云勇森林公园杉木生态公益林改造后群落物种组成*

盘李军 何增丽 冼伟光 谭 莎吴华俊 吴文凤 唐光大 许 涵

（1. 广东省佛山市云勇生态林养护中心，广东 佛山 528518; 2. 华南农业大学林学与风景园林学院, 广东 广州 510640;3.中国林业科学研究院热带林业研究所, 广东 广州 510520）

人工林改造使生态公益林森林质量和生态效益实现“双精准”提升，是当前林业的重要课题[1]。广东非常重视林业和生态建设，最早于1994 年提出了建设生态公益林的发展策略，随后陆续制定生态公益林补偿相关管理办法，全省生态公益林建设取得了良好成效。但许多生态公益林的质量仍需进一步提升。林分改造是实现林分结构调整、质量提升、结构稳定和多样性增加的重要营林措施[2-4]。林分改造能有效保持或改善林分的水源涵养功能[5]，改变林分养分利用和土壤持水特性[6]、提高植被多样性和生物量[7]，最终实现林分质量和效益的双提升[8]。

佛山市云勇森林公园从2002 年开始，逐年对杉木Cunninghamia lanceolata林进行皆伐改造，同时保留单株杉木萌芽条，引入阔叶树种造林，形成针阔混交林。改造的阔叶树种主要包括枫香Liquidambar formosana、格木Erythrophleum fordii、观光木Michelia odora、红锥Castanopsis hystrix、灰木莲Mangletia glauca、火力楠Michelia macclurei、假苹婆Sterculia lanceolata、黧蒴Castanopsis fissa、米老排Mytilaria laosensis、木荷Schima superba、山杜英Elaeocarpus sylvestris、西南木荷Schima wallichii、樟树Cinnamomum camphora、阴香Cinnamomum burmanni等[9]。本研究选择云勇森林公园12 个代表性改造林地，设置固定样地进行调查，探讨改造后杉木林乔木层和草本层优势物种组成和变化。

1 调查地和样地概况

1.1 调查地概况

佛山市云勇森林公园位于广东省佛山市高明区明城镇，地理坐标为112°38′26″～ 112°42′25″E，22°41′54″～22°46′50″N，总面积为2 007.8 hm2。地处南亚热带季风气候区，地势偏低，场内最高峰为鸡笼山，海拔418.7 m，相对高差为50～150 m；土壤主要由花岗岩、砂页岩风化而成的赤红壤为主。

1.2 样地设置

2018 年在云勇森林公园内，选取12 个杉木改造林，分别设置3 个20 m × 20 m 固定样方，样方的4 个角用PVC 管进行固定，再利用GPS 进行定位，同时记录每个样地的坡度、坡向等位置信息，调查样方郁闭度等林分基本信息（表1）。

1.3 样方调查

记录每个20 m×20 m 样方的地点、经纬度、海拔、坡向、坡位、林分年龄、经营历史等基础信息。对样方内胸径≥1.0 cm 的乔木和灌木进行每木检尺，记录树种名称、胸径、树高、生长状况等，同时调查记录枯立木的相关信息。在每个20 m×20 m 样方的四个角及中心位置分别设置5个2 m×2 m 小样方，调查记录小样方所有植物种类、株数、高度及盖度。

1.4 数据分析

乔木层物种重要值的计算公式[10]为：

IV乔=（RA+ RF+ RD）/3

式中IV乔为物种重要值（Importance value），RA 为物种相对多度（Relative abundance）=（某一物种个体数/物种个体总数）×100%，RF 为物种相对频度（Relative frequency）=（某一物种频度/所有物种频度和）×100%，RD 为物种相对显著度（Relative dominance）=（某个树种胸高断面积/所有树种胸高断面积和）×100%。

草本层物种重要值计算公式为：

IV草=（RA+ RF+RC）/3

式中IV草为草本层物种重要值，RC 为物种相对盖度（Relative coverage）=（某一物种盖度/物种总盖度）×100%。

2 结果与分析

2.1 群落科属种组成

杉木林改造后约12 年后，12 个调查样地共有维管植物171 种，隶属于78 科135 属，其中，蕨类植物15 科18 属22 种，分别占总数的19.23%、13.33%、12.87%；裸子植物2 科3 属3 种，分别占总数的2.56%、2.22%、1.75%；双子叶植物56科104 属136 种，分别占总数的71.80%、77.04%、79.53%；单子叶植物5 科10 属10 种，分别占总数的6.41%、7.41%、5.85%（表2）。

从层次组成来分析，乔木层共有维管植物96种，隶属于44 科75 属，其中，裸子植物2 科2属2 种，分别占总数的4.55%、2.67%、2.08%；双子叶植物42 科73 属94 种，分别占总数的95.451%、97.33%、97.92%；草本层植物116 种，隶属于61 科98 属，其中，蕨类植物15 科18 属22 种，分别占总数的24.59%、18.37%、18.97%；裸子植物2 科2 属2 种，分别占总数的3.28%、2.04%、1.72%；双子叶植物39 科68 属82 种，分别占总数的63.93%、69.39%、70.69%；单子叶植

物5 科10 属10 种，分别占总数的8.2%、10.2%、8.62%（表3）。

表1 云勇森林公园杉木林改造林概况Table 1 Information for the rebuilt Cunninghamia lanceolata forest plots in Yunyong Forest Park

表2 云勇森林公园杉木林改造后物种科属组成Table 2 Family and genus composition of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

表3 云勇森林公园杉木林改造后各层次物种组成Table 3 Family and genus composition under different layers of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

2.2 径级结构分析

乔木层中，胸径≥1cm 的植株共4 920 株，平均胸径为7.77 cm，胸径最大的植株为楝叶吴萸，胸径达43 cm。胸高断面积最大的物种为杉木12.35 m2，其次为米老排4.07 m2，西南木荷为3.25 m2。群落径级分布呈倒“J”型，小径级植株最多，共有植株4 395 株，占总植株数的89.33%；中径级植株共455 株，占总植株数的9.25%；大径级植株共70 株，占总植株数的1.42%（图1）。总体来看，中小径级植株居多，表明幼苗储备丰富，改造后的植物群落正进入快速生长和更新演替阶段。

图1 云勇森林公园杉木林改造后径级分布Figure 1 Diameter distribution of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

2.3 重要值分析

重要值在前10 位的乔木树种依次为杉木、米老排、西南木荷、阴香、楝叶吴萸Tetradium glabrifolium、樟树、红锥、火力楠、黧蒴和鹅掌柴Schefflera heptaphylla，这10 个树种重要值合计为62.7%，其中杉木重要值降至29.3%（表4）。在所有树种中，杉木依然是群落的最大优势种，重要值在M2、M3、M4、M5、M6、M9、M10、M12共8 个样地中排在第1 位，在M1、M8 排在第2位，在M11、M7 分别排在第3、第4 位。米老排重要值在M1、M8 中排在第1 位，在M3、M4 排第2 位（表5），米老排依靠其快速生长优势在林分改造过程中占据了早期优势生态位。

草本层的优势种依次是乌毛蕨Blechnum orientale、弓果黍Cyrtococcum patens、半边旗Pteris semipinnata、蔓生莠竹Microstegium vagans、玉叶金花Mussaenda pubescens、金毛狗Cibotium barometz、黧蒴、扇叶铁线蕨Adiantum flabellulatum、新月蕨Pronephrium gymnopteridifrons、芒萁Dicranopteris dichotoma，这些物种合计重要值为62.1%，其中乌毛蕨重要值为21.4%（表6）。乌毛蕨是草本层中的绝对优势种，重要值在9 个样地（M1、M2、M5、M6、M8、M9、M10、M12、M11）中排名第1 位，在M4 样地排名第2 位；弓果黍在一个样地（M7）中重要值排在第1 位；比较特殊的是M3 样地，其林下有大量黧蒴的更新幼苗，重要值占第1 位，已经形成了林下自我更新能力（表7）。杉木树种作为前期林地的主要树种，在林下也有不少的更新幼苗。在调查中，还发现有鹅掌柴、银柴、米老排等树种的更新幼苗。

表4 云勇森林公园杉木林改造后乔木层优势种组成 %Table 4 Composition of dominant species in the arbor layer of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

表5 云勇森林公园杉木林改造后乔木层优势种重要值Table 5 Importance value of dominant species in the arbor layer of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

3 讨论

林分改造的研究多关注林木生长、物种多样性、土壤养分指标，如冼干标等[11]从植物多样性方面对云勇森林公园杉木纯林改造后的效果进行了分析，认为采用黧蒴、阴香等乡土阔叶树种对杉木人工纯林进行改造，有利于形成稳定的近自然林；黄钰辉等[11]从碳储量方面进行分析评价，认为黧蒴、米老排、楝叶吴萸、木荷和山杜英等树种的平均碳储量均显著大于杉木。生长速度较

快的物种，在林分改造前期有较大优势[13]。

表6 云勇森林公园杉木林改造后草本层优势种组成 %Table 6 Composition of the dominant species in the herb layer of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

表7 云勇森林公园杉木林改造后草本层优势种重要值Table 7 Importance value of dominant species in the herb layer of the rebuilt Cunninghamia lanceolata forests in Yunyong Forest Park

虽然改造前的杉木萌生能力强，目前杉木在多个样地的乔木层重要值也较大，但也有部分改造树种生长速度较快，重要值超过萌生杉木。杉木林皆伐后，通过引入枫香、红锥、灰木莲、火力楠、假苹婆、黧蒴、米老排、木荷、山杜英、西南木荷、樟树等乡土阔叶树种，有利于加速地带性森林的恢复。改造后12 年左右，林分整体尚处于中幼龄林，乔木层的径级分布呈倒“J”型，小径级植株最多，指示着改造后森林表现出自我更新能力。改造树种中，前期生长表现较好的有米老排、红锥、西南木荷等，在改造后的林分中，已经逐渐成为乔木层的优势树种，说明人工纯林改造效果正逐步显现。

草本层中，由于改造前期林分郁闭度较小，乌毛蕨等大型草本占优势，随着上层乔木逐渐郁闭，半边旗、扇叶铁线蕨等荫生草本逐渐增加。另外，种植树种黧蒴的果实多，种子萌发能力强，其幼苗在部分样地的草本层重要值也较高，可用于贫瘠山地的林分改造，快速成林，有利于后期群落的快速恢复。