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(jì)效益低下等諸多問題,而且人工林發(fā)展的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)保障和社會認(rèn)知等方面還存在著制約因素。當(dāng)前我國林業(yè)正處于從綠化造林向提高森林質(zhì)量經(jīng)營階段的轉(zhuǎn)型期。由于因外界干擾和立地條件造成的大量低質(zhì)低效人工林需要有經(jīng)營技術(shù)的科學(xué)指導(dǎo),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(nèi)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(shè)典型多功能人工林模式已經(jīng)成為當(dāng)今社會發(fā)展對森林經(jīng)營的要求。
1.2經(jīng)濟(jì)層面
從經(jīng)濟(jì)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(bǔ)植,但這有可能增加撫育費(fèi)用和延長采伐時間。資金投入和林分結(jié)構(gòu)等改造要素既要在人工林經(jīng)營中得到合理配置,還要權(quán)衡長期經(jīng)營的成本和收益。例如,木材供應(yīng)缺口日益增大,到2020年我國木材消費(fèi)總量將提高到4.57億~4.77億m3,供應(yīng)缺口將長期保持在1億~1.5億m3。巨大的需求缺口、進(jìn)口的不確定性和價格攀升影響了林業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和林農(nóng)的就業(yè)形勢。通過提高多功能經(jīng)營技術(shù),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(jì)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(shù)層面
森林經(jīng)營的技術(shù)關(guān)鍵在于要以森林的自然機(jī)理為根據(jù),目標(biāo)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(chǔ)上實現(xiàn)最大化的森林?jǐn)?shù)量和質(zhì)量生長,提出針對不同功能目標(biāo)的人工林經(jīng)營技術(shù)。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(biāo)和主要作業(yè)技術(shù)要素組織到經(jīng)營模式中,結(jié)合人工林發(fā)展模式的功能要求,設(shè)計出森林發(fā)展進(jìn)程和期望達(dá)到的森林目標(biāo)狀態(tài),為經(jīng)營者呈現(xiàn)森林概觀、發(fā)展目標(biāo)、樹種比例、混交類型和近期營林措施,實現(xiàn)森林經(jīng)營結(jié)構(gòu)和特定功能的長期目標(biāo)。
2多功能人工林經(jīng)營模式
目標(biāo)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?jǐn)?shù)量和質(zhì)量生長指標(biāo),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(dǎo)的多種服務(wù)功能并行,保持環(huán)境景觀和生態(tài)服務(wù)功能,維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的完整性;3)發(fā)揮人工林碳匯功能,應(yīng)對全球氣候變化。因此,考慮到森林經(jīng)營的長期性和復(fù)雜性,這3個方面是多功能森林經(jīng)營模式的設(shè)計目標(biāo)。
3多功能人工林經(jīng)營模式內(nèi)容
多功能人工林經(jīng)營模式是以主導(dǎo)功能目標(biāo)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(biāo)林相、演替階段劃分、樹種混交度確定、生產(chǎn)目標(biāo)和撫育性經(jīng)營措施的設(shè)計,通過樹種配置和混交方式產(chǎn)生各種不同的人工林結(jié)構(gòu),制定相應(yīng)的營林措施。經(jīng)營目標(biāo)、樹種組成和近期經(jīng)營措施是模式設(shè)計的核心內(nèi)容:1)經(jīng)營目標(biāo)是通過混交伴生樹種的互生關(guān)系來改善和維持林分生長力和穩(wěn)定性,強(qiáng)調(diào)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(yīng)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(jìn)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(zhì)材等3類材種確定可能達(dá)到的目標(biāo)直徑和生產(chǎn)周期,木材收獲指標(biāo)不再是年齡,而是用“目標(biāo)直徑”來決定目標(biāo)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(biāo)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(shù)措施的綜合,是森林經(jīng)營管理最重要的業(yè)務(wù)內(nèi)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(shù)設(shè)計,按功能類型確定作業(yè)法,執(zhí)行撫育采伐或補(bǔ)植等具體作業(yè)規(guī)劃和技術(shù)要素說明。不同的作業(yè)模式代表不同的經(jīng)營強(qiáng)度和經(jīng)營林分的近自然度,實質(zhì)上是人與森林關(guān)系的一種權(quán)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(jìn)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(biāo)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(dāng)擴(kuò)大面積,但不超過5hm2。主伐作業(yè)視立地條件、市場狀況或災(zāi)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(dāng)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(jìn)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(diào)整林分結(jié)構(gòu),在促進(jìn)林分生長的同時維持穩(wěn)定性。速生樹種的林分結(jié)構(gòu)近自然度低,以木材生產(chǎn)為主導(dǎo)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(nèi)林木之間的年齡相差不超過1個齡級的相對同齡林設(shè)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(yīng)漸伐作業(yè)法,由疏伐、下種伐、透光伐和除伐4次作業(yè)構(gòu)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(jìn)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(nèi)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(nèi)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(bǔ)植更新)林木進(jìn)入主林層為止;其次,伐除干擾木,通過補(bǔ)植目標(biāo)樹種促進(jìn)林下更新;最后,在前2次改造作業(yè)之后調(diào)整林分的徑級結(jié)構(gòu)。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(wù)功能,并節(jié)約種苗培育和整地造林的人工費(fèi)用,集中投入在開展3次間伐精細(xì)作業(yè)技術(shù)和設(shè)備方面,以提升林業(yè)資源價值和經(jīng)營技術(shù)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(wù)功能為主導(dǎo),實現(xiàn)人工林經(jīng)濟(jì)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(qiáng)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(jìn)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(dǎo)向混交林;如果林分主林層嚴(yán)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(yīng)當(dāng)?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(yīng)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(biāo)應(yīng)該放在培育第2代林木的定向撫育、促進(jìn)天然更新和補(bǔ)植造林等計劃上,導(dǎo)向多樹種、多層次的異齡林結(jié)構(gòu)。
5多功能人工林經(jīng)營模式應(yīng)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(biāo)制定發(fā)展類型設(shè)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(jié)構(gòu)存在著明顯差異,在設(shè)計經(jīng)營模式時應(yīng)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(shè)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(kuò)大,人為干擾強(qiáng)度和頻度不斷加強(qiáng),導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(shè)計意義
針對杉木純林導(dǎo)向混交林的經(jīng)營設(shè)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(nèi)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(biāo)
以杉木為發(fā)展目標(biāo)的純林經(jīng)營模式的目標(biāo)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(dǎo)、兼顧景觀和生態(tài)效益的復(fù)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(yù)期混交比例為杉木6∶米老排3∶木荷1,目標(biāo)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(biāo)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(bǔ)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(tuán)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(hù)兼用材林發(fā)展類型設(shè)計
5.2.1林分現(xiàn)狀
林分為熱帶沿海防護(hù)林帶的木麻黃(Casuarinaequisetifolia)純林,生長在距海邊200m內(nèi)土壤條件較差的砂巖地上,具有海岸防護(hù)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(yán)重影響其他樹種的萌芽和生長。另外,全墾機(jī)耕的造林方式和惡劣的環(huán)境條件加劇了土壤結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(zāi)害能力也降低,林分退化十分嚴(yán)重。
5.2.2設(shè)計意義
木麻黃人工林因樹種單一、結(jié)構(gòu)簡單,雖然能發(fā)揮海岸防護(hù)作用,但其生態(tài)效益如改良土壤的作用較小,導(dǎo)致林分土壤枯落物分解及物質(zhì)循環(huán)不良。由于馬占相思(Acaciamangium)的落葉量大且富含蛋白質(zhì),能促進(jìn)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(fù)。
5.2.3經(jīng)營目標(biāo)
形成木麻黃與馬占相思混交的主林層,提高海防林的護(hù)岸功能,通過馬占相思的大量落葉增加沙土腐殖質(zhì),改善土壤。雖然馬占相思不耐海風(fēng)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(yīng)。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(jìn)行補(bǔ)植,以株行間和帶狀混交為宜。目標(biāo)直徑為35cm以上,采用小面積皆伐作業(yè)和目標(biāo)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(jìn)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(bǔ)植幼樹作業(yè),進(jìn)行目標(biāo)樹的標(biāo)記和干擾樹的伐除,保證優(yōu)勢個體的生長。
6結(jié)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(dǎo)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(shù)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(dǎo)向性,利于多目標(biāo)的表達(dá)和作業(yè)法的實施。這不僅能革新經(jīng)營技術(shù),加強(qiáng)森林經(jīng)營單位與政府部門組織的技術(shù)推廣,在明確森林經(jīng)營目標(biāo)的同時又能切實考慮到社會、經(jīng)濟(jì)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(shè)計差別很大。因此要求模式森林設(shè)計的內(nèi)容具體而精細(xì),要具體到每個經(jīng)營小班、山頭地塊,樹種選擇和林學(xué)參數(shù)要精細(xì)到實施作業(yè)法的每一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。只有通過采用成本與收益兼顧的技術(shù)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(guān)者對多功能經(jīng)營效益的認(rèn)知,才能保障經(jīng)營技術(shù)的合理規(guī)劃和科學(xué)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(xué)研究院資源信息研究所