多功能人工林經(jīng)營模式研究
時間：2022-09-24 08:52:32
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1.1社會層面
我國作為人工林最多的國家，雖然經(jīng)過多年實踐，人工林發(fā)展取得了一定的成就，但傳統(tǒng)的人工林經(jīng)營逐漸出現(xiàn)林分穩(wěn)定性差和經(jīng)濟效益低下等諸多問題，而且人工林發(fā)展的技術、經(jīng)濟保障和社會認知等方面還存在著制約因素。當前我國林業(yè)正處于從綠化造林向提高森林質量經(jīng)營階段的轉型期。由于因外界干擾和立地條件造成的大量低質低效人工林需要有經(jīng)營技術的科學指導，多功能人工林經(jīng)營模式成為新的發(fā)展需求。所以選擇國內急需，地方特色鮮明，林地條件優(yōu)越，科技支撐優(yōu)良，林齡階梯合理的中、近熟林分，建設典型多功能人工林模式已經(jīng)成為當今社會發(fā)展對森林經(jīng)營的要求。
1.2經(jīng)濟層面
從經(jīng)濟層面來說，人工林經(jīng)營的出發(fā)點是降低林分更新成本，以自然更新代替人工補植，但這有可能增加撫育費用和延長采伐時間。資金投入和林分結構等改造要素既要在人工林經(jīng)營中得到合理配置，還要權衡長期經(jīng)營的成本和收益。例如，木材供應缺口日益增大，到2020年我國木材消費總量將提高到4.57億～4.77億m3，供應缺口將長期保持在1億～1.5億m3。巨大的需求缺口、進口的不確定性和價格攀升影響了林業(yè)經(jīng)濟發(fā)展和林農的就業(yè)形勢。通過提高多功能經(jīng)營技術，發(fā)揮森林的多重效益和功能，統(tǒng)籌安排用材林和林產(chǎn)品用地，最大限度地滿足經(jīng)濟發(fā)展對木材及林產(chǎn)品的需求，也是綠色增長的低能耗節(jié)約理念的具體要求。
1.3技術層面
森林經(jīng)營的技術關鍵在于要以森林的自然機理為根據(jù)，目標是在保持林分穩(wěn)定性、林地生產(chǎn)力和森林生態(tài)環(huán)境的基礎上實現(xiàn)最大化的森林數(shù)量和質量生長，提出針對不同功能目標的人工林經(jīng)營技術。在多功能林業(yè)發(fā)展背景下，基本理念是將樹種選擇、經(jīng)營指標和主要作業(yè)技術要素組織到經(jīng)營模式中，結合人工林發(fā)展模式的功能要求，設計出森林發(fā)展進程和期望達到的森林目標狀態(tài)，為經(jīng)營者呈現(xiàn)森林概觀、發(fā)展目標、樹種比例、混交類型和近期營林措施，實現(xiàn)森林經(jīng)營結構和特定功能的長期目標。
2多功能人工林經(jīng)營模式
目標多功能森林經(jīng)營模式主要體現(xiàn)在3個方面:1)追求最大化的林分數(shù)量和質量生長指標，維持林地生產(chǎn)力，實現(xiàn)生產(chǎn)可持續(xù);2)以木材生產(chǎn)為主導的多種服務功能并行，保持環(huán)境景觀和生態(tài)服務功能，維護生態(tài)系統(tǒng)的完整性;3)發(fā)揮人工林碳匯功能，應對全球氣候變化。因此，考慮到森林經(jīng)營的長期性和復雜性，這3個方面是多功能森林經(jīng)營模式的設計目標。
3多功能人工林經(jīng)營模式內容
多功能人工林經(jīng)營模式是以主導功能目標和立地環(huán)境確定林分發(fā)展類型和作業(yè)方法，根據(jù)目標林相、演替階段劃分、樹種混交度確定、生產(chǎn)目標和撫育性經(jīng)營措施的設計，通過樹種配置和混交方式產(chǎn)生各種不同的人工林結構，制定相應的營林措施。經(jīng)營目標、樹種組成和近期經(jīng)營措施是模式設計的核心內容:1)經(jīng)營目標是通過混交伴生樹種的互生關系來改善和維持林分生長力和穩(wěn)定性，強調混交樹種的生長過程及演替階段，按照不同純林、混交林和主林層退化林分等具體情況來制定經(jīng)營模式。2)樹種組成以適應立地的鄉(xiāng)土樹種為主，考慮混交樹種的組成、演替階段、生長過程、立地條件和環(huán)境需求;如果引進外來樹種，原則是引入樹種能實現(xiàn)持續(xù)的天然更新。3)經(jīng)營措施以鑲嵌式小面積皆伐作業(yè)改造和延長輪伐周期來改變傳統(tǒng)的單一皆伐作業(yè)措施。以小徑材、干材和優(yōu)質材等3類材種確定可能達到的目標直徑和生產(chǎn)周期，木材收獲指標不再是年齡，而是用“目標直徑”來決定目標樹是否采伐和采伐周期的長短。
4多功能人工林經(jīng)營作業(yè)模式
森林作業(yè)法被定義為根據(jù)經(jīng)營目標和林分特征，從森林的建立、培育到采伐全部生產(chǎn)過程所采用的一系列技術措施的綜合，是森林經(jīng)營管理最重要的業(yè)務內容。作業(yè)模式是根據(jù)森林發(fā)展類型的樹種特征(耐陰性和速生性等)、經(jīng)營特征(功能類型)和生長環(huán)境特征(群落生境和立地條件)開展的作業(yè)技術設計，按功能類型確定作業(yè)法，執(zhí)行撫育采伐或補植等具體作業(yè)規(guī)劃和技術要素說明。不同的作業(yè)模式代表不同的經(jīng)營強度和經(jīng)營林分的近自然度，實質上是人與森林關系的一種權衡決策。本文主要對同齡林經(jīng)營、相對同齡林經(jīng)營和異齡林經(jīng)營模式進行討論。
4.1同齡林經(jīng)營模式
同齡林的經(jīng)營模式是鑲嵌式小面積皆伐作業(yè)，目標是減少皆伐面積，采伐面積一般不超過1hm2。在坡度平緩、土壤情況良好的地方可適當擴大面積，但不超過5hm2。主伐作業(yè)視立地條件、市場狀況或災害因素等情況可延長到35年前完成，增加撫育次數(shù)到3～4次，延長輪伐期5～10年，適當提高終伐直徑(35cm)，待采伐塊更新后的幼林開始郁閉時，即可進行保留采伐。該模式適用于立地條件好、地勢平坦的地區(qū)，利用速生樹種的生長能力不斷調整林分結構，在促進林分生長的同時維持穩(wěn)定性。速生樹種的林分結構近自然度低，以木材生產(chǎn)為主導功能，以皆伐為采伐方式，可提高作業(yè)效率，但林產(chǎn)品種類單一且價值較低。
4.2相對同齡林經(jīng)營模式
該模式是針對林分內林木之間的年齡相差不超過1個齡級的相對同齡林設計的，這種林分是具有早期庇蔭生長能力且能形成優(yōu)勢物種群落的速生闊葉樹種。作業(yè)法對應漸伐作業(yè)法，由疏伐、下種伐、透光伐和除伐4次作業(yè)構成。通過均勻地采伐主林層林木，使林下植被逐步得到光照條件而促進更新，形成異齡林下能自我更新生長的闊葉樹，實現(xiàn)林分可持續(xù)覆蓋。在經(jīng)營周期內以擇伐作業(yè)措施收獲一定量的木材產(chǎn)品。這種經(jīng)營模式要點是:首先在整個經(jīng)營周期內保證上層優(yōu)勢木的穩(wěn)定生長空間，直到后續(xù)更新(無論是天然更新還是補植更新)林木進入主林層為止;其次，伐除干擾木，通過補植目標樹種促進林下更新;最后，在前2次改造作業(yè)之后調整林分的徑級結構。該經(jīng)營模式的優(yōu)勢在于通過實現(xiàn)主林層的持續(xù)覆蓋而發(fā)揮生態(tài)服務功能，并節(jié)約種苗培育和整地造林的人工費用，集中投入在開展3次間伐精細作業(yè)技術和設備方面，以提升林業(yè)資源價值和經(jīng)營技術水平。
4.3異齡林經(jīng)營模式
該模式的作業(yè)法主要以擇伐為主，以人工林生態(tài)服務功能為主導，實現(xiàn)人工林經(jīng)濟價值和生態(tài)價值的產(chǎn)出。異齡林林分的近自然度較高，需要低強度的林分作業(yè)。對于成熟林，采伐后選擇鄉(xiāng)土闊葉樹種營建成地帶性鄉(xiāng)土闊葉純林或混交林。對于未成熟的林分，視林分整體狀況而定。如果林分生長良好，按純林模式進行經(jīng)營，待成熟主伐后第2代再營造鄉(xiāng)土闊葉林，逐步導向混交林;如果林分主林層嚴重退化，且主要原因是主林層樹種由外來樹種組成、不能適應當?shù)氐沫h(huán)境條件、林木生理老化的速度加快而提前停止生長，應適度間伐(每公頃保留300～450株)，伐后套種鄉(xiāng)土樹種，經(jīng)營目標應該放在培育第2代林木的定向撫育、促進天然更新和補植造林等計劃上，導向多樹種、多層次的異齡林結構。
5多功能人工林經(jīng)營模式應用案例
下面以南亞熱帶杉木人工林和海南木麻黃海防林2種典型人工林不同功能目標制定發(fā)展類型設計為例介紹多功能人工林經(jīng)營模式。這2類人工林的喬木樹種組成和結構存在著明顯差異，在設計經(jīng)營模式時應采取有針對性的營林方式。
5.1杉木—米老排—木荷中徑材發(fā)展類型設計
5.1.1林分現(xiàn)狀
林分為南亞熱帶杉木(Cunninghamialanceolata)片狀純林。由于片面追求速生豐產(chǎn)，提倡密植、純林和短輪伐期等，造林規(guī)模不斷擴大，人為干擾強度和頻度不斷加強，導致大面積的杉木人工林生產(chǎn)力下降、地力衰退，林分中不均勻地分布著零散的單株或群狀闊葉樹。林隙中有少量天然更新和演替伴生樹種，大面積米老排下木和更新幼樹。隨著天然更新的持續(xù)，林分混交比例開始改變，杉木和其他闊葉樹的鑲嵌結構和發(fā)展階段可能發(fā)生變化，需要引入鄉(xiāng)土樹種以實現(xiàn)混交闊葉林的異齡化改造。
5.1.2設計意義
針對杉木純林導向混交林的經(jīng)營設計，以杉木為主要樹種，打破人工林經(jīng)營的多代連茬經(jīng)營方式，與鄉(xiāng)土速生闊葉樹種混交，形成具有木荷等伴生樹種的混交類型，重點在培育下一代更新層的改造模式。木荷是良好的耐火和用材樹種，米老排作為喜光樹種能在杉木純林內快速生長，其落葉量較大，兼顧發(fā)揮土壤改良的功能，最終建立異齡、多層次混交林。
5.1.3經(jīng)營目標
以杉木為發(fā)展目標的純林經(jīng)營模式的目標是增加混交或伴生樹種，在海拔較低(＜350m)、地勢平緩(＜10度)、土壤條件較好的赤紅壤區(qū)發(fā)展以木材收獲為主導、兼顧景觀和生態(tài)效益的復合經(jīng)營模式，提高撫育措施的針對性，在保證地力穩(wěn)定的情況下提高人工林木材產(chǎn)量，發(fā)揮伴生樹種的生態(tài)功能。在條件一般的立地上培育中徑材用材林，預期混交比例為杉木6∶米老排3∶木荷1，目標直徑大于26cm，生長周期20～24年。
5.1.4近期作業(yè)措施
屬于同齡林經(jīng)營模式，該經(jīng)營模式的主要目標是減少皆伐面積，實行鑲嵌式小面積皆伐，采伐面積一般不超過1hm2，采伐后補植闊葉樹種，營建成地帶性鄉(xiāng)土闊葉純林或混交林，主伐方式以群團狀擇伐為主，伴生樹種的初植密度為3300株/hm2。
5.2木麻黃—馬占相思—苦楝防護兼用材林發(fā)展類型設計
5.2.1林分現(xiàn)狀
林分為熱帶沿海防護林帶的木麻黃(Casuarinaequisetifolia)純林，生長在距海邊200m內土壤條件較差的砂巖地上，具有海岸防護功能。由于木麻黃的化感作用，凋落物在林下長時間不能分解，在土壤養(yǎng)分歸還受阻的同時嚴重影響其他樹種的萌芽和生長。另外，全墾機耕的造林方式和惡劣的環(huán)境條件加劇了土壤結構和種子庫的破壞，林地生產(chǎn)力的下降和種子庫資源的匱乏導致生物多樣性降低，海岸森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抵御自然災害能力也降低，林分退化十分嚴重。
5.2.2設計意義
木麻黃人工林因樹種單一、結構簡單，雖然能發(fā)揮海岸防護作用，但其生態(tài)效益如改良土壤的作用較小，導致林分土壤枯落物分解及物質循環(huán)不良。由于馬占相思(Acaciamangium)的落葉量大且富含蛋白質，能促進土壤微生物繁衍，改善林下枯落物分解狀況，提高土壤肥力。通過引入生態(tài)特性不同的馬占相思與木麻黃混交，加速海岸帶群落(生物量積累、土壤養(yǎng)分、凋落物分解、林下植被多樣性等)的恢復。
5.2.3經(jīng)營目標
形成木麻黃與馬占相思混交的主林層，提高海防林的護岸功能，通過馬占相思的大量落葉增加沙土腐殖質，改善土壤。雖然馬占相思不耐海風侵蝕，但能在木麻黃林下生長和改良土壤，形成互利的種間效應。林下套種相思等可采用行間或小塊狀混交的方式，木麻黃與相思混交比例為70%～80%。用苦楝作為伴生樹種進行補植，以株行間和帶狀混交為宜。目標直徑為35cm以上，采用小面積皆伐作業(yè)和目標樹撫育經(jīng)營，保證生長量在10～12m3/hm2。
5.2.4近期作業(yè)措施
該經(jīng)營模式采用相對同齡林經(jīng)營，保證上層優(yōu)勢木的穩(wěn)定生長空間，發(fā)揮海防林功能;伐除干擾木，促進林下生長;對木麻黃林以相同比例采用帶狀混交模式林下套種馬占相思，1年后按照帶狀、塊狀套種鄉(xiāng)土樹種如苦楝，期間保持3年的補植幼樹作業(yè)，進行目標樹的標記和干擾樹的伐除，保證優(yōu)勢個體的生長。
6結論
本文以“發(fā)展類型”理念的多功能森林經(jīng)營模式，根據(jù)主導功能和立地環(huán)境確定林分發(fā)展類型和作業(yè)措施，能成為多功能林業(yè)探索道路上的一種有效可行的思路。尤其是自2015年起我國將開始實施重點國有林區(qū)全面停止天然林商業(yè)性采伐的戰(zhàn)略，這就對人工林經(jīng)營提出了新的經(jīng)營技術要求。對人工林經(jīng)營單位和經(jīng)營者而言，以森林發(fā)展類型的形式在多功能經(jīng)營中具有明確的導向性，利于多目標的表達和作業(yè)法的實施。這不僅能革新經(jīng)營技術，加強森林經(jīng)營單位與政府部門組織的技術推廣，在明確森林經(jīng)營目標的同時又能切實考慮到社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。由于立地條件及經(jīng)營組織方式等因素的影響，不同人工林的模式設計差別很大。因此要求模式森林設計的內容具體而精細，要具體到每個經(jīng)營小班、山頭地塊，樹種選擇和林學參數(shù)要精細到實施作業(yè)法的每一個關鍵環(huán)節(jié)。只有通過采用成本與收益兼顧的技術模式保證人工林經(jīng)營的可持續(xù)性為前提，提升經(jīng)營者和利益相關者對多功能經(jīng)營效益的認知，才能保障經(jīng)營技術的合理規(guī)劃和科學實施。
作者:姜俊 陸元昌 謝陽生 劉憲釗 邢海濤 單位:中國林業(yè)科學研究院資源信息研究所