王定躍，時(shí) 波，陳世清，李文華，林錦濤

(1.深圳市梧桐山風(fēng)景名勝區(qū)管理處，廣東 深圳 518004；2.廣州市綠化公司，廣東 廣州 510440；3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣東 廣州 510642)

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)森林密度研究取得了大量成果。理論方面，研究了林木生長(zhǎng)與林分密度的關(guān)系，經(jīng)營(yíng)目的與間伐的關(guān)系；實(shí)踐方面，制定了包括間伐強(qiáng)度、間伐周期、間伐類(lèi)型在內(nèi)的比較完整的撫育間伐技術(shù)體系[1—2]。研究目的主要集中在提高木材產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益方面。如今，為提高森林美學(xué)價(jià)值的風(fēng)景林密度研究成為風(fēng)景林研究的熱點(diǎn)之一。對(duì)風(fēng)景林進(jìn)行合理的密度調(diào)控，可有效改善林木生長(zhǎng)狀況和林分結(jié)構(gòu)，有助于保護(hù)群落多樣性，提高風(fēng)景林觀賞價(jià)值。

毛棉杜鵑Rhododendron moulmainense是杜鵑花科杜鵑屬常綠灌木或小喬木，高3～12 m，胸徑5～30 cm，花期3～4月，花大而鮮艷，是較稀缺的高山杜鵑種類(lèi)。毛棉杜鵑極具觀賞價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值[3]，是深圳市梧桐山風(fēng)景區(qū)的特色景觀[4—5]。通過(guò)調(diào)查，半光照條件下，毛棉杜鵑幼苗生長(zhǎng)較快，整體景觀效果較好[6]，但是在深圳梧桐山風(fēng)景區(qū)，毛棉杜鵑是森林演替初中級(jí)階段的產(chǎn)物，隨著群落正向演替，正逐漸被以浙江潤(rùn)楠Machilus chekiangensis、亮葉冬青Ilex nitidissima等為主的地帶性頂級(jí)群落代替[7]。因此，為維持毛棉杜鵑景觀林的可持續(xù)性，需有必要對(duì)毛棉杜鵑群落進(jìn)行密度分析與控制。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

試驗(yàn)地位于深圳梧桐山風(fēng)景區(qū)鳳谷鳴琴景區(qū)的小梧桐和萬(wàn)花屏，地理坐標(biāo) 113°17′～114°18′E，22°23′～22°43′N(xiāo)，屬南亞熱帶溫暖濕潤(rùn)的海洋性季風(fēng)氣候；年平均氣溫22.4 ℃，最熱月均溫28.2 ℃，最冷月均溫14.1 ℃，極端最低氣溫0.2 ℃，極端最高氣溫38.7 ℃；全年無(wú)霜期平均為335 d；年均降雨量1926.8 mm[8]。毛棉杜鵑在風(fēng)景區(qū)內(nèi)主要分布于海拔400 m以上的7個(gè)小班內(nèi)，面積約53.0 hm2，2 m以上毛棉杜鵑約3萬(wàn)株，其中6個(gè)小班在鳳谷鳴琴景區(qū)[5]。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 萬(wàn)花屏試驗(yàn)地 撫育時(shí)間始于2006年6月，觀賞面積約8000 m2，2 m以上毛棉杜鵑500株以上。

1.2.1.1 上層喬木間伐 在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)設(shè)置12塊20 m × 20 m標(biāo)準(zhǔn)地，設(shè)置三種間伐強(qiáng)度(60%、50%、40%)，間伐后標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)上層喬木密度分別是低密度(＜250株·hm-2)、中密度(250～350株·hm-2)、高密度(＞350株·hm-2)。每種處理3個(gè)重復(fù)，并設(shè)置3 塊對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)地，共12塊標(biāo)準(zhǔn)地。標(biāo)準(zhǔn)地控制毛棉杜鵑密度在低密度水平(＜1000株·hm-2)，撫育措施如施肥、修枝、除草割藤等均一致。

記錄每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地海拔高度、經(jīng)緯度，坡度、坡位、坡向；按樹(shù)種分別進(jìn)行每木檢尺(起測(cè)徑階為2 cm)，調(diào)查胸徑(D)、樹(shù)高(H)、南北冠幅(CWNS)、東西冠幅(CWEW)等。

1.2.1.2 毛棉杜鵑密度調(diào)查 在上層喬木均為中密度的條件下，通過(guò)調(diào)研，選擇毛棉杜鵑密度不同的標(biāo)準(zhǔn)地(低密度，＜1000株·hm-2；中密度，1000～1250株·hm-2；高密度，＞1250株·hm-2)。每種林分各設(shè)置20 m × 20 m三塊重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)地(表1)，調(diào)查毛棉杜鵑胸徑、樹(shù)高、冠幅、第一活枝高(LCL)等。

表1 萬(wàn)花屏試驗(yàn)地毛棉杜鵑最佳密度調(diào)查T(mén)able 1 Investigation on the optimum density of Rhododendron moulmainense in wanhuaping

1.2.2 小梧桐試驗(yàn)地 撫育時(shí)間為2016年5月，該試驗(yàn)地觀賞面積較大，達(dá)30 000 m2左右，有近5000株2 m以上毛棉杜鵑。經(jīng)實(shí)地踏勘，萬(wàn)花屏與小梧桐兩地?fù)嵊暗娘L(fēng)景林密度情況基本一致。

通過(guò)萬(wàn)花屏試驗(yàn)地的撫育試驗(yàn)，作者已獲得關(guān)于毛棉杜鵑風(fēng)景林密度的相關(guān)結(jié)果。設(shè)置小梧桐試驗(yàn)地是為了驗(yàn)證萬(wàn)花屏撫育技術(shù)的有效性及推廣效果，同時(shí)盡快實(shí)現(xiàn)梧桐山毛棉杜鵑“花海”景觀效益，為深圳市創(chuàng)建“國(guó)家森林城市”、打造“世界著名花城”提供助力。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1 數(shù)據(jù)處理 使用 Microsoft Excel 2010軟件分別匯總標(biāo)準(zhǔn)地物種數(shù)、株數(shù)等基本數(shù)據(jù)，計(jì)算喬木平均樹(shù)高、平均胸徑、平均冠幅及樹(shù)冠表面積、長(zhǎng)度和體積；冠幅為東西冠幅CWEW和南北冠幅CWNS平均值，偏冠度則為二者比值。此外，使用SPSS 22.0進(jìn)行單因素分析，對(duì)上層喬木密度與毛棉杜鵑樹(shù)高、胸徑的相關(guān)性進(jìn)行分析。

樹(shù)冠表面積(CS)=π×(CWNS+CWEW)2/16；樹(shù)冠長(zhǎng)度(CL)=H-LCL；樹(shù)冠體積(CV)= CS×CL/3。

1.3.2 毛棉杜鵑最低密度控制 陸兆蘇等[9]認(rèn)為，用材林上的樹(shù)冠系數(shù)法適用于風(fēng)景林，但韋翠鸞等[1]認(rèn)為風(fēng)景林的配置不應(yīng)該是均勻的，該方法是不盡合理的。通過(guò)分析，樹(shù)冠系數(shù)法適用于營(yíng)造以中、遠(yuǎn)景觀賞為主的風(fēng)景林，可以保證景觀的連續(xù)性，避免出現(xiàn)較大的林窗。

通過(guò)樹(shù)冠系數(shù)法得到單位面積毛棉杜鵑最低株數(shù)。計(jì)算公式：N·hm-2=1×104×(K×H)-2

式中：K為樹(shù)冠系數(shù)，即標(biāo)準(zhǔn)地中毛棉杜鵑平均冠幅與平均樹(shù)高之比；H為群落林分平均高；(K×H)2實(shí)質(zhì)上是毛棉杜鵑在群落中的單株?duì)I養(yǎng)面積；N為單位面積毛棉杜鵑最低株數(shù)，即最低密度控制值[1,10]。

2 結(jié)果與分析

2.1 上層喬木密度指標(biāo)

調(diào)查表明，標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)上層喬木主要以浙江潤(rùn)楠、短序潤(rùn)楠、亮葉冬青等為主；其次是羅浮柿、鴨腳木等樹(shù)種。通過(guò)不同強(qiáng)度間伐，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)毛棉杜鵑各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析。

2.1.1 對(duì)毛棉杜鵑樹(shù)高的影響 標(biāo)準(zhǔn)地毛棉杜鵑樹(shù)高與上層喬木密度變化關(guān)系結(jié)果顯示，萬(wàn)花屏和小梧桐地區(qū)回歸系數(shù)顯著性值分別為0.034(P＜0.05)、0.04(P＜0.05)，表明兩個(gè)地區(qū)上層喬木數(shù)量與樹(shù)高之間呈正態(tài)分布，且顯著(圖1)。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)上層喬木密度在250～350株·hm-2區(qū)間時(shí)，毛棉杜鵑樹(shù)高最高。

2.1.2 對(duì)毛棉杜鵑胸徑的影響 由于毛棉杜鵑在1.3 m以下具有較多分枝，為直觀表現(xiàn)胸徑變化，將所有分支胸徑記錄下來(lái)，取平均值。標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)毛棉杜鵑胸徑與上層喬木密度變化關(guān)系如圖1所示，萬(wàn)花屏和小梧桐回歸系數(shù)顯著性值分別為 0.0116(P＜0.05)、0.0101(P＜0.05)，表明兩個(gè)地區(qū)上層喬木數(shù)量與胸徑之間呈正態(tài)分布，且顯著。當(dāng)上層喬木密度在250～350株·hm-2區(qū)間時(shí)，毛棉杜鵑胸徑最大。

圖1 上層喬木密度與毛棉杜鵑樹(shù)高和胸徑變化關(guān)系Fig. 1 Relationship of upper tree and height, DBH of Rhododendron moulmainense in sample plots

2.1.3 對(duì)毛棉杜鵑樹(shù)冠指標(biāo)的影響 經(jīng)過(guò)輕度撫育后，上層喬木密度＞350株·hm-2，小梧桐和萬(wàn)花屏毛棉杜鵑冠幅最小，偏冠度最小，樹(shù)冠表面積及樹(shù)冠體積同樣最小，毛棉杜鵑整體長(zhǎng)勢(shì)低于中度撫育和強(qiáng)度撫育。經(jīng)過(guò)強(qiáng)度撫育之后，生長(zhǎng)勢(shì)不如中度撫育(即上層喬木密度為250～350株·hm-2)(表2)。因此，撫育后的毛棉杜鵑樹(shù)冠指標(biāo)變化情況表明，上層喬木密度250～350株·hm-2的樹(shù)冠指標(biāo)更好。

表2 上層喬木密度與毛棉杜鵑樹(shù)冠指標(biāo)變化Table 2 Effects of the upper tree density on canopy index of Rhododendron moulmainense

2.2 毛棉杜鵑密度的確定

2.2.1 不同密度對(duì)毛棉杜鵑生長(zhǎng)的影響 小梧桐地區(qū)毛棉杜鵑密度X1與樹(shù)高Y1關(guān)系為：Y1=－0.0028X1＋9.7177，R12為 0.9501；萬(wàn)花屏地區(qū)為：Y2=－0.0021X2+10.442，R22為 0.8313(圖 2)?；貧w直線對(duì)觀測(cè)值的擬合程度較好。由此可見(jiàn)，毛棉杜鵑密度與樹(shù)高呈線性關(guān)系，隨著毛棉杜鵑密度增加，毛棉杜鵑個(gè)體生長(zhǎng)空間變小，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)激烈，長(zhǎng)勢(shì)變差。

由圖2可以看出，小梧桐地區(qū)毛棉杜鵑密度X3與胸徑Y(jié)3之間線性關(guān)系為Y3=－0.0039X3＋12.093，R32為0.9431；萬(wàn)花屏地區(qū)為Y4=－0.0102X4＋22.332，R42為0.9319。由此可見(jiàn)，毛棉杜鵑密度與胸徑呈線性關(guān)系，隨著毛棉杜鵑密度增加，胸徑逐漸減小。

圖2 毛棉杜鵑密度與其樹(shù)高和胸徑變化關(guān)系Fig. 2 Relationship of density and height, DBH of Rhododendron moulmainense in sample plots

冠幅方面，隨著毛棉杜鵑密度的增加，冠幅逐漸減小，并且偏冠度越來(lái)越小，偏冠現(xiàn)象更加嚴(yán)重。這可能是種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)愈加嚴(yán)重，樹(shù)木為了獲取更多陽(yáng)光造成的。

2.2.2 毛棉杜鵑最低密度 毛棉杜鵑生態(tài)景觀林所呈現(xiàn)的效果以花海最佳。目前萬(wàn)花屏地區(qū)已形成花海景觀，同時(shí)，經(jīng)過(guò)撫育后，一個(gè)景觀效果比萬(wàn)花屏更為震撼的小梧桐杜鵑谷花海也正在形成。通過(guò)對(duì)不同毛棉杜鵑密度標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)毛棉杜鵑樹(shù)高、胸徑及樹(shù)冠指標(biāo)等數(shù)據(jù)的分析，可以得知，密度越低，種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)越緩和，毛棉杜鵑具有充足的生長(zhǎng)空間，長(zhǎng)勢(shì)越好；但同時(shí)考慮到景觀效果，避免出現(xiàn)較大林窗，現(xiàn)階段的毛棉杜鵑密度應(yīng)根據(jù)單株?duì)I養(yǎng)面積進(jìn)行最低密度控制。

由表4可知，小梧桐地區(qū)平均冠幅3.1 m，單株?duì)I養(yǎng)面積約15.7 m2，最低密度733株·hm-2；萬(wàn)花屏地區(qū)毛棉杜鵑平均冠幅較大，單株?duì)I養(yǎng)面積(K·H)2約 22.85 m2，最低密度 437 株·hm-2。

表3 不同密度毛棉杜鵑樹(shù)冠指標(biāo)Table 3 Canopy indexes of different densities of Rhododendron moulmainense

表4 不同地區(qū)毛棉杜鵑最低密度Table 4 The lowest density of Rhododendron moulmainense in different areas

3 結(jié)論與討論

毛棉杜鵑是喜光植物，浙江潤(rùn)楠、亮葉冬青等上層喬木密度過(guò)大會(huì)抑制其生長(zhǎng)，通過(guò)間伐可以恢復(fù)毛棉杜鵑的生長(zhǎng)勢(shì)；但毛棉杜鵑并不適應(yīng)完全光照，夏日強(qiáng)光會(huì)對(duì)其造成損傷，適當(dāng)?shù)拇髽?shù)遮陰對(duì)其有一定的保護(hù)作用。另外，初春時(shí)節(jié)浙江潤(rùn)楠、紅楠新葉嫩黃紅色，在大片深綠的毛棉杜鵑片層上方形成一把把“紅傘”，極具景觀效果。因此，高大喬木對(duì)毛棉杜鵑林景觀并不是完全無(wú)益的，在毛棉杜鵑林的撫育過(guò)程中應(yīng)正確處理好二者關(guān)系，保留樹(shù)勢(shì)高大、優(yōu)美的上層喬木。

中度撫育后毛棉杜鵑長(zhǎng)勢(shì)最好，其原因有幾點(diǎn)。首先是光照，毛棉杜鵑喜光，但忌強(qiáng)光照，在烈日午時(shí)會(huì)有光合“午休”現(xiàn)象[11]，中度撫育可以滿(mǎn)足其喜光但不能適應(yīng)強(qiáng)光的需求。其次是水肥，浙江潤(rùn)楠、亮葉冬青等上層喬木生長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于毛棉杜鵑，對(duì)水肥的需求比較旺盛，通過(guò)間伐，可以緩和種間競(jìng)爭(zhēng)。最后是生長(zhǎng)空間，浙江潤(rùn)楠、亮葉冬青等上層喬木長(zhǎng)勢(shì)高大，毛棉杜鵑生長(zhǎng)空間遭到擠壓，導(dǎo)致冠幅小、偏冠等現(xiàn)象，通過(guò)間伐能給予毛棉杜鵑充分的生長(zhǎng)空間。因此，當(dāng)上層喬木密度為 250～350株·hm-2時(shí)，毛棉杜鵑在群落中的種間競(jìng)爭(zhēng)較小，其樹(shù)高、胸徑等值普遍高于其他密度下的目標(biāo)樹(shù)種，個(gè)體生長(zhǎng)達(dá)到最優(yōu)。由于不受上層喬木的遮光影響，毛棉杜鵑冠幅較大，偏冠度較大，可以為開(kāi)花結(jié)實(shí)提供更多空間。

為保證毛棉杜鵑具有充足的生長(zhǎng)空間，又兼顧生態(tài)景觀林的景觀連續(xù)性，避免出現(xiàn)較大的林窗，通過(guò)樹(shù)冠系數(shù)法得到萬(wàn)花屏地區(qū)毛棉杜鵑最低密度437株·hm-2；小梧桐地區(qū)最低密度733株·hm-2。

當(dāng)然，群落及其整體環(huán)境也處于不斷發(fā)展變化中，及時(shí)了解和掌握群落及其所處環(huán)境的現(xiàn)狀與變化是對(duì)景觀生態(tài)林可持續(xù)管理評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)和依據(jù)。未來(lái)可以建立以遙感技術(shù)或互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為信息源，以GIS為平臺(tái)的景觀林與環(huán)境監(jiān)測(cè)管理信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)景區(qū)監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、預(yù)警、管理一體化科學(xué)監(jiān)控以及利益相關(guān)者溝通協(xié)調(diào)平臺(tái)，從而促進(jìn)梧桐山毛棉杜鵑生態(tài)景觀林可持續(xù)管理。