澄江市國(guó)家級(jí)公益林典型樣地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)分析

高興忠，普順榮，侯家學(xué)，楊海令，期俊程

(1. 玉溪市林業(yè)和草原局，云南 玉溪 653100； 2. 澄江市林業(yè)和草原局，云南 澄江 652500)

1 研究區(qū)概況

澄江市地處云南中部，位于北緯24°29′～24°55′，東經(jīng)102°42′～103°04′。東沿南盤(pán)江與宜良交界，西與呈貢、晉寧兩縣接壤，南跨撫仙湖與江川、華寧兩縣為鄰，北含陽(yáng)宗海與宜良毗連。市區(qū)位于鳳舞山下，海拔1 755 m，距省會(huì)昆明52 km，距玉溪市行政駐地紅塔區(qū)93 km。南北長(zhǎng)47.5 km，東西寬26 km，總面積773 km2。澄江市山區(qū)占總面積的73.43%，水面占18.6%，壩區(qū)占7.97%。形成“七山二水一平壩”的天然格局。境內(nèi)有淡水湖泊撫仙湖、陽(yáng)宗海。“滇中第一山”梁王山為境內(nèi)最高點(diǎn)，海拔2 820 m；境內(nèi)最低海拔1 327 m，絕對(duì)高差近1 500 m，立體氣候明顯。常年氣候溫和，四季如春。2017年縣境內(nèi)均溫16.6 ℃，極端最高溫30.1 ℃(6月12日)，極端最低氣溫-0.9 ℃(12月20、21日)。境內(nèi)雨量充沛，常年降雨量900～1 200 mm。日照充足，常年日照時(shí)間2 141.8 h，常年平均總輻射量為12 220 kcal/cm2。

澄江市國(guó)家級(jí)公益林監(jiān)測(cè)研究尚屬空白，本研究基于兩期國(guó)家級(jí)公益林監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，分析國(guó)家級(jí)公益林樹(shù)種結(jié)構(gòu)、群落結(jié)構(gòu)、自然度、郁閉度、林木蓄積量、生態(tài)功能指數(shù)及等級(jí)等情況，掌握當(dāng)?shù)貒?guó)家級(jí)公益林資源動(dòng)態(tài)變化，為國(guó)家級(jí)公益林建設(shè)和保護(hù)管理提供科學(xué)依據(jù)。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

根據(jù)澄江市國(guó)家級(jí)公益林分布情況，在國(guó)家級(jí)公益林區(qū)域內(nèi)的有林地、疏林地中按樹(shù)種結(jié)構(gòu)類型的不同各選擇1塊有代表性的固定樣地進(jìn)行調(diào)查，樣地同時(shí)兼顧陰坡、陽(yáng)坡兩個(gè)坡向[2]。全市范圍內(nèi)共設(shè)置60塊典型樣地。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)地布設(shè)

1)樣地大小：在選定國(guó)家級(jí)公益林小班內(nèi)設(shè)置1個(gè)667 m2(25.83 m×25.83 m)的固定標(biāo)準(zhǔn)地[3]。

2)標(biāo)準(zhǔn)地周界測(cè)定：標(biāo)準(zhǔn)地邊長(zhǎng)為25.83 m，為正方、正向(遇到任何情況都不得改變標(biāo)準(zhǔn)地與樣方的形狀、方向和邊長(zhǎng))，標(biāo)準(zhǔn)地定位點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)地西南角點(diǎn)，用羅盤(pán)儀定向、皮尺量距，從西南角點(diǎn)起按方位角0°～90°～180°～270°的順序和邊長(zhǎng)25.83→25.83→25.83→25.83 m來(lái)確定標(biāo)準(zhǔn)地的西北角點(diǎn)、東北角點(diǎn)、東南角點(diǎn)和相應(yīng)4條邊界的正確位置(圖1)。坡度超過(guò)5°時(shí)需要改平[3](0°為正北方向，90°為正東方向)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)地布設(shè)Fig.1 Sample plot layout

3)固定標(biāo)樁埋設(shè)：在樣方西南、東北角點(diǎn)的對(duì)角點(diǎn)埋設(shè)固定標(biāo)樁，用塑料繩圈定樣方范圍。木樁長(zhǎng)80 cm、粗8 cm×8 cm，埋深50 cm，在木樁上部朝南一面標(biāo)明樣地號(hào)[3]。

2.3 樣地調(diào)查

2.3.1樹(shù)種結(jié)構(gòu)的確定

將反映喬木林分的針闊葉樹(shù)種組成[3-5]林分分為7等級(jí)(表1)。

2.3.2群落結(jié)構(gòu)的確定

將喬木林的群落結(jié)構(gòu)劃分為3類[3-5]，劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表1 樹(shù)種結(jié)構(gòu)劃分標(biāo)準(zhǔn)與代碼Tab.1 Classification standards and codes of tree species structure

表2 群落結(jié)構(gòu)類型劃分標(biāo)準(zhǔn)與代碼Tab.2 Classification standards and codes of community structure types

2.3.3自然度的確定

喬木林按照現(xiàn)實(shí)森林類型與地帶性原始頂極森林類型的差異程度，或次生森林類型位于演替中的階段，劃分為5級(jí)自然度[3-5]。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3。

表3 自然度劃分標(biāo)準(zhǔn)與代碼Tab.3 Classification standards and codes of naturalness

2.3.4郁閉度的確定

對(duì)有林地、疏林地和灌木林地小班目測(cè)調(diào)查林冠對(duì)地面的覆蓋程度，取2位小數(shù)。

2.3.5林木蓄積量的測(cè)定

用卷尺對(duì)樣地內(nèi)各組成樹(shù)種進(jìn)行每木檢尺，測(cè)量樹(shù)高和胸徑，根據(jù)二元材積計(jì)算公式計(jì)算林木蓄積量，公式為：

V=aDbHc

(1)

式中：D為胸徑；H為樹(shù)高；a、b、c為參數(shù)。

2.3.6生態(tài)功能指數(shù)及等級(jí)

森林生態(tài)功能是指喬木林森林生態(tài)系統(tǒng)及其生態(tài)過(guò)程所形成的有利于人類生存與發(fā)展的生態(tài)環(huán)境條件與效用，包括水源涵養(yǎng)功能、水土保持功能、氣候調(diào)節(jié)功能、環(huán)境凈化功能、生物多樣性保護(hù)功能等。利用反映森林生物量、生物多樣性和森林結(jié)構(gòu)的有關(guān)特征因子，按相對(duì)重要性來(lái)綜合評(píng)定森林生態(tài)功能等級(jí)，竹林的蓄積量統(tǒng)一按類型II確定[3-5]。各項(xiàng)評(píng)價(jià)因子及分類標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

表4 森林生態(tài)功能評(píng)價(jià)因子及類型劃分標(biāo)準(zhǔn)Tab.4 Evaluation factors and classification criteria of forest ecological functions

評(píng)定森林生態(tài)功能時(shí)，先按下式計(jì)算綜合得分。

(2)

式中:Xi為第i項(xiàng)評(píng)價(jià)因子的類型得分值(類型I、II、III分別取1、2、3);Wi為各評(píng)價(jià)因子的權(quán)重。

根據(jù)綜合得分值按表5評(píng)定生態(tài)功能等級(jí)[3-5](表5)。另外，將綜合得分值的倒數(shù)定義為森林生態(tài)功能指數(shù)，公式為：

表5 森林生態(tài)功能等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)與代碼Tab.5 Evaluation standards and codes of forest ecological function grade

(3)

以此作為評(píng)定森林生態(tài)功能的定量指標(biāo)。該指數(shù)值≤1，數(shù)值越大，表明森林生態(tài)功能越好[3-5]。

3 結(jié)果與分析

3.1 樹(shù)種結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

經(jīng)兩期樣地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，針葉純林增加5個(gè)樣地，闊葉純林減少7個(gè)樣地，針葉相對(duì)純林增加5個(gè)樣地，闊葉相對(duì)純林減少6個(gè)樣地，闊葉混交林增加1個(gè)樣地，針闊混交林增加2個(gè)樣地，針葉混交林樣地個(gè)數(shù)未發(fā)生變化。上期樹(shù)種結(jié)構(gòu)以針葉純林和闊葉純林為主，兩者比重達(dá)51.6%，本期樹(shù)種結(jié)構(gòu)以針葉純林和針葉相對(duì)純林為主，兩者比重達(dá)61.7%。

趨勢(shì)分析結(jié)果表明，針葉純林明顯增加，闊葉純林在逐步減少(表6)。

表6 2014年和2019年兩期樹(shù)種結(jié)構(gòu)對(duì)比Tab.6 Comparison of tree species structure in 2014 and 2019

3.2 群落結(jié)構(gòu)對(duì)比分析

經(jīng)兩期樣地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，簡(jiǎn)單群落結(jié)構(gòu)增加8個(gè)樣地，較完整群落結(jié)構(gòu)增加7個(gè)樣地，比較完整群落結(jié)構(gòu)減少5個(gè)樣地。上期群落結(jié)構(gòu)總體水平保持在較完整范圍，本期調(diào)查比較完整群落結(jié)構(gòu)樣地有所減少，簡(jiǎn)單群落結(jié)構(gòu)和較完整群落結(jié)構(gòu)比重增加。分析結(jié)果表明，近年國(guó)家級(jí)公益林區(qū)內(nèi)人為活動(dòng)等外界影響因素增多(表7)。

表7 2014年和2019年兩期群落結(jié)構(gòu)對(duì)比Tab.7 Comparison of community structure in 2014 and 2019

3.3 自然度對(duì)比分析

經(jīng)兩期樣地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，自然度Ⅰ級(jí)減少37個(gè)樣地，Ⅱ級(jí)減少12個(gè)，Ⅲ級(jí)增加24個(gè)，Ⅳ級(jí)增加19個(gè)，Ⅴ級(jí)增加6個(gè)。前期監(jiān)測(cè)處于原始或受人為影響很小而處于基本原始狀態(tài)和有明顯人為干擾的天然森林類型或處于演替后期的次生森林類型。本期監(jiān)測(cè)結(jié)果，人為干擾很大的次生森林類型處于次生演替的后期階段，除先鋒樹(shù)種外，也可見(jiàn)頂極樹(shù)種出現(xiàn)，人為干擾很大，演替逆行，處于極為殘次的次生林階段(表8)。

表8 2014年和2019年兩期自然度對(duì)比Tab.8 Comparison of naturalness in 2014 and 2019

3.4 郁閉度對(duì)比分析

經(jīng)兩期樣地監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，樣地內(nèi)國(guó)家級(jí)公益林郁閉度逐年提高，上期郁閉度超過(guò)0.5的林分占75%，本期郁閉度超過(guò)0.5的林分占88.3%。樣地郁閉度出現(xiàn)反差的原因可能是由于受人為調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)等因素的影響所致(表9)。

表9 2014年和2019年兩期郁閉度對(duì)比Tab.9 Comparison of canopy density in 2014 and 2019

3.5 活立木蓄積量對(duì)比分析

經(jīng)兩期典型樣地活立木蓄積量監(jiān)測(cè)對(duì)比分析，總體上樣地活立木蓄積量出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，增長(zhǎng)最多的是38號(hào)樣地，增長(zhǎng)蓄積量25.27 m3；但個(gè)別樣地蓄積量出現(xiàn)減少情況，共有10個(gè)樣地活立木蓄積量減少，減少最多的是56號(hào)樣地，減少蓄積量10.25 m3；減少最少的是57號(hào)樣地，減少蓄積量0.29 m3。經(jīng)分析認(rèn)為，樣地活立木蓄積量減少主要原因?yàn)槿藶榛顒?dòng)影響、病蟲(chóng)害嚴(yán)重和樹(shù)木自然枯死，其中1號(hào)、41號(hào)、43號(hào)、57號(hào)和60號(hào)樣地為人為活動(dòng)影響所致；28號(hào)和56號(hào)樣地為病蟲(chóng)害影響所致；17號(hào)、34號(hào) 和35號(hào)為樹(shù)木自然枯死(表10)。

表10 2014年和2019年兩期樣地活立木蓄積量對(duì)比Tab.10 Comparison of volume of standing trees in the two sample plots in 2014 and 2019

續(xù)表10

續(xù)表10

趨勢(shì)分析結(jié)果表明，總體上監(jiān)測(cè)樣地活立木蓄積量呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)趨勢(shì)(圖2)。

圖2 兩期樣地活立木蓄積量增長(zhǎng)趨勢(shì)對(duì)比Fig.2 Comparison of growth trend of standing stock in two sample plots

經(jīng)對(duì)全市60個(gè)典型樣地活立木蓄積量進(jìn)行對(duì)比分析，活立木總蓄積增長(zhǎng)290.31 m3，平均樣地蓄積增加4.84 m3，總體上監(jiān)測(cè)樣地活立木蓄積量呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，監(jiān)測(cè)樣地范圍內(nèi)國(guó)家級(jí)公益林管護(hù)較好(表11)。

表11 2014年和2019年兩期樣地活立木總蓄積量對(duì)比Tab.11 Comparison of total volume of standing trees in sample plots in 2014 and 2019 m3

3.6 森林生態(tài)功能等級(jí)對(duì)比分析

經(jīng)兩期樣地森林生態(tài)功能指數(shù)分析計(jì)算，2019年森林生態(tài)功能等級(jí)類型為“好”的樣地相較2014年減少6個(gè)；類型為“中”的增加6個(gè)，為57個(gè)樣地，類型為“差”的3個(gè)樣地不變。由此得出澄江市國(guó)家級(jí)生態(tài)功能等級(jí)總體評(píng)價(jià)為“中”等(表12)。

表12 2014年和2019年兩期樣地生態(tài)功能等級(jí)分析Tab.12 Ecological function grade analysis of sample plots in 2014 and 2019 個(gè)

趨勢(shì)分析結(jié)果表明，2019年生態(tài)功能等級(jí)相較2014年出現(xiàn)降低趨勢(shì)，主要集中在生態(tài)功能中等級(jí)水平(圖3)。

圖3 2014年和2019年兩期生態(tài)功能等級(jí)對(duì)比Fig.3 Comparison of ecological function grades of sample plots in 2014 and 2019

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

經(jīng)2014年和2019年兩期國(guó)家級(jí)公益林典型樣地監(jiān)測(cè)因子對(duì)比分析，樹(shù)種結(jié)構(gòu)更趨于針葉化，樣地內(nèi)國(guó)家級(jí)公益林郁閉度逐漸提高，活立木蓄積量出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，生態(tài)功能保持在中等級(jí)水平。總體上，澄江市國(guó)家級(jí)公益林質(zhì)量逐年提升、功能增強(qiáng)；森林資源有序增長(zhǎng)，生態(tài)環(huán)境逐步改善，國(guó)家級(jí)公益林管護(hù)成效顯著。

4.2 建議

1)結(jié)合澄江市生態(tài)公益林實(shí)際，建立長(zhǎng)期的固定觀測(cè)樣地，完善相關(guān)技術(shù)規(guī)程，增加國(guó)家級(jí)公益林典型樣地?cái)?shù)量，由于前期與本期樣地地類單一，建議下期典型樣地增設(shè)灌木林地等，典型樣地覆蓋點(diǎn)應(yīng)覆蓋全市所有國(guó)家級(jí)公益林地類，對(duì)樣地每個(gè)方位角增加相應(yīng)的定位物，由于上期(2014年)未對(duì)樣地內(nèi)活立木進(jìn)行每木定位調(diào)查，無(wú)法確定固定樣地內(nèi)枯死木、枯立木和采伐木的數(shù)量及蓄積，所以本期無(wú)法做消耗量調(diào)查。因此，應(yīng)確定固定樣地內(nèi)活立木數(shù)量，對(duì)樣地內(nèi)所有立木進(jìn)行樣木位置圖繪制，以便在下一期調(diào)查中獲取樣地枯立木、枯死木及采伐木數(shù)量和蓄積等，完善樣地各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)分析，為后期公益林典型樣地監(jiān)測(cè)鋪定基礎(chǔ)，形成統(tǒng)一指標(biāo)的生態(tài)公益林監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

2)進(jìn)一步完善澄江市國(guó)家公益林監(jiān)測(cè)體系。通過(guò)對(duì)設(shè)置的固定樣地進(jìn)行長(zhǎng)期定時(shí)觀測(cè)和信息采集、整理和分析，研究生態(tài)公益林隨時(shí)空變化規(guī)律，從而對(duì)公益林的保護(hù)管理措施進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期完善提高對(duì)生態(tài)公益林的管理水平。