地径、高度.

草本层:在灌木层的左上角和右下角各设1 m× 1 m的小样方，调查草木层种类、盖度和平均高度.

胸径:用围尺在胸高位置逐株测量，用断面积加权法求算林分平均胸径和断面积.

树高:用测高标杆测量林木高度，并绘制树高生长曲线，以林分平均胸径所对应的曲线树高作为林分平均树高.

图1 杭州市富阳区公益林分布Fig.1 Distribution of ecological service forest in Fuyang，Hangzhou，China

1.4 数据统计分析

乔木层物种相对重要值=（相对密度+相对胸高断面积之和+相对频度）/3，灌木和草本层物种的相对重要值=（相对密度+相对盖度+相对频度）/ 3，最后用Excel进行统计分析［16］.

2 结果与分析

2.1 公益林组成结构变化

2.1.1 林型结构

2014年富阳区公益林中阔叶林面积1.756万hm2，占总面积的41.44%，比2009年减少1.68%；针阔混交林面积1.614万hm2，占总面积的38.09%，比2009年增加2.64%；杉木林面积0.056万hm2，占总面积的1.32%，比2009年减少0.96%；松木林面积0.444万hm2，占总面积的10.48%；竹林面积0.24万hm2，占总面积的5.66%；灌木林面积0.127万hm2，占总面积的3.01%.

2.1.2 林龄结构

富阳区公益林乔木林龄结构变化为:幼龄林1.984万hm2，占47.57%，2014年比2009年减少了4.6%；中龄林1.811万hm2，占43.39%，减少了2.4%；近熟林0.343万hm2，占8.22%，增加了6.6%；成熟林0.034万hm2，占0.82%，增加了0.4%.

富阳区公益林中阔叶林的龄级结构变化见图2，幼龄林基本不变，中龄林比例下降，向近熟林变化，说明5年内阔叶林的4.18%中龄林进入近熟林阶段.

富阳区公益林中针阔混交林的龄级结构变化见图2，幼龄林比例下降，中龄林和近熟林比例增加，说明5年内针阔混交林的幼龄林逐渐进入中龄阶段，同时中龄林也进入近熟林阶段.

2.1.3 密度结构

富阳区公益林在2009—2014年间，阔叶林的幼龄林密度极显著增加325.00株/hm2，中龄林密度显著减少132.69株/hm2；针阔混交林的幼龄林、中龄林和近熟林密度分别增加43.75株/hm2、56.25株/hm2和68.78株/hm2（表1）.

2.2 公益林林分质量变化

2.2.1 胸径

富阳区公益林在2009—2014年间，除了针阔混交林的中龄林，阔叶林和针阔混交林的平均胸径均增加，其中针阔混交林的幼龄林增加最多，比2009年增加了1.07 cm；其次是阔叶林的幼龄林，平均胸径从7.93 cm显著增长到8.58 cm（表2）.

图2 富阳区公益林中阔叶林和针阔混交林不同林龄面积比例变化Fig.2 Changesofarearatiofordifferentforestagesinbroadleavedforestandconiferousandbroadleavedmixedforest inFuyangecologicalserviceforestbetween2009and2014

表1 富阳区公益林中阔叶林、针阔混交林不同龄组的密度变化Table1 Changesofdensityofdifferentageclassesforbroadleavedforest，coniferousandbroadleavedmixedforest inFuyangecologicalserviceforestbetween2009and2014

表2 富阳区公益林中阔叶林、针阔混交林不同龄组的胸径变化Table2 Changesofdiameteratbreastheightofdifferentageclassesforbroadleavedforest，coniferousandbroadleavedmixedforest inFuyangecologicalserviceforestbetween2009and2014

2.2.2 群落生物量

富阳区公益林阔叶林中龄林的群落生物量2014年最高（135.07±64.86）t/hm2，针阔混交林幼龄林的群落生物量次之（119.85±55.34）t/hm2.针阔混交林幼龄林的群落生物量增加最多，比2009年的极显著增加20.59 t/hm2（P＜0.01）；其次是阔叶林中龄林的群落生物量，比2009年的极显著增加18.55 t/hm2（P＜0.01）（表3）.

表3 富阳区公益林中阔叶林、针阔混交林不同龄组的群落生物量变化Table3 Changes of diameter at breast height of different age classed for broadleaved forest，coniferous and broadleaved mixed forest ____________in Fuyang ecological service forest between 2009 and 2014

2.2.3 主要树种相对优势度

富阳区2009—2014年间公益林中针叶林主要树种相对优势度变化见图3，可见柏木（Cupressus funebris Endl.）的相对优势度在针叶林中增加最多，其次相对优势度增加的是黄檀（Dalbergia hupeana Hance）、算盘子（Glochidion puberum）和盐肤木（Rhus chinensis），杉木（Cunninghamia lanceolata）的相对优势度减少最多.

富阳区2009—2014年间公益林中阔叶林主要树种相对密度、相对优势度、相对频度和相对重要值变化见表4.结果表明，在阔叶林中木荷（Schima crenata）、朴树（Celtis sinensis）、野鸦椿（Euscaphis japonica）的相对优势度增加最多，南酸枣（Choerospondias axillaris）、女贞（Ligustrum lucidum）、马尾松（Pinus massoniana）的相对优势度减少最多.

富阳区2009—2014年间公益林中针阔混交林主要树种相对密度、相对优势度、相对频度和相对重要值变化见表5，在针阔混交林中，樟树（Cinnamomum camphora）、檫木（Sassafras tzumu）、木荷的相对优势度增加最多，苦槠（Castanopsis sclerophylla）、柏木、野鸦椿的相对优势度减少最多.

图3 富阳区公益林中针叶林主要树种相对优势度变化Fig.3 Changes of relative dominances of main tree species for coniferous forest in Fuyang ecological service forest between 2009 and 2014

表4 富阳区公益林中阔叶林主要树种相对优势度变化Table4 Changes of relative dominances of main tree species for broad-leaved forest in Fuyang ecological service forest between 2009 and 20_1_4____

表5 富阳区公益林中针阔混交林主要树种相对优势度变化Table5 Changesofrelativedominancesofmaintreespeciesforconiferousandbroadleavedmixedforestin Fuyangecologicalserviceforestbetween2009and2014

3 讨论与结论

富阳区公益林在封育管理条件下，5年间林分质量得到显著提高，林分结构、树种组成等发生显著变化，不同林分的树种组成变化趋势也有所不同.因此，在公益林管护时，应根据不同林分进行分类建设和管理，从而维持公益林的生物多样性和生态系统功能的稳定.

3.1 封育对林分结构的影响

对比富阳区公益林2009年和2014年林龄结构，幼龄林、中龄林面积减少，近熟林和成熟林面积增加；阔叶林中幼龄林基本不变，中龄林比例下降，向近熟林变化；针阔混交林幼龄林比例下降，中龄林和近熟林比例提高，说明5年内针阔混交林的幼龄林逐渐进入中龄阶段，同时中龄林也进入中近熟林阶段.

通过对富阳区固定样地的跟踪调查研究结果表明，5年间阔叶林的幼龄林密度极显著增加325.00株/hm2，平均胸径从7.93 cm显著增长到8.58 cm，群落生物量比2009年增加4.53 t/hm2；阔叶林的中龄林密度显著减少132.69株/hm2，平均胸径从11.03 cm增长到11.26 cm，群落生物量2014年最高，比2009年极显著增加18.55 t/hm2.

5年间针阔混交林3个龄组的密度略有增加；平均胸径除了中龄林略减少，其余均增加但不显著，其中幼龄林增加最多，增加了1.07 cm；幼龄林的群落生物量增加最多，比2009年极显著增加20.59 t/ hm2，中龄林的群落生物量也比2009年极显著增加12.14 t/hm2.

3.2 封育对树种优势度的影响

富阳区公益林经过5年的封育，针阔混交林和阔叶林中的阔叶树种比例都有不同程度的增加，其中阔叶树种比例为30%～50%增加得最多，高达13.7%，说明部分针叶树种为主的林分，通过封育正逐步向针阔混交林过渡.阔叶树种相对优势度增加最多的是木荷，其次是樟树，然后是构树和枫香；相对优势度减少最多的是板栗，其次是青檀和喜树.针叶林中柏木和黄檀相对优势度增加最多；阔叶林中木荷、朴树、野鸦椿的相对优势度增加最多，南酸枣、女贞、马尾松的相对优势度减少最多；针阔混交林中樟树、檫木、木荷的相对优势度增加最多，苦槠、柏木、野鸦椿的相对优势度减少最多.

林内更新层阔叶树种资源丰富的针叶林和针阔混交林宜采用封育管护，实现由针叶林向针阔混交林过渡、针阔混交林向阔叶林方向发展.要通过封山育林措施，尽力减少人为干扰，创造有利于各树种找到其生存的最适生态位的生境，进而增加群落的物种多样性，提高群落的稳定性和抗逆性，从而丰富群落的物种成分和空间结构.

抚育是培育林下植被的有效手段［1718］，对一些郁闭度较高或林内目的树种匮乏的林分可进行适当抚育，通过人工栽培、种植阔叶树等措施，使植被以较快的速度恢复本地区的地带性植被［9］，以提高公益林内物种多样性，迅速增加公益林的生态效益.

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Influences of mountain closure on community composition of ecological service forest in Fuyang，Hangzhou，China.Journal of Zhejiang University（Agric.&Life Sci.），2016，42（5）:607- 616

ZHANG Jun1，2，XU Shenghua3，WU Chuping2，JIAO Jiejie2，HUANG Yujie2，GAO Hongdi4，SHEN Aihua2，YUAN Weigao2，ZHU Jinru2，GAO Zhihui1，JIANG Bo2*
（1.Zhejiang Forestry Technology Extended Station，Hangzhou 310020，China；2.Zhejiang Forestry Academy，Hangzhou 310023，China；3.Fuyang Forestry Bureau，Hangzhou 311400，China；4.Zhejiang Forestry Ecological Engineering Administration，Hangzhou 310020，China）

forest type；forest age；density；biomass；diversity；important value；secondary succession

S 718；Q 16

A

10.3785/j.issn.1008-9209.2016.02.041

浙江省森林生态科技创新团队（2011R50027）；浙江省青年基金项目（LQ13C030001）；浙江省省级定位站管理维护及技术支撑项目.

*通信作者（Corresponding author）:江波（http://orcid.org/0000-0003-3815-4913），Tel:+86- 571- 87798201，E-mail:jiangbof@126.com

联系方式:张骏（http://orcid.org/0000-0002-4836-2348），E-mail:zjudragon119@163.com

（Received）:2016- 02- 04；接受日期（Accepted）:2016- 05- 13；

日期（Published online）:2016- 09- 18

URL:http://www.cnki.net/kcms/detail/33.1247.S.20160918.1531.008.html