李琦

(上海市林業(yè)總站，上海 200072)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，涵養(yǎng)水源是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要功能之一，森林水源涵養(yǎng)量約占陸地生態(tài)系統(tǒng)水源涵養(yǎng)量的60.8%。森林的水源涵養(yǎng)功能主要與森林植被類型及其蓋度、枯枝落葉層和土壤層的持水能力等因素密切相關，不同的森林群落由于樹種不同、林分結構不同，水源涵養(yǎng)能力也各有差異。黃浦江是上海市的主要水源之一，2010年以前上海供水70%取用黃浦江水源，青草沙水庫建成后上海供水仍有30%取用黃浦江水源。2003年上海市開始啟動黃浦江水源涵養(yǎng)林建設，黃浦江干流、主要支流沿岸區(qū)域的植被覆蓋狀況得到顯著改善，對保障黃浦江飲用水源安全發(fā)揮了重要作用。

1 研究區(qū)概況

黃浦江始于青浦區(qū)朱家角鎮(zhèn)淀山湖，流經青浦、松江、奉賢、閔行、徐匯等10 區(qū)，至吳淞口注入長江，全長約113 km。自開埠以來，黃浦江一直承擔著生活供水、交通運輸、生產灌溉、抗洪排澇等使命，是上海市的一條地標性河流。1985年上海市發(fā)布了《上海市黃浦江上游水源保護條例》，開始建立黃浦江上游水源保護區(qū)，對水源保護區(qū)范圍進行了劃分。2017年為了加大水源保護力度，根據(jù)取水口功能調整，上海市重新劃分了黃浦江上游水源保護區(qū)飲用水水源一級、二級保護區(qū)范圍，同時將青西地區(qū)劃分為飲用水水源準保護區(qū)，將黃浦江上游兩岸其他區(qū)域劃分為水源保護緩沖區(qū)。

黃浦江水源涵養(yǎng)林，主要指2003年黃浦江水源涵養(yǎng)林建設項目啟動以來，建設或分布在黃浦江上游及其主要支流兩側200～500 m范圍內，以涵養(yǎng)水源、保持水土、改善水質為主要目的的森林資源。建設范圍涉及青浦、金山、松江、奉賢、閔行5區(qū)。

2 研究方法

以上海市2020年度森林資源監(jiān)測成果為本底，使用ArcGis10.3軟件對黃浦江水源涵養(yǎng)林的群落結構、樹種結構、郁閉度、優(yōu)勢樹種(組)組成等林分結構現(xiàn)狀內容進行數(shù)據(jù)篩選、統(tǒng)計、分析；然后，根據(jù)現(xiàn)有各項研究成果，研判黃浦江水源涵養(yǎng)林林分結構組成對其水源涵養(yǎng)功能的影響；最后，根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，針對性地提出相應的經營管理對策和建議，以促進黃浦江水源涵養(yǎng)林水源涵養(yǎng)功能的充分發(fā)揮。

3 結果與分析

3.1 林分結構現(xiàn)狀

3.1.1 分布概況 2020年底，黃浦江水源涵養(yǎng)林總面積3 993 hm，主要分布在青浦、松江、金山3區(qū)(表1)。其中，位于新劃定水源保護一級、二級及準保護區(qū)內的涵養(yǎng)林面積為3 108 hm，占77.8%；位于新劃定水源保護緩沖區(qū)內的涵養(yǎng)林面積為688 hm，占17.2%。由于保護區(qū)范圍調整，位于新劃定水源保護區(qū)范圍以外的涵養(yǎng)林面積為197 hm，約占5.0%。

表1 黃浦江水源涵養(yǎng)林分布

黃浦江水源涵養(yǎng)林中，喬木林面積3 931 hm，占98.4%，是黃浦江水源涵養(yǎng)林生態(tài)功能發(fā)揮的主體，也是本文后續(xù)分析研究的對象。

3.1.2 群落結構 黃浦江水源涵養(yǎng)林的群落結構極為簡單，簡單結構林分的面積為3 373 hm，占比達85.8%；而其他14.2%的面積均為較完整結構林分。沒有完整結構林分分布。其原因主要是由于黃浦江水源涵養(yǎng)林建設時即多以單層林為主，而在后期撫育管理過程中，由于大多數(shù)養(yǎng)護機構和人員缺乏人工林生態(tài)經營管理知識和實踐經驗，以割灌除草為主要內容的撫育方式影響了林下天然更新幼苗生長，造成黃浦江水源涵養(yǎng)林群落結構層次簡單，灌木層及更新層生長不佳的現(xiàn)象普遍存在。這也是當前上海市生態(tài)公益林建設及養(yǎng)護管理中存在的一個普遍性問題。

3.1.3 樹種結構 黃浦江水源涵養(yǎng)林的樹種結構按面積統(tǒng)計(表2)，表現(xiàn)為闊葉純林>闊葉混交林>針葉純林>針闊混交林>針葉混交林。純林與混交林的比例為2∶1，純林的比重偏大，這主要是因為上海市生態(tài)公益林建設初期，習慣于采用純林或塊狀混交為主的樹木種植方式，近自然式混交林僅在松江區(qū)葉榭鎮(zhèn)黃浦江沿岸等少數(shù)地塊有應用。闊葉林分、針葉林分、針闊混交林三者的比例約為11∶1.5∶1，闊葉林分占比達到81.3%，占有絕對優(yōu)勢，針闊混交林的應用極少。

表2 喬木林樹種結構分析

3.1.4 郁閉度 黃浦江水源涵養(yǎng)林的郁閉度總體處于偏高狀態(tài)，高郁閉度林分(郁閉度≥0.70)面積占比達73.0%，中郁閉度林分(0.40≤郁閉度<0.70)的面積占比僅23.5%(表3)。這是由于黃浦江水源涵養(yǎng)林的初植密度較高，一般為1.5～2.0 m ×1.5～2.0 m，也說明黃浦江水源涵養(yǎng)林自2009年主體工程基本建成以來，對林分密度的控制不及時。林分郁閉度過高，也是造成林下灌木層、更新層生長不佳的主要原因之一。

表3 喬木林郁閉度結構分析

3.1.5 優(yōu)勢樹種(組)組成 根據(jù)上海市森林資源調查規(guī)定的優(yōu)勢樹種(組)進行統(tǒng)計(表4)，黃浦江水源涵養(yǎng)林共涉及40個樹種(組)，涵蓋了上海市生態(tài)公益林絕大部分常用樹種，但優(yōu)勢樹種(組)集中度非常高，絕大多數(shù)樹種(組)僅是偶有使用。面積居前的10個優(yōu)勢樹種(組)面積合計占比達84.66%。其中，樟木面積占比高達28.66%，還略高于其在全市喬木林面積中所占比例，這與上海市在造林時可供選擇的適生常綠樹種較少相關。

表4 喬木林主要優(yōu)勢樹種(組)分類統(tǒng)計

3.2 林分結構與涵養(yǎng)功能的關系

森林水源涵養(yǎng)功能強弱，主要在2個層面與林分結構相關聯(lián)：一是在垂直層面上，通過林冠層、灌草層、枯落物層、土壤層等各層面截留降雨、含蓄雨水、降低雨滴動能對土壤的侵蝕能力；二是在地坪層面上，通過林下灌草層、枯落物層、土壤層對地表徑流的產生、匯集過程進行調蓄，防止森林土壤的水蝕。

3.2.1 垂直層面 林冠層降雨截留量的大小與林分的結構、郁閉度等緊密關聯(lián)。一般認為，林分結構越復雜、林層越豐富、郁閉度越大、葉面積指數(shù)越大、林冠枝葉空間分布越均勻，則林冠蓄水量越大。研究表明，混交林的水源涵養(yǎng)能力強于純林；在相似植被蓋度條件下，林冠截留能力為針葉林>針闊混交林>闊葉林；異齡、混交、郁閉度在0.6～0.8的水源涵養(yǎng)林生態(tài)功能最優(yōu)。

黃浦江水源涵養(yǎng)林由于初植密度高，闊葉樹種運用廣泛，后期養(yǎng)護管理過程中未及時撫育間伐，因此，郁閉度整體偏大，林冠層連綿厚實，具有較強的降雨截留能力。但從統(tǒng)計結果分析，黃浦江水源涵養(yǎng)林的林分結構現(xiàn)狀并不十分合理，樹木種植方式以純林或塊狀混交為主，群落結構簡單，單層林居主導地位，樹種較為單一，闊葉樹種占有絕對優(yōu)勢，30%的林分郁閉度大于0.8，因此，其林分結構必然對其林冠層的降雨截留能力產生不良影響，制約了森林水源涵養(yǎng)功能的充分發(fā)揮，有待進行林分結構的調整和完善。需要特別指出的是，林下灌木層具有與喬木冠層類似的截留性質，且灌木層一般較低，能明顯地消減雨滴動能，而黃浦江水源涵養(yǎng)林的單層林結構及林下灌木層、更新層的缺乏，尤其不利于對林內穿透雨的截留及對土壤侵蝕的防護。

3.2.2 地坪層面 枯落物層和土壤層是森林涵養(yǎng)水源的主體?？萋湮飳拥某炙芰χ饕煽萋湮锏男罘e量和持水率共同決定，枯落物蓄積量是反映枯落物層水源涵養(yǎng)能力的重要指標，與林分結構及人類活動相關。土壤層是森林群落涵養(yǎng)水源最主要的貯庫，其涵養(yǎng)能力主要取決于土壤和森林的綜合狀況。研究表明，落葉林地地表枯落物較多，有利于提高土壤的蓄水能力；近自然混交林或落葉闊葉林的土壤層水源涵養(yǎng)能力相比其他林分類型更好。

黃浦江水源涵養(yǎng)林大多由農田通過退耕還林建成，其土壤透水性較差。10多年來涵養(yǎng)林中各種樹木根系的生長發(fā)育和枯枝落葉的分解，促進了土壤孔隙度的增大，增加了土壤有機質的積累，改善了土壤的結構和物理性質，增強了土壤含蓄水分的能力。但黃浦江水源涵養(yǎng)林由于過多、過重的人工管護，枯落物層的體量不足，不僅其自身的涵養(yǎng)能力較弱，其對土壤結構的改良作用也微乎其微，導致土壤蓄水能力并未得到更充分的發(fā)揮?；旖涣衷邳S浦江水源涵養(yǎng)林中的占比僅1/3左右,其中近自然式混交林僅在松江區(qū)葉榭鎮(zhèn)等地局部分布，面積僅數(shù)十公頃，對黃浦江水源涵養(yǎng)林水源涵養(yǎng)功能的整體提升影響有限。因此，有必要對黃浦江水源涵養(yǎng)林的樹種組成進行調整，并改變現(xiàn)在的撫育管理方式。

4 對策與建議

4.1 黃浦江水源涵養(yǎng)林總長約130 km，涉及5個區(qū)22個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，因此其后續(xù)的經營管理應首先做好頂層設計，通過對其分布狀況及其林分結構現(xiàn)狀的進一步調查，在市級層面統(tǒng)籌編制專項森林經營規(guī)劃方案，合理制定經營目標和撫育管理措施，分期分步實施，實現(xiàn)長效管理。

4.2 對種植密度大、郁閉度高等問題，應在今后的撫育管理過程中，選擇合理的撫育方式和強度，通過疏伐、透光伐、衛(wèi)生伐等技術手段合理調整林分的種植密度和郁閉度，促進林分生長，增加林下植物的多樣性，逐步培育形成復層、混交的水源涵養(yǎng)林。

4.3 對樹種單一、混交程度低等問題，應加強黃浦江水源涵養(yǎng)林的林相改造工作，更新替換現(xiàn)有楊樹、柳樹、女貞等長勢衰弱、病蟲害較多的樹種，結合種植密度調整，補植或插種杉類、櫟類、榆類等在上海地區(qū)較為適生的鄉(xiāng)土樹種，引導異齡、混交林分的形成；黃浦江上游地區(qū)地下水位較高，在樹種選擇方面，還要充分考慮樹種的耐水濕特性。

4.4 對林層結構簡單、林下枯落物缺少的問題，應調整公益林管理要求，完善公益林考核標準，加強對經營管理機構和養(yǎng)護技術人員關于人工林經營管理知識和技術的培訓，改變現(xiàn)有對林地的過度撫育方式，促進林下更新層和灌木層的自然發(fā)育，增加地表枯落物的積累，增強森林的水源涵養(yǎng)能力。