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将人工林培育转化为高价值的永久性森林

德化县老科协 王挺良

发布时间2014年5月25日  来源: 作者:  阅读1909次

摘要:森林是一个国家最重要的自然资源之一,只有培育全世界都在倡导发展的永久性森林(恒被林),使森林生态功能和经济效益的最大化,才是今后提升国家资产实力的重要途径。本文叙述了采用近自然林业技术,在人工林选择随着林龄的增加,立木生长、立木材质和生态功能都上升的增值资源单株,作为培育优质大径材的初期目标树,以人工辅助天然更新为主,依靠自然力辅以人工干预,引入和培育珍贵优质树种,逐步采用近自然林业的经营培育技术,将现有人工林成熟林、中龄林、幼龄林等和次生林,逐步改造培育成复层、异龄、混交、多树种具有高价值永久性森林。

关键词:人工林 培育转化 永久性森林


衡量人工林的质量的高低,应该是森林生态功能和经济效益的最大化,即人工林的经济的产出和多种生态社会功能的产出均应达到最大化。这就是全世界都在倡导发展异龄、混交、复层和多树种的永久性森林。此类森林以目标树为林分基本构架,以人工辅助天然更新为主,投入最低、产出最高,规避了经营回归期,林分可以没有间断地一直存在。这正好适应了今天的碳汇利益,因为它的碳汇能力始终最高而碳排放始终最低。此外,由于林分结构疏密有致,高树冠复层林覆盖,涵养水源和疏导雨洪功能同时最优。由于林分里的单株树木成熟了就采,所以林木的生理状态始终是旺盛的,其生态功能也永远最高。上述做法,要求摒弃“砍好、留次”的传统做法,必须“砍次、留好”,科学的说法是:砍伐贬值资源,培育增值资源。树木从生到死,必然经历价值不断增加到不断贬损的过程。树木的成熟期,就是其价值由增值转向贬值的拐点。这个拐点,既是树木的经济价值拐点,也是生态价值拐点。因为,树木从这个时候开始,各项生理机能开始退化。一个林龄一致的森林生态系统,到了价值拐点,就应皆伐;一个异龄混交的森林生态系统,一定时期内只有部分立木出现价值拐点,这时择伐的只是这些立木(除了少量保留的过熟木)。按这一价值拐点,林木分为“增值资源”和“贬值资源”。增值资源是指:随着林龄的增加,立木生长、立木材质和生态功能都上升的资源;贬值资源是指:随着林木年龄的增加,立木生长停止、立木材质和生态功能下降的资源;单位面积内超出合理密度、影响目标树生长的林木,也是贬值资源;在一个森林生态系统里,还会有一些非目的树种,如灌木、萌蘖木、没有前途的树木,或价值极低的树木等,如果它们影响了目标树的生长,也属于贬值资源,对于这些资源,也应当酌量伐除。只有经过培育的森林,才有较高的生长率、较大的生长量、较高的价值量、较强的天然更新能力和较完备的生态功能。森林经营的最终目标是培育增值资源,及时采伐利用贬值资源,实现森林的近自然状态,培育优质、高价、高效的永久性森林。如何将人工林培育成这种永久性森林呢?

对现在大量存在的人工林,不可能一下子全部采用永久性森林的思想进行经营。但是,应根据林分的具体情况进行具体分析,逐步采用近自然林业的经营培育技术,将现有人工林逐步改造培育成永久性森林。

一、以现有轮伐期思想指导的已到近成熟龄规划进行采伐的林分

经林分调查,可能还有不少随着林龄的增加,立木生长、立木材质和生态功能都上升的增值资源,即还有不少增值资源,这些资源主要表现为林分中的‘霸王木’、优势木,这些树木可能还有较长的增值时间,是近期培育优质大径材的主要目标树,在主伐时1hm2林木选择保留这样的目标树150-300株(枝下高不应超过轮作周期末树高的1/2)。目标树选好后应该做标记,以便日后给予重点管护,砍伐作业时应尽量保护树冠不受损伤。这些目标树均具有较大的生长空间,让其扩展树冠和加速直径生长,将来培育为优质大径材。在每年的伐区设计时,将皆伐设计改择伐设计。

目标树经营规则应符合长远规划:将现有人工林逐步培育成高价值永久性森林。经过按现有轮伐期30-40年的改造,培育以麻栎(橡树)、栓皮栎、楠木、樟树、红锥、马尾松、秃杉等顶级群落建群种为主、以杉木、槭树、南方红豆杉、红豆树等为伴生树种的永久性森林。

目标树是指近自然森林中代表着主要的生态、经济和文化价值的少数优势单株林木。目标树单株经营设计的基本原则是理解和尊重自然,充分利用林地自身更新生长的潜力,生态和经济目标兼顾,最大限度地降低森林经营的投入。

目标树种的选择为当地顶级群落的建群树种,即乡土树种、耐阴树种、天然更新能力强的树种。

目标树的胸径应达60-100cm,即长10米×尾径50-100厘米(约有5-10m3木材)。

目前,国内基本没有有关目标直径方面的研究报道,而对主要树种提出具体的目标直径的指标成果需要在系统设计和试验基础上采集大量林学与经济学结合的长期记录数据并分析后才能实现。作为一般的标准,建议目标直径(大径材的小头直径)的下限:杉木为35cm、松木为60cm、软阔叶树种45cm、硬阔叶树为60cm。

为能达上述目标直径,建议林分的经营期为:杉木经营期60-80年,松阔80-150年。因此一块林地的经营期规划应有150年以上,桉树应30-50年。

这是使我国大部分森林区域保持优良林木遗传基因资源及生产高质量木材的长期经济和生态可持续性目标得到保障的指标规定。

为此,对现有人工成熟林择伐设计选择保留木拟提出如下的原则:

适地适树,适应当地生长的树种。保留木应是全林分优势木,即最大胸径、树冠完整、枝下高占全树高的1/2,生长旺盛的林木,有的不一定最大径、高,但生长旺盛、树冠完整,又符合均匀分布,也应入选。

保留木均匀分布在全林分。亩平均选择保留木10-20株,株行距5-8m以上,即每株占地面积35-100 m2左右。

选择的保留木应打印做号作为人工林向培育永久性森林过度的初期目标树。进行采伐时应保护保留木不受损伤。在采伐后的迹地上应进行补植造林,应规划种植能生长成顶级群落的乡土树种,作为目标树。并应考虑多个树种造林组成群落。如附近有母树,应尽量依靠自然力天然更新,来恢复天然植被。推荐造林树种如下:香樟、如木荚红豆树、楠木、檫树、厚朴、南方红豆衫、秃杉、铁刀木、红锥、光皮桦、火力楠、米老排、任豆树、黄檀、罗浮栲、米槠、甜槠、闽粤栲、红锥、锥栗、八角、榉树、光皮桦、黄杞、栓皮栎、闽楠、红楠、四川桤木、枫香、槭树、红枫、喜树、麻栎(橡树)、栓皮栎、杉木、马尾松等

一个小班培育的树种应达到5-10个以上,不同树种、龄级应成群团状分布,亩植70-90株。可根据原有的初保留的目标树设计一定株行距,如2m×2m,将苗木分散挖穴整地种植。

应注意对这种择伐迹地不清杂,保留原有的杂灌木,挖小穴,以最小的投入恢复森林植被。禁止炼山。采伐剩余物应按株均匀铺放在采伐迹地上,以便于清理和挖穴造林

为使林分形成复层、异龄、多树种,由于林分周围很少有能天然更新的珍贵阔叶树,只能以多次人工造林,拟每5年进行一次造林,分3-4次15-20年完成补植造林(第一次可用隔行隔株种植,第二次再种一行耐荫乡土树种,第三次种植30-40株/亩耐荫乡土树种)。应多树种(5-10个以上)一起造林,可直播造林。密度3000株/hm2。培育多林层目标树。

小径材目前在我们南方还有很大市场,为此,为充分利用自然力,在采用目标树抚育体系时,可把大伐根(地径30-40cm以上)萌芽条进行除萌,留下一株生长旺盛的单株,一公顷保留600-800株进行培育,作为短期培育小径材,取得经济收入。

林木抚育:采用目标树抚育体系。首先应选择少数生长特别旺盛的单株优势木(胸径树高最大、枝下高1/3-1/2、树冠完整,顶端优势特别好)作为用材目标树,每树冠层选择600-900株/hm2,其余全部伐除(进行比较大强度的抚育间伐),并对一些非目的树种进行伐除,如灌木、萌蘖木、没有前途的树木,或价值极低的树木等,如果它们影响了目标树的生长,对于这些资源,也应当伐除。

抚育间伐:树冠交叉后,枝下高达1/3,妨碍目标树生长,也可采取进行抚育间伐的技术,间伐到树冠不交叉为止。以后间伐的重复时间应以此树冠枝下高为准进行,直至最后每树冠层保留100-150株/hm2目标树。

修枝:对干树枝应辅以人工打枝,保证枝下高达1/3-1/2,培育大径无节材。

择伐:当生长达到目标直径,林木从增值资源进入贬值资源应进行单株择伐,取得经济效益。

更新造林:进入贬值资源进行单株择伐后可采用天然更新辅以人工促进措施。

二、以现有轮伐期思想指导规划的已到中龄林的林分
  对现有人工中龄林,采用目标树抚育作业体系,加大间伐强度,套种乡土阔叶树种。

首先,要把所有林木分为用材目标树、生态目标树、干扰树和一般林木4类。目标树是指近自然森林中代表着生态经济和文化价值的少数优势单株林木。在杉木松木单层纯林中只有选择少数生长特别旺盛的单株优势木(胸径树高最大、枝下高1/3-1/2、树冠完整,顶端优势特别高)作为用材目标树、保留木600-900株/hm2,其余全部伐除(进行比较大强度的抚育间伐),并尽量保持株行距均匀分布。第二应成群团状分布套种本地顶级群落的乡土树种300-600株/hm2,和适应本地的能改良土壤的落叶树种,如上面建议的树种,作为用材目标树和生态目标树。第三,隔5-10年再进行一次间伐套种,直至最后各林层保留100-150株/hm2目标树。第四,每3-5年进行一次目标树抚育作业。逐步培育成异龄、复层、多树种混交林。

修枝,择伐、更新内容同上。

三、以现有轮伐期思想指导的已营造的幼龄林

应分2-4批成群团状分布套种本地顶级群落的珍贵乡土树种150-300株/hm2,和适应本地的能改良土壤的落叶树种,如上面建议的树种,作为用材目标树和生态目标树。按目标树抚育作业体系培育近自然森林。

四、采伐迹地和荒山的森林恢复造林

应以近自然森林经营的思想指导。不炼山。造林应多个珍贵乡土树种造林,将喜光和耐荫树种搭配。如麻栎与红锥、樟树与楠木、马尾松与枫香、栓皮栎,杉木与麻栎、青钩栲等,作为用材目标树和生态目标树,隔5-10年再进行一次套种珍贵乡土树种150-300株/hm2。采取目标树抚育作业体系进行培育永久性森林。

五、退化的次生林、Ⅲ、Ⅳ类地的疏林、划分为生态公益林经营

对这些次生林,现有有国家森林保护政策投资(如拨付生态保护费)保护的生态林,但并无经济效益产出的期待。这是一种消极的保护政策。

对于次生林,除了上面所讲的消极地拨付生态保护费保护外,我们过去太多强调了“次生林改造”、“低产林改造”,就是把整片次生林(低产林)全部砍掉,清理后重造,甚至用外来树种(如桉树)重造一个人工植被,又形成新的次生林。 对于这些次生林(或退化林地)到次生林顶级群落一般要经历200-300年的漫长过程,但人们完全可以在尊重自然演替规律的基础上,采取措施缩短这一过程,从而取得生态-经济效益,其土壤条件很差,土层瘠薄,肥力差。应适当进行疏伐,套种一些对立地条件要求较低的乡土落叶树种,如枫香、槭树、樟树、黄檀、喜树、各种相思树等,应安排10-15分2-3次套种200-300株/hm2。这些树种每年均有大量的落叶,利用其生长力,经过一定的年限,土壤将会有较大的改良,提高土壤的肥力。同时,这些树种还可改善森林景观,其经济价值高,大部分为珍贵树种,可大幅度提高山上森林的价值。这方面,我们该着手进行试验实施的时候了。  

其实,所谓的次生林改造,准确的表述应该是“次生林经营”,由萌生矮林或在原有次生林中适当的引进有种子起源和能适应生长成大径材的珍贵高价值树种,在保护天然生态系统的前提下,加以人工管理,逐步转变成一个以珍贵乔木树种为主体的健康的森林生态大系统。

六、建立永久性森林目标经营评估系统

对永久性森林目标经营的每个过程,都要进行经营效果评估,用计量和评估的结果对经营措施和技术手段进行修正。因此,必须建立一个近自然森林目标经营评估系统,每5年进行一次评估。主要指标包括每公顷森林蓄积量、增值资源和贬值资源的比例、每公顷目标树保留株数、树高、胸径、枝下高、冠幅、每公顷年生长量、生长率、天然更新能力以及其他可测量的森林生态指标。进而评估近自然森林经营效果和目标设计实现的情况。

七、经营期(以五年为一个经营期)

即补植套种、进行目标树抚育作业、修枝、间伐、主伐择伐、更新等永久性森林经营作业每5年进行一次。

在改造人工林培育成研永久性森林应遵守3个基本原则:(1)目标树应该是乡土树种,也可以引进适应当地条件的外来树种,但从近自然育林的角度看,最好选择乡土树种;(2)林分结构应该是稳定的、健康的,能够实现持续的演替。这里所说的稳定,不仅是指林分结构的稳定,同时也包括林分抵抗风险及各种灾害的稳定性;(3)结合经营目标,尽可能地运用自然力经营森林。
   在近自然经营的适用范围方面,上述3个原则不仅适用于人工林的近自然经营,也适用于天然林,特别是适用于天然次生林的经营。例如,首先是乡土树种的选择,乡土树种在天然林中已经是一种自然选择的结果;第二是林分结构稳定的问题,在天然林中建立稳定的林分结构,是需要人工干预的,干预的原则是必须遵循自然规律,在充分进行自然选择的基础上加以人工干预。
   森林培育目标的重点应放在目标树和培育大径级用材上。目标树可以单株,也可以2~3株群团状保留,根据具体条件和需要而定。目标树的确定必须明确,然后以目标树为核心进行经营。
  高价值目标树生产可以划分为2个阶段:即修枝阶段和直径加速生长阶段。在第1阶段,幼林通过林分密度调节进行自然整枝或者通过人工剪枝适当去除枝丫;到第2阶段开始时,就应选出目标树,然后定期疏伐,为其生长创造空间,以便扩展树冠和加速直径生长。目标树选择时间必须介于2个阶段之间。目标树选好后应该做标记,以便日后给予重点管护。
  对树木进行修枝是高价值木材生产的重要环节。众所周知,树干最低部分是整棵树最有价值的部分。枝下高不应超过轮作周期末树高的1/3。例如,对目标树的树高定为30m,则修枝高度为10m。通过第1价段在树干低处修枝,可轻松控制树木的多节问题,从而大幅度提高终端木材产品的价值。终端产品的价值越高,对原材料的要求就越高。例如家具板、乐器板、体育器材部件或桶板等均由无节材制成。第1阶段适当并及时修枝可大大提高收入,可以将阔叶材的价值提高5~20倍,这应该被看作是一种投资,不修枝可能会失去未来的高收入。但是,由于修枝关系到投资成本,所以仅对林分内最好且最有活力的树——目标树进行修枝,而不可能对所有的树木都进行修枝。
   第2阶段进行疏伐,旨在促进直径生长。为了这个目的,需要密切关注树冠生长,枝下高在剩余生长时间里应保持在同样的高度上。这就意味着未来不应再有冠下枝死亡,因此需要适时给目标树创造出足够的生长空间。成熟木的高度取决于立地的肥沃程度,而树干直径则取决于树冠生长的空间。因此,要想培育大径级木材,就要通过伐除竞争树木而为目标树释放出足够的生长空间,即使干扰树是珍贵树种也应伐除。这种经营方式的采伐强度不会很大,一般在20%~30%左右。
  对目标树的保留空间,有一个简单原则是:对于阔叶树,目标树与同层冠幅及高度类似的相邻树木的最佳距离=实际胸径×25倍,在这个距离范围内的同冠层竞争性林木都应伐除,下层林木则不伐除。也就是说,以目标树为中心,对目标树周围影响其生长的树木都应该及时伐除,对目标树影响不大的可以保留,以减少抚育伐强度。以目标胸径至少40cm计算,目标树的间距至少应为10m左右。对于针叶树,达到成熟时,主干与树冠比例应该是一半对一半。
   山区林道,有着十分重要的作用,它的作用大致体现在以下四个方面。一是生产作用。林道是绿化造林、病虫害防治以及木材砍伐、林产品采集运输的必经通道。二是旅游观光作用,有些林道在林区同时担负着观光旅游者行走的作用。三是护林防火作用。林道是山林火灾发生之时灭火主要通道。目前,林场的林道数量普遍偏少,偏稀。日本研究人员认为只有超过60 m/ hm2才能称为高密度,日本、联邦德国、挪威等国在林业生产实践证明了高密度林道网的优越性。因此应大力加强林道的建设。
   德国使用拖车运输15米-20米的原条,在40年前就修建了可供载重40吨-50吨的大型拖车行走的标准林道。国家对修建林道给予了巨额投入,补助率最高达到80%。而且,在缺少基干林道的地方,按每公顷60米开设了机械能进入的作业道。密集的路网提高了生产效率。可以说,正因为40年前国家对林道建设给予的巨额投入,才有了现在的德国林业。我们国家也应在林道建设方面给予的巨额投入,建设发达的林道网。
    近自然经营的目标实质上是追求经济效益最大化。近自然林经营并不排斥木材生产,与传统森林经营理论相比,近自然经营理论认为只有实现最合理的近自然状态的森林才能实现经济利益最大化,经济效益与生态目标之间并不冲突。
   对永久性森林经营的理解不能简单化。永久性森林经营并非是简单地追求一种永久性森林状态,更不是纯自然经营。这里很重要的一点就是要结合我们的目标,既要考虑经济目标,又要兼顾生态目标,这2个目标是完全可以综合实现的,关键是要结合实际开展科学的森林经营。例如采用上面的将人工林培育转化为永久性森林的技术,就规避了经营回归期。诚然,将皆伐改为择伐方式,要留下生长优势的保留木10-30株/亩,当期可能会少生产30%左右的木材,但留下的这些保留木都是还有很大生长潜力的优势木,每年单株都有0.02-0.09m3的生长量,1公顷即有6-15m3的年生长量,避免了农耕方式从造林到成林成材十几年无木材或很低的木材生长量的回归期,这不但能保证山上永远有大树覆盖,让其生长到目标直径后,可分几次择伐利用,使其经济收入不间断,由于生产的大径材价格更高,还可能使单位面积经济产出更大。

且预计到10年左右,就将可进行第一次间伐,可生产5-12 m3/hm2杉木棍等间伐材,预计林分从第一年起就有年生长量6-15 m3/hm2;到15-20年,第二次抚育间伐,预计可生产15-25 m3/hm2杉木及其他树种8-14cm小径材,并可择伐原来留下的部分大树生产优质大径材150-350 m3/hm2,林分年生长量可保持10-20 m3/hm2。以后每隔10-20年,预计除可生产优质大径材150-300 m3/hm2、中小径材10-30 m3/hm2外,林分蓄积量将达200-300 m3/hm2,林分年生长量将保持在10-20 m3/hm2。而且,新的珍贵目标树将有不少胸径20厘米以上的大树进入主林层。60-80年后,将有优质珍贵阔叶大径材产出,进入主要依靠自然力进行森林更新。形成在同一林分中将混交有不同高度和径级的林木。这些树木构成3个主要林层:径级最大和最高的老树、生长旺盛的中径级树木和更新层。这种林分状态正是人们通常所追求的目标,即成为异龄、混交、复层和多树种的永久性森林。尽管目前还有很多人对这种永久性森林经营思想很不理解,以为培育永久性森林就是搞成生态林,培育阔叶林,阔叶林要150年砍伐,这么长时间只有生态效益,要用材怎么办?经营者的收入怎么办?实际上这是一种误解。采用上面的将人工林改造转化为高价值永久性森林的技术,将使林分在任何时候都处于旺盛的生长状态,持续覆盖着林地。这种林分不但每5-10年将有木材50-60 m3/hm2产出,不会损失经济价值,而同时也保持了生态价值。最后经营成功的高价值永久性森林,将证明比人工单纯林的经济产出、生态产出、森林文化的产出更大,不但生态效益更高,经济效益也将更大。

在将现有人工林逐步培育成永久性森林,发展乡土用材和珍贵用材树种,首先应研究清楚,我们这个地方到底有多少乡土珍贵树种?有那些是适宜进行引进造林培育和利用?有哪些能成为本地植被顶极群落的建群种?在具体造林技术上,有哪些已突破,已形成配套技术?还有哪些问题没有解决,需要去进行研究?其次,应调查本地乡土珍贵树种的种源、萌条来源,结实期、采种期、种子产量,进而拟订采种计划、育苗计划。应大力开展珍贵树种育苗,以满足大面积人工林改造为高价值永久性森林的需要。第三,要按近自然森林经营技术体系,包括:野外调查与数据处理、群落生境图绘制、森林演替发展阶段划分与近自然度评价、目标树单株抚育管理、森林发展类型设计、森林动态监测与评价6个方面,对现有人工林进行统一规划。按照目标树的生长这个规划要有60-150年甚至200年的规划,要一个一个小班一个小班进行设计,写出有人工林改造为永久性森林的具体设计意见书。应按具体林分、具体林地条件进行分析,要着眼如何发挥自然力,辅以人工的措施,以林养地,以地养林,在具备了珍贵乡土树种生长条件以后,才能着手安排引进高价值树种进行种植培育。第四,科研工作应跟上。应深入开展近自然经营和培育高价值永久性森林的系统研究,解决人工林培育成永久性高价值森林的技术难题。第五,投资主体、资金应落实。第六政府应加大扶持的力度。第六,现有的森林法律法规、规程等已不适应培育永久性森林的要求,林权制度、经营期限等都必须进行改革,必须组织人进行研究。第七,现有的森林法律法规、政策规程等已不适应培育永久性森林的要求,林权制度、经营期限等都必须进行改革,必须组织人员进行研究。
   我国人工林比较大规模造林是从1958年开始,已经历50-60年的发展历程。南方的杉木松木业经一个轮伐期,第一个轮伐期我们造了大量的杉松,走了三十多年弯路,但在后面的采伐更新即第二个轮伐期,我们多数还在走弯路,还在大量营造杉松单层林,目前,南方的杉木马尾松占的比例仍在80%以上。以致我们现在的林分的生长量很低,亩蓄积量才5.23立方米。如果我们从现在开始,采用上面的将人工林改造转化为永久性森林的技术,我想,再经过一个轮伐期30-50年努力,我们也有希望让我们的山上覆盖上蓄积量300-400m3/ hm2产值50万元以上/ hm2具有珍贵高价值永久性的森林。真正壮大国家的自然资本存量,真正壮大国有林场的实力,真正给我们的子孙后代造福。


(参考文献从略)

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