湖南杉木人工林近自然經(jīng)營問題探討

許忠坤, 鄧鷹鴻， 彭 暉

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004; 2.湖南省林業(yè)廳， 湖南 長沙 410004;3.湘西自治州林業(yè)勘測設(shè)計院， 湖南 吉首 416000)

湖南杉木人工林近自然經(jīng)營問題探討

許忠坤1, 鄧鷹鴻2， 彭 暉3

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004; 2.湖南省林業(yè)廳， 湖南 長沙 410004;3.湘西自治州林業(yè)勘測設(shè)計院， 湖南 吉首 416000)

德國人工林在19世紀(jì)，與湖南杉木人工林有相似之處，采用單一樹種營造大面積人工林，造成地力消耗很大，無法實現(xiàn)林木的可持續(xù)利用。本文從杉木經(jīng)營歷史，分析了現(xiàn)有栽培制度下的煉山、幼林撫育、輪伐期短、林分結(jié)構(gòu)單一等現(xiàn)狀所導(dǎo)致的杉木人工林生產(chǎn)力下降、林地地力衰退。本研究引進德國森林近自然經(jīng)營理念及原則改造杉木人工林，分別對杉木幼林、中林、成林進行第1代目標(biāo)樹經(jīng)營，為第2代目標(biāo)樹形成創(chuàng)造有利條件，使林地地力得到恢復(fù)，達到可持續(xù)經(jīng)營的目的，同時獲得較大經(jīng)濟效益。

杉木； 近自然經(jīng)營； 目標(biāo)樹； 幼林； 中林； 成林

1 杉木經(jīng)營歷史與現(xiàn)狀

杉木[Cunninghamialanceolata(Lamb) Hook]是湖南的主要鄉(xiāng)土樹種，湖南城步長安營鄉(xiāng)中國杉木王，樹高30m，胸徑2.19m，古杉是東晉時期(公元317—420年)當(dāng)?shù)囟弊逑让耨樤饺嗽灾?，己?600多年樹齡。杉木有2000年的栽培歷史，栽培制度始于晉、唐，完善于宋、元，盛行于明、清，古人栽培制度是：小面積闊葉林皆伐，煉山，種植農(nóng)作物，地力下降后進行稀植扦插造林，長輪伐期培育大徑材，撩荒養(yǎng)地，林地地力得到恢復(fù)[1-2]。

自上世紀(jì)60年代以來，木材需求量不斷上升，杉木人工速生豐產(chǎn)林得到了空前發(fā)展，杉木的栽培制度發(fā)生了改變，大面積集中連片、密植、短輪伐期、連栽的栽培模式和煉山、全墾整地、3年以上全墾撫育的栽培措施，導(dǎo)致了大面積的林地生產(chǎn)力下降及地力衰退。

2 多代連作杉木速生豐產(chǎn)林使地力下降

2.1煉山導(dǎo)致水土流失使地力衰退

根據(jù)研究測定，煉山后土壤裸露，3年的固體徑流量達到37t/hm2，而不煉山的只有1.0t/hm2，兩者差值達37倍。液體徑流的差值達6倍多。固體與液體徑流同時損失了大量的土壤養(yǎng)分。煉山損失的有機質(zhì)、全N、全P、全K分別為989.3、27.1、9.1、462.9kg/hm2；損失速效的N、P、K分別為12.2、2.6、72.4kg/hm2，共損失養(yǎng)分586.3kg/hm2，而不煉山的只損失有機質(zhì)97.4kg/hm2，合計為78.7kg/hm2，兩者相差達7.5倍。

2.2幼林全墾撫育使土壤肥力下降

幼林撫育要進行5～7次，造林后1～3年每年要進行2～3次，杉木不耐水濕，一般栽植在坡地，全墾撫育帶來大量的水土流失，流失物質(zhì)中有機質(zhì)每年損失365.9t/hm2；養(yǎng)分每年損失297.7t/hm2，分別是不撫育的27倍[3]。

2.3煉山后林地必須反復(fù)撫育

煉山林地裸露，為冬茅等以風(fēng)作為媒介的種子提供了良好生長環(huán)境。煉山后林地雜草爆發(fā)，對杉木幼林生長構(gòu)成威脅，必需進行除草撫育，撫育后又使林地裸露，更有利于雜草生長，反復(fù)撫育，雜草反復(fù)生長，形成惡性循環(huán)，這樣惡性循環(huán)要持續(xù)到林分郁閉。若將砍伐的剩余物，均勻鋪在地面上不煉山，草種落在剩余物上面，不能與土壤直接接觸，不能發(fā)芽，相比之下，雜草較少，則不煉山的林地上只有灌木萌芽條等植被。

2.4杉木林養(yǎng)分循環(huán)速度慢

杉木木材耐腐決定了其養(yǎng)分循環(huán)速度慢，杉木在其林分郁閉后，光照減弱的枝葉枯死。由于杉木耐腐，30多年的基部枯枝在樹干上保留不易接觸土壤、與土壤接觸的部分也難于分解，主要以粗糙腐殖質(zhì)形態(tài)存在。杉木人工純林由于密植導(dǎo)致群落結(jié)構(gòu)單一，幼林郁閉前林地基本無凋落物，郁閉后林下植被生物量少、種類少、生物多樣性低，生物循環(huán)滯緩，10年前后吸收歸還比僅17%左右，干材階段為35.3%，過熟階段也僅為58%。從栽植到成熟過程都處于養(yǎng)分虧缺狀態(tài)，林地土壤趨于貧瘠化[4]。

2.5輪伐期短林地養(yǎng)分損失多

國家杉木速生豐產(chǎn)林標(biāo)準(zhǔn)的輪伐期包苗齡20年，在湖南有的地方10多年就主伐，造成養(yǎng)分損失多，歸還少。傳統(tǒng)經(jīng)營方式的30年2個輪伐期的生物量為122014kg/hm2、養(yǎng)分總消耗量為1110kg/hm2，分別是1個輪伐期的大徑材經(jīng)營方式的1.22倍(100326kg/hm2)、2倍(554kg/hm2)[5]。

3 近自然森林經(jīng)營產(chǎn)生的背景概況及原則

17世紀(jì)中期，德國工業(yè)的快速發(fā)展，對木材的需求急劇增長，開始大規(guī)模采伐森林，并導(dǎo)致了18世紀(jì)初震驚德國的“木材危機”，培育和發(fā)展森林資源成為當(dāng)時德國亟待解決的問題。采用單一樹種營造大面積人工林成為森林經(jīng)營的核心模式。人工林雖然速生，地力消耗卻很大，無法實現(xiàn)林木的可持續(xù)利用。1972年，歐洲森林遭受特大風(fēng)災(zāi)，森林損失慘重。單一樹種大面積的人工林出現(xiàn)了多樣性低、穩(wěn)定性差、病蟲害多發(fā)、生態(tài)功能差等一系問題。為改變這種局面，在受災(zāi)林地上采用近自然林業(yè)理論恢復(fù)森林獲得了巨大成功。近自然森林經(jīng)營使經(jīng)營成本下降，林分穩(wěn)定性增強、抗災(zāi)能力得到提高，木材產(chǎn)量明顯增加。 歐洲各國20 世紀(jì)90年代，便出現(xiàn)了向近自然林業(yè)方向發(fā)展的趨勢[6-7]。

3.1德國近自然森林經(jīng)營的原則[8]

長輪伐期，采用鄉(xiāng)土樹種，適地適樹，目標(biāo)樹經(jīng)營，異齡多樹種垂直結(jié)構(gòu)混交，小面積皆伐或擇伐，措施上模擬自然干擾。

3.2近自然森林經(jīng)營的缺點[9]

① 與皆伐相比，林分經(jīng)營更為復(fù)雜，需要熟練的技術(shù)人員。

② 由于增加內(nèi)部結(jié)構(gòu)與物種的多樣性，收獲和調(diào)整更為困難。

③ 由于采伐地塊小且分散，增加了采伐費用。

④ 由于對森林生態(tài)系統(tǒng)的干擾減少，為更新幼樹提供更好的庇護。但減少覆蓋地表的采伐剩余物，增大了對采伐點土壤的損害。

⑤ 不適用于更肥沃的立地(雜草競爭)或巨大放牧壓力地區(qū)。

⑥ 生產(chǎn)高質(zhì)量大徑材， 通常林分轉(zhuǎn)型時(特別在不穩(wěn)定的立地上)要冒風(fēng)災(zāi)的風(fēng)險。

4 杉木近自然經(jīng)營的思考

4.1現(xiàn)有杉木人工林改造

4.1.1 杉木人工林改造潛力

湖南的杉木人工林與19世紀(jì)德國相似，可以借鑒近自然經(jīng)營的理念，改造杉木人工林。由于近自然經(jīng)營采伐地塊小且分散，采伐費用高的缺點，改造時應(yīng)當(dāng)選擇交通方便，或集材成本低的地段進行改造。采用目標(biāo)樹經(jīng)營的措施進行改造，據(jù)研究，杉木實生造林的林分，群體內(nèi)有差異，有20%生長突出，在20年生進行主伐時，這部分林木生長潛力非常大，應(yīng)當(dāng)進行保留。當(dāng)杉木人工林在20年生時進行間伐，保留20%生長突出的，視為目標(biāo)樹，其經(jīng)濟效益大。目標(biāo)樹從早期就進行定向培育，充分挖掘這部分林木的生長潛力，這20%的林木消耗肥力不大，可進行無節(jié)材培育，使效益最大化。據(jù)王懿祥[10]，對26 年生杉木人工林目標(biāo)樹的價值研究，單位面積最有價值占總林分10%株數(shù)的林木，其斷面積、材積和立木價值分別占總林分的 26.8%、31.3%和50.1%。對目標(biāo)樹展開重點經(jīng)營，只需要用 10%的精力就能獲得 50%的價值。

4.1.2 杉木人工林幼林的改造

杉木人工林幼林是指10年以下的林分。對幼林進行近自然改造，是一個長期過程，必須有計劃進行改造。首先選擇第1代目標(biāo)樹，不超過450株/hm2。由于林分所處的立地、初值密度不同，修枝的開始時間不同，間隔期均有所不同，立地條件好，經(jīng)營強度高，修枝的開始時間可以提前，反之，則推遲。造林密度大，修枝的開始時間可以提前，間隔期短，反之，間隔期長，則推遲。第一次修枝是在林分郁閉、陰枝開始枯死時進行，以目標(biāo)樹死枝上第一輪活枝為準(zhǔn)，第一輪活枝的直徑8～9cm，即包括第一輪活枝及以下全部死枝修去。每次修枝高度不超過2m。修枝總高度不超過7m。人工修枝的時間可在春秋兩季進行，林木開始生長前的3月份，林木停止生長后的11月份。間隔期，視林分生長情況，一般1～2年，修枝3～4次。

4.1.3 杉木人工林中齡林的改造

中齡林是指11～15年生林分，杉木造林初值密度一般為2505株/hm2。如果10年前沒有進行間伐的林分，必須間伐到1500株/hm2以下，選擇第1代目標(biāo)樹，不超過450株/hm2。然后對目標(biāo)樹進行修枝，培育無節(jié)大徑材[11-14]。

4.1.4 杉木人工林成林的改造

成林是指20年生以上的林分，保留密度一般為1500株/hm2。選擇第1代目標(biāo)樹，不超過450株/hm2，對目標(biāo)樹進行保留，修去目標(biāo)樹上的死枝，伐去其它杉木，如果杉木林分中有其它物種應(yīng)進行保留。當(dāng)?shù)?代目標(biāo)樹形成后，伐去第1代目標(biāo)樹，輪伐期在35年以上。

4.2第2代目標(biāo)樹培育

當(dāng)杉木人工林在20年生時進行疏伐，由于保留株數(shù)少，林地獲得充足陽光[15-16]，為其它物種生存創(chuàng)造了條件，疏伐后10年，進行第2代目標(biāo)樹選擇，對目標(biāo)樹進行重點保護、伐除影響目標(biāo)樹生長的其它單株，進行修枝。目前杉木人工林集中連片，周圍如果沒有自然更新能力強、高價值的其它物種，必須人工栽植目標(biāo)樹，建議栽植目標(biāo)樹控制在300株/hm2以下，由于湖南雜草生長快，為減少撫育成本，建議采用多年生容器大苗栽植。補植參考樹種有閩楠、楨楠、苦櫧、甜櫧等。

[1] 俞新妥.論杉木人工林的回歸——從杉木林地力衰退的因果談杉木林的可持續(xù)經(jīng)營[J].世界林業(yè)研究，1999，12(5)：15-19.

[2] 候伯鑫，陳佛壽.湖南杉木分布及利用和栽培史探源[J]. 湖南林業(yè)科技,1995，22(3)：1-6.

[3] 許忠坤.杉木高效經(jīng)濟生態(tài)型造林技術(shù)[J]. 湖南林業(yè)，2009，10(5)：24.

[4] 馬均.杉木人工林地力衰退原因及對策綜述[J]. 四川林勘設(shè)計，2004(3):13-17.

[5] 許忠坤. 杉木不同經(jīng)營方式的經(jīng)濟與養(yǎng)分利用效益分析[J].湖南林業(yè)科技，2012 ，39(5)：17-19.

[6] 國家林業(yè)局赴德國、奧地利林業(yè)考察團.歐洲近自然林業(yè)的借鑒與啟示—赴德國、奧地利林業(yè)考察報告[J].林業(yè)經(jīng)濟，2011(7):88-91.

[7] 王傳立.林分空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化計算機輔助系統(tǒng)研究[D].長沙：中南林業(yè)科技大學(xué)，2008：1-45.

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[10] 王懿祥. 人工馬尾松和杉木林目標(biāo)樹經(jīng)營理論與實踐[D].北京：中國林業(yè)科學(xué)研究院,2012.

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(文字編校：龔玉子)

DiscussiononthenearnaturalforestrybusinessofChinesefirplantationinHunanProvince

XU Zhongkun1, DENG Yinghong2, PENG Hui3

(1.Hunan Forestry Academy, Changsha 410004, China;2.Forestry Department of Hunan Province, Changsha 410004, China;3.Forestry Survey and Design Institute of west Hunan Autonomous Region, Jishou 416000, China)

There are similarities with Hunan Chinese fir plantations in Germany in the 19th century, it was creating a large area of application of a single species plantations, and causing fertility consume large, impossible to achieve the sustainable use of forests. Based on the Chinese fir operating history, analysis of existing refining cultivation system under the mountain, tending method, short rotation, stand structure of a single Chinese fir plantation productivity as a result of a decline in forest soil fertility recession. We introduced the natural forest near philosophy and principles to transformation Chinese fir plantation. In order to make the young forest; middle-age forest, establishment forest for the first generation of operating goals respectively, and objectives for the second generation to create favorable conditions for the formation of a tree, so that forest soil fertility is restored to achieve the objective of sustainable management, as well as a larger economic benefits.

Chinese fir; near natural forestry business; target tree; young forest; middle-age forest; establishment forest

2013-10-18

中德財政合作湖南小農(nóng)戶造林項目(BMZ-2002 65 702)。

S 791.27

A

1003 — 5710(2014)01 — 0117 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2014. 01. 023