不同林龄杉木林生态功能评价及障碍因子分析

Evaluation of ecological functions and analysis of obstacle factors in Cunninghamia lanceolata forests of different stand ages

摘要

目的 科学评价福建省长汀县楼子坝国有林场不同林龄杉木林的生态功能综合状况，明确其主要影响因素与提升方向，为该区域杉木林生态经营与功能优化提供数据支撑和科学依据。 方法 选取该林场5个不同林龄的杉木林设置代表性样地，从水源涵养、保育土壤和林下植被多样性3个维度，选取14个指标构建综合评价体系；采用层次分析法确定指标权重，结合加权综合指数法量化生态功能综合评价值，运用系统障碍度模型识别制约生态功能提升的关键障碍因子。 结果 ①杉木林生态功能综合评价值排序为11 a林分（0.72）>7~8 a林分（0.31）>3~4 a林分（0.28），评价等级分别为Ⅱ级、Ⅳ级、Ⅳ级。生态功能总体随林龄增长呈提升趋势。 ②随着林龄增加，水源涵养和保育土壤功能呈提升趋势，林下植被多样性功能呈下降趋势。 ③不同林龄段杉木林的核心障碍因子存在显著阶段性差异。3~4 a林分以枯落物有效拦蓄量、土壤有效蓄水量、土壤侵蚀强度为主，7~8 a林分以枯落物有效拦蓄量、土壤有机质含量为主，11 a林分以土壤有效蓄水量、Shannon-Wiener指数、Simpson指数为主。 结论 针对该区域杉木林生态经营与功能优化，应实施差异化改善策略，针对3~4 a林分可人工增施混合枯落物，沿等高线设置鱼鳞坑与截水沟；针对7~8 a林分采用沟施方式施用腐熟落叶肥或有机肥，引入乡土阔叶树构建混交林。针对11 a林分采取林下植被调控措施，适度保留乡土灌木和草本植物，并进行混交改造。

Abstract

Objective The comprehensive ecological functions of Cunninghamia lanceolata forests of different stand ages in Louziba state-owned forest farm， Changting County， Fujian Province， were evaluated in order to identify the main influencing factors and improvement directions， and to provide data support and a scientific basis for ecological management and function optimization of C. lanceolata forests in this region. Methods Representative plots were established in five C. lanceolata stands of different stand ages. A comprehensive evaluation system consisting of 14 indicators was constructed from three dimensions， namely water conservation， soil conservation， and understory vegetation diversity. The analytic hierarchy process was used to determine indicator weights， the weighted comprehensive index method was used to quantify the comprehensive ecological function value， and the system obstacle degree model was applied to identify the key obstacle factors restricting ecological function improvement. Results ① The comprehensive ecological function values of the C. lanceolata stands were ranked as 11 a （0.72） > 7—8 a （0.31） > 3—4 a （0.28）， corresponding to Grade Ⅱ， Grade Ⅳ， and Grade Ⅳ， respectively， indicating that ecological functions generally improved with increasing stand age. ② With increasing stand age， water conservation and soil conservation functions showed an increasing trend， whereas understory vegetation diversity showed a decreasing trend. ③ The core obstacle factors differed significantly among stand ages. For 3—4 a stands， the main obstacle factors were effective litter interception， effective soil water storage， and soil erosion intensity. For 7—8 a stands， the main factors were effective litter interception and soil organic matter content. For 11 a stands， the main factors were effective soil water storage， the Shannon-Wiener index， and the Simpson index. Conclusion Differentiated improvement strategies should be adopted for ecological management and function optimization of C. lanceolata forests in this region. For 3—4 a stands， mixed litter can be added manually， and fish-scale pits and interception ditches can be arranged along contour lines. For 7—8 a stands， decomposed leaf manure or organic fertilizer can be applied in furrows， and native broad-leaved trees can be introduced to establish mixed forests. For 11 a stands， understory vegetation regulation measures should be adopted， with appropriate retention of native shrubs and herbs， together with mixed-stand transformation.

Graphical abstract

关键词

楼子坝国有林场 / 杉木林 / 生态功能 / 层次分析法 / 障碍度模型

Key words

Louziba state-owned forest farm / Cunninghamia lanceolata forest / ecological function / analytic hierarchy process / obstacle degree model

文献参数： 霍鑫豪， 林根根， 岳辉， 等.不同林龄杉木林生态功能评价及障碍因子分析［J］.水土保持通报，2026，46（4）：448-456. Citation:Huo Xinhao， Lin Gengen， Yue Hui， et al. Evaluation of ecological functions and analysis of obstacle factors in Cunninghamia lanceolata forests of different stand ages ［J］. Bulletin of Soil and Water Conservation，2026，46（4）：448-456.

森林是自然界中储量丰厚且弥足珍贵的“绿色财富”^［1］，既能够为人类社会供给各类有形物质产品，又能输出优质的生态服务^［2］。生态服务是生态系统及其过程为人类创造和维持的环境条件和利益^［3］。而森林具备水土保持、水源涵养、固碳释氧、大气净化、生物多样性保育、营养物质累积等多重生态功能^［4-8］。当前，人口、资源与环境协调发展的理念愈发深入人心，森林生态功能相关研究始终是学界关注的焦点议题^［9-10］。相关研究覆盖从全球森林生态系统的宏观尺度探索^［11］，到具体林场、小流域以及森林群落的微观尺度分析^［12］，但由于生态功能评价体系缺乏统一标准，不同研究得出的评价结果往往存在显著差异。

层次分析-模糊综合评价法作为评价中的重要技术手段，本质是一种定性分析与定量计算相结合的综合评价模式，目前已广泛应用于林地生态系统^［13］、水域生态环境等^［14］各类场景的生态功能评价实践。该方法核心在于融合层次分析法与模糊综合评价法的技术优势：首先通过层次分析法完成评价体系的结构拆解与层级划分，明确各指标的逻辑关系；随后借助模糊综合评价法对评价对象的各项表现进行多维度评判，构建模糊评判矩阵；最终通过整合后的评价模型计算得出综合评价值^［15-16］。例如，台辉等^［17］利用层次分析法和模糊评价法构建残塬沟壑区苹果园生态功能评价指标模型，对其生态功能进行综合评价并进行分级，探究了影响其生态功能提升的主要影响因子。王举位等^［13］对达拉特旗沙棘生态功能进行综合评价分级，验证该方法的可行性。梅光义等^［18］以北京十三陵林场不同年份数据，计算生态功能指数，进行林分质量和生态功能的评价。

杉木（Cunninghamia lanceolata）作为中国南方速生优质用材林的核心造林树种，其人工林分对南方集体林区的生态环境稳态维持与森林生态系统功能发挥具有不可替代的作用^［19］。但值得关注的是，随着杉木人工林连栽代数的递增，单位面积木材产出量呈现持续下滑态势，而其生态功能的逐步衰退，已在相当程度上成为限制该区域林业可持续发展的关键瓶颈^［20-21］。杉木人工林生态功能退化问题已成为生态学领域学者与林业生产实践部门共同聚焦的核心议题。例如，余朝晖^［19］通过对杉木人工林综合服务价值评价，发现成过熟林综合服务价值逐年降低。杨玉盛等^［22］通过对福建省南平市王台镇溪后村3代杉木林水源涵养功能对比，发现随着杉木连栽代数的增加，林分水源涵养功能下降。傅瑞青^［23］通过细柄阿丁枫杉木与杉木萌芽林混交，发现混交林的水源涵养能力有较大程度提高。潘红林等^［24］在湖南省浏阳市与湖北省虎爪山，对区域杉木人工林林下植被多样性研究发现，草本多样性及生物量随林龄增长持续下降。当前针对杉木林生态功能的研究多集中于成熟林或连栽林分^［19］，而中幼龄林作为林分生长的关键过渡阶段，其生态功能动态演变规律及限制因子尚未明确，导致针对性经营技术缺乏。因此有必要引入系统障碍度模型，对林地生态功能发展的影响因子进行探究，进一步识别林地生态功能发展中的障碍因子，提高评价的准确性和针对性。

本研究以福建省长汀县楼子坝国有林场为研究区，选取不同林龄（3~11 a）杉木人工林的代表性样地。所选5个林龄杉木人工林样地均为林场规模化经营的核心中幼龄代表性样地，无特殊干扰，能够反映南方中幼龄杉木人工林的普遍特征。研究结果对同类区域的杉木林生态经营具有较强的参考价值。从水源涵养、保育土壤和林下植被多样性功能出发，构建符合该区域的生态功能综合评价体系，引入障碍度模型，探究不同林龄（3~11 a）杉木人工林生态功能的演变特征和制约各林龄杉木林生态功能提升的关键障碍因子，并提出适配不同林龄杉木人工林的生态功能优化路径，为南方中幼龄杉木林精细化经营及生态功能提升提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区位于福建省龙岩市长汀县楼子坝国有林场，该区域地处武夷山脉南麓低山丘陵地带，属中亚热带季风湿润气候，是南方杉木人工林的核心分布区，其立地条件（红壤、低山丘陵）、经营模式（纯林营造）与南方集体林区的杉木林经营现状高度一致。地理坐标介于北纬25°18′—26°02′，东经116°00′—116°40′之间。年均气温约18.3 ℃，多年平均降水量达1 700 mm，降水主要集中于4—6月的雨季时段，年无霜期282 d以上，土壤以酸性红壤为主，土层肥沃，pH值多在4.5~5.5之间，其地带性植被以亚热带常绿阔叶林（壳斗科、樟科、蔷薇科、山茶科）为主。本研究选择该地区杉木人工林为研究对象。

1.2 数据来源

在林场内以5个不同林龄（3 a，4 a，7 a，8 a，11 a）的中幼龄杉木林分别设置20 m×20 m样地，样地在坡度、海拔高度、造林密度等立地条件上具有相似性（表1），样地设置3组重复。

土壤和枯落物样品以及相关测定指标在2025年5月中旬开始采集，在样地中心及四角各设置30 cm×30 cm小样方，测量枯落物厚度，按未分解层和半分解层采集枯落物样品并称量其鲜重，以供实验室对枯落物各项指标进行测定。土壤样品按照《森林土壤分析方法》进行采集，土壤样品在每个样地沿对角线选取3个采样点，按0—10，10—20 cm和20—40 cm分层采集，用环刀（容积100 cm³）采集原状土样，采样时每层样品均在该层垂直厚度的中部位置获取（如0—10 cm层取2.5~7.5 cm深度），以避免层间过渡带干扰，最大限度反映土层实际情况，每层设3个重复，确保数据代表性和统计可靠性，先对单个样地各层次枯落物样品、土样分别取平均值，再对同一生长年限的3个样地同层采样点的值求平均作为最终值。枯落物有效拦蓄量通过室内浸泡法进行测定，土壤有效蓄水量通过容积法进行测定，土壤非毛管孔隙度的测定按照《森林土壤水分-物理性质的测定》进行测定。

地表径流量和土壤侵蚀强度数据通过设置径流小区监测获取，每个样地设置3个2 m×5 m径流小区（坡度15°），小区四周用铁皮围挡，底部设置集流槽与集流桶，收集一次降雨产流和泥沙量，每个样地数据取3个径流小区产流和泥沙量的平均值进行计算。

土壤有机质含量测定采用重铬酸钾容量法，土壤速效氮含量测定采用碱解扩散法，土壤速效磷含量测定采用0.5 mol/L的碳酸氢钠浸提、钼蓝比色法，土壤速效钾含量测定用1.0 mol/L的醋酸铵浸提、火焰光度计法。

林下植被多样性测定参考《森林生态系统林下植被多样性监测与评估规范》（LY/T 2241—2014）：在每个20 m×20 m标准样地内，布设3个 5 m×5 m灌木样方（调查灌木层物种名称、株数、盖度、平均高度）和3个 1 m×1 m草本样方（调查草本层物种名称、株数、盖度、平均高度），记录所有样方内出现的植被物种，计算 Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Margalef指数、Pielou指数及 Patrick指数。

1.3 评价指标体系的构建

在构建楼子坝国有林场生态功能评价体系时，遵循科学合理性、相对独立性、复合层次性等原则^［25-26］，将生态功能综合评价指标体系分为3个层次，包括目标层（A）、准则层（B）和指标层（C）。并在前人研究的基础上^［27］，结合楼子坝国有林场的实际情况，将楼子坝国有林场生态功能分为水源涵养、保育土壤和林下植被多样性3个方面，在指标选择上，结合楼子坝国有林场的自然情况和区域特性，采用频数统计法统计以往相关论文中使用频率较高的指标，尽可能全面地对指标进行初选；其次，根据独立性分析、对比分析法以及专家打分等方法，由上至下对初选指标进行筛选；最后，征求专家意见确定14项作为楼子坝国有林场生态功能评价体系的指标（表2）。

1.4 评价方法

1.4.1 指标权重计算

为确保层次分析法的应用科学性，本研究在专家咨询赋值法的基础上，进一步开展数学分析，对最大特征值进行一致性检验。若一致性检验系数C_CR<0.1，则表明层次总排序结果具备满意的一致性，此时可采纳该分析结论，进而明确各评价指标的权重分配。

1.4.2 评价指标量化

为破解评价指标量纲不一致的难题，本研究依托模糊数学相关理论，引入隶属函数法对各指标原始数据实施无量纲化处理。梯形隶属函数作为隶属函数体系中的重要类型之一，其核心构成包含半升梯形函数与半降梯形函数两大基本形式（表3）。

半升函数用于评价一定范围内数值越大越好的指标，公式为

E_i=\left\{\begin{array}{l}\mathrm{0}\\ \frac{x_{ij}-x_{ia}}{x_{ib}-x_{ia}}\\ \mathrm{1}\end{array}\right.\begin{array}{l}\left(x_{ij}\le x_{ia}\right)\\ \left(x_{ia}\le x_{ij}\le x_{ib}\right)\\ \left(x_{ij}\ge x_{ib}\right)\end{array}（1）

半降函数用于评价一定范围内数值越小越好的指标，公式为

E_i=\left\{\begin{array}{l}\mathrm{1}\\ \frac{x_{ib}-x_{ij}}{x_{ib}-x_{ia}}\\ \mathrm{0}\end{array}\right.\begin{array}{l}\left(x_{ij}\le x_{ia}\right)\\ \left(x_{ia}\le x_{ij}\le x_{ib}\right)\\ \left(x_{ij}\ge x_{ib}\right)\end{array}（2）

式中：x_{ij}为第i个指标，第j个样地的原始数据值； x_{ia}为指标x_{ij}的下限阈值；x_{ib}为指标x_{ij}的上限阈值。

1.4.3 各级系统效益评价值的确定

本研究采用加权综合指数法由下至上计算每个指标对各级子系统的影响，最后对整个系统进行全面的评价。

I={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^m}{w}_i{\displaystyle \sum _{j=\mathrm{1}}^n}{w}_{ij}{E}_{ij}（3）

式中：I为林场生态功能全系统评价值； E_{ij}为第i个子系统中第j个指标的评价值； w_{ij}为第i子系统中第j个指标在该层级所占的权重系数； w_i为第i子系统在该层级所占的权重系数。

1.4.4 生态功能综合评价等级

为直观明晰林场生态功能的综合状态，本研究结合台辉等^［17］的分级思路与专家咨询意见，以模糊数学理论为支撑，将生态功能综合评价等级划分为5个连续区间等级，总指数相近的林分在隶属关系上归为同一生态功能发展等级。楼子坝国有林场生态功能综合等级评价标准为：0.8~1.0为Ⅰ级，0.6~0.8为Ⅱ级，0.4~0.6为Ⅲ级，0.2~0.4为Ⅳ级，0~0.2为Ⅴ级。

1.4.5 系统障碍度模型

障碍度是指不利于生态功能发挥的障碍因素^［28］，本文在楼子坝国有林场生态功能评价的基础上，引入障碍度模型，采用因子贡献度、指标偏离度和障碍度对林场生态功能发展进行分析诊断，便于识别林场生态建设中的薄弱点，为优化林场生态服务工作提供决策参考。计算公式为：

I_j=\mathrm{1}-Y_j（4）

O_j=\frac{I_j{F}_j}{{\displaystyle \sum _{j=\mathrm{1}}^n}=I_j{F}_j}（5）

式中：I_j为第j个指标林场发展目标的差距，即100%与指标标准化值之差；Y_j为第j个指标的标准化值；O_j为第j个指标对林场发展的影响程度；F_j为第j个指标的因子贡献度，即指标对总目标的权重。

2 结果与分析

2.1 指标权重的确定

根据楼子坝国有林场生态功能综合评价体系，运用层次分析法分别计算准则层权重W₂和指标层权重W₃以及组合权重W_AHP，其中，准则层矩阵C_CR为0，水源涵养、保育土壤和林下植被多样性矩阵的C_CR值分别为0.089 8，0.015，0.017 4，均小于0.1，矩阵的权重值具有可信性，计算结果见表2。体系的准则层中，水源涵养所占比重最大，达到0.454，是影响林场生态功能水平的关键因素，其次是保育土壤和林下植被多样性，分别为0.364，0.182。指标层中，枯落物有效拦蓄量、土壤侵蚀强度、土壤有效蓄水量和土壤有机质含量的W_AHP分别为0.220，0.151，0.121，0.095，是林场生态功能状况的主要影响因子，其中Shannon-Wiener指数的W_AHP较高，是林场生态功能状况的重要影响因子。

2.2 楼子坝国有林场生态功能综合评价

2.2.1 指标评价值

将楼子坝国有林场生态功能各指标进行无量纲化处理，得到各指标的归一化评价值（图1）。随着林龄的增加，林场水源涵养和保育土壤子系统的各项指标基本呈现上升的趋势，而林下植被多样性的各项指标基本呈现不同程度下降的趋势。

水源涵养子系统中，枯落物有效拦蓄量和地表径流量评价值11 a时达到最大；土壤有效蓄水量和非毛管孔隙在7~8 a时达到最大。水源涵养各项指标评价值在3~4 a时，基本都为最小，主要与林龄较小，郁闭度小，对水分的固持能力弱有关。随着林龄增大，郁闭度增大，各项指标的评价值逐渐上升。

保育土壤子系统中，土壤侵蚀强度、土壤有机质含量、土壤速效氮含量和土壤速效磷含量评价值呈现先下降后上升的趋势，在11 a时达到最大。土壤速效钾含量评价值在3~8 a时呈现上升的趋势，在8 a时达到最大，在11 a时出现下降。这些指标评价值的下降主要与林下植被多样性下降有关，林下植被的减少导致土壤肥力一定程度受到影响。

林下植被多样性子系统中，各项指标评价值均在3~4 a时较大，之后呈现下降的趋势，这与林分郁闭度有关，年龄较小时，郁闭度小，林下植被生长条件好，随着郁闭度的增大，林下植被生长条件受限，出现下降的趋势。

2.2.2 子系统评价值及系统综合评价等级

生态功能作为一个复合系统，受到水源涵养、保育土壤和生物多样性的共同影响，从整体来看（图2）。水源涵养评价值和保育土壤评价值在11 a达到最大，分别为0.75，0.93，林下植被多样性评价值在3~4 a时最大，为0.84；水源涵养评价值在3~4 a时最小，为0.17，保育土壤评价值在3~4 a时最小，为0.14；林下植被多样性评价值在11 a最小，为0.22；水源涵养评价值和保育土壤评价值总体呈现递增的趋势，而林下植被多样性评价值呈现递减的趋势。

对比5个林龄的生态功能综合评价值表现为：11 a林分（0.72）>7~8 a林分（0.31）>3~4 a林分（0.28），综合评价值增幅的不同具体表现在子系统提升水平的差异。3~4 a时生态功能综合评价等级为Ⅳ级，7~8 a时也为Ⅳ级，11 a时达到Ⅱ级，这主要得益于水源涵养和保育土壤功能的上升。

2.3 楼子坝国有林场生态功能发展影响因素分析

通过系统障碍度模型计算研究区域各影响因子的障碍度（图3）。图3中颜色越深代表该因素对生态功能发展的影响程度越大。5个不同林龄的生态功能各影响因子的障碍度变化存在差异。3~4 a时主要障碍因子都为枯落物有效拦蓄量、土壤有效蓄水量和土壤侵蚀强度，分别占0.22，0.15和0.19，0.23和0.17，0.19；7~8 a时主要障碍因子为枯落物有效拦蓄量和土壤有机质含量分别为0.29，0.11和0.34，0.15；11 a时主要障碍因子为土壤有效蓄水量、Shannon-Wiener指数和Simpson指数，分别占0.26，0.20，0.15。

3 结 论

（1） 不同林龄杉木人工林生态功能综合评价值排序为：11 a林分（0.72）>7~8 a林分（0.31）>3~4 a林分（0.28），其评价等级分别为Ⅱ级、Ⅳ级、Ⅳ级，生态功能随林龄增长整体呈提升趋势。

（2） 水源涵养、保育土壤功能随林龄增长稳定提升，而林下植被多样性功能呈下降趋势，三者的协同与权衡效应决定了林分整体生态功能。

（3） 不同林龄杉木林的核心障碍因子存在差异：3~4 a林分以枯落物有效拦蓄量、土壤有效蓄水量、土壤侵蚀强度为主；7~8 a林分以枯落物有效拦蓄量、土壤有机质含量为主；11 a林分以土壤有效蓄水量、Shannon-Wiener指数、Simpson指数为主。

（4） 根据不同林龄的核心障碍因子实施改善措施，如针对3~4 a林分可人工增施混合枯落物，沿等高线设置鱼鳞坑与截水沟；针对7~8 a林分采用沟施方式施用腐熟落叶肥或有机肥，引入乡土阔叶树构建混交林；针对11 a林分采取林下植被调控措施，适度保留乡土灌木和草本植物，并进行混交改造。

4 讨 论

本研究以长汀县楼子坝国有林场不同林龄杉木林为对象，从水源涵养、保育土壤和林下植被多样性三大核心功能切入，通过构建综合评价体系并结合障碍度模型，揭示了杉木林生态功能的动态变化规律及限制因素，其结果既与现有研究形成呼应，也呈现出区域特有的生态特征，为南方杉木人工林的精细化经营提供了针对性参考。

4.1 杉木林生态功能演变特征

研究发现，随着林龄增加，杉木林生态功能综合评价值整体呈提升趋势，11 a生杉木林综合评价值（0.72）显著高于其他林龄，且达到Ⅱ级评价水平，这与余朝晖关于不同林龄杉木人工林生态功能的研究结论一致，印证了中龄杉木林在生态功能上的优势^［19］。从子系统来看，水源涵养和保育土壤功能随林龄增长呈现稳定提升态势，这一现象的核心驱动机制可从林分结构与土壤理化性质的协同变化中得到解释：随着杉木林生长，林分郁闭度逐步提高，枯落物累积量增加，其有效拦蓄量显著提升（11 a林分该项指标评价值最高），同时植被根系深度和密度增加，改善了土壤非毛管孔隙结构，增强了土壤对水分的入渗与蓄存能力，进而降低了地表径流量和土壤侵蚀强度。此外，枯落物分解过程中向土壤输入大量有机质及氮、磷、钾等营养元素，显著提升了土壤肥力，推动保育土壤功能持续优化，这与孙清琳等在云和县森林生态系统水源涵养功能评估中发现的林龄与“土壤蓄水、肥力呈正相关”的规律相符^［6］。

值得注意的是，林下植被多样性功能并未随林龄增长同步提升，反而呈下降趋势，3~4 a生林分林下植被多样性评价值较高，之后逐步下降，11 a林分降至较低水平。这一特征与杉木林的群落结构特性密切相关：3~4 a林分郁闭度适中，林下光照、水分条件良好，为各类草本、灌木植被的生长提供了适宜环境，使得物种丰富度和均匀度维持在较高水平；随着林龄增加，杉木林冠层郁闭度持续增大，林下光照资源匮乏，加之杉木自身对土壤养分的竞争性较强，导致林下伴生植被生长受限，物种数量减少，Shannon-Wiener指数和 Simpson指数显著下降，最终表现为林下植被多样性功能衰退。这一结果揭示了杉木人工林在生态功能上的“权衡效应”——水源涵养和保育土壤功能的强化可能以牺牲林下植被多样性为代价，这与王娜等^［7］在三峡库区森林生态系统服务权衡分析中发现的“单一树种人工林易出现生态功能失衡”的结论具有一致性。

4.2 生态功能障碍因子识别与启示

障碍度模型分析表明，不同林龄杉木林生态功能的主要障碍因子存在显著差异，其演变规律与林分生长阶段的生态过程特征高度耦合，这为分阶段精准调控提供了科学依据。

对于3~4 a生杉木林，障碍因子主要集中于枯落物有效拦蓄量、土壤有效蓄水量和土壤侵蚀强度，这是因为郁闭度低、枯落物积累少，土壤结构尚未得到有效改善，水土保持能力较弱。傅瑞青^［23］在福建省尤溪县通过研究发现杉木萌芽林及幼龄林通过营造细柄阿丁枫，改造成针阔混交林，可有效提升杉木林水源涵养能力。因此，针对这一阶段，可通过人工增施枯落物、设置临时水土保持工程（如鱼鳞坑、截水沟）、种植固氮植物等措施，增加地表覆盖，减少土壤侵蚀，快速提升土壤蓄水和抗侵蚀能力，也可以通过改造针阔混交林为杉木林生长创造稳定环境。

对于7~8 a生杉木林，障碍因子转变为枯落物有效拦蓄量、土壤有机质含量指数。余朝晖^［19］在福建省闽侯县地区研究发现，在杉木林林龄达到5 a以后，林分进入速生阶段和干材阶段，生长速度快，从土壤中吸收的营养物质多于林分养分归还量，反映出该阶段林分进入快速生长期，对养分需求增加，而枯落物分解速率与养分供给速率不匹配，同时林下光照减少导致林下植被多样性下降，开始制约生态系统稳定性。此时应采取林下植被调控措施，适度保留乡土灌木和草本植物，配合施用有机肥，促进枯落物分解和养分循环，同时通过混交改造（如搭配阔叶树种）提升群落多样性，缓解单一杉木林的连栽障碍。

对于11 a生杉木林，土壤有效蓄水量、Shannon-Wiener指数和 Simpson指数成为主要障碍因子，这与潘红林等^［24］所研究不同林龄杉木人工林林下植被多样性结果一致，杉木人工林中龄林的林下植被多样性下降，成为主要影响因素，表明林分结构趋于稳定，整体生态功能较强，水源涵养与土壤保育功能显著提升，但林冠郁闭度增大会影响林下植被，导致存在水分调控潜力不足和林下植被多样性匮乏的问题。针对这一阶段，可通过优化林分密度、开展择伐更新等措施，降低林冠郁闭度，改善林下微环境，同时引入共生树种构建混交林体系，提升林下植被多样性，同时通过松土改良土壤孔隙结构，增加有效蓄水量，实现生态功能的持续优化。

此外，从各子系统核心障碍因子来看，水源涵养的主要限制因素为枯落物有效拦蓄量，保育土壤的关键障碍是土壤侵蚀强度，而林下植被多样性的核心制约因子为Shannon-Wiener指数，这一结果明确了各功能提升的关键因子。结合张洪达等^［8］在大别山北麓植被水土保持功能评价中提出的分层逐级聚焦的思路，水源涵养功能强化可聚焦枯落物管理，保育土壤功能提升可重点开展水土保持工程与土壤改良，林下植被多样性恢复可通过林分结构优化与乡土物种引入实现，靶向破解这些障碍因子，最终达成杉木人工林生态功能的协同提升，为南方红壤区中幼龄杉木林的精细化经营提供针对性的指导。

4.3 研究局限性

本研究构建的评价体系涵盖了水源涵养、保育土壤和林下植被多样性三大核心功能，但未纳入固碳释氧、净化大气等重要生态功能指标，可能导致评价结果不够全面，未来可扩充指标体系与观测周期，新增固碳量、大气污染物吸附量等指标，开展连续3~5 a的定位观测，结合长期数据深入分析林龄、气候、经营措施对生态功能的综合影响，提升研究的学术深度与实践指导性。同时，本研究林龄梯度集中于3~11 a中幼龄林，未纳入成熟林，可能导致生态功能演变规律的完整性不足，难以揭示生态功能的长期演变规律，未来需扩大林龄跨度（如增加15 a，20 a生林分）进一步验证结论，并且后续可开展长期定位观测，明确不同林龄的生态功能拐点及调控阈值。

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基金资助

国家重点研发计划项目“南方低质低效人工林质量改善与生态服务提升技术”(2023YFF1304403)