李 輝 ，朱 昕， 鄧德榮， 袁飛英

1.東安縣林業(yè)局， 湖南 東安 425900；2.湖南省林業(yè)局， 湖南 長沙 410004)

生態(tài)公益林是指為維護和改善生態(tài)環(huán)境，保持生態(tài)平衡，保護生物多樣性等滿足人類社會的生態(tài)、社會需求和可持續(xù)發(fā)展為主體功能，主要提供公益性、社會性產(chǎn)品或服務(wù)的森林、林木、林地。公益林對增強生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，改善動植物生長環(huán)境，提升生態(tài)服務(wù)功能具有重要作用。

公益林森林質(zhì)量不高主要表現(xiàn)為:林分結(jié)構(gòu)不合理、郁閉度低、分布不均、植被長勢差、部位蓄積量低、林相破壞嚴重[1-2]。根據(jù)第九次全國森林資源清查結(jié)果，我國喬木林平均蓄積量94.83m3·hm-2，為世界平均水平的86%，不到德國等林業(yè)發(fā)達國家的1/3。東安縣喬木林平均蓄積量49.30m3·hm-2，公益林內(nèi)喬木林平均蓄積量53.90m3·hm-2[3]。近年來，國內(nèi)開展了有關(guān)公益林質(zhì)量的研究[4-7]，但評價指標大多各不相同。本文通過對東安縣公益林面上固定樣地調(diào)查，定量化的評價分析了東安縣公益林質(zhì)量特征，提出了公益林提質(zhì)增效技術(shù)措施，為公益林提質(zhì)提供參考。

1 研究區(qū)概況

東安縣地處南嶺山系向湘中丘陵過渡地帶，位于湖南省西南邊陲，湘江上游，地理坐標為110°59′33″—111°34′10″E，26°07′04″—26°52′29″N。境內(nèi)屬于中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫17.6℃，年均降水量1338mm，年平均相對濕度80%，平均風(fēng)力2～3級，年平均無霜期298d。林業(yè)用地面積達144606.2hm2，占土地總面積的65.54%，森林覆蓋率58.1%，林木綠化率63.0%。公益林面積51001.1hm2，其中喬木林地面積26386.1hm2，竹林地面積9223.2hm2，疏林地面積1.2hm2，灌木林面積14749.1hm2，未成林造林地面積592.2hm2，無立木林地面積49.3hm2。境內(nèi)屬于中亞熱帶常綠闊葉林區(qū)，森林植物資源豐富，典型地帶性植被為常綠闊葉林，兼有以杉木、馬尾松為主要成分的針葉林、竹林和經(jīng)濟林。隨著海拔增加，一般依次出現(xiàn)常綠闊葉林、低山針葉林、常綠落葉闊葉混交林、落葉闊葉林、常綠針葉林、灌叢草甸等。主要鄉(xiāng)土喬木樹種有杉木、馬尾松、柏木、香樟、楓香、木荷、擬赤楊、欒樹、南酸棗、楠木、飛蛾槭、黃連木、杜英、櫸木，及殼斗科的栲、櫧、櫟等。古樹數(shù)量最多的華南五針松林分布于舜皇山國家森林公園海拔1000～1400m巖石裸露的陡坡地，數(shù)量約2萬株，為原始古樹群落，屬穩(wěn)定性類型。東安縣公益林根據(jù)林分大小比例為天然喬木林∶人工喬木林∶竹林∶灌木林=0.37∶0.16∶0.18∶0.29。

2 研究方法

2.1 樣地的選擇與設(shè)置

以湖南省省級以上公益林面上固定樣地建設(shè)與調(diào)查項目，確定東安縣公益林面上固定樣地作為研究對象。公益林共設(shè)置7塊固定樣地，公益林面上固定樣地坐標為樣方中心點位， 樣地設(shè)置為40m×25m的長方形樣地，與等高線平行邊長為40m，垂直于等高線邊長為25m。樣地內(nèi)5個角點(其中一個角點為中心點)內(nèi)側(cè)分別設(shè)1個1m×1m的灌草樣方。樣地監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括固定樣地GPS 縱坐標、GPS 橫坐標、地貌、海拔、坡向、坡位、坡度、土壤名稱、土壤質(zhì)地、枯枝落葉厚度、植被類型、灌木覆蓋度、灌木平均高、草本覆蓋度、草本平均高、植被總覆蓋度、地類、起源、優(yōu)勢樹種、平均樹齡、齡組、郁閉度、平均胸徑、平均樹高、森林群落結(jié)構(gòu)、樹種結(jié)構(gòu)、自然度、森林災(zāi)害類型、森林災(zāi)害等級、森林健康等級、天然更新等級，喬木層植被類型、樹種組成、混交類型、混交方法、樣地內(nèi)樹種名、樹種胸徑、樹種樹高、枝下高、一級枝數(shù)、冠幅(東西、南北)，各固定樣地5個灌草樣方總蓋度、種名、物種平均高、蓋度、冠度、株(叢)數(shù)、生活力，藤本植物名稱、藤高、蔓數(shù)、蓋度、平均地徑，附(寄)生植物名稱、附(寄)主種名、蓋度等指標。

2.2 森林質(zhì)量調(diào)查

森林質(zhì)量調(diào)查內(nèi)容包括森林健康、森林災(zāi)害、樹種結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢樹種、齡組、樹高、胸徑、單位面積蓄積量、植被覆蓋度、郁閉度(覆蓋度)、群落結(jié)構(gòu)、枯枝落葉厚度、天然更新、自然度等，調(diào)查方法執(zhí)行《國家公益林監(jiān)測評價實施方案(試行)》、《國家森林資源連續(xù)清查技術(shù)規(guī)定(2014)》(辦資字[2014]42號)及《湖南省省級以上公益林生態(tài)監(jiān)測評價實施方案》。各樣地森林質(zhì)量評價因子情況見表1。

2.3 數(shù)據(jù)分析處理

根據(jù)樣地資料，用森林質(zhì)量指數(shù)值作為評定森林質(zhì)量的定量指標。具體是利用面上固定樣地數(shù)據(jù)中的森林質(zhì)量特征因子，按相對重要性來綜合評定森林質(zhì)量等級。各項森林質(zhì)量評價因子及分類標準見表2。

評定森林質(zhì)量時，先按下式計算綜合得分：

(1)

式中：Wi為各評價因子的權(quán)重;Xi為第i項評價因子的類型得分值(類型 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 分別取 1、2、3)，然后根據(jù)綜合得分值按表3評定森林質(zhì)量等級。

表1 樣地森林質(zhì)量評價因子情況表Tab.1 Forest quality evaluation factors of sample plots樣方號海拔/m坡度地類優(yōu)勢樹種齡組單位面積蓄積量/(m3·hm-2)自然度森林群落結(jié)構(gòu)樹種結(jié)構(gòu)植被總覆蓋度/%郁閉度平均樹高/m枯枝落葉厚度477290斜坡灌木林地小雜竹壯齡竹2.1Ⅴ簡單結(jié)構(gòu)闊葉純林750.202.5薄537120平坡灌木林地油茶盛產(chǎn)期13.4Ⅳ簡單結(jié)構(gòu)闊葉純林700.202.5薄4981 165緩坡喬木林地杉木幼齡林9.1Ⅴ較完整結(jié)構(gòu)針葉純林400.304.1中500530陡坡竹林地楠竹壯齡竹15.9Ⅱ完整結(jié)構(gòu)闊葉相對純林650.659.2中521170斜坡喬木林地硬闊幼齡林43.8Ⅱ完整結(jié)構(gòu)闊葉混交林600.3011.0薄489770陡坡喬木林地硬闊中齡林121.7Ⅱ完整結(jié)構(gòu)闊葉混交林800.8010.3中528960陡坡喬木林地硬闊近熟林104.6Ⅱ完整結(jié)構(gòu)闊葉混交林850.857.7厚 注: 竹林樹種結(jié)構(gòu)按闊葉純林記載; 灌木林地的平均樹高按優(yōu)勢灌木平均高的記載; 群落結(jié)構(gòu)按簡單結(jié)構(gòu)記載;樹種結(jié)構(gòu)按闊葉純林記載;郁閉度按0.2記載。

表2 森林質(zhì)量評價因子及分類標準Tab. 2 Forest quality evaluation factors and classification criteria評價因子類型劃分標準ⅠⅡ Ⅲ權(quán)重 1.森林蓄積量/(m3·hm-2)≥15050～149<500.202.自然度 Ⅰ,Ⅱ Ⅲ,ⅣⅤ 0.153.群落結(jié)構(gòu) 完整結(jié)構(gòu)較完整結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)0.154.樹種結(jié)構(gòu) 類型6,7 類型3,4,5 類型1,2 0.155.植被總覆蓋度/ %≥70 50～69 <50 0.106.郁閉度 ≥0.70 0.40～0.69 0.20～0.39 0.107.平均樹高 /m≥15.0 5.0～14.9 <5.00.108.枯枝落葉厚度等級 厚 中 薄0.05 注:竹林的蓄積量統(tǒng)一按類型 II 確定;樹種結(jié)構(gòu):類型1為針葉純林,2為闊葉純林,3為針葉相對純林,4為闊葉相對純林,5為針葉混交林,6為針闊混交林,7為闊葉混交林。

表3 森林質(zhì)量等級評定標準Tab.3 Criteria for forest quality grading功能等級 綜合得分值 好<1.5 中1.5～2.4 差≥2.5

另外，將綜合得分值的倒數(shù)定義為森林質(zhì)量指數(shù)：

(2)

并以此作為評定森林質(zhì)量的定量指標。該指數(shù)值小于等于1，數(shù)值越大，表明森林質(zhì)量越好。

采用Microsoft Excel軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和作圖。

3 結(jié)果與分析

3.1 森林質(zhì)量綜合得分

從圖1可以看出，樣地綜合得分值樣地477(2.80)=樣地498(2.80)>樣地537(2.65)>樣地521(1.90)>樣地500(1.70)>樣地489(1.35)>樣地528(1.30)。功能等級評為差的有樣地477、498、537，評為中的有樣地521、500，評為好的有樣地489、528。森林質(zhì)量指數(shù)樣地477(0.36)=樣地498(0.36)<樣地537(0.38)<樣地521(0.53)<樣地500(0.59)<樣地489(0.74)<樣地528(0.77)。這7個樣方得出的森林質(zhì)量結(jié)果差異明顯，造成這種結(jié)果的原因應(yīng)從各森林質(zhì)量評價因子對森林質(zhì)量的影響進行具體分析。

3.2 森林蓄積量對森林質(zhì)量的影響

7個樣地單位蓄積量都沒達到森林質(zhì)量蓄積量分類標準Ⅰ類型(≥150m3·hm-2)(見表1、圖1)，蓄積量分類標準Ⅱ類型(50～149m3·hm-2)有樣地489、528、500等3個，蓄積量分類標準Ⅲ 類型(<50m3·hm-2)有樣地521、537、498、477等4個，這也印證了東安縣公益林森林蓄積量不高。對于現(xiàn)有的天然混交林，主要是林內(nèi)樹木矮小，沒有大徑級林木或大徑級林木少之又少；其次是公益林森林經(jīng)營粗放，只封山育林，疏于森林經(jīng)營管理，加之2008年冰災(zāi)、火災(zāi)、蟲災(zāi)等自然災(zāi)害影響，導(dǎo)致低產(chǎn)低效林多，蓄積增長緩慢。對于灌木林地來說，屬油茶林的大部分進行了經(jīng)營生產(chǎn)，林內(nèi)林木采伐嚴重；屬小雜竹林的大部分是嚴重石漠化地區(qū)，林內(nèi)如有散生林也是生長緩慢。

圖1 樣地森林質(zhì)量指數(shù)、綜合得分值和各評價因子得分值Fig.1 Forest quality index， composite score and evaluation factor score of the sample plots

3.3 自然度對森林質(zhì)量的影響

自然度是地段森林生長發(fā)育過程狀態(tài)與森林穩(wěn)定(頂級)狀態(tài)的距離，反映現(xiàn)實森林類型與地帶性原始頂級森林類型的差異程度。人工純林、灌木林都是距離原始頂級森林最遠，自然度低，必須適地適樹用鄉(xiāng)土喬木樹種進行補植補造。7個樣地均未達到天然林頂級森林(見表1、圖1)，樣地500、521、489、528自然度屬Ⅱ等級，樣地537自然度屬Ⅳ等級，樣地477、498自然度屬Ⅴ等級。7個樣地按森林質(zhì)量自然度分類標準分，Ⅰ類型有樣地500、521、489、528，Ⅱ類型有樣地537，Ⅲ類型有樣地477、498。

3.4 群落結(jié)構(gòu)對森林質(zhì)量的影響

群落結(jié)構(gòu)越完整，森林質(zhì)量越好(見表1、圖1)。7個樣地中起源天然林的、優(yōu)勢樹種為闊葉樹的、楠竹林的都屬完整結(jié)構(gòu)，人工林的杉木林樣地498屬較完整結(jié)構(gòu)，兩個有散生木的灌木林地則按簡單結(jié)構(gòu)劃分。灌木林樣地537林內(nèi)雖有散生木，但人為經(jīng)營性強，目的經(jīng)營的是經(jīng)濟林油茶，不利于天然更新。灌木林樣地477屬嚴重石漠化地區(qū)，不具備天然更新能力，靠散生木更替小雜竹太慢，必須補植補造合適石漠化地區(qū)的鄉(xiāng)土樹種，如柏木、欒樹。杉木幼林樣地498郁閉度只有0.3，是由于剛進行了撫育，地力退化，應(yīng)通過補植楓香、木荷、楠木等鄉(xiāng)土闊葉樹種，形成異齡、復(fù)層針闊混交的近自然森林。改善群落結(jié)構(gòu)，能更好維持森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[8-9]。

3.5 樹種結(jié)構(gòu)對森林質(zhì)量的影響

7個樣地按森林質(zhì)量樹種結(jié)構(gòu)分類標準劃分(見表1、圖1)，Ⅰ類型有闊葉混交林林樣地521、489、528，Ⅱ類型有闊葉相對純林(竹林)樣地500，Ⅲ類型有按闊葉純林計的灌木林樣地477、537和針葉純林樣地498。這主要是由于東安縣近40年人工造林都以單純的追求經(jīng)濟效益為主，大量種植杉木、濕地松等純林，不注意樹種結(jié)構(gòu)搭配，造成人工林樹種結(jié)構(gòu)單一。人工林特征是樹種組成及群落結(jié)構(gòu)單一，物種多樣性低下，生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差[10-11]，病蟲害頻發(fā)，地力衰退[12]。營造人工混交林少之又少，加之油茶、楠竹低改項目的實施，許多公益林內(nèi)油茶林、竹林都進行了低改，不嚴格執(zhí)行公益林管理規(guī)定，大量采伐林內(nèi)的馬尾松、闊葉樹、灌木等，改變了林內(nèi)樹種結(jié)構(gòu)，使森林逆向演替。單一的樹種結(jié)構(gòu)一旦發(fā)生病蟲害，將不易控制，傳播速度快、擴散范圍廣; 單一的針葉純林在發(fā)生森林火災(zāi)時蔓延更加迅速，一把火就可能燒光整個連片純林。不合理的人工林搭配結(jié)構(gòu)影響了生態(tài)系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，抗逆性差，限制了生態(tài)效益、社會效益、經(jīng)濟效益綜合性的發(fā)揮，導(dǎo)致生態(tài)失衡，應(yīng)從豐富樹種、注重林分層次、混交種植、復(fù)合式發(fā)展、經(jīng)濟效益和生態(tài)效益雙贏入手，提高林分質(zhì)量與結(jié)構(gòu)。

3.6 植被總履蓋度對森林質(zhì)量的影響

7個樣地按森林質(zhì)量植被總履蓋度分類標準劃分(見表1、圖1)，Ⅰ類型(≥70%)對森林質(zhì)量最好，有樣地528(85%)、489(80%)、477(75%)、537(70%)， Ⅱ類型 (50%～69%)有樣地500、521， Ⅲ類型(<50%)有樣地498。樣地498為杉木幼齡林， 植被總履蓋度本應(yīng)有50%以上，但調(diào)查時剛剛撫育完成，對林內(nèi)幼樹、灌木進行了不合理的砍伐，此撫育方法是不正確，對林地內(nèi)生物多樣性是很大的破壞。

3.7 郁閉度對森林質(zhì)量的影響

7個樣地按森林質(zhì)量郁閉度分類標準劃分(見表1、圖1)，Ⅰ類型(≥0.70)對森林質(zhì)量最好，有樣地528(0.85)、489(0.80)，但這2個樣地郁閉度太大，林內(nèi)除4～5 m高的大灌木杜鵑、櫻桃外，林下矮灌木、草本稀少。Ⅱ類型 (0.40～0.69)有樣地500， Ⅲ類型(0.20～0.39)有樣地477、537、498、521。7個樣地郁閉度差的有4個，占57%，這也反映出了東安縣公益林整體郁閉度不高。研究表明:隨著郁閉度增加，單株生長量減少，但林分蓄積增加;林下植物種數(shù)隨郁閉度升高而增大，在郁閉度0.60～0.70時最大，然后迅速下降[13]。這和這次郁閉度調(diào)查結(jié)果一致。

3.8 平均樹高對森林質(zhì)量的影響

森林內(nèi)平均樹高越高， 反映森林蓄積都比較高(見表1、圖1)，也反映出森林質(zhì)量較好。樣地489平均樹高最高(10.3m)，樣地477、537平均樹高最低(2.5m)，此為林內(nèi)優(yōu)勢樹種小雜竹、油茶的平均高，而非散生木的平均高。7個樣地按森林質(zhì)量平均樹高分類標準劃分，Ⅰ類型(≥15.0m)樣地0個，占0%; Ⅱ類型 (5.0～14.9m)樣地4個占57%， Ⅲ類型(<50m)樣地3個，占43%。產(chǎn)生這種情況主要是現(xiàn)有天然喬木林大多為中幼林，林內(nèi)林木生長緩慢。樣地498林內(nèi)杉木屬萌芽林，林地退化，杉木生長緩慢。這就要求我們對林木進行間伐時，要以育林為主要目的進行密度和質(zhì)量控制，把質(zhì)量好的高大林木保留，伐除過密木、枯死木、生長不良木、病蟲木、殘次木[14]，為優(yōu)勢木留出生長空間。

3.9 枯枝落葉厚度對森林質(zhì)量的影響

7個樣地按森林質(zhì)量枯枝落葉厚度分類標準劃分(見表1、圖1)，Ⅰ類型(厚)最好，有樣地528、Ⅱ類型 (中)有樣地498、500、489， Ⅲ類型(薄)有樣地477、537、521?？葜β淙~厚度在森林質(zhì)量評價中權(quán)重最少，雖只有0.05，但也非常重要?？葜β淙~是土壤有機物的主要來源，是實現(xiàn)森林涵養(yǎng)水源、保持水土的主要作用層，也為植物的生長和多樣性提供了很好的物質(zhì)基礎(chǔ)?？萋湮锏妮斎肓俊⒎纸馑俣群屠鄯e年限決定了枯落物的主要貯量，且其貯量與森林樹種組成、樣地所處氣候、林分垂直與水平結(jié)構(gòu)、枯落物厚度和性質(zhì)、人為活動等因素密切相關(guān)[15-16]。樣地477、537為灌木林，枯落物少。樣地521雖為村院后風(fēng)景林，但人為干擾多，喬木株數(shù)少，郁閉度低，枯落物存留也就少。

4 結(jié)論與討論

(1)通過7個樣地分析得出的森林質(zhì)量結(jié)果差異明顯。公益林中天然混交林森林質(zhì)量等級好，竹林森林質(zhì)量等級中，人工純林、灌木林森林質(zhì)量等級差，但都與頂級森林類型存在一定差距。天然混交林除低質(zhì)低效的殘次林外，森林質(zhì)量都較好，但森林質(zhì)指數(shù)最高的樣方僅0.77，要達到原始頂級森林類型還需科學(xué)培育。5個喬木林樣方平均蓄積量59m3·hm-2，這結(jié)果也和東安縣公益林喬木林平均蓄積量相差不多。灌木林一般植被總覆蓋度高，但其它森林質(zhì)量評價因子都很差。人工純林、針葉純林、闊葉純林的自然度、樹種結(jié)構(gòu)最差，其它森林質(zhì)量評價因子在中幼林時也不很好。竹林森林質(zhì)量功能等級一般為中。

(2)現(xiàn)代林業(yè)的經(jīng)營目標是建立以鄉(xiāng)土樹種為主的異齡、復(fù)層、混交的接近自然狀態(tài)的森林[17-19]，其實近自然森林經(jīng)營理念更適合公益林[20-21]。根據(jù)對公益林森林質(zhì)量各評價因子影響的分析，采取“宜造則造、宜撫則撫、宜改則改、宜封則封、宜留則留”方式[22]，按不同的林分應(yīng)對其使用不同的森林經(jīng)營提質(zhì)增效技術(shù)：①對于林分郁閉度<0.40、植被長勢差的闊葉混交林、針闊混交林，地處交通方便、人為活動頻繁區(qū)域的毛竹林等，如具備天然更新能力的林分，采取封山育林方式，禁止墾荒、放牧、砍柴等一切人為破壞活動，如不具備天然更新能力的林分，則以封山育林為主，進行人工培育，在林中空隙地以近自然生態(tài)造林方法，適地適樹補植鄉(xiāng)土珍貴闊葉樹種，最好用容器苗。② 對于林分郁閉度<0.40、樹種組成單一的人工純林、針葉純林、闊葉純林、灌木林等，以封山育林為主，人工培育為輔，在林中空隙地以近自然生態(tài)造林方法，適地適樹補植鄉(xiāng)土珍貴闊葉樹種，最好用2～3年生容器苗。對石漠化嚴重地區(qū)以柏木和耐堿、耐旱、耐瘠薄的闊葉樹作為主要補植樹種[23]。③ 對于林分郁閉度>0.80、植被長勢好的闊葉混交林、針闊混交林，進行生態(tài)疏伐，保留優(yōu)良干形的高大喬木。④ 對于林分郁閉度>0.80、樹種組成單一的人工純林、針葉純林、闊葉純林，以生態(tài)疏伐為主，伐去過密木、枯死木、生長不良木、病蟲木、殘次木，在伐后空地上以近自然生態(tài)造林方法，適地適樹補植鄉(xiāng)土珍貴闊葉樹種，最好用2～3年生容器苗， 混交比例不得少于30%，用以改變樹種結(jié)構(gòu)， 形成異齡、復(fù)層針闊混交的近自然森林。以上技術(shù)措施，目的就是優(yōu)化公益林林分結(jié)構(gòu)，提高森林群落穩(wěn)定性，形成異齡、復(fù)層針闊混交的近自然森林，實現(xiàn)森林的可持續(xù)發(fā)展。