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、社會性產品或服務的森林、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)服務功能具有重要作用。

公益林森林質量不高主要表現(xiàn)為:林分結構不合理、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，公益林內喬木林平均蓄積量53.90m3·hm-2[3]。近年來，國內開展了有關公益林質量的研究[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查，定量化的評價分析了東安縣公益林質量特征，提出了公益林提質增效技術措施，為公益林提質提供參考。

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。境內屬于中亞熱帶季風濕潤氣候區(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 樣地的選擇與設置

以湖南省省級以上公益林面上固定樣地建設與調查項目，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5個角點(其中一個角點為中心點)內側分別設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、森林群落結構、樹種結構、自然度、森林災害類型、森林災害等級、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 森林質量調查

森林質量調查內容包括森林健康、森林災害、樹種結構、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)、群落結構、枯枝落葉厚度、天然更新、自然度等，調查方法執(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，用森林質量指數(shù)值作為評定森林質量的定量指標。具體是利用面上固定樣地數(shù)據(jù)中的森林質量特征因子，按相對重要性來綜合評定森林質量等級。各項森林質量評價因子及分類標準見表2。

評定森林質量時，先按下式計算綜合得分：

(1)

式中：Wi為各評價因子的權重;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評定森林質量等級。

表1 樣地森林質量評價因子情況表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)自然度森林群落結構樹種結構植被總覆蓋度/%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簡單結構闊葉純林750.202.5薄537120平坡灌木林地油茶盛產期13.4Ⅳ簡單結構闊葉純林700.202.5薄4981 165緩坡喬木林地杉木幼齡林9.1Ⅴ較完整結構針葉純林400.304.1中500530陡坡竹林地楠竹壯齡竹15.9Ⅱ完整結構闊葉相對純林650.659.2中521170斜坡喬木林地硬闊幼齡林43.8Ⅱ完整結構闊葉混交林600.3011.0薄489770陡坡喬木林地硬闊中齡林121.7Ⅱ完整結構闊葉混交林800.8010.3中528960陡坡喬木林地硬闊近熟林104.6Ⅱ完整結構闊葉混交林850.857.7厚 注: 竹林樹種結構按闊葉純林記載; 灌木林地的平均樹高按優(yōu)勢灌木平均高的記載; 群落結構按簡單結構記載;樹種結構按闊葉純林記載;郁閉度按0.2記載。

表2 森林質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.群落結構 完整結構較完整結構簡單結構0.154.樹種結構 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;樹種結構: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)定義為森林質量指數(shù)：

(2)

并以此作為評定森林質量的定量指標。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 結果與分析

3.1 森林質量綜合得分

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量結果差異明顯，造成這種結果的原因應從各森林質量評價因子對森林質量的影響進行具體分析。

3.2 森林蓄積量對森林質量的影響

7個樣地單位蓄積量都沒達到森林質量蓄積量分類標準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營粗放，只封山育林，疏于森林經營管理，加之2008年冰災、火災、蟲災等自然災害影響，導致低產低效林多，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營生產，林內林木采伐嚴重；屬小雜竹林的大部分是嚴重石漠化地區(qū)，林內如有散生林也是生長緩慢。

圖1 樣地森林質量指數(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 群落結構對森林質量的影響

群落結構越完整，森林質量越好(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構，人工林的杉木林樣地498屬較完整結構，兩個有散生木的灌木林地則按簡單結構劃分。灌木林樣地537林內雖有散生木，但人為經營性強，目的經營的是經濟林油茶，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，應通過補植楓香、木荷、楠木等鄉(xiāng)土闊葉樹種，形成異齡、復層針闊混交的近自然森林。改善群落結構，能更好維持森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性[8-9]。

3.5 樹種結構對森林質量的影響

7個樣地按森林質量樹種結構分類標準劃分(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濟效益為主，大量種植杉木、濕地松等純林，不注意樹種結構搭配，造成人工林樹種結構單一。人工林特征是樹種組成及群落結構單一，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，大量采伐林內的馬尾松、闊葉樹、灌木等，改變了林內樹種結構，使森林逆向演替。單一的樹種結構一旦發(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構影響了生態(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、經濟效益綜合性的發(fā)揮，導致生態(tài)失衡，應從豐富樹種、注重林分層次、混交種植、復合式發(fā)展、經濟效益和生態(tài)效益雙贏入手，提高林分質量與結構。

3.6 植被總履蓋度對森林質量的影響

7個樣地按森林質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， 植被總履蓋度本應有50%以上，但調查時剛剛撫育完成，對林內幼樹、灌木進行了不合理的砍伐，此撫育方法是不正確，對林地內生物多樣性是很大的破壞。

3.7 郁閉度對森林質量的影響

7個樣地按森林質量郁閉度分類標準劃分(見表1、圖1)，Ⅰ類型(≥0.70)對森林質量最好，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]。這和這次郁閉度調查結果一致。

3.8 平均樹高對森林質量的影響

森林內平均樹高越高， 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%。產生這種情況主要是現(xiàn)有天然喬木林大多為中幼林，林內林木生長緩慢。樣地498林內杉木屬萌芽林，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量控制，把質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量的影響

7個樣地按森林質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~厚度在森林質量評價中權重最少，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基礎?？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、林分垂直與水平結構、枯落物厚度和性質、人為活動等因素密切相關[15-16]。樣地477、537為灌木林，枯落物少。樣地521雖為村院后風景林，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 結論與討論

(1)通過7個樣地分析得出的森林質量結果差異明顯。公益林中天然混交林森林質量等級好，竹林森林質量等級中，人工純林、灌木林森林質量等級差，但都與頂級森林類型存在一定差距。天然混交林除低質低效的殘次林外，森林質量都較好，但森林質指數(shù)最高的樣方僅0.77，要達到原始頂級森林類型還需科學培育。5個喬木林樣方平均蓄積量59m3·hm-2，這結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、樹種結構最差，其它森林質量評價因子在中幼林時也不很好。竹林森林質量功能等級一般為中。

(2)現(xiàn)代林業(yè)的經營目標是建立以鄉(xiāng)土樹種為主的異齡、復層、混交的接近自然狀態(tài)的森林[17-19]，其實近自然森林經營理念更適合公益林[20-21]。根據(jù)對公益林森林質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]，按不同的林分應對其使用不同的森林經營提質增效技術：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%，用以改變樹種結構， 形成異齡、復層針闊混交的近自然森林。以上技術措施，目的就是優(yōu)化公益林林分結構，提高森林群落穩(wěn)定性，形成異齡、復層針闊混交的近自然森林，實現(xiàn)森林的可持續(xù)發(fā)展。