叶林改造对森林植被恢复的影响

叶林改造对森林植被恢复的影响

沿海防护林是生态公益林的重要组成部分。它不仅具有防止风、固沙、保护水土、水源保护的功能，还能够抵抗台风和风暴的破坏，美化生活环境。它对维护沿海地区的生态安全、人口所有权和工农业生产安全具有重要意义。它是沿海地区可持续发展的重要组成部分。海岸低山防护林的生态环境脆弱、造林困难,如何对现有低效防护林实施改造,让其防护效益不间断,已成为目前浙江东部沿海防护林经营的一个难点。目前,沿海防护林的研究集中在防护林生物量、生产力、物种多样性和树种筛选及林分更新等方面,但是关于海岸防护林快速恢复更新及防风效果的研究甚少。本研究以浙江东部沿海次生马尾松、金钱松混交林改造为针阔异龄混交防护林为对象,分析低效防护林采取异龄混交木荷、小叶青冈等改造后的林分结构和林分生长量的变化规律及其影响;同时,分析台风对林木机械受损的影响,以期为低效防护林的改造更新和保育提供理论依据。1盘山森林现状森林盘山林区位于宁波市鄞州区天童林场的东部(29°46′N,121°48′E),海拔310～510m。该地地处亚热带中部东端,受海洋性季风气候影响,温暖湿润,四季分明,年平均气温16.2℃,年平均降水量1386mm,年平均相对湿度82%。每年7-10月常遭受热带风暴危害,每年平均2.8个。试验地位于盘山朝东近海的山坡,迎风面地形无山丘阻拦,地势开阔。坡度15～25°,山地红壤,土壤厚度80～100cm,质地沙壤土。地带性植被为由栲属(Castanopsis)、木荷属(Schima)、青冈属(Cyclobanopsis)和石栎属(Lithocarpus)的种类为建群种或伴生种组成的常绿阔叶林。1958年盘山森林基本被砍伐,植被退化为荒山或次生灌丛。此后,林场进行人工造林,大面积营造了马尾松(Pinusmassoniana)、黑松(P.thunbergii)、金钱松(Pseudolarixamabilis)、柳杉(Cryptomeriafortunei)和日本扁柏(Chamaecyparisobtusa)等防护林。2000年以来,该地森林曾遭受台风及松材线虫病的危害。2003年,林场在次生松林风害迹地上,保留抗风性较强的金钱松、枫香(Liquidambarformosana)等阔叶母树,选择了地带性常绿阔叶优势树种木荷(Schimasuperba)、小叶青冈(Cyclobalanopsismyrsinifolia)和红楠(Machilusthunbergii)幼苗进行迹地改造更新。2调查和研究方法由于盘山松林遭受松材线虫病危害,天童林场2003年对该地1978年人工营造的6马尾松4金钱松混交林进行改造,采伐清理马尾松、保留长势好的金钱松和阔叶母树及幼树,在采伐迹地上垦穴(规格为:长×宽×深=0.50m×0.50m×0.35m),当年3月,采用当地自采自繁的木荷1年生和小叶青冈、红楠2年生裸根苗补植营造。造林后连续3a每年2次对更新幼林进行削草、扩穴抚育;造后第8年,进行一次割灌割草抚育。选择有代表性的林分设置20m×20m样方3个,调查记录树种、胸径、树高、冠幅等,并在每个样地的4角各设立1个2m×2m的小样方,记录种类的名称、高度、数量。在改造的第6和第10年的10月分别调查一次,并计算了物种的重要值及林木蓄积量。式中,相对密度=某物种个体总数/所有物种个体总数;相对频度=某物种出现的次数/全部物种出现的次数之和;相对显著度=某物种胸高断面积之和/全部物种胸高断面积总和。马尾松和金钱松的树种形数为0.39,木荷、枫香及红楠等硬阔叶植物的值为0.38。此外,为了进一步研究林分受损机理,探索更新树种机械受损与抗台风风害的关系。在2012年8月“海葵”强台风灾害后,于当年9月开展了台风对木荷、小叶青冈混交林中的林木受损情况调查,探索更新幼苗的抗风性能。在上述样地上进行调查,将风害林木受损程度划分成6个等级。具体标准:0级,未受损害或略受损,损害级值为0;Ⅰ级,顶梢折断长度≤树高1/6或植株轻度倾斜<15°,损害级值为1;Ⅱ级,顶梢折断长度1/6～1/5或植株倾斜15～30°,损害级值为2;Ⅲ级,树顶以下折断的长度占树高的1/5～1/4或植株倾斜30～60°,损害级值为3;Ⅳ级,树顶以下折断的长度占树高的1/4～1/3或植株较大倾斜>60°,损害级值为4;Ⅴ级,树顶以下折断的长度占树高的1/3以上或倒伏,损害级值为5。调查时按树种、林分类型分别统计植株不同受损级别的株数,计算出平均受损级值(FDA)和受损指数(FD)。式中:ni为林木受损值为i的株数,N为调查样本总株数。3结果与分析3.1混交林地带性常绿乔木层试验结果明显地表现出低质松林改造后,针叶混交林的林分结构由单层变为复层异龄林,乔木层组成由金钱松、枫香等阔叶树种混生,盖度50%,树高8～11m,占据着主林层(表1)。在灌木层中,已涌现了大量的木荷、小叶青冈、红楠等地带性常绿阔叶林树种,密度分别达1900、760、288株/hm2,盖度70%,高3～6m,明显地形成了一个以地带性常绿阔叶树种为主的更新层;在草本层中,最具有迹地特色的是已有少量青冈(Cyclobalanopsisglauca)、红楠、苦槠(Castanopsissclerophylla)和隔药柃(Euryamuricata)等耐阴植物出现。已从低质结构向较优结构转化,已基本形成乔、灌、草本层层次错落、具有复层结构的森林群落。3.2树种抗阴能力分析表2列出了次生松林改造后各树种的重要值。在更新层(灌木)中性或者耐阴的木荷、小叶青冈和红楠3个树种的重要值达88.4,说明已明显占优势地位。相反,在乔木层阳性或中性的金钱松、枫香等的重要值仍然较高。说明人工改造促进了地带性常绿阔叶林中性或耐阴树种的更新。3.3造林树种密度对3个绩效样地的生长研究表明:改造后针阔异龄混交林生长具有较好的促进作用。在乔木层中,马尾松皆伐清理后,虽然剩余的金钱松、枫香等树种密度有所减少,但其胸径和蓄积量比改造前分别提高16%和52.7%、16.7%和57.1%、10.8%和35.1%。同时,更新层中木荷、红楠和枫香生长迅速,蓄积量分别为13、19和0.9m3/hm2。试验林改造后10a总蓄积量达82.8m3/hm2,比改造前增加37.3m3/hm2,平均每年增加蓄积量3.73m3/hm2(表3)。3.4风害林木机械受损情况为探索台风灾后林木机械受损与抗风性效果。在2012年8月“海葵”台风袭击盘山后,选择同一坡向、海拔高度的试验林与22年生日本扁柏(平均树高9m,平均胸径10cm)纯林比较风害林木机械受损情况调查(表4)表明,改造后针阔混交林的林分中,损伤级别0级所占个数最多。在乔木层中金钱松、枫香等阔叶树损伤级别在0～Ⅱ级,仅轻微受损;在更新层中木荷和红楠损伤级别在0～Ⅳ级均有分布,但Ⅲ和Ⅳ级中其分布幼树个体数量都较少,小叶青冈和枫香损伤级别0～Ⅱ级,受损较轻。与日本扁柏纯林相比,受损级别0～Ⅴ均有分布,损伤株数达36.1%。4不同混交结构、不同复层林分的生长和碳(1)采用木荷、小叶青冈和红楠3种地带性常绿阔叶优势树种混交造林是进行低质防护林改造的行之有效方法。改造后10a,防护林的林分结构开始由单层林变为复层异龄林,林内植物由阳性向中性或耐阴性转变,林分由低质结构向较优结构转化,明显地朝良性方向演替,基本上形成乔木层、灌木(更新)层和草本层结构的森林群落。改造后,更新层中的木荷、小叶青冈和红楠的重要值分别达59.9%、19.8%和8.7%,地带性常绿阔叶树种的优势地位明显,且生长旺盛;草本层中已有部分红楠、青冈、木荷、苦槠、隔药柃等耐阴植物出现,具有自然更新能力。金钱松、木荷、小叶青冈混交林的林分蓄积量达82.8m3/hm2,扣除保留木前期生长量后,平均每年增加蓄积量3.73m3/hm2,比改造前年均蓄积生长量2.48m3/hm2提高50.4%。(2)异龄混交林在台风“海葵”风灾后林木机械平均受损级别和受损指数低,林木受损远低于日本扁柏纯林。这种现象反映了森林林分结构对于林木抗风袭机械受损能力具有重要影响。原因主要在于林分层次的差异。混交林为复层结构,垂直结构分层明显,具有完整的乔、灌、草本层。高龄混交林的乔木层为金钱松、枫香等,灌木层由木荷、小叶青冈和红楠等组成,结构完善,各层次间具有协同保护作用,在抵抗风害时,林分结构完善性的作用就得到了发挥,不同层次可以有效分解和缓解林冠风的压力胁迫。与之相比,纯林一般为单优林分结构,垂直结构单一,林木机械受损较大。由此可见,在营林实践中,建立具有高物种多样性的复层混交林,有利于增强林分的抗干扰能力和稳定性。(3)沿海防护林处在海陆相互活跃的过渡地带,在海陆相互作用过程中会产生环境异质性化,进而对植物种群的更新、生长和分布格局产生影响。因此,在盘山现有试验林中,对于相对密度较大的林分,可在近期进行1次强度15%的透光伐,增加林内光照和空间,促进更新层常绿阔叶幼树的生长。同时,可在“林窗”内少量补