錢逸凡陳國富余樹全吳昊沈娜娉

（1 國家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院 浙江杭州 310019；2 浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江臨安 311300）

浙江中部4種類型公益林凈初級生產(chǎn)力研究

錢逸凡1陳國富1余樹全2吳昊1沈娜娉1

（1 國家林業(yè)局華東林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院 浙江杭州 310019；2 浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江臨安 311300）

利用浙江中部517個公益林固定小班監(jiān)測數(shù)據(jù)，對浙江中部4種公益林的凈初級生產(chǎn)力進(jìn)行研究。結(jié)果表明，浙江中部公益林植被恢復(fù)成效顯著，松林、杉木林、針闊混交林和闊葉林群落的凈初級生產(chǎn)力達(dá)到5.52 t·hm-2·y-1、6.47 t·hm-2·y-1、7.09 t·hm-2·y-1、8.56 t·hm-2·y-1，高于浙江省的整體水平。密度是影響當(dāng)前公益林凈初級生產(chǎn)力大小關(guān)鍵。在較低的水平下，密度每增高1000株·hm-2，松林、杉木林、針闊混交林、闊葉林群落的凈初級生產(chǎn)力平均增長1.56 t·hm-2·y-1、1.22 t·hm-2·y-1、0.93 t·hm-2·y-1、和1.45 t·hm-2·y-1。公益林群落生物量與凈初級生產(chǎn)力具有較高相關(guān)性，但利用這個關(guān)系在大尺度上推算生產(chǎn)力有著較大的不確定性，因此采用本地的參數(shù)和按類型分類進(jìn)行詳盡的統(tǒng)計，得到的生產(chǎn)力估算值更可靠，對公益林經(jīng)營管理具有更高的指導(dǎo)意義。

公益林；生物量；凈初級生產(chǎn)力；浙江中部

由于人類的過度利用，浙江典型的亞熱帶森林群落遭到巨大的破壞，帶來了許多生態(tài)問題。為此，浙江省于2001年起全面啟動實施“200×104hm2生態(tài)公益林”計劃，而浙江中部地區(qū)承接南北、區(qū)域面積大，且原始植被幾乎完全毀壞，因此公益林的建設(shè)備受社會各界的關(guān)注[1、2]。近年來，關(guān)于浙江省公益林的研究也逐漸增多，主要集中在群落結(jié)構(gòu)特征、及公益林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能等方面，公益林凈初級生產(chǎn)力的研究雖有涉及但普遍存在著樣本少、缺乏系統(tǒng)性等問題，尤其目前尚無對浙江省中部區(qū)域尺度的專項研究。因此，本研究的開展利于了解浙江中部公益林的凈初級生產(chǎn)力現(xiàn)狀，為加快公益林恢復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

浙江中部面積廣闊，包括金華市的全境以及紹興市、衢州市、臺州市和麗水市的絕大部分地區(qū)。該地區(qū)開發(fā)歷史悠久，經(jīng)歷了幾千年人類活動和干擾，原生森林植被大多已破壞無遺，特別是近百年來幾乎完全毀壞。20世紀(jì)50年代以來，浙江省經(jīng)濟社會快速發(fā)展，人為活動頻繁，環(huán)境再一次被破壞。為此，浙江省于2004年完善了森林分類區(qū)劃，界定了公益林，建立了森林生態(tài)效益補償制度，政府每年投入巨大的資金對公益林進(jìn)行補償，中部地區(qū)森林恢復(fù)迅速，其公益林面積達(dá)165.46萬公頃，占浙江省公益林總面積260.70萬公頃的63.47％，是浙江省的生態(tài)建設(shè)的重點區(qū)域。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

根據(jù)浙江省行政區(qū)劃，選取可代表中部五市平均質(zhì)量的縣市進(jìn)行重點觀測，設(shè)置包括嵊州市(紹興地區(qū))、東陽市(金華地區(qū))、仙居縣(臺州地區(qū))、縉云縣(麗水地區(qū))、江山市(衢州地區(qū))在內(nèi)的公益林固定監(jiān)測小班[3]，共設(shè)監(jiān)測小班517個[4]，在對所有固定監(jiān)測小班進(jìn)行全面踏查的基礎(chǔ)上，每個小班選擇典型地段設(shè)置固定樣地(20 m×20 m)進(jìn)行調(diào)查。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1 森林生物量

研究采用平均生物量法，即利用野外數(shù)據(jù)獲得的單位生物量乘以該類型群落的面積，推算浙江中部各個森林群落生物量[5]。

2.2.2 凈初級生產(chǎn)力

凈初級生產(chǎn)力是植物光合作用后減去所有呼吸后的剩下的所有組織產(chǎn)物。其公式如下：

式中，MABI為生物量年增量(Mean annual biomass increment)，為群落生物量與林齡的比值。

3 結(jié)果與分析

3.1 公益林凈初級生產(chǎn)力

通過對群落生產(chǎn)力的研究發(fā)現(xiàn)，浙江中部4種生態(tài)公益林群落凈生物量、增長量(MABI)、年凋落物量(L)、凈初級生產(chǎn)力的差異均為顯著(p＜0.05)。其中MABI由高到低為杉木林＞針闊混交林＞闊葉林＞松林；L由高到低為闊葉林＞針闊混交林＞松林＞杉木林；凈初級生產(chǎn)力由高到低為闊葉林＞針闊混交林＞杉木林＞松林，表明目前中部地區(qū)公益林群落中的松林凈初級生產(chǎn)力低、年均凈增生物量最少，年凋落物量較低，地力衰退的風(fēng)險較大，特別是浙江省中部地區(qū)松林面積達(dá)到37.58％，影響了公益林各項生態(tài)服務(wù)功能的有效發(fā)揮，見表3.1。

表3.1浙江中部公益林凈初級生產(chǎn)力

對比浙江省公益林的平均水平發(fā)現(xiàn)，浙江省中部地區(qū)各公益林凈初級生產(chǎn)力均高于浙江平均水平[6]，其中松林(5.52 t·hm-2·y-1)高出浙江平均水平（4.85 t·hm-2·y-1）的13.81％；杉木林(6.47 t·hm-2·y-1)高出浙江平均水平（4.57 t·hm-2·y-1）的41.36％；針闊混交林(7.09 t·hm-2·y-1)高出浙江平均水平(6.59 t·hm-2·y-1)的7.59％；闊葉林(8.56 t·hm-2·y-1)高出浙江平均水平(8.35 t·hm-2·y-1)的2.51％，這表明浙江中部在公益林的植被恢復(fù)上是領(lǐng)先的。但與方精云等對中國相同群落類型平均水平的估算相比，浙江中部公益林均較低，其中松林、杉木林、針闊混交林和闊葉林的估算結(jié)果分別為8.56 t·hm-2·y-1、8.41 t·hm-2·y-1、11.26 t·hm-2·y-1和10.43 t·hm-2·y-1，這主要是由于方精云等采用的是生產(chǎn)力和生物量的關(guān)系進(jìn)行生產(chǎn)力的估算，沒有考慮林齡的因素[7]。此外，本研究與Zhang等在2007年的研究方法均采用MABI與L之和的估算方法相同[8]，表明在省級尺度上采用本地的參數(shù)和按類型分類進(jìn)行詳盡的統(tǒng)計，得到的凈初級生產(chǎn)力估算值更可靠。

3.2 林齡、密度與凈初級生產(chǎn)力

由于林木生長習(xí)性的不同，其生長速度應(yīng)林木種類而存在差異，分為速生樹種、中生樹種和慢生樹種，而相同樹種在不同的年齡階段生長速度差異也很大。包括松林、杉木林、針闊混交林和闊葉林在內(nèi)的4種公益林群落的凈初級生產(chǎn)力隨林齡的增長表現(xiàn)出微小的降低趨勢，凈初級生產(chǎn)力與林齡之間均未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。表明在短期內(nèi)林齡的增長，并不會對浙江中部公益林的凈初級生產(chǎn)力產(chǎn)生較大的影響，這也表明公益林生物量將在未來較長的一段時間內(nèi)仍保持快速的增長。

林分密度是單位面積上的個體數(shù)量、種類、分布對立地的利用程度，林分生產(chǎn)力是在某一定的立地上的生長量，是由該立地上現(xiàn)有林木的數(shù)量、種類和分布決定的。4種公益林凈初級生產(chǎn)力與喬木密度滿足指數(shù)模型關(guān)系，均隨著密度的增加形成指數(shù)型增長，其中松林密度每增長1000株·hm-2，凈初級生產(chǎn)力平均增長1.56 t·hm-2·y-1；杉木林、針闊混交林、闊葉林則分別增長1.22 t·hm-2·y-1、0.93 t·hm-2·y-1、和1.45 t·hm-2·y-1。高密度的群落在中幼齡林階段利于提高凈初級生產(chǎn)力，但隨著林齡增長森林群落結(jié)構(gòu)不斷改善，密度過高的森林群落會出現(xiàn)自疏現(xiàn)象，林齡≥40a之后未發(fā)生演替的群落其密度會逐漸穩(wěn)定，松林、杉木林、針闊混交林和闊葉林群落的平均密度分別下降穩(wěn)定至1033株.hm-2、1818株.hm-2、1110株.hm-2和2075株.hm-2。受群落密度的影響，群落平均生產(chǎn)力也逐漸下降穩(wěn)定在5.39 t.hm-2.y-1、5.85 t.hm-2.y-1、5.89 t.hm-2.y-1和8.20 t.hm-2.y-1。將密度分為6個等級對公益林群落生產(chǎn)力進(jìn)行統(tǒng)計，見表3.2。不同密度等級下4種公益林凈初級生產(chǎn)力差異顯著；相同密度等級下（D＜4000），闊葉林具有最高的凈初級生產(chǎn)力，達(dá)到11.24 t·hm-2·y-1，表明密度更高、由更多耐陰性樹種構(gòu)成的闊葉林在凈初級生產(chǎn)力上更具有優(yōu)勢。

表3.2不同密度等級凈初級生產(chǎn)力的差異

3.3 群落生物量與凈初級生產(chǎn)力

森林生物量是森林群落結(jié)構(gòu)與組成的綜合反映，其中植物體年齡和數(shù)量特征是影響生物量大小的重要因子；而凈初級生產(chǎn)力是反映森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)劣和功能高低的重要指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，松林、杉木林、針闊混交林和闊葉林4種公益林群落生物量與生產(chǎn)力的相關(guān)系數(shù)為0.704、0.451、0.626和0.703；均為極顯著(p＜0.01)，群落生物量與生產(chǎn)力滿足對數(shù)函數(shù)關(guān)系，即隨著群落生物量的增加凈初級生產(chǎn)力逐漸增加并趨于穩(wěn)定。研究發(fā)現(xiàn)4種公益林群落生物量與凈初級生產(chǎn)力之間存在極顯著的相關(guān)性(p＜0.01)，相關(guān)系數(shù)分別為0.732、0.502、0.572和0.706。因此群落凈初級生產(chǎn)力與群落生物量有著較高的一致性，常被應(yīng)用于大尺度上的區(qū)域凈初級生產(chǎn)力估算。但這種估算方法過分的強調(diào)了密度因子對生產(chǎn)力的作用，并沒有考慮林齡變化過程中群落生產(chǎn)力的變化特征。因此，應(yīng)用生物量與生產(chǎn)力的關(guān)系推算群落生產(chǎn)力方便、快捷；但存在較大的誤差，難以滿足小尺度上森林凈初級生產(chǎn)力的估算。而生物量積累與生產(chǎn)力提升具有一致性，顯然對公益林經(jīng)營管理具有較高的指導(dǎo)意義。

4 結(jié)論與討論

通過對浙江中部公益林凈初級生產(chǎn)力的研究發(fā)現(xiàn)，密度是當(dāng)前影響各公益林凈初級生產(chǎn)力大小關(guān)鍵。本研究表明，在150-5350株·hm-2的范圍內(nèi)，密度每增長1000株·hm-2，松林、杉木林、針闊混交林、闊葉林群落的凈初級生產(chǎn)力平均增長1.56 t·hm-2·y-1、1.22 t·hm-2·y-1、0.93 t·hm-2·y-1、和1.45 t·hm-2·y-1。此外，林齡對現(xiàn)階段公益林的凈初級生產(chǎn)力影響并不十分明顯，中部地區(qū)的公益林的生物量將在未來較長的一段時間內(nèi)持續(xù)增長。但松林、杉木林的凋落物量較少，不利于土壤自肥、保水與改良及進(jìn)一步植被恢復(fù)的實現(xiàn)，其生態(tài)效益相對較低。因此，在土壤十分痔薄、闊葉樹不易生長的生境上可以保留馬尾松林，而在有一定土壤條件的地方可以對其進(jìn)行改良，增加闊葉樹成分。

浙江中部公益林植被恢復(fù)成效顯著，松林、杉木林、針闊混交林、闊葉林群落的凈初級生產(chǎn)力達(dá)到5.52 t·hm-2·y-1、6.47 t·hm-2·y-1、7.09 t·hm-2·y-1、8.56 t·hm-2·y-1，高于浙江省的整體水平。公益林群落植被生物量與凈初級生產(chǎn)力具有較高相關(guān)性，但利用這個關(guān)系在大尺度上推算凈初級生產(chǎn)力有著較大的不確定性，因此采用本地的參數(shù)和按類型分類進(jìn)行詳盡的統(tǒng)計，得到的凈初級生產(chǎn)力估算值更可靠，對公益林經(jīng)營管理具有更高的指導(dǎo)意義。

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S758.5

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1004-7743（2014）02-0036-03

2014-04-15