紅椎大徑材近自然培育適用性分析

郭文福， 蔡道雄

(中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心， 廣西 憑祥 532600)

紅椎大徑材近自然培育適用性分析

郭文福， 蔡道雄

(中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心， 廣西 憑祥 532600)

根據(jù)近自然林經(jīng)營理念及原則，結(jié)合紅椎生物、生態(tài)學(xué)特性及木材利用特性，系統(tǒng)地分析了紅椎采取近自然林經(jīng)營技術(shù)培育大徑材的適用性。分析認(rèn)為，紅椎為南亞熱帶地帶性常綠闊葉林頂極群落的主要建群種，可以采取近自然林目標(biāo)樹單株培育技術(shù)，高效培育大徑材多功能人工林。

紅椎； 大徑材； 目標(biāo)樹； 近自然林； 適用性

紅椎(CastanopsishystrixAD CD)又名紅錐、赤黎、紅黎等，為我國南亞熱帶殼斗科常綠大喬木，具有優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)性狀和重要的生態(tài)價(jià)值。我國自上世紀(jì)60年代開始發(fā)展了紅椎人工林，面積逾5萬hm2以上[1]，是廣東、廣西、福建等省(區(qū))的主要造林樹種，在云南、貴州、湖南和江西等省也有天然分布和人工造林。經(jīng)過半個(gè)世紀(jì)以來的引種馴化、良種選育和造林技術(shù)的研究與推廣，紅椎人工林有了良好的技術(shù)基礎(chǔ)[1，2]，但紅椎的培育技術(shù)仍然以仿效松杉商品材培育模式為主，目前尚無定向培育大徑級用材林的成熟經(jīng)營技術(shù)模式，只能培育低價(jià)值中徑材為主的人工林。近自然森林經(jīng)營是一種順應(yīng)自然，充分利用自然力的高效低成本森林經(jīng)營方式，是培育多功能、優(yōu)質(zhì)大徑材人工林的良好技術(shù)途徑[3-8]。本文根據(jù)紅椎生物-生態(tài)學(xué)及木材特性，分析其采取近自然林經(jīng)營方式的適用性，為探索大徑材高效低成本培育技術(shù)提供參考。

1 紅椎的樹種特性

1.1 生物學(xué)特性

紅椎是南亞熱帶常綠闊葉林的主要建群種及群落頂極種，樹體高大，干形通直，在天然分布中心區(qū)域其樹高達(dá)30 m，胸徑達(dá)150 cm以上，屬速生、常綠大喬木，紅椎壽命長，逾100年以上。據(jù)對福建華安金山林場的紅椎天然林調(diào)查[9]：紅椎 34～38年生樹高可達(dá)21.9～23.7 m，胸徑可達(dá)20～30 cm，樹高速生期為4～18年生，胸徑速生期為6～14年生，材積速生期為10～27年生，38年生的紅椎材積生長量仍未達(dá)到數(shù)量成熟。人工林生長進(jìn)程與天然林基本相近[10]，在集約經(jīng)營的人工林中生長速度更快一些，據(jù)2013年在廣西憑祥的調(diào)查，30年生紅椎人工林中優(yōu)勢木(目標(biāo)樹)一般是平均木胸徑的1.5倍，年均胸徑生長量為1.6 cm。因此，紅椎有培育大徑材或特大徑材的生物學(xué)基礎(chǔ)。

紅椎天然更新能力強(qiáng)，既可種子繁殖，也可萌芽更新。人工林10年左右即開花結(jié)實(shí)，15～20年為盛果期。紅椎幼齡期較耐蔭，在密度適中、光照充足的林分中，天然更新的實(shí)生幼苗、幼樹密集叢生，生長良好。據(jù)調(diào)查[11]，在廣西憑祥中國林科院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，28年生的紅椎人工林冠下幼苗、幼樹和小樹平均密度分別為20 097 株/hm2、920 株/hm2和2 308 株/hm2。紅椎的這種雙重更新方式確定了紅椎群落在這一地區(qū)的頂極群落地位，其它樹種在今后的長期演替過程中也無法取代紅椎[12]。

1.2 生態(tài)學(xué)特性

紅椎為南亞熱帶頂極群落建群種，有很強(qiáng)的光照適應(yīng)性，幼齡期耐陰，成年期喜光。林冠下更新的幼苗幼樹可在微弱光照下生長，隨著樹木年齡增長，樹體的增大，對光照強(qiáng)度要求逐步提高。據(jù)姜英等[13]對2年生苗遮蔭效果研究表明，遮蔭條件下的紅椎幼苗較全光照下生長迅速，苗高在30% 光強(qiáng)下生長最好，地徑在80% 光強(qiáng)下生長最好。而生產(chǎn)上用1年生苗進(jìn)行跡地全光照種植，幼苗幼樹也能正常成活、成林，但強(qiáng)光條件下，幼樹側(cè)枝粗壯，葉量較多，樹干尖削度大，形質(zhì)稍差。光照強(qiáng)度影響紅椎生殖成熟期，光照充足的人工林10年左右即可開花結(jié)實(shí)，而林蔭下處于群落亞林層以下的幼樹，即使達(dá)20年以上也不會開花結(jié)實(shí)。側(cè)方庇蔭可抑制紅椎側(cè)枝生長，形成良好干形，可引導(dǎo)頂梢向上伸長，促進(jìn)樹高增長。

紅椎屬深根性樹種，主根明顯，根系發(fā)達(dá)，對土壤的適應(yīng)性強(qiáng)，不苛求立地，但在水肥條件優(yōu)越的環(huán)境下，其生長潛力大。據(jù)黃全能[12]對38年生紅椎天然林的研究，根系垂直分布深達(dá)1.5 m以上，側(cè)根發(fā)達(dá)，集中分布深度為80～90 cm，根幅可達(dá)21～25 m2。蔣家淡[14]對紅椎人工混交林的研究，7年生紅椎主根達(dá)1.58～1.82 m。天然林多見于由花崗巖、砂頁巖、變質(zhì)巖等母巖發(fā)育的酸性紅壤、黃壤、磚紅壤性土，而少見于石灰?guī)r發(fā)育的土壤。紅椎也是喜水喜肥樹種，在土壤深厚疏松、濕潤肥沃的立地條件下，表現(xiàn)出較高的生產(chǎn)力；在土層淺薄、貧瘠的石礫土或山脊，生長矮?。辉诘屯莘e水地則不能生長。

紅椎群落既可組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的混交林，也可作單優(yōu)樹種組成小片純林。天然群落中一般伴生樹種有荷木、狗牙椎、黃殼桂、羅浮柿和鴨腳木等，次生林中還伴有馬尾松等陽性樹種，有些群落中紅椎的優(yōu)勢度極大，幾乎成為單優(yōu)種群落[12]。楊遠(yuǎn)攸等[15]建議南亞熱帶低山丘陵以發(fā)展紅椎與吊皮椎為優(yōu)勢種的森林群系為主，可不斷提高地力，使森林發(fā)育良好，向氣候頂極群落的方向發(fā)展。

1.3 木材利用特性

紅椎木材硬度大，天然防腐能力較強(qiáng)，人工防腐處理容易。心材顏色紅，美觀，容易加工，多作為漁船、橋梁、房屋、家具和農(nóng)具等用途。紅椎生長應(yīng)力大，其木材在儲存、制材、干燥及加工過程中極易發(fā)生變形及開裂，速生人工林的木材尤其如此，在一定程度上限制了其高端用途[16]。老齡材及生長緩慢的樹木應(yīng)力較小，木材開裂較少，材性穩(wěn)定。天然林老齡木材氣干密度平均值0.727 g/cm3，22年生人工林木材基本密度為0.611 g/cm3。

2 近自然林經(jīng)營原則與方法

2.1 近自然林經(jīng)營原則

近自然林經(jīng)營就是人工林的建立和經(jīng)營，參照當(dāng)?shù)貪撛诘闹脖蛔匀谎萏嬉?guī)律進(jìn)行經(jīng)營。然而，近自然林經(jīng)營不僅要求人工林經(jīng)營符合自然規(guī)律，形成健康穩(wěn)定的森林，而且也要符合人類經(jīng)營目標(biāo)的森林[4，5]。經(jīng)營時(shí)要遵循以下原則：一是減少人為干預(yù)，盡量依靠自然的力量經(jīng)營森林；二是樹種盡量來自自然下種；三是林分結(jié)構(gòu)要由單層同齡純林轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)層異齡混交林；四是采伐要由皆伐轉(zhuǎn)變?yōu)閾穹ィ晃迨橇值匾３殖掷m(xù)覆蓋，在人為經(jīng)營森林的過程中，林地地被物應(yīng)最大限度地保留，不能遭到大的破壞，以保持森林生態(tài)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性。

2.2 近自然林經(jīng)營方法

目標(biāo)樹單株經(jīng)營技術(shù)，是將一切經(jīng)營措施集中圍繞在培育優(yōu)選出的目標(biāo)樹單株個(gè)體上，森林撫育只間伐影響目標(biāo)樹的干擾樹，其他樹木和植物盡量少擾動，既實(shí)現(xiàn)了“優(yōu)樹優(yōu)培”，又較大限度地保持和發(fā)展人工林的生物多樣性，是一種低成本、高效率的經(jīng)營措施，非常適合培育符合可持續(xù)經(jīng)營目標(biāo)的大徑級用材林[5-8]。

2.3 紅椎大徑材近自然培育方法

2.3.1 確定人工林目標(biāo)樹選擇起始期 紅椎遺傳多樣性較高，實(shí)生起源的人工林樹木個(gè)體間遺傳變異大，加之一般山地土壤異質(zhì)性高，水肥分布極不均勻，紅椎純林經(jīng)過一段時(shí)期的生長后，一般是在樹高的高峰生長期結(jié)束后，即造林后8～10年期間，樹木個(gè)體生長開始出現(xiàn)競爭，林木的高徑生長產(chǎn)生分化，林分11～15年期間林木生長分化趨向穩(wěn)定，可作為選擇目標(biāo)樹的林分年齡。

2.3.2 選擇和標(biāo)記目標(biāo)樹 將遺傳品質(zhì)好、生活力強(qiáng)、形質(zhì)好，符合經(jīng)營目標(biāo)的少數(shù)優(yōu)勢木選擇出來并建立永久標(biāo)志，作為大徑材培育的目標(biāo)樹培育。

2.3.3 干擾樹的選擇及處置 森林撫育經(jīng)營過程中，定期觀察目標(biāo)樹周邊是否存在影響其生長的干擾樹，又叫競爭木，并將干擾樹種進(jìn)行標(biāo)記與及時(shí)采伐，保證目標(biāo)樹可獲得充分光照、土壤水分和營養(yǎng)條件，以最大限度地促進(jìn)目標(biāo)樹的生長，發(fā)揮其優(yōu)勢生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)“優(yōu)樹優(yōu)培”。

2.3.4 采取合理措施促進(jìn)人工林的自然更新 紅椎的生殖成熟期一般為15年左右，通過對干擾樹的間伐，為目標(biāo)樹創(chuàng)造充足的生長營養(yǎng)空間，同時(shí)也要采取適當(dāng)措施促進(jìn)其天然更新，如砍伐干擾樹后盡量保護(hù)林下更新小苗幼樹，特別是生長健壯的幼樹。

2.3.5 目標(biāo)樹擇伐利用 目標(biāo)樹成熟利用的標(biāo)志是徑級達(dá)到既定的目標(biāo)直徑，并采取擇伐方式利用。成熟一株伐一株，砍伐目標(biāo)樹后留下的林窗可被天然更新小樹利用。這樣，經(jīng)營一段較長的時(shí)間后，紅椎人工純林可逐漸轉(zhuǎn)化成紅椎近自然狀況的復(fù)層異齡林。

3 紅椎大徑材近自然培育的適用性

3.1 紅椎為當(dāng)?shù)刂参锶郝溲萏骓敇O種，適合近自然林經(jīng)營

紅椎幼齡期耐陰，為中性喜光樹種，其種實(shí)為堅(jiān)果，成年樹木結(jié)實(shí)豐富，在林蔭環(huán)境中能正常天然更新，在南亞熱帶地區(qū)常綠闊葉林植物群落中為頂極群落主要建群樹種[16]。因此，在紅椎人工林的建立、撫育及采伐等過程中，只要采取適當(dāng)技術(shù)措施，盡量減少人為干預(yù)，充分保護(hù)和促進(jìn)紅椎及當(dāng)?shù)匚锓N的天然更新，使得人工林樹種結(jié)構(gòu)及其演替進(jìn)程與當(dāng)?shù)貪撛诘奶烊恢脖挥邢嗨期呄?，在自然力影響下，即可形成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能相似，以紅椎為主要建群種的高生產(chǎn)力近自然林。

3.2 紅椎有自然下種更新等優(yōu)良特性，適合近自然林經(jīng)營

利用紅椎兩個(gè)主要特性進(jìn)行優(yōu)質(zhì)大徑材近自然培育，可減少營林投入，節(jié)約勞動力。(1)利用其優(yōu)良的天然更新特性，特別是實(shí)生種子天然更新能力較強(qiáng)的特性，可減少營林投入，獲得最大的經(jīng)營效益。紅椎中齡林以上的人工林種實(shí)豐富，林下天然更新小苗多，密度高[11]。充分利用其天然下種更新能力，創(chuàng)造條件，促進(jìn)天然下種實(shí)生苗的生長，形成異齡復(fù)層紅椎近自然林，以此代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工植苗再造林方式，可克服傳統(tǒng)造林季節(jié)性強(qiáng)、適應(yīng)性差、成活率低及林分生長不良等低效人工林經(jīng)營問題。(2)利用林木自然稀疏規(guī)律，培育形質(zhì)較高的優(yōu)良用材。紅椎密度較大的林分自然整枝良好，適當(dāng)利用其自然整枝能力，可節(jié)約人工修枝成本。這也是遵守近自然林經(jīng)營充分利用自然力原則的體現(xiàn)。

3.3 紅椎林有很好的森林自肥特性，近自然經(jīng)營低成本培育大徑材

培育紅椎大徑級用材林，優(yōu)質(zhì)的立地及可持續(xù)的營養(yǎng)供應(yīng)是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)。目前紅椎造林及幼林撫育均施化肥[1，2]。從長遠(yuǎn)效果看，早期施肥并非必要。生產(chǎn)實(shí)踐中，林地大量施用化肥會破壞土壤微生物環(huán)境，壓抑微生物正?；顒?，致使土壤自然肥力逐步衰退。一個(gè)健康正常的森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，包括土壤營養(yǎng)物質(zhì)，都處于一種自然平衡狀態(tài)并有一定的緩沖能力。紅椎人工林枯落物多，在南方高溫多雨的水熱條件下，養(yǎng)分分解轉(zhuǎn)化速度很快，林地土壤肥沃。據(jù)黃全能等[17]在福建華安的研究，紅椎天然林土壤中各種營養(yǎng)元素含量豐富，土壤容重、孔隙度、持水量及林下凋落物的水源涵養(yǎng)功能均比一般杉木人工林優(yōu)越。因此，通過撫育措施，將間伐小徑木及其枝葉留在林分中，并歸集到目標(biāo)樹周邊，增加微環(huán)境中的枯落物量，以及通過混交林營造或保護(hù)林分中的天然植被，增加林分生物多樣性等措施，可達(dá)到提高自然肥力等生態(tài)平衡調(diào)節(jié)能力。

3.4 近自然的紅椎人工混交林，森林總體效益高

近自然人工林是一種由多樹種組成的異齡、多層次結(jié)構(gòu)的森林，其生物多樣性豐富，森林健康、穩(wěn)定性高。林分越是接近自然，各樹種間的關(guān)系就越和諧，與立地越適應(yīng)，產(chǎn)量也就越高。當(dāng)森林發(fā)展到一定的階段，許多立地也會呈現(xiàn)出自然現(xiàn)象[4]。模擬天然植被群落結(jié)構(gòu)，造林更新實(shí)行“生態(tài)化”，建成“近自然”的多級結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的林分，以保證綜合效益的持續(xù)發(fā)揮。紅椎雖可營建純林，并可形成較高生產(chǎn)力的人工林，但跡地更新造林時(shí)，營造樹種科學(xué)配置、混交比例合適、混交方式科學(xué)的混交林，可提高林分的總體效益，縮短大徑材的生產(chǎn)周期。南方林區(qū)采取紅椎與松(杉)進(jìn)行小塊狀混交或多行帶狀混交方式營造的混交林，種間關(guān)系容易協(xié)調(diào)，生產(chǎn)力較高。這種方式的伴生樹種松(杉)按中小徑材經(jīng)營，較短時(shí)間內(nèi)可間伐利用，采取近自然林的目標(biāo)樹單株經(jīng)營法，最終培育出高價(jià)值的紅椎大徑材，是一種以短養(yǎng)長的經(jīng)營模式，值得推廣應(yīng)用。

4 結(jié)語

紅椎為我國南亞熱帶季風(fēng)常綠闊葉林頂極植被群落的主要建群種，具有培育高價(jià)值、多功能大徑級用材林的生物學(xué)-生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)和潛力，通過近自然林經(jīng)營，可改變傳統(tǒng)造林經(jīng)營目的不明確、生產(chǎn)低效、經(jīng)濟(jì)效益差的培育技術(shù)問題。在荒山荒地、采伐跡地上通過人工造林，構(gòu)建以紅椎為目標(biāo)優(yōu)勢樹種的混交林，或通過對松杉人工林改造，形成松(杉)紅椎異齡混交林，采取目標(biāo)樹單株經(jīng)營技術(shù)定向培育，可高效低成本實(shí)現(xiàn)大徑級用材林的經(jīng)營目的。

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(文字編校：龔玉子)

TheapplicabilityanalysisongrowingforlargediametervaluablewoodofCastanopsishystrixbyclose-to-natureforestmanagement

GUO Wenfu， CAI Daoxiong

(Experimental Center of Tropical Forestry， Chinese Academy of Forestry， Pingxiang 532600， China)

Based on the forest management theory and technology of closed-to-nature forest，this paper made a systematic analysis on the applicability of the close-to-nature forest management technology to grow large diameter valuable wood forCastanopsishystrixby understanding of its biological，ecological characteristics and wood utilization features.As a dominative tree species in climax of south-subtropical evergreen broadleaf forest，it could be concluded that this species can be taken the target tree cultivation for big diameter wood and multi-function plantation.

Castanopsishystrix； large diameter wood； target tree； close-to-nature forest； applicability

2014-10-13

中國林科院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金項(xiàng)目(CAFYBB2014MB006)；“十二五”科技部科技支撐項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)(2012BAD22B0105)。

郭文福(1962-)，男，教授級高工，廣西北流市人，主要從事森林培育技術(shù)研究與推廣。

S 75

A

1003 — 5710(2015)01 — 0079 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2015. 01. 019