黄浦江水源涵养林林分结构分析及其经营管理

李琦

(上海市林业总站，上海 200072)

森林是陆地生态系统的主体，涵养水源是森林生态系统的重要功能之一，森林水源涵养量约占陆地生态系统水源涵养量的60.8%。森林的水源涵养功能主要与森林植被类型及其盖度、枯枝落叶层和土壤层的持水能力等因素密切相关，不同的森林群落由于树种不同、林分结构不同，水源涵养能力也各有差异。黄浦江是上海市的主要水源之一，2010年以前上海供水70%取用黄浦江水源，青草沙水库建成后上海供水仍有30%取用黄浦江水源。2003年上海市开始启动黄浦江水源涵养林建设，黄浦江干流、主要支流沿岸区域的植被覆盖状况得到显著改善，对保障黄浦江饮用水源安全发挥了重要作用。

1 研究区概况

黄浦江始于青浦区朱家角镇淀山湖，流经青浦、松江、奉贤、闵行、徐汇等10 区，至吴淞口注入长江，全长约113 km。自开埠以来，黄浦江一直承担着生活供水、交通运输、生产灌溉、抗洪排涝等使命，是上海市的一条地标性河流。1985年上海市发布了《上海市黄浦江上游水源保护条例》，开始建立黄浦江上游水源保护区，对水源保护区范围进行了划分。2017年为了加大水源保护力度，根据取水口功能调整，上海市重新划分了黄浦江上游水源保护区饮用水水源一级、二级保护区范围，同时将青西地区划分为饮用水水源准保护区，将黄浦江上游两岸其他区域划分为水源保护缓冲区。

黄浦江水源涵养林，主要指2003年黄浦江水源涵养林建设项目启动以来，建设或分布在黄浦江上游及其主要支流两侧200～500 m范围内，以涵养水源、保持水土、改善水质为主要目的的森林资源。建设范围涉及青浦、金山、松江、奉贤、闵行5区。

2 研究方法

以上海市2020年度森林资源监测成果为本底，使用ArcGis10.3软件对黄浦江水源涵养林的群落结构、树种结构、郁闭度、优势树种(组)组成等林分结构现状内容进行数据筛选、统计、分析；然后，根据现有各项研究成果，研判黄浦江水源涵养林林分结构组成对其水源涵养功能的影响；最后，根据发现的问题，针对性地提出相应的经营管理对策和建议，以促进黄浦江水源涵养林水源涵养功能的充分发挥。

3 结果与分析

3.1 林分结构现状

3.1.1 分布概况 2020年底，黄浦江水源涵养林总面积3 993 hm，主要分布在青浦、松江、金山3区(表1)。其中，位于新划定水源保护一级、二级及准保护区内的涵养林面积为3 108 hm，占77.8%；位于新划定水源保护缓冲区内的涵养林面积为688 hm，占17.2%。由于保护区范围调整，位于新划定水源保护区范围以外的涵养林面积为197 hm，约占5.0%。

表1 黄浦江水源涵养林分布

黄浦江水源涵养林中，乔木林面积3 931 hm，占98.4%，是黄浦江水源涵养林生态功能发挥的主体，也是本文后续分析研究的对象。

3.1.2 群落结构 黄浦江水源涵养林的群落结构极为简单，简单结构林分的面积为3 373 hm，占比达85.8%；而其他14.2%的面积均为较完整结构林分。没有完整结构林分分布。其原因主要是由于黄浦江水源涵养林建设时即多以单层林为主，而在后期抚育管理过程中，由于大多数养护机构和人员缺乏人工林生态经营管理知识和实践经验，以割灌除草为主要内容的抚育方式影响了林下天然更新幼苗生长，造成黄浦江水源涵养林群落结构层次简单，灌木层及更新层生长不佳的现象普遍存在。这也是当前上海市生态公益林建设及养护管理中存在的一个普遍性问题。

3.1.3 树种结构 黄浦江水源涵养林的树种结构按面积统计(表2)，表现为阔叶纯林>阔叶混交林>针叶纯林>针阔混交林>针叶混交林。纯林与混交林的比例为2∶1，纯林的比重偏大，这主要是因为上海市生态公益林建设初期，习惯于采用纯林或块状混交为主的树木种植方式，近自然式混交林仅在松江区叶榭镇黄浦江沿岸等少数地块有应用。阔叶林分、针叶林分、针阔混交林三者的比例约为11∶1.5∶1，阔叶林分占比达到81.3%，占有绝对优势，针阔混交林的应用极少。

表2 乔木林树种结构分析

3.1.4 郁闭度 黄浦江水源涵养林的郁闭度总体处于偏高状态，高郁闭度林分(郁闭度≥0.70)面积占比达73.0%，中郁闭度林分(0.40≤郁闭度<0.70)的面积占比仅23.5%(表3)。这是由于黄浦江水源涵养林的初植密度较高，一般为1.5～2.0 m ×1.5～2.0 m，也说明黄浦江水源涵养林自2009年主体工程基本建成以来，对林分密度的控制不及时。林分郁闭度过高，也是造成林下灌木层、更新层生长不佳的主要原因之一。

表3 乔木林郁闭度结构分析

3.1.5 优势树种(组)组成 根据上海市森林资源调查规定的优势树种(组)进行统计(表4)，黄浦江水源涵养林共涉及40个树种(组)，涵盖了上海市生态公益林绝大部分常用树种，但优势树种(组)集中度非常高，绝大多数树种(组)仅是偶有使用。面积居前的10个优势树种(组)面积合计占比达84.66%。其中，樟木面积占比高达28.66%，还略高于其在全市乔木林面积中所占比例，这与上海市在造林时可供选择的适生常绿树种较少相关。

表4 乔木林主要优势树种(组)分类统计

3.2 林分结构与涵养功能的关系

森林水源涵养功能强弱，主要在2个层面与林分结构相关联：一是在垂直层面上，通过林冠层、灌草层、枯落物层、土壤层等各层面截留降雨、含蓄雨水、降低雨滴动能对土壤的侵蚀能力；二是在地坪层面上，通过林下灌草层、枯落物层、土壤层对地表径流的产生、汇集过程进行调蓄，防止森林土壤的水蚀。

3.2.1 垂直层面 林冠层降雨截留量的大小与林分的结构、郁闭度等紧密关联。一般认为，林分结构越复杂、林层越丰富、郁闭度越大、叶面积指数越大、林冠枝叶空间分布越均匀，则林冠蓄水量越大。研究表明，混交林的水源涵养能力强于纯林；在相似植被盖度条件下，林冠截留能力为针叶林>针阔混交林>阔叶林；异龄、混交、郁闭度在0.6～0.8的水源涵养林生态功能最优。

黄浦江水源涵养林由于初植密度高，阔叶树种运用广泛，后期养护管理过程中未及时抚育间伐，因此，郁闭度整体偏大，林冠层连绵厚实，具有较强的降雨截留能力。但从统计结果分析，黄浦江水源涵养林的林分结构现状并不十分合理，树木种植方式以纯林或块状混交为主，群落结构简单，单层林居主导地位，树种较为单一，阔叶树种占有绝对优势，30%的林分郁闭度大于0.8，因此，其林分结构必然对其林冠层的降雨截留能力产生不良影响，制约了森林水源涵养功能的充分发挥，有待进行林分结构的调整和完善。需要特别指出的是，林下灌木层具有与乔木冠层类似的截留性质，且灌木层一般较低，能明显地消减雨滴动能，而黄浦江水源涵养林的单层林结构及林下灌木层、更新层的缺乏，尤其不利于对林内穿透雨的截留及对土壤侵蚀的防护。

3.2.2 地坪层面 枯落物层和土壤层是森林涵养水源的主体。枯落物层的持水能力主要由枯落物的蓄积量和持水率共同决定，枯落物蓄积量是反映枯落物层水源涵养能力的重要指标，与林分结构及人类活动相关。土壤层是森林群落涵养水源最主要的贮库，其涵养能力主要取决于土壤和森林的综合状况。研究表明，落叶林地地表枯落物较多，有利于提高土壤的蓄水能力；近自然混交林或落叶阔叶林的土壤层水源涵养能力相比其他林分类型更好。

黄浦江水源涵养林大多由农田通过退耕还林建成，其土壤透水性较差。10多年来涵养林中各种树木根系的生长发育和枯枝落叶的分解，促进了土壤孔隙度的增大，增加了土壤有机质的积累，改善了土壤的结构和物理性质，增强了土壤含蓄水分的能力。但黄浦江水源涵养林由于过多、过重的人工管护，枯落物层的体量不足，不仅其自身的涵养能力较弱，其对土壤结构的改良作用也微乎其微，导致土壤蓄水能力并未得到更充分的发挥。混交林在黄浦江水源涵养林中的占比仅1/3左右,其中近自然式混交林仅在松江区叶榭镇等地局部分布，面积仅数十公顷，对黄浦江水源涵养林水源涵养功能的整体提升影响有限。因此，有必要对黄浦江水源涵养林的树种组成进行调整，并改变现在的抚育管理方式。

4 对策与建议

4.1 黄浦江水源涵养林总长约130 km，涉及5个区22个乡镇，因此其后续的经营管理应首先做好顶层设计，通过对其分布状况及其林分结构现状的进一步调查，在市级层面统筹编制专项森林经营规划方案，合理制定经营目标和抚育管理措施，分期分步实施，实现长效管理。

4.2 对种植密度大、郁闭度高等问题，应在今后的抚育管理过程中，选择合理的抚育方式和强度，通过疏伐、透光伐、卫生伐等技术手段合理调整林分的种植密度和郁闭度，促进林分生长，增加林下植物的多样性，逐步培育形成复层、混交的水源涵养林。

4.3 对树种单一、混交程度低等问题，应加强黄浦江水源涵养林的林相改造工作，更新替换现有杨树、柳树、女贞等长势衰弱、病虫害较多的树种，结合种植密度调整，补植或插种杉类、栎类、榆类等在上海地区较为适生的乡土树种，引导异龄、混交林分的形成；黄浦江上游地区地下水位较高，在树种选择方面，还要充分考虑树种的耐水湿特性。

4.4 对林层结构简单、林下枯落物缺少的问题，应调整公益林管理要求，完善公益林考核标准，加强对经营管理机构和养护技术人员关于人工林经营管理知识和技术的培训，改变现有对林地的过度抚育方式，促进林下更新层和灌木层的自然发育，增加地表枯落物的积累，增强森林的水源涵养能力。