冀北山地林分結(jié)構(gòu)化經(jīng)營(yíng)初探

剪文灝，呂發(fā)，張建華，楊新兵

(1.河北木蘭圍場(chǎng)國(guó)有林場(chǎng)管理局，河北 承德068450；2.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，河北 保定071000)

擁有健康穩(wěn)定的森林是實(shí)現(xiàn)森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的基礎(chǔ)，按照森林的自然生長(zhǎng)規(guī)律和演替過程安排經(jīng)營(yíng)措施，其最終目標(biāo)就是要保持森林處于一種合理的狀態(tài)，因此對(duì)于偏離了預(yù)期狀態(tài)的森林就必須要通過林分結(jié)構(gòu)的調(diào)整使其達(dá)到人們的預(yù)期狀態(tài)[1，2]。森林經(jīng)營(yíng)的理論和方法有很多，本研究主要通過森林結(jié)構(gòu)化經(jīng)營(yíng)的方法調(diào)整森林結(jié)構(gòu)使其滿足人類生態(tài)、生產(chǎn)和生活需求。

1 結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)的理念和原則

結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)指在森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的原則指導(dǎo)下提出的基于林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的一種森林經(jīng)營(yíng)方法[1，2]。從現(xiàn)代森林經(jīng)營(yíng)的角度出發(fā)，結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)提倡“以樹為本、培育為主、生態(tài)優(yōu)先”的經(jīng)營(yíng)理念，從而培育出健康穩(wěn)定的森林。根據(jù)結(jié)構(gòu)決定功能的原理，結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)應(yīng)按照森林的自然生長(zhǎng)和演替過程安排經(jīng)營(yíng)措施，以優(yōu)化林分空間結(jié)構(gòu)為手段，從而使林分空間結(jié)構(gòu)狀況有所改善。

結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)的原則：(1)以天然林為參考依據(jù)；(2)保證森林具有連續(xù)覆蓋狀態(tài)；(3)維持森林的生態(tài)有益性和物種的多樣性；(4)調(diào)節(jié)中大徑木競(jìng)爭(zhēng)。

2 結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)的方法

結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)的采伐方式為：分別標(biāo)記保留木和采伐木，實(shí)行單株擇伐，禁止皆伐。根據(jù)經(jīng)營(yíng)原則和經(jīng)營(yíng)方向確定保留對(duì)象和采伐對(duì)象，針對(duì)林分的具體情況，采用不同的經(jīng)營(yíng)措施，維護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)生產(chǎn)能力。

2.1 保留木與采伐木的確定

2.1.1 培育和保留對(duì)象

(1)稀有種、瀕危種和散布在林分中的古樹。為了保護(hù)林分的多樣性和穩(wěn)定性，禁止對(duì)珍貴瀕危樹種的林木進(jìn)行采伐利用。

(2)頂極樹種和主要伴生樹種的中大徑木中具有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)和培育價(jià)值的林木。具有生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)是指生長(zhǎng)健康，干形通直完滿，生長(zhǎng)潛力旺盛；具有培育價(jià)值是指同樹種單木競(jìng)爭(zhēng)中占優(yōu)勢(shì)種地位。不同地區(qū)有不同類型的森林群落分布，同一地區(qū)因局部環(huán)境的不同也會(huì)有不同的群落類型，每種類型森林群落的演替過程中優(yōu)勢(shì)種的變化也有區(qū)別。所以說確定頂極樹種和主要伴生樹種是確定保留和培育對(duì)象的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

2.1.2 可進(jìn)行采伐利用的林木

(1)除稀有種、瀕危種及古樹外的所有病腐木、斷梢木及特別彎曲的林木。為防止病菌滋生和蔓延，改善林分的衛(wèi)生狀況，應(yīng)立即伐除病腐木；斷梢木和特別彎曲的個(gè)體已失去了生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)和培育前途，在經(jīng)營(yíng)時(shí)也可采伐，不僅可以促進(jìn)林下更新，還可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益，當(dāng)然這也許會(huì)增加一些撫育成本，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，培育大徑級(jí)木材所獲得的效益還是遠(yuǎn)大于投入的成本。

(2)影響頂極樹種、稀有種、瀕危種生長(zhǎng)發(fā)育的其他樹種的林木，盡量使保留的中大徑木的競(jìng)爭(zhēng)大小比數(shù)不大于0.25，即能夠使保留木處于優(yōu)勢(shì)地位或不受到遮蓋、擠壓威脅，使培育目標(biāo)樹盡可能地獲得生長(zhǎng)空間。

(3)達(dá)到自然成熟(達(dá)到目標(biāo)直徑)的樹種單木。結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)不以木材生產(chǎn)為目的，也不排斥木材生產(chǎn)，而是一種保護(hù)而不保守的經(jīng)營(yíng)，在有效保護(hù)森林的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行合理利用。林木在進(jìn)入自然成熟后，林木生長(zhǎng)勢(shì)下降，高生長(zhǎng)停滯，生長(zhǎng)量減少，梢頭干枯，甚至出現(xiàn)心腐現(xiàn)象，因此結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)可根據(jù)林分的綜合狀況，在林木個(gè)體達(dá)到自然成熟時(shí)對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)采伐。對(duì)于不同的樹種或不同的地區(qū)，達(dá)到自然成熟的年齡和直徑都是不同的。

2.2 林木分布格局的調(diào)整方法

林木分布格局是調(diào)整林分空間結(jié)構(gòu)不可或缺的方面，在空間結(jié)構(gòu)參數(shù)角尺度的基礎(chǔ)上，確定采伐木的一種切實(shí)可行的操作技術(shù)。

以落葉松樺木混交林為例[3]，調(diào)整前角尺度平均值為0.52，主要樹種白樺和黑樺分別為0.54和0.53，屬于團(tuán)狀分布，是需要調(diào)整的對(duì)象；落葉松為0.506屬于隨機(jī)分布，無(wú)需調(diào)整。調(diào)整前角尺度分布中取值0.5的左右兩側(cè)頻率相差不大；為了將林分從團(tuán)狀分布演變成隨機(jī)分布，應(yīng)對(duì)該林分的空間分布格局進(jìn)行調(diào)整，從而使得角尺度左右基本對(duì)稱，降低W值，角尺度取值為0.75和1的單木為潛在的調(diào)整對(duì)象。具體做法是將角尺度取值為1或0.75的目標(biāo)樹與其最近4株相鄰木組成的結(jié)構(gòu)單元作為調(diào)整對(duì)象，綜合考慮目標(biāo)樹與相鄰木的混交、競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系以及相鄰木的個(gè)體健康狀況等因素，確定調(diào)整的相鄰木，并將其作為采伐木伐除。白樺調(diào)整前后的點(diǎn)格局分布如圖1所示。上例中，經(jīng)調(diào)整后，使得角尺度分布中取值0.5的左側(cè)頻率上升右側(cè)頻率下降，角尺度取值為0.5的單木比例有所升高，處于0.25、0.75和1的比例均有所下降，林分的平均角尺度降至0.475～0.517，林分分布格局轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)分布。

圖1 白樺種群團(tuán)狀分布調(diào)整對(duì)比圖

2.3 樹種組成的調(diào)整方法

2.3.1 林分混交度調(diào)整 在需要經(jīng)營(yíng)的林分內(nèi)，如果中、大徑級(jí)林木中不缺乏頂極樹種或主要伴生種，而有足夠的母樹或更新幼苗時(shí)，樹種組成調(diào)整的任務(wù)就是對(duì)混交度進(jìn)行調(diào)節(jié)。一般認(rèn)為，隨著演替進(jìn)展，林分內(nèi)各樹種間的隔離程度增加，這是穩(wěn)定森林結(jié)構(gòu)中相同樹種減少對(duì)各種資源競(jìng)爭(zhēng)的一種策略，也就是說，樹種隔離程度越高，林分結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。因此，當(dāng)林分組成以頂極樹種或鄉(xiāng)土樹種占優(yōu)勢(shì)，林下更新良好時(shí)，林分調(diào)整方向應(yīng)該是提高林分混交度，優(yōu)化資源配置。在進(jìn)行經(jīng)營(yíng)時(shí)，將林分中主要樹種的混交度取值為0、0.25的單木作為潛在的調(diào)整對(duì)象然后綜合考慮林木的分布格局、競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系、目標(biāo)樹培養(yǎng)、樹種多樣性等因素進(jìn)行調(diào)整。

落葉松與樺木混交林中混交度為0和0.25的主要樹種有落葉松、黑樺和白樺，在調(diào)整混交度時(shí)要明確調(diào)整目的，圍繞落葉松進(jìn)行調(diào)整，因?yàn)閺母窬终{(diào)整來看白樺和黑樺混交度低主要是由于其分布成團(tuán)狀造成的，在降低角尺度的同時(shí)就自動(dòng)增加其混交度。在對(duì)混交度進(jìn)行調(diào)整的時(shí)候必須綜合考慮各種因素不可簡(jiǎn)單地通過伐除同類相鄰樹種為主要調(diào)整方式。

2.3.2 調(diào)整頂極樹種或鄉(xiāng)土樹種比例 在天然或人為有目的造成的林隙或林窗中，以單株或植生組形式栽植頂極樹種或主要伴生種的單木。補(bǔ)植的株數(shù)根據(jù)采伐株數(shù)確定，補(bǔ)植的強(qiáng)度應(yīng)與采伐強(qiáng)度持平或略高以保證相同的經(jīng)營(yíng)密度，補(bǔ)植時(shí)也應(yīng)充分考慮物種多樣性原則。

2.4 競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的調(diào)整方法

林木競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系調(diào)節(jié)必須依托于可靠的并且簡(jiǎn)潔直觀的量化指標(biāo)。大小比數(shù)將參照數(shù)與相鄰木的性對(duì)關(guān)系數(shù)量化，可直接應(yīng)用于競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的判定和調(diào)整。因?yàn)榇笮”葦?shù)體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)單元中參照樹與相鄰木在胸徑、樹高或冠幅等方面大小關(guān)系，在競(jìng)爭(zhēng)調(diào)節(jié)中更富有成效，特別是在目標(biāo)樹單木培育體系中更容易表達(dá)目標(biāo)樹與其周圍相鄰木的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，在實(shí)際中容易操作。當(dāng)然，不可能在森林中針對(duì)每株林木個(gè)體進(jìn)行調(diào)節(jié)，一個(gè)富有成效而可行的經(jīng)營(yíng)策略顯然就是要圍繞經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，采取針對(duì)頂極樹種或主要伴生樹種的中、大徑木來進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的調(diào)整。調(diào)整頂極樹種小徑木(包括更新幼苗幼樹)的競(jìng)爭(zhēng)樹大小比數(shù)，為其生長(zhǎng)提供有利的空間環(huán)境。調(diào)整頂極樹種或主要伴生樹種的中、大徑級(jí)林木時(shí)應(yīng)使經(jīng)營(yíng)對(duì)象的競(jìng)爭(zhēng)大小比數(shù)不大于0.25。

2.5 徑級(jí)結(jié)構(gòu)的調(diào)整方法

于政中等人[4]曾指出大部分天然林的直徑分布為倒J形，因此經(jīng)營(yíng)后的林分直徑分布也應(yīng)該呈這種分布狀態(tài)。在對(duì)同齡林或人工林的徑級(jí)結(jié)構(gòu)調(diào)整時(shí)，要在保持林分郁閉度為0.6以上的前提下，逐步降低胸高直徑在平均直徑所在徑階范圍附近的林木株數(shù)比例，同時(shí)，保留干形通直完滿，生長(zhǎng)健康胸徑較大的林木，并促進(jìn)林下天然更新，增加小徑木的比例，引入高價(jià)值和優(yōu)良的鄉(xiāng)土樹種，提高森林生態(tài)系統(tǒng)的樹種多樣性，改善林分結(jié)構(gòu)。

2.6 林分更新

保持持續(xù)的林下更新能力是結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)的一個(gè)重要的目標(biāo)。結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)方法的撫育采伐方式主要是單株擇伐作業(yè)或群團(tuán)狀擇伐，因此，森林更新的方式比較靈活多樣，具體方式依據(jù)經(jīng)營(yíng)林分類型和經(jīng)營(yíng)目標(biāo)確定。對(duì)人工林而言，主要以人工更新的措施為主，在林間空地、林緣引入鄉(xiāng)土樹種和頂極樹種進(jìn)行補(bǔ)植補(bǔ)造，輔以天然更新；對(duì)于次生林以天然更新為主，人工促進(jìn)天然更新和人工更新為輔[5]。

3 結(jié)語(yǔ)

將點(diǎn)格局理論和林木空間整體結(jié)構(gòu)理論結(jié)合起來，通過對(duì)健康森林生態(tài)系統(tǒng)和頂級(jí)群落結(jié)構(gòu)特征的分析和模擬，得出森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最優(yōu)化模式；對(duì)林木水平分布格局，樹種組成和競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系的調(diào)整使得森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化最優(yōu)。通過結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)摸索出一定的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化規(guī)律，優(yōu)化森林經(jīng)營(yíng)方案，在沒有定位數(shù)據(jù)的大規(guī)模經(jīng)營(yíng)時(shí)，根據(jù)單株林分所處小環(huán)境的具體情況，制定經(jīng)營(yíng)措施，實(shí)現(xiàn)森林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。

[1]惠剛盈，Klaus von Gadow，胡艷波，等.結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2007：6-7

[2]惠剛盈，趙中華，胡艷波.結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)技術(shù)指南[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2010

[3]劉鳳芹，曹云生，楊新兵，等.冀北山區(qū)華北落葉松樺木混交林空間結(jié)構(gòu)分析[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32(3)32-38

[4]于政中.森林經(jīng)理學(xué)[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1993

[5]胡艷波.基于結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營(yíng)的天然異齡林空間優(yōu)化經(jīng)營(yíng)模型研究[D].北京：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，2010