2010－2018年淳安县公益林乔木层结构变化特征探究

许益燃，唐娟娟，库伟鹏

（浙江农林大学园林设计院有限公司，浙江杭州 311300）

公益林是以促进和改善生态环境为目的，也是注重维护生态平衡、保护生物多样性、发挥社会效益为主要功能的森林类型。加强公益林建设，打造良好的生态环境，是深入贯彻落实党的十九大精神和“绿水青山就是金山银山”发展战略的重大举措。淳安县现有省级以上公益林面积166488.63hm2，位居全省各县（市、区）首位，先后获得“浙江省生态公益林建设示范县”“浙江省公益林建设成绩突出集体”等荣誉。自开展公益林建设以来，公益林面积较之前增长了174%，且建设规模连续保持全省第一。开展公益林森林群落结构变化特征研究，可以全面了解淳安县公益林的森林生态发展情况，有助于揭示群落的更新、稳定性、演替规律、生物多样性维持机制，能有效促进区域生态环境修复和生态系统的可持续发展。

1 研究区概况

淳安县位于浙江省西部、杭州市西南部，属杭州市辖县，地理位置介于东经118°20′～119°20′、北纬29°11′～30°02′。地貌以低山丘陵为主，地势主要呈现四周高、中间低，新安江、武强溪和富强溪等多条水系汇集于中部的千岛湖。当地气候属于中亚热带季风气候，气候宜人、温暖多雨、四季分明，多年平均气温为17℃，平均无霜期263d，平均降水量1430mm[1]。

淳安县植被属中亚热带常绿阔叶林北部亚地带，为浙皖山丘青冈、苦槠林栽培植被区，天目山、古田山丘陵山地植被片，植被资源非常丰富，森林覆盖率高达76.84%。全县公益林（地）面积166488.63hm2，其中，国家级公益林面积129226.59hm2，占全县公益林总面积的77.62%；省级公益林面积31326.89hm2，占全县公益林总面积的18.82%；市级公益林面积5935.15hm2，占全县公益林总面积的3.56%。

2 研究方法

2.1 样地设置与调查

根据浙江省生态公益林的植被特点，依照建群树种、林龄、起源和立地等多种因子，划分成不同的群落类型，2010 年7 月采用系统抽样方法，在淳安县公益林小班内布设213 个永久样地，2018 年7 月对样地进行复位调查。固定监测样地面积为20m×20m，在设置好的监测样地内，对乔木树种进行基础调查，内容包括对样地内所有胸径＞5.0cm 及以上的树木进行编号，详细记录样地内树种的名称、冠幅、树高（m）、胸径（cm）和枝下高（m）等基本情况。同时，填写公益林固定样地乔木层每木监测卡，并在胸高1.3m 处用油漆标识，以便后期复查。

2.2 数据处理方法

利用2010 年和2018 年2 期公益林固定小班样地调查数据，分析淳安县公益林乔木层树种重要值和种间联结变化特征。

2.2.1 重要值。重要值在1951 年由Curtis 等人提出，可以反映植物在样地内所占有的相对优势的综合数量指标[2]，计算方法如下：

式中，相对高度是指某个物种的高度与所有种个体高度之和的比值；相对显著度为某个种的胸径段面积与所有种的胸径断面积之和的比值；相对多度为某个种的株数与所有种的总株数之间的比重。

2.2.2 种间联结。种间联结分析可以反映由于群落生境差异造成的不同物种分布的相互关系，从而提高对群落结构的认识[3]。利用卡方检验（X2）定性判断种间关联性程度的强弱，引入联结系数定量（AC）计算关联程度的大小，对研究区重要值＞1 的优势种进行种间联结分析。X2检验2 个物种之间是否关联，使用非连续性数据的Yates 连续校正[4]，具体公式如下：

式中，n 为样地数，a 为2 个物种均出现的样方数，b 和c 分别表示为仅有1 个物种出现的样方数，d 为2个物种均未出现样方数。通常当2＞6.635，即P＜0.01时，认为种间联结极显著；当3.841＜2＜6.635，即0.01＜P＜0.05 时，认为种间联结显著；当2＜3.841 时，即P＞0.05 时，认为种间联结不显著。

采用联结系数（AC）说明物种之间的联结程度。计算公式如下：

AC 的取值范围为[-1，1]。当AC 值越趋近于1 时，表明物种之间的正联结性越强；当AC 的值越接近于-1 时，说明物种间的负联结性越强；当AC 值为0 时，表明物种之间完全独立。

3 结果与分析

3.1 乔木层树种结构变化特征

通过对213 个样地进行复位调查，结果显示：2010年松木、杉木、常绿阔叶树、落叶阔叶树总数为12827株，2018 年为13365 株，8 年间增加了538 株，植株总数基本不变。2010 年松木、杉木、常绿阔叶树、落叶阔叶树株数比例分别为13.68%、40.10%、25.99%、20.22%；2018 年为9.02%、36.73%、29.73%、24.52%。8 年间，马尾松、杉木、常绿阔叶树、落叶阔叶树所占比例变化为-4.66%、-3.37%、3.74%和4.30%。8 年间，松木、杉木、常绿阔叶树、落叶阔叶树死亡株数分别为579 株、130株、383 株、386 株，分别占死亡总株数的39.17%、8.80%、25.91%、26.12%，年均死亡72 株、16 株、48 株、48 株。松木死亡率最高，常绿阔叶树与落叶阔叶树死亡率相近，杉木死亡率最低，松林的高死亡率是由于项目区松材线虫病的入侵所致。

2010 年，松木、杉木、常绿阔叶树、落叶阔叶树总生物量为556.51 t，2018 年总生物量为756.75 t，8 年间增加了200.24 t，占2010 年总生物量的35.98%，增长明显。2010 年松木、杉木、常绿阔叶树、落叶阔叶树生物量比例分别为30.35%、33.45%、25.01%、11.18%；2018 年松林、杉木林、常绿阔叶林、落叶阔叶林生物量分别占22.22%、32.52%、30.84%、14.41%。8 年间，马尾松、杉木、常绿阔叶树、落叶阔叶树生物量比例分别变化-8.13%、-0.93%、5.83%、3.23%。

2018 年，松木平均树高11.04m，杉木平均树高9.95m，常绿阔叶树平均树高7.74m，落叶阔叶树平均树高7.56m。8 年间松木高度增加3.48m，杉木高度增加1.63m，常绿阔叶树高度增加1.02m，落叶阔叶树高度增加1.05m；2018 年松木平均胸径17.30cm，杉木平均胸径12.80cm，常绿阔叶树平均胸径9.62cm，落叶阔叶树平均胸径9.51cm。8 年间松木胸径增加2.61cm，杉木胸径增加1.75cm，常绿阔叶树胸径增加1.72cm，落叶阔叶树胸径增加1.34cm。

3.2 乔木层树种重要值变化特征

2010 年，淳安县公益林样地调查乔木树种共计128 种，2018 年公益林样地调查有乔木树种共计135种，分别对2010 年与2018 年样地调查中重要值＞1 的树种进行分析，具体树种见表1。

表1 2010 年与2018 年淳安县公益林优势树种重要值

2010 年公益林样地中重要值＞1 的乔木树种共有15 种，所属11 科15 属。其中，杉木（IV=26.96）的重要值最高，其次为马尾松（IV=18.66）、青冈（IV=5.91）、白栎（IV=3.97）等，合欢（IV=1.05）的重要值最低。2018年公益林样地中重要值＞1 的乔木树种共有20 种，所属13 科20 属。其中，杉木（IV=26.36）的重要值最高，其次为马尾松（IV=10.79）、青冈（IV=5.88）、毛竹（IV=4.97）等，微毛柃（IV=1.07）的重要值最低。

8 年间，公益林样地中杉木、马尾松、青冈的重要值始终最高。其中，杉木的重要值减少0.59，变化较小；马尾松的重要值减少5.44，变化最为显著，主要原因是由于松材线虫病的入侵导致大量马尾松被砍伐；青冈重要值基本不变，略减0.03；毛竹重要值增长较多，由2010 年的3.72 增长至2018 年的4.97，增加了1.25，原因是毛竹生长迅速、扩张力强。

3.3 乔木层树种种间联结变化特征

2010 年公益林样地由15 个重要值＞1 的物种构成的105 个种对中，正负联结比为64∶40。其中，6 个种对呈现极显著正联结，占总对数的5.71%；呈现极显著负联结的有2 个种对，占总对数的1.90%；呈现显著正联结有13 个树种对，占总对数的12.38%；呈显著负联结的有3 对树种对，占总对数的2.86%。

综合X2检验与种间联结系数（AC）分析，AC≥0.6且呈现显著或极显著的种对有0 对；0.2≤AC＜0.6 且呈现显著或极显著的种对有8 对，分别为：檵木与白栎、木荷与白栎、山合欢与白栎、化香树与枫香、檵木与黄檀、青冈与黄檀、山合欢与黄檀、山胡椒与檵木；-0.2≤AC＜0.2 且呈现显著或极显著的种对有11 对，分别为：马尾松与白栎、黄檀与枫香、檵木与枫香、山胡椒与枫香、黄檀与化香树、檵木与化香树、青冈与化香树、山胡椒与化香树、苦槠与檵木、野柿与檵木、杉木与苦槠；-0.6≤AC＜-0.2 且呈现显著或极显著的种对有2 对，分别为：杉木与白栎、杉木与马尾松；AC＜-0.6 且呈现显著或极显著的种对有3 对，分别为柏木与白栎、毛竹与马尾松、杉木与毛竹。

2018 年公益林样地由20 个重要值＞1 的物种构成的190 个种对中，正负联结比为123∶65。其中，9 个种对呈现极显著正联结，占总对数的4.74%；呈现极显著负联结的有3 个种对，占总对数的1.58%；呈现显著正联结有20 个种对，占总对数的10.53%；呈显著负联结的有6 个种对，占总对数的3.16%。

综合X2检验与种间联结系数（AC）分析，AC≥0.6且呈现显著或极显著的种对有0 对；0.2≤AC＜0.6 且呈现显著或极显著的种对有14 对，分别为：白栎与杉木、枫香与杉木、黄檀与杉木、野柿与杉木、化香树与杉木、豹皮樟与杉木、迎春樱与杉木、微毛柃与青冈、微毛柃与毛竹、野柿与苦槠、山胡椒与木荷、山胡椒与枫香、迎春樱与檵木、石栎与黄檀；-0.2≤AC＜0.2 且呈现显著或极显著的种对有16 对，分别为：木荷与杉木、檵木与杉木、野柿与青冈、化香树与青冈、拟赤杨与青冈、黄檀与毛竹、山合欢与毛竹、山胡椒与白栎、化香树与白栎、拟赤杨与白栎、枫香与苦槠、黄檀与枫香、山合欢与檵木、微毛柃与山胡椒、拟赤杨与野柿、迎春樱与豹皮樟；-0.6≤AC＜-0.2 且呈现显著或极显著的种对有1对，为山合欢与白栎；AC＜-0.6 且呈现显著或极显著的种对有7 对，分别为马尾松与杉木、柏木与杉木、黄檀与马尾松、柏木与毛竹、柏木与苦槠、化香树与柏木、拟赤杨与柏木。

4 结语

森林群落结构是了解生态系统的基础，不仅可以反映群落物种之间的关系，还可以表达环境因子对物种的影响，同时也是判断植物群落稳定性的重要方法[5]。本研究发现，2010～2018 年，杉木、马尾松、青冈均为淳安县公益林乔木层中的前3 位优势树种，但是8 年来马尾松重要值显著下降，同时，2018 年白栎、苦槠、木荷、枫香等阔叶树的重要值相比2010 年均有所上升，说明该区域森林类型正由针叶林向阔叶林或针阔混交林快速演替。这与车俭等[6]、祝燕等[7]的研究结果一致，符合亚热带地区的森林群落演替方向，但演替速度显著加快，这可能是因为近年来对受松材线虫感染的马尾松进行了有计划的采伐，人为加速了演替进程。

2010 年公益林由15 个重要值＞1 的树种构成的105 个种对中，正负联结比为64∶40，其中，呈显著（含极显著，下同）正联结有19 个种对，占总对数的18.10%，显著负联结有5 个种对，占4.76%。2018 年由20 个重要值＞1 的树种构成的190 个种对中，正负联结比为123∶65，其中，呈显著正联结有29 个种对，占总对数的15.26%，显著负联结有9 个种对，占4.74%。于2010 年相比，2018 年淳安县公益林乔木层中阔叶树种之间的正联结数量有所减少，而杉木与阔叶树种的正联结数量增加，主要是因为早期以白栎、檵木、黄檀、山胡椒等为代表的先锋阔叶树种易于伴生在各类林分中，而后随着树木的不断生长，对水、肥、光和其他营养物质的竞争加剧，使得树种之间的联结程度逐渐降低，因此，阔叶树种之间的正联结数量逐渐减少。杉木早期受人为经营活动干扰，以纯林为主，划为公益林后以封育措施为主，期间林内出现白栎、枫香、黄檀、化香、野柿、豹皮樟等阔叶树种。因此，杉木与阔叶树种的正联结数量逐渐增加，这也说明了淳安县公益林中针叶林正在向针阔混交林方向发展。