安徽天井山国家森林公园马尾松次生林群落变化的初步研究

摘 要：在安徽天井山国家森林公园马尾松次生林内设置3个固定样地进行长期监测，应用森林群落调查方法，统计分析2011—2022年间伐后马尾松次生林群落的演替进程和林木的生长变化。结果表明，在实行30%～50%强度的间伐措施后，经过12 a的自然更新，马尾松次生林纯林逐步向针阔混交林演替，但更新速度缓慢，阔叶树种由1种增加到4种，马尾松仍为优势树种，但重要值下降了30.9%；以马尾松为主的混交林中阔叶树的重要值由29.0%上升到61.7%，阔叶树种也增加了2种；以阔叶树为主的混交林中阔叶树种重要值达到84.1%，已呈现地带性森林植被特征。分析表明，对次生林采取“开林窗”的方式间伐马尾松，能快速诱导阔叶树种侵入次生林地，既能改善群落结构形成新的森林景观，又能获得较高的木材生长量。

关键词：马尾松次生林；间伐；群落变化；蓄积量

中图分类号：S718.5 文献标志码：B 文章编号：1674-7909（2024）2-116-4

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.02.027

0 引言

安徽天井山国家森林公园系1992年经原林业部批准，以无为市国有周家大山林场为基础组建而成的。在建场初期的20世纪60年代，该林场采取飞播造林和人工植苗的方法营造了大面积马尾松（Pinus massoniana Lamb.）林。这些松林在历经多轮“砍大留小、砍优留劣”等人为干扰及自然灾害侵袭后，在21世纪初已逐渐演变成马尾松次生林。在母树种源充足、植被稀疏的采伐迹地、灌丛地，形成了以马尾松为单优种的天然纯林；马尾松人工纯林在较高强度采伐后，林分稀疏、林下光照较强，阔叶树通过萌蘗或种子侵入逐渐进入林冠上层或亚层，形成了以马尾松为主的针阔混交林；或是马尾松侵入阔叶树幼龄林、残次林，并逐渐上升到乔木层，形成以阔叶树为主的针阔混交林［1］。天井山国家森林公园总面积为1 200.4 hm2，其中马尾松林面积为646.00 hm2，占总面积的53.8%，马尾松次生林形成了公园的主要森林景观。由于马尾松林面积占比较大，造成以下几个问题：一是林分结构简单，林相单一；二是松林四季常绿，季相变化特征不明显，景观色相单调；三是生态系统不稳定，病虫害多，林木抗性低［2］。特别是2010年以来公园发生松材线虫病疫情，马尾松次生林面临严重威胁。因此，如何科学改造马尾松次生林，快速改善景区受损的次生林林分结构和生态功能成为急需研究的课题［3］。对松树实行打孔注药保护，以及采取物理、化学方法阻断媒介昆虫的传播，是当前防治松材线虫病的常用措施，但其技术要求复杂、成本较高。徐高福［4］对浙江千岛湖国家森林公园马尾松次生林进行了40%～50%强度的择伐试验，发现6 a后林下苦槠［Castanopsis sclerophylla （Lindl.） Schottky］、青冈（Quercus glauca Thunb.）等阔叶树快速生长，林相快速恢复形成了新的森林景观，并且获得了较高的木材收入。张华锋等［5］在对松材线虫病疫木卫生伐12 a后，发现与马尾松纯林相比较，卫生伐之后马尾松重要值显著下降，从100.00%降至38.41%，纯林向混交林演替的速度加快，单层马尾松同龄纯林演替为复层马尾松落叶阔叶树混交异龄林。为了解间伐措施对安徽天井山国家森林公园次生林的影响，笔者对公园内马尾松次生林进行了长期监测，调查间伐改造后2011—2022年马尾松次生林群落的演替进程和林木的生长变化，以期为森林景观改造和森林资源培育提供参考。

1 研究区概况

安徽天井山国家森林公园位于无为市境内，因山顶有一口水井终年不枯不溢而得名，公园内奇峰耸立、洞穴密布、林海葱茏、泉水淙淙，地文、水文和生物景观资源丰富，是江淮丘陵地区著名的旅游胜地。公园地理坐标为东经117°34′～117°39′、北纬31°15′～31°17′，属北亚热带湿润季风气候区，四季分明，气候温和，雨量适中，日照充足。当地年平均气温为16.0 ℃，极端最高气温为39.5 ℃，极端最低气温为-15.7 ℃，年均降水量为1 210.7 mm，年均日照时数为1 836.6 h，无霜期为237 d。该公园以丘陵地貌为主，地带性土壤为黄棕壤，地带性植被为北亚热带常绿、落叶阔叶混交林。现有林相主要为马尾松针叶纯林、马尾松针阔混交林和落叶阔叶混交林3种类型，其中以落叶阔叶混交林的树种组成最为丰富，主要阔叶树种为枫香（Liquidambar formosana）、麻栎（Quercus acutissima Carruth.）、化香（Platycarya strobilacea）、黄檀（Dalbergia hupeana Hance）等，也偶见石栎［Lithocarpus glaber （Thunb.） Nakai］、细叶青冈（Quercus shennongii C. C. Huang & S. H. Fu）、苦槠、青冈等常绿阔叶树分布在混交林中，形成了当地特有的地带性森林景观［6］。

2 材料与方法

2009—2010年，对次生林内折断、倒伏及感病枯死的马尾松立木进行了30%～50%强度的间伐，间伐原则为“砍松留阔”，伐后郁闭度为0.5～0.6。2011年5月，在以上间伐清理后的林地上，根据《安徽省森林资源规划设计调查实施细则》树种组成划分方法，选择有代表性的林分，按群落学调查方法，设立3个20 m×20 m的固定样地，其中马尾松纯林样地1个、混交林样地2个（以针叶树为主和以阔叶树为主的混交林样地各1个）。每个样地按5 m×5 m划为16个样方，对乔木层树木进行检尺（起测胸径为5 cm），调查记录树种、胸径、树高、冠幅等因子。样地的监测自2011年开始，每年5—7月调查1次。为反映不同类型马尾松次生林群落12 a演替过程中乔木树种重要值和林分生长、蓄积量的变化，研究选择用2011年与2022年两年度监测数据进行对比分析。

3 结果与分析

3.1 乔木树种的重要值变化

马尾松次生林间伐12 a后，马尾松重要值普遍下降，阔叶树重要值上升明显，阔叶树种类和数量均有所增加，见表1。

由表1可知，纯林经12 a演变，马尾松虽仍为优势树种，但其重要值由2011年的79.5%变成2022年的54.9%，下降了30.9%，表现为马尾松相对密度、相对频度、相对显著度均显著下降，以相对密度下降最为明显，主要原因是马尾松感染松材线虫病造成枯死。阔叶树原仅有枫香1种，2022年增加到4种，阔叶树相对密度达48.7%，与马尾松相对密度基本相当，其重要值由2011年的20.5%增加到2022年的45.1%，增加了107.3%，该群落已表现出针阔混交林的林相特征。以马尾松为主的针阔混交林的调查结果反映，马尾松重要值由59.0%下降到38.3%，也是因为马尾松感染松材线虫病后自枯导致单位面积数量减少，相对密度从2011年的66.7%下降到2022年的29.3%；阔叶树相对频度变化不大，说明在林分内分布较均匀；阔叶树中枫香的相对密度、相对显著度有较明显的上升，其次是侵入的朴树（Celtis sinensis Pers.）和女贞（Ligustrum lucidum W. T. Aiton），但黄檀、苦楝（Melia azedarach L.）、柞木［Xylosma congesta （Lour.） Merr.］等在12 a内数量特征变动甚微（可能与样地邻近主要游览道路、为防止引发森林火灾而将阔叶树幼苗幼树连同杂灌一并清理掉有关），杉木［Cunninghamia lanceolata （Lamb.） Hook.］从群落中消失，阔叶树重要值总和达到了61.7%，已演变成以阔叶树为主的针阔混交林。在以阔叶树为主的混交林中，马尾松相对密度由2011年的20.3%下降至2022年的7.5%，降幅达63.1%；2022年阔叶树相对密度、相对频度、相对显著度、重要值分别达到了92.5%、77.8%、82.1%、84.1%，呈现出阔叶混交林的地带性森林植被景观。3个样地内阔叶树均以枫香相对密度、相对频度、相对显著度为最高，且枫香在3个样地中12 a间相对频度变化很小，说明枫香数量增长最快，分布均匀；特别是在以阔叶树为主的混交林中，枫香已成为单优种。但总体来看，3个样地中阔叶树天然更新数量不足，种类不够丰富，也未形成复层林结构［7］，马尾松次生林向地带性植被演替的进程较缓慢。

3.2 林分生长与蓄积量变化

马尾松次生林间伐12 a后林分生长与蓄积量变化见表2。由表2可知，在纯林样地中，马尾松2011年、2022年立木蓄积量分别为54.0 m3/hm2、150.7 m3/hm2，12 a间增长了179%，年生长量为8.1 m3/hm2，说明在立地条件较好的地块，通过间伐保持均匀分布、密度合理，马尾松年生长量能达到速生丰产林指标；枫香等阔叶树数量增长较快，每公顷数量由2011年的375株上升到2022年的975株，增长率为160%，但树高、胸径生长量差异明显，主要是因为阳性阔叶树早期为争夺阳光而以高生长为主，胸径生长相对迟缓，2022年阔叶树立木蓄积量为23.0 m3/hm2，仅占总蓄积量的13.2%。在以马尾松为主的针阔混交林样地中，马尾松因感染松材线虫病自枯死亡，其密度由2011年的1 300株/hm2下降到2022年的300株/hm2，但因为保留木一直处于乔木层优势地位，其粗生长旺盛，平均胸径、立木蓄积量分别由2011年的12 cm、62.4 m3/hm2增长到2022年的33 cm、117.9 m3/hm2，说明混交林中的马尾松仍表现出较高的生产力；阔叶树密度由400株/hm2增加到725株/hm2，增长了81.3%，因为光照较充分，阔叶树树高、胸径生长量较均衡，生长势总体表现中等，立木蓄积量占总蓄积量的27.4%。在以阔叶树为主的混交林样地中，2011年、2022年马尾松平均胸径分别为14 cm、28 cm，马尾松胸径生长量仍然接近速生丰产林水平，只是由于密度的减小，立木蓄积量占比由55.0%下降到34.7%；由于这类林分大多数阔叶树种已占据树冠层，粗生长加快，2022年阔叶树立木蓄积量为81.1 m3/hm2，占样地总蓄积量的65.3%，年生长量为5.1 m3/hm2。随着阔叶树陆续进入中龄期，其胸径生长量和材积增长量将更加可观［8］。

4 结论与讨论

马尾松次生林是一种不稳定的群落，自然演替规律是由纯林向针阔混交林、阔叶混交林发展，在区域内最终演替为黄檀、麻栎、枫香等落叶阔叶混交林，或是有石栎、青冈等耐寒性常绿树种伴生的常绿、落叶阔叶混交林顶级植被，但其过程极为缓慢。利用马尾松次生林间伐形成的林窗促进地带性阔叶树种恢复性生长，是一种简单易行、效果好、成本低的林相改造措施，已有不少学者对此进行了研究［9］，但对次生林合理的间伐强度、更新演替速度的定量研究还不够深入。

研究表明，安徽天井山国家森林公园马尾松次生林经过30%～50%强度的卫生间伐，12 a 后马尾松相对密度和重要值普遍下降，林相由针叶纯林、针阔混交林向针阔混交林、阔叶混交林方向演替，林分结构和林相得到改善，但演替进程较慢。阔叶树重要值上升主要是因为相对密度增加，蓄积量虽增长较快但占比不高说明树龄较低、胸径较小，侵入次生林样地的阔叶树种类也不够多样。

安徽天井山国家森林公园承担着景观林相改造和国家储备林建设的双重任务。笔者根据此次研究结果提出以下建议。①在不经过大面积采伐林木、破坏森林景观的前提下，用带状、块状“开林窗”的方式间伐马尾松，能快速诱导常绿、落叶阔叶树种侵入次生林地，加快因松材线虫病受损的森林群落的更新修复；也可人工补植乡土树种，丰富阔叶树数量和种类。②开展林下杂灌清理等森林防火作业时，应留足优良阔叶树幼苗幼树，以利于形成复层异龄林；抚育作业时，应优先间伐影响阔叶树生长的马尾松，合理调节密度，培育大径级国家储备林。

参考文献：

［1］周政贤.中国马尾松［M］.北京：中国林业出版社，2000.

［2］曹爱国.天井山国家森林公园林相改造探讨［J］.安徽农学通报，2021，27（12）：60-62.

［3］周志春，徐高福，金国庆，等.择伐经营后马尾松次生林阔叶树的生长与群落恢复［J］.林业科学研究，2004（4）：420-426.

［4］徐高福.千岛湖马尾松次生林林相改造技术研究［J］.江苏林业科技，2003（4）：15-17.

［5］张华锋，陈思宇，刘刚，等.松材线虫病疫木卫生伐对马尾松纯林林分结构的影响［J］.浙江农林大学学报，2020，37（4）：745-751.

［6］沈显生.从地带性植物群落生活型谱讨论安徽植被带的划分［J］.安徽大学学报（自然科学版），1999（3）：103-108.

［7］曹健康，李庆玖.枫香天然林生产力研究［J］.黄山学院学报，2011，13（5）：68-70.

［8］曹柏林.天井山森林公园发展现状与对策［J］.绿色科技，2016（11）：195-197.

［9］骆宗诗，温佐吾.马尾松次生林研究现状和展望［J］.贵州林业科技，2004（3）：47-55.