森林培育论文:森林质量体系探究

森林培育论文:森林质量体系探究

本文作者:曾亚军 罗在柒 王进 邱建生 朱军 罗扬 单位:贵州省林业科学研究院

理论基础

森林经营的总体原则是经济效益的体现,协调好森林的更新、生长和采伐之间的关系,使森林在体现生产力的同时实现社会效益。实施林业分类经营就是遵循现代林业思想,根据社会对生态和经济的要求,按照对森林多种功能和主导利用的不同,将林业划分为以发挥生态效益和社会效益为主的公益林业和以发挥经济效益为主的商品林业,使森林的生态效益和经济效益得到整体发挥,促进人与自然的和谐。

近自然林业理论的创始人嘎耶(Gayer)于1898年发表的文章指出:“生产的奥秘在于在森林中一切起作用的力量的和谐。”他认为森林生物多样性是“一个在永恒的组合中互栖共生的诸生命因子的必然的结果。”嘎耶用这样一段话总结了前人的错误:“人工林种什么就长什么,一开始几乎在原先所有的阔叶林土壤上都取得了有利的成果。关于近自然林业的原则,林学家们作了这样的解释:“接近自然”是指在经营目的类型计划中使地区群落主要的本源树种得到明显表现。它并不是回归到天然的森林类型,而是尽可能使林分建立、抚育、采伐的方式同“潜在的自然植被”的关系相接近。要使林分能进行接近生态的自发生产,达到森林生物群落的动态平衡,并在人工辅助下使天然物质得到复苏。近自然林业理论基于利用森林的自然动力,也就是生态机制。其操作原则是尽量不违背自然的发展。近自然林业理论阐述了这样2个道理:“林分越是接近自然,各树种间的关系就越和谐,与立地也就越适应,产量也就越大。当森林达到一定的发展阶段,许多立地也会呈现出自然现象。”近自然林业开始以来,森林已发生了显著变化,并在以下方面获得改善:(1)物种、生物群落和结构等的多样性增加;(2)森林生态系统的稳定性与活力提高;(3)林分的天然更新能力提高;(4)自然物质增多,且可利用性增加;(5)经济效益提高;(6)森林各方面效益的持续提高;(7)森林景观优美与游憩价值提高。如今在我国开始探索了多功能近自然森林经营[3]。

森林健康概念从20世纪90年代中后期引入中国后,很快成为林业研究的热点,森林健康理论已经成为指导森林资源经营管理的一种全新的理念,其本质是要通过对森林的科学营造和经营,实现森林生态系统的稳定性、生物多样性,增强森林自身抵抗各种自然灾害的能力,满足人类所期望的多目标、多价值、多用途、多产品和多服务的需要[4]。健康的才是安全的。于林业而言,森林生态的维持是林业持续经营的基石,非真正意义的生态林则不能持续经营。森林生态系统有着各自的结构,不论是哪种形式的森林,包括天然林、天然次生林、人工林,其经营形式必须遵照生态的原理来恢复和管理。尽可能少干扰森林,只有保证其树种结构和树龄结构合理时,森林才能稳定和持续地发展。也只有如此,人类才能获得有限的经济目标和保护目标。我国在森林培育立地方面研究较为深入,同时也提出了立地与森林生产力之间的关系[5]。从生产力与环境关系角度,比较分析了森林第一性生产力的地理分布特征,阐述了森林空间层的生产力与环境间的关系以及种生产力与群落结构间的关系。结果表明森林净生产力,地上部年凋落量随纬度和海拔高度的增加而减少,而凋落物现存量呈相反的变化趋势,森林生产力的地理分布与环境水热条件密切相关森林生物量无明显的地理规律性变化,但多物种复杂结构的成熟天然林生物量较高,森林空间层的生产力随环境条件产生相互排斥或补充各异变化种的生产力反映了种在群落中的地位和作用,决定群落的结构特征[6]。

在中国森林第一性生产力地理分布规律研究的基础上,根据生产力与气候环境变量间的相关关系,筛选有代表性的生产力数据和与其相应的气象资料,构建了中国森林生产力气候模型,模拟出中国森林第一性生产力的分布格局借助气候环境信息制图软件,绘制了中国森林生产力[7]。也有学者将调查收集到评价数据代入公式求得各土壤类型的生产力指数[8]。根据我国退耕还林工程的实际需要,该文采取植被因子与环境因子相结合的综合多因子途径,以Matlab为平台,运用层次分析法和系统聚类分析法(HCM),对6105个小班进行了全面调查,共获取原始数据40000多个。结果表明该县划分为5个立地类型组、19个立地类型,同时建立了退耕还林立地分类体系和定量化方法,为促进退耕还林工程实现生态、社会、经济的协调发展提供了重要依据[9]。另外,混交林是实现森林多功能的基础。它能充分利用林地光、土壤等环境因子,增强养分循环实现“临林效应”,增强森林水源涵养以及抗灾减灾功能。

提高森林生产力的措施

森林培育学的理论和技术是提高森林生产力水平的措施核心。具体表现在林分改造,将林内不适应立地环境或长势不佳的个体及时清除,同时补植经济价值高的树种,充分利用立地条件的环境资源,有效提高森林生产力;适地适树良种选择;单株目标树培育;天然更新和人工补植;采伐强度控制与采伐技术革新。较好的研究借助遥感和地理信息系统及其集成技术,以通过克里格插值获得的闽江流域林地多年平均温度、多年平均降水量栅格图层及主要土壤质量因子栅格图层为基础,建立森林气候生产力、森林生产力和林木产量栅格图层。运用ERDAS建模功能及动态聚类方法生成闽江流域林地森林气候生产力、森林生产力及林木产量分布图。通过对各生产力空间格局和分异分析,全流域各生产力类型以高、中生产力面积占绝对优势,总体空间分布上大致呈从东南向西北略有递增的趋势,中部和西北部较高,东南和西部相对较低的状态。研究结果为闽江流域林地资源合理利用提供决策和技术支持[10]。在对北京市山区生态公益林的现状进行调查和剖析的基础上,针对其主体是人工林,树种组成以油松、侧柏等喜光树种为主,林龄结构以中、幼龄林为主,空间结构以纯林、单层林为主,现有林分密度普遍偏大,权属组成中集体林比重大,立地质量、林分质量、森林功能总体不高等特点,提出建立国家生态公益林制度,把一些重要地段的生态公益林划归国家生态公益林进行直接建设、管理和保护,同时还应把维护和提高地力、调整森林的组成和结构作为提高森林质量的一项长期策略,作为林业基础建设主体的森林培育要为林业的长期发展服务,生态公益林建设中需要解决的主要问题已由过去的数量问题变成了质量问题,促进林木的生长和提高林分的质量已成为北京市山区公益林生产的主要目标,把森林抚育作为在最终实现这些目标的一项重要技术和途径,其中大面积地对生态公益林进行抚育已成为提高现有森林质量的重要途径。另外,尽可能地利用一些过去开垦的山地现在又弃耕的荒地营造一些质量较高的小片林分[11]。研究区生态公益林结构调控需根据树种特性和林下环境变化,确定适宜的发展模式,提高公益林的综合效益[12]。#p#分页标题#e#

国内外森林经营的经典案例

德国是森林经营管理最为成功的国家之一。从林业产业角度看,德国的森林是支撑数量在200万个以上的林业企业或公司的自然资源和生产资料的基础,林业通过不断开发利用森林的供给功能而在国民经济中成为传统的财富产业。从国民经济角度看,德国是一个高度工业化的国家,在仅为我国1/28的国土面积上创造了国民经济总量(GDP)世界排名第4的佳绩,重要的前提条件之一就是近300年科学经营逐步创造出的“恒续林”较为均匀地分布于国土上,持续发挥着良好的森林生态系统的调节功能和支持功能,为社会和经济发展提供了有益的生态环境。德国是一个工业化水平很高和人口稠密的国家,却仍保持有1/3国土面积的森林覆盖,目前的森林每公顷蓄积量超过了300m3,是世界平均水平的2.5倍,也达到我国平均水平(87m3/hm2)的3倍以上。德国林业同时支持了200万个以上的林业企业,并持续地保持了森林的高蓄积量和高生长量,同时又保持了与自然生态、社会和环境多种要求的高度协调和谐,值得我们研究和借鉴。日本的森林面积为2515万hm2,人均森林面积为0.2hm2,人工林面积占森林总面积的41%,森林覆盖率约为67%,与世界其它国家相比则名列前茅。全国47个都道府县中有26个覆盖率超过全国平均水平,森林蓄积量为34.8亿m3,其中每公顷林地的蓄积量为138.4m3,人工林占总蓄积量的40%以上,平均每公顷人工林的蓄积量高达183m3。日本近几十年来大力发展人工林,国有林和私有林中人工林的比例从1957年扩大造林初期的18%和26%,增加到1995年的31%和46%,其人工林的比例在世界上是最高的[13]。

虽然近几年近自然林业在国内多个林区有了实践和研究,但时间太短且缺乏总结交流,经营技术和实践经验仍然不足,还不能说具有了成功的实例。通过对长白山林区林隙环境、林隙对红松生长的影响及采伐强度对阔叶树生长、红松更新的研究,为科学地确定冠下红松更新的最佳上层郁闭度,提高林分生长量,确定红松采伐年龄,促进天然林保护工程的发展提供科学的依据和技术[14]。在湖北省崇阳县建立10公顷的高效培育示范林,实施高效培育技术的具体试验,提出含有特殊用途树种的低质低效次生林的开发利用途径和更新方法,确定低质低效次生林高效培育的经营目的和经营方针就是全面规划,因地因林因目的(培育)树种制宜,以抚育改造目的树种为主,兼用其它营林技术,将现有林分改造培育成目的树种明确且具良好经济开发利用价值,林分乔、灌、草结合,林分结构优良、涵水固土功能强,经济效益好的优质林分[15]。通过对滇中高原云南松林分的调查以及树干解析,分析了目标树优势群体的树高、直径生长过程。结果表明:云南松生长发育过程可划分为苗木生长初期,树高速生期,直径速生期,速生后期和成熟期5个生长阶段,云南松材积生长的重要年龄阶段为15~45年,此期间应加强抚育措施,促进其快速生长,50年生云南松开始进入数量成熟阶段,可以采伐利用。云南松速生期较长,可作长轮伐期经营,是培育中大径材的理想树种。林分中云南松优势木材积生长量是平均木的3~4倍,建议引入德国近自然经营技术,将全林改造为目标树经营,大幅提高其生产效率[16]。

根据徂徕山生态公益林的调查及分析数据,选用适合徂徕山生态公益林健康评价的指标,用主成分分析法对其健康状况进行综合评价,评价结果为赤杨纯林的健康等级为:刺槐纯林、麻栎纯林、油松/刺槐混交林的健康等级为;赤松纯林、油松纯林、黑松纯林、日本落叶松纯林的健康等级为Ⅰ;油松/侧柏混交林的健康等级为Ⅱ。根据评价结果及样地调查,对不同健康等级的林分从调节密度、增强间伐力度、提高生物多样性、加强基础设施建设等方面提出保护与发展的经营决策,充分发挥生态公益林的效益,保证林分的健康稳定[17]。滇西北的森林生态系统由于自然和人为因素,超过一半的森林生态系统受到不同程度的干扰并退化为石漠化裸地、荒草坡、疏林灌丛地、干扰迹地和次生林地,使系统的结构改变、功能降低、内部环境恶化,物种间平衡关系破裂。针对传统的退化森林生态系统恢复中存在的造林树种单一、模式单一、缺乏景观观念、自由放牧等问题,提出采用“近自然林业”理论和方法,通过确定恢复策略,采用乡土树种,发展混交林,早期抚育目的树种,天然更新,对林地进行针对性管理等技术手段,以实现滇西北亚高山退化生态系统的恢复[18]。基于大岗山林区相似立地条件前后3次生物量调查研究资料,结合杉木人工林固定样地长期观测材料对杉木人工林生物量的变化规律作了较为详尽的研究,得到了如下主要研究结果:(1)对于同一林分,除叶生物量和某些枝生物量存在一个减小的时期外(5a~8a时),单株和林分各组分生物量均随林龄的增加而增大。在12a前的林分速生期间,叶、枝、干所占比重微弱增加,致使地上部分比重增加,而根比重减小,在干材期(12~16a),单株各组分所占比例趋于稳定。(2)立地指数对单株和林分各组分的生物量、总生物量以及生物量分配比率均存在显著影响,且这种影响随着林龄的变化而变化,并受初植密度的制约。(3)随着初植密度的增大,单株各组分生物量明显减小,干生物量分配比率在任一林龄时刻均呈下降趋势,由密度所形成的不同林分生物量间的差距随林龄呈减弱的趋势[19]。我国南方珍贵树种资源丰富,而且具有发展珍贵树种优越的自然条件,在南方发展珍贵树种具有重要意义。着重分析了南方珍贵树种人工培育利用研究现状和存在的问题,并提出通过严格选择适合不同珍贵树种生长的立地、使用良种壮苗并进行遗传改良、建立合理的林分结构和科学的抚育管理措施等培育珍贵树种的途径[20]。

我国森林生产力存在的问题

当前存在的错误认识,误区认为生态公益林、退耕还林等保护理念为“封山育林”,或变成无人区,在没有人为管护经营的情况下会实现“近自然”的林业,森林的物种多样性、生产力、水土保持能力和综合效益会得到快速提高。其实,这仅是国家法律条例脱离林业科学技术的指导,或者说林木管护在政策、资金等方面没有相互配合实施的结果。至今,许多国家的林业行为仍是争取尽量快地获得木材和经济回报,迷恋于“用材林”的建设,但是森林生长周期长是一个不容违背的客观规律,只从现代人的利益和观点出发来规定政策行为,与森林生长的自然规律相悖逆。森林是多代人经营,一代人一时采伐的行业。每一代人只能得到他能够得到的那一部分,而不能贪求,各代人的收益方式不同,利益也不均衡。林权制度改革与配套技术(管理、采伐技术)的实施,建立清晰稳定的产权制度,维护经营者利益,进一步改革完善采伐管理制度,实现经营者自主经营。沈国舫论述了天然林保护工程与森林可持续经营的关系,强调只有保护没有科学的经营,林业不可能实现可持续发展;只强调生态效益不注重经济效益和社会效益也是片面的,要按客观的科学规律行事,统筹森林经营目标,实现森林可持续利用[22]。#p#分页标题#e#

展望

我国森林培育空间广阔,任务艰巨,国家加大投资力度,举全局之力维护森林生态系统持续稳步又快又好发展。天然林资源是中国森林的主体,其面积和蓄积分别约占总量的65%和82%,而在天然林中又以次生林为主,次生林是原生林被破坏后,在次生裸地上经过一系列的植物群落次生演替而形成的森林。根据低质低效次生林分中的树种资源现状和当地的社会经济条件、市场需求情况确定合理的高效培育对象、高效培育目标和高效培育技术及其开发利用途径。重点发展方向为:中国林业发展林业重点功能分区划分,具体分为东北林区、东南沿海林区、华中地区、西南山区、干旱、荒漠区等。我国东南沿海除了部分沿海防护林外,福建、广东、浙江、广西、江苏等省区森林覆盖率都较高,缺乏必要的经营管理水平,森林生产力都普遍相对较低,它们构成我国天然林的主体,是今后森林经营抚育的重点。今后我国林业研究的热点和发展方向为实行分类经营,最大程度提高森林立地生产力,实现森林可持续发展;以生态公益林区抚育整改措施为攻克重点,集约化经营人工天然林。具体做好以下几个方向:区域森林立地指数评价;顶级目标设计原则,即发展径材和物种保护相结合;树种及发展类型保护生物多样性确保生态安全、林龄组成;工厂化良种良繁、无性系品系以及生物技术品种改良;土壤肥力和因地制宜的施肥技术;农林混交集约经营技术;做好病虫害防治与森林防火技术等工作。