抚育间伐对舟山海岛典型森林-枫香林多样性的影响

黄海明，陈 斌，柳海兵，刘博文，许力琦

（1.舟山市林场，浙江舟山316000 ；2.舟山市林业科学研究院，浙江舟山316000；3.舟山市普陀区林业服务中心，浙江舟山316000；4.舟山市定海去林业服务中心，浙江舟山316000；5.舟山市自然资源和规划局，浙江舟山3160230）

抚育间伐是对森林进行人工干预的重要手段，也是对森林按照人类自身认知规律进行科学的管理的主要方式，既是保持森林可持续发展的重要手段，也是推动森林可持续发展的重要途径，又是最关键的一个环节。通过抚育间伐这种手段，加大森林生态活性，丰富生态多样性，发挥森林生态效益，提高森林抵御各种自然灾害的能力。

森林的间伐抚育在17世纪前，理论尚未成熟。20世纪50年代前，提出的抚育间伐作业主要根据林木林分做出决策。20世纪50年代以后，抚育间伐的作业的重点转移到林分生长效果上来，开始用数学手段定量分析采用间伐抚育后林分单位面积上发生的一系列变化。2000年后，抚育间伐目的转为扩大目标树种生长空间、改善林分结构、提高群落多样性、增强林分稳定性多目标共同推进。

1 研究地区和研究方法

1.1 自然概况

舟山群岛地处长江口以南，杭州湾外缘的东海海域，位于29°32'N-31°04'N，121°31'E-123°25'E，陆域面积1439.8km2，由1393 个岛屿组成，以低山丘陵为主，最高峰为桃花岛的对峙山，海拔544.5m[1]。

30年来，浙江省舟山市的森林群落外观发生了巨大变化，曾占85%以上的黑松(Pinus thunbergii)林和马尾松(Pinus massoniana)林，90年代初开始受到松材线虫病(Bursaphelenchus xylophilus)影响，目前只占林地总面积的8%，群岛现有丘陵山地植被除了原有松林次生更新外，次生阔叶林和灌木林成为当前森林的主要构成[2]。

1.2 研究方法

1.2.1 样地选择与调查

本次研究对象选取舟山本岛最为常见的枫香( Liquidambar formosana )林作为研究对象。研究地点在舟山定海长岗山公园。长岗山森林公园地处舟山市定海城区东北侧山体，位于市区城东街道范围内，总面积499.4 hm2，涉及东湾、胜利、长岗山、洞桥、小洋岙、大洋岙六个行政村。地理坐标介于东经122°06'15″-122°09'30″，北纬30°01'00″-30°02'35″。本研究选取山体南侧坡向的同一区域同一起源的枫香林作为研究对象，统一坡向，坡度，减小各种因子影响。对采取同样作业设计（清除五节芒、藤本植物、病死的、倒伏的乔木，5 cm 以下的灌木和落叶乔木全部清理，对于高大的乔木树种170 cm 以下枝下高全部修剪），对抚育间伐时间为15a，10a，5a 前的地块进行群落特征调查，同时选取未抚育区域设置样地进行对照。

样地设置为20m×20m，每块样地中划分为4 个10m×10m 基本单元。群落特征记录表中，垂直结构划分为5 个层次，其中根据森林更新和培育需要，将林下木本植物的乔木树种和灌木树种分别划分为更新层和灌木层。各样地的基本样方面积分别为：乔木层样地10m×10m，更新层、灌木层和藤本层样地均为5m×5m，草本层样地为1m×1m，记录乔木层内所有胸径≥5cm 树种的胸径、高度、盖度和株数，更新层记录所有种的株数，灌木层、草本层和藤本层记录所有种，胸径采用围尺测量，高度和盖度采用目测法，同时分别记录海拔、坡度、坡向、土壤类型等样地的生境因子。样地基本情况见表1。

1.2.2 物种多样性评价

本研究的物种多样性采用物种多样性指数、群落均匀度指数和物种丰富度指数进行衡量。多样性指数的计算依据采用均匀度指数、Shanmom 指数、物种丰富度，并以此作为评价标准。

2 结果与分析

2.1 物种组成

2.1.1 样地物种数量

在8 个样地中，共有维管束植物15 科25 属37种，其中蕨类植物2 科4 属4 种、裸子植物2 科2 属2 种、双子叶植物9 科15 属25 种、单子叶植物2 科4 属6 种。按生长类型分，乔木树种4 种，包括常绿乔木1 种，落叶乔木3 种;灌木树种13 种，其中常绿灌木5 种，落叶灌木8 种;草本(包括蕨类植物)12种，其中多年生草本7 种，一年生草本1 种;藤本8种，其中木质藤本(包括攀援灌木)4 种，草质藤本(包括蕨类植物)3 种，木质藤本中常绿藤本1 种，落叶藤本7 种。详细数据具体见表2。

2.1.2 优势种

对不同年代同一间伐抚育模式条件下的枫香林进行群落调查后发现，由于目标明确，枫香依旧是优势种外，原有林地结构内的树种结构也有所更新，其中Zs1 和Zs2 中出现了4 种乔木树种，Zs3 和Zs4 中出现了3 种乔木树种，说明在抚育间伐作业5年后，有新的树种沙朴（Celtis tetrandra ssp.sinensis）进入。10年后，红楠（Machilus thunbergii）进入（附近2 km有人工栽植的红楠林，估计是鸟类带入）。这些树种出现频度较高。其次，柃木（Eurya japonica）在抚育间伐后的10年间，在灌木层占据了主要地位，后期出现了紫金牛（Ardisia japonica）和朱砂根（Ardisia crenata）在不同高度占据了一定盖度。草本层的淡竹叶和大吴风草也在不断的改变在群落中的定位。藤本层最为常见且占优势的有4 种，分别为中华常春藤(Hedera nepalensis var.sinensis)、络石(Trachelospermum jasminoides)、薜荔(Ficus pumila)、菝葜(Smilax china)。

表1 样地基本情况

表2 8 个样地物种组成及其生活性

优势种的变化趋势是伴随着抚育时间的增加而增加，新的植物种类在不同层次的优势也发生一定有规律的变化。

2.2 间伐抚育对枫香胸径影响

间伐抚育对枫香胸径影响明显。在400 m2内，未经抚育间伐的Zs7 和Zs8，枫香数量分别为91、95株，抚育间伐后，数量在21-23 株之间。在样地中，根据径级范围，以5cm 为径阶，把枫香胸径分为6个径级（设为C1-C6），具体数据见表3。

随着抚育后年限的增加，枫香胸径年均生长量均呈显著提高的趋势。以未抚育间伐的样地作为对照，对比发现，抚育间伐后15年的Zs1 和Zs2 的胸径生长量最大，超过60%；抚育间伐后10年的Zs3和Zs4 次之，超过60%；抚育间伐后5年效果最差，也超过20%以上。

随着抚育后年限的增加，枫香胸径径级大幅提升，抚育间伐后15年的Zs1 和Zs2 开始出现径级（30-35cm）。未抚育间伐的样地中枫香胸径少数数还是处于径级（5-10cm）和径级（10-15cm）之间，大多数还是处于径级（15-20cm），生长量显著较少。

2.3 物种多样性

根据各群落分层多样性指数测定结果可见（表4），乔木层的Shanmom 指数和均匀度指数基本比较稳定，大致是在抚育间伐后走低，在15年后基本郁闭后恢复到原来的水平。8 个样地基本符合这一规律。更新层的的Shanmom 指数和均匀度指数在10年后达到最高，说明后期的树种进入后，形成了更激烈的竞争关系，促进了生长。8 个样地中，群落更新的白栎幼苗占据了绝对优势，分布很不均匀，反映了未来落叶阔叶林的演替趋势。灌木层在10年左右变化最大，说明此段时间会进入了一定数量的灌木植物，促进群落多样性的发展。草本层和藤本层在间伐抚育后，物种数量、Shanmom 指数和均匀度指数都所上升，8 个样地在数据对照后，可以发现，间伐抚育对促进草本层和藤本层的多样性有较大帮助。

6 个间伐抚育的样地相应层次均匀度均比较接近，说明间伐抚育后树种模式结构保持稳定，符合当初作业设计的目标。

3 讨论

3.1 抚育间伐模式的作用

通过对8 个不同抚育间伐时间的样地的群落调查，可以发现抚育间伐模式通过清除藤本植物、病死的、倒伏的乔木，5 cm 以下的灌木和落叶乔木全部清理这一抚育作业设计，将影响森林健康发展的病态、枯死树清除后，增加森林透光率，增大树木对土壤营养的吸收力度，从而显著促进了目标树种枫香的胸径生长。

表3 8 个样地枫香数量和胸径情况

表4 8 个样地各层次物种多样性指数

3.2 枫香林群落抚育后的优势种变化

虽然在枫香林群落中，目前还是以枫香为绝对优势树种，但是后期抚育间伐作业5年后，有新的树种沙朴和红楠进入，后期演替中，还可能有其他树种进入，改变为常绿落叶阔叶林的结构。

3.3 枫香林群落抚育后的物种多样性评价

由于8 个样地起源相同，环境基本相同，以时间换空间的方法来模拟抚育采伐后不同时间的演替模式。通过群落调查分析后发现，伴随抚育后时间的增加，主要是抚育间伐后，因林冠疏开，林分郁闭度减小，林木光照条件得到改善，喜光植物在林中旺盛生长[3，4]，提高了林下植物的丰富度。乔木层物种开始增加，灌木层和草本层物种丰富度、Shanmom 指数、均匀度指数显著增加，藤本层多样性开始增加到后期反而有所下降。综合数据表明，现行的抚育间伐模式适合枫香林，但还需要补植常绿阔叶树种，促进群落向常绿落叶阔叶林方向演进。