紅椎目標樹選擇技術規(guī)程的研制

郭文福， 蔡道雄， 賈宏炎， 郝 建， 劉志龍

(中國林科院熱帶林業(yè)實驗中心， 廣西 憑祥 532600)

紅椎目標樹選擇技術規(guī)程的研制

郭文福， 蔡道雄， 賈宏炎， 郝 建， 劉志龍

(中國林科院熱帶林業(yè)實驗中心， 廣西 憑祥 532600)

介紹了采取近自然林經(jīng)營理論及其技術方法研制，旨在高效培育大徑級珍貴用材的紅椎目標樹選擇技術規(guī)程，包括規(guī)程制定目的意義、研制原則和規(guī)程的主要技術參數(shù)及內容，簡要評價了這一行業(yè)標準預期的經(jīng)濟效益，提出了貫徹該標準的措施和建議。

紅椎； 目標樹； 近自然林經(jīng)營； 規(guī)程

1 規(guī)程的提出

近十余年來，中國林科院熱帶林業(yè)實驗中心通過參加實施“十一五”至“十二五”國家科技支撐項目有關專題、中德國際合作有關課題的研究，引進了德國近自然森林經(jīng)營理念及其作業(yè)技術體系[4-7]，進行了紅椎近自然林經(jīng)營技術研究與推廣。特別是近自然林目標樹作業(yè)技術體系的研究應用取得重要成果。研究表明，在林分中選擇出具有較高培育前途的優(yōu)勢木，以單株優(yōu)勢林木為經(jīng)營對象，進行“優(yōu)樹優(yōu)育”的目標樹經(jīng)營，是培育大徑級珍貴用材的重要技術途徑，對提高生產(chǎn)效率和減少成本，充分發(fā)揮該樹種商品材的速生豐產(chǎn)性能及森林多種效益，具有十分重要的意義[3]。2015年4月，國家林業(yè)局批準下達了2015年林業(yè)行業(yè)標準制修訂項目計劃，正式將“紅椎目標樹選擇技術規(guī)程”(下簡稱“規(guī)程”)的制定列入了計劃。筆者為主要起草人，以下重點介紹該規(guī)程主要技術參數(shù)的研制結果及依據(jù)，并提出相關建議。

2 規(guī)程研制的原則依據(jù)與內容

2.1研制原則

遵循科學性、先進性、合理性和適用性的原則，力求做到科學規(guī)范、指標準確、可操作性強，既與國家相關標準接軌，又符合我國林業(yè)經(jīng)營國情，對推動紅椎近自然林經(jīng)營技術的廣泛應用有積極作用。

2.2研制依據(jù)

該規(guī)程研制的依據(jù)，主要來自承擔單位參加有關科研項目，包括“十一五”至“十二五”期間的國家科技支撐項目專題“熱帶南亞熱帶近自然林營建技術研究”和國家科技支撐項目專題“西南大徑級珍貴樹種定向培育和多目標經(jīng)營技術與模式”、中德國際合作課題等有關目標樹作業(yè)法技術研究、中國林科院所基金課題“紅椎大徑材近自然林培育技術研究與示范”等項目的研究成果，同時參考近年來紅椎林培育經(jīng)營技術研究的論文、成果和專利等相關技術參數(shù)，以及其它樹種人工林撫育經(jīng)營的相關技術標準。

2.3研制內容

規(guī)程規(guī)定了適宜采用目標樹作業(yè)法的適宜林分條件、徑級培育目標、目標樹株數(shù)密度、目標樹特征指標描述、目標樹選擇起始期、目標樹野外選擇與標記等內容和技術要求。

3 主要技術參數(shù)

3.1適宜林分

當控制孔與壓裂孔應力集中帶沒有連接或重疊，即控制孔與壓裂孔應力集中帶之間存在一段原始應力區(qū)時，控制孔不能及時發(fā)揮導向作用。隨著壓裂進行，壓裂孔卸壓范圍逐漸增加，控制孔與壓裂孔應力集中帶必定連接，此時控制孔導向作用開始顯現(xiàn)。因此，控制孔卸壓范圍大小對實現(xiàn)裂隙定向擴展至關重要。地應力又是決定鉆孔應力集中帶的重要因素，通常地應力越大，鉆孔卸壓范圍越大，其次還與鉆孔長度、孔徑、排間距、煤體強度等因素有關[11-12]。因此，地應力是該技術在應用中需要考慮的一項關鍵因素。同時，探索如何提高控制孔導向作用對提高定向壓裂效果至關重要。

紅椎是我國南亞熱帶常綠闊葉林頂極群落的主要建群優(yōu)勢種，其中心分布區(qū)位于我國南亞熱帶地區(qū)，大部分位于北回歸線以南的地區(qū)[8-10]。紅椎天然林和人工林的生長表現(xiàn)均為早期速生，且旺盛生長期長，成熟的林分中有大徑級和超大徑級的林木單株，適合培育大徑材。許多林學和生態(tài)學特性表明，紅椎采取近自然林經(jīng)營，可實現(xiàn)低成本、高效益的目標[3]。紅椎又是對林地水肥條件和林分小氣候環(huán)境高度敏感的樹種，培育優(yōu)質大徑材須具備較好的立地條件和優(yōu)良的林分結構[11-12]。因此，規(guī)程規(guī)定適用林分為立地指數(shù)16以上，林分郁閉度在0.80以上，林分胸徑和樹高平均連年生長量分別大于1.1 cm和1.2 m，優(yōu)良木達120株/hm2以上的紅椎純林或混交林。

3.2目標胸徑

目標胸徑的確定是目標樹單株作業(yè)關鍵技術指標之一，是近自然林經(jīng)營人工林中采伐目標樹的最小胸徑要求。目標胸徑的大小與樹種生物學特征、木材加工利用的工藝成熟程度、木材市場及經(jīng)營單位的經(jīng)營水平能力密切相關。該標準根據(jù)對已有文獻[9，11-12]、項目組進行的技術驗證、大徑級解析木數(shù)據(jù)分析結果，結合現(xiàn)有經(jīng)營條件及社會經(jīng)濟發(fā)展水平綜合確定紅椎的目標胸徑。調查表明，48 a生紅椎天然林優(yōu)勢木平均胸徑達58 cm，即年均生長量達1.2 cm；30 a生人工林優(yōu)勢木年均胸徑生長量達1.5 cm。研究表明，無論是近30 a生的人工林，還是近50 a生的天然林，林分單株優(yōu)勢木年均材積生長量和連年生長量仍然處于高速上升狀態(tài)，遠未達成熟齡[9，12]，說明紅椎為長壽、速生期長、單株材積生長量大的優(yōu)良用材樹種。 從木材加工工藝特點來看，紅椎幼齡材易發(fā)生端裂[2]，而胸徑40 cm以上成熟齡木材則材性穩(wěn)定。因此，根據(jù)優(yōu)質立地林木生長潛力及木材工藝情況綜合分析，規(guī)程確定了紅椎目標樹的目標胸徑為60 cm以上。如果在紅椎非最佳區(qū)域的人工林，以及照顧到不同經(jīng)營單位經(jīng)營水平和經(jīng)濟條件與能力，目標胸徑也可適當減小，這樣可適當縮短目標樹收獲年齡，但其經(jīng)濟收益及森林的多種效益有所降低。

3.3目標樹株數(shù)

目標樹主要經(jīng)營措施是：圍繞目標樹創(chuàng)造最佳的生長環(huán)境，包括光照、水肥營養(yǎng)條件等。以目標樹直徑生長達到最大化的林分撫育，其主要技術則為選擇并伐除干擾樹。因此，確定目標樹株數(shù)密度時，首先預測目標樹達到目標徑級時的冠幅面積，并以冠幅估算目標樹間的平均距離，以此估算每公頃的目標樹保留株數(shù)。據(jù)研究，紅椎優(yōu)勢木胸徑與其冠幅存在直線關系規(guī)律[15]，以冠幅直徑(假設林木樹冠投影為圓形)作為目標樹之間的平均距離，估算得出目標樹間的平均距離約為其胸徑的20～25倍。如目標樹胸徑確定為60 cm時，目標樹冠幅按20倍胸徑計算，目標樹間的平均距離為12.0 m，若簡單按林分目標樹冠覆蓋度為1.0算，則目標樹約為70株/hm2。考慮到林分生長過程中存在病蟲、風災等不穩(wěn)定因素及目標樹選擇主觀判斷的人為誤差，為安全起見，選擇目標樹株數(shù)還需設置一定的保險系數(shù)，該標準設定的預選系數(shù)為理論值的1.3～1.7倍，規(guī)程確定混交林為90株/hm2，純林120株/hm2。

3.4目標樹選擇開始期

目標樹選擇依據(jù)由紅椎的樹種生物-生態(tài)學特點、林學特性及生產(chǎn)經(jīng)營的經(jīng)濟因素來綜合決定。紅椎遺傳多樣性較高[1，14]，實生起源的人工林樹木個體間遺傳變異較大，加之山地土壤異質性較高，林地水肥分布極不均勻，林木的坡位生長差異效應明顯。據(jù)調查，紅椎樹高峰生長期約為造林后8 a～10 a，此時樹木個體生長開始出現(xiàn)競爭，樹高和胸徑生長產(chǎn)生較大分化；造林后11 a～15 a，樹高生長分化趨向穩(wěn)定，優(yōu)勢木平均高約為13 m～15 m，胸徑生長分化進一步加劇，自然整枝也較為劇烈，郁閉林分的優(yōu)勢木自然整枝高度可達6～10 m，此時開始目標樹選擇，并砍除干擾樹，可充分發(fā)揮目標樹的生長優(yōu)勢和潛力，并且可節(jié)約林木修枝的生產(chǎn)成本。因此，規(guī)程確定紅椎造林后的11 a～15 a為目標樹選擇的合適年齡。

3.5目標樹判別標準

根據(jù)國內外近自然林經(jīng)營有關文獻資料[15-19]及本項目組的課題研究，認為目標樹的判斷可從林分中樹木的生長情況及林木健康狀況、林木用材特性等幾方面來判斷。符合標準中四方面條件的林木為生活力強的高大優(yōu)勢木，干形圓滿，健康狀態(tài)好，有培育大徑級材的生長潛力和長壽的基礎。針對目標樹選樹標準制定及野外判斷識別方法，項目組在野外現(xiàn)場經(jīng)過多次反復觀摩，以及制定草案后進行現(xiàn)場識別技術研討和技術培訓，草案編制材料是以現(xiàn)場觀察結果及結合其他樹種的研究成果而完成的，具有較好的可操作性。

4 預期效益

目標樹單株選擇技術是近自然林經(jīng)營理論技術具體在紅椎大徑級材培育經(jīng)營上的核心技術，能否熟練掌握目標樹野外識別、準確高效的目標樹株數(shù)定量選擇是推廣近自然林經(jīng)營技術的先決條件，并直接影響近自然林經(jīng)營目標。

(1)采用“半畝小樣圓目標樹現(xiàn)場選木方法”可大大節(jié)約選擇目標樹的作業(yè)成本。據(jù)驗證，半畝小樣圓法比一般常用的方形樣地法，選擇目標樹的工效提高1倍以上。達到每人每天120株，約合作業(yè)面積1.3 hm2。

(2)該規(guī)程采取基于近自然林理論下的單株目標樹經(jīng)營技術進行高質量大徑級材培育，可大大節(jié)約林分撫育間伐的作業(yè)成本，與普通森林撫育間伐相比，單株木撫育(包括第一次單株目標樹選擇與修枝、歷次干擾選擇與伐除)每次的撫育成本可降低40%以上。

(3)按單株目標樹經(jīng)營培育方式，預計胸徑年均生長量可提高30%以上，林分大徑級材產(chǎn)量比傳統(tǒng)撫育間伐林分有較大提高，同時可縮短大徑級材的培育年限，相應地提高木材的經(jīng)濟收益。

(4)按目標樹單株經(jīng)營方式培育大徑級材，因人為干擾比傳統(tǒng)間伐撫育林分小，較有利于森林生物多樣性的促進與保護，人工林分的穩(wěn)定性得到進一步加強，森林可持續(xù)經(jīng)營能力得到逐步提高。

5 措施和建議

作為推薦性標準，不能采用強制手段，但可作為紅椎及相似鄉(xiāng)土珍貴用材樹種大徑級材培育經(jīng)營管理的標準，為適應珍貴用材生產(chǎn)及質量確定的依據(jù)。

標準宣傳和獲取的難度也關系到該標準的貫徹程度。要通過多種宣傳方式，如通過出版物、影視廣播、示范基地、科技下鄉(xiāng)和網(wǎng)絡方式宣傳標準，讓科研院所、高校、生產(chǎn)單位和企事業(yè)單位的相關人員了解該標準制定的相關內容。

舉辦標準技術培訓班、培訓林農(nóng)和技術人員，印發(fā)相關標準技術資料，強化標準的宣傳與貫徹，提高林農(nóng)對標準的認識和了解，促進紅椎等珍貴用材林大徑級材培育經(jīng)營的標準化。也可以通過紅椎目標樹選擇規(guī)程的宣傳與推廣，借鑒應用于其他類似的鄉(xiāng)土珍貴用材樹種大徑級材的培育，達到標準較高的影響力。

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DevelopmentoftechnicalregulationoftargettreeselectiononCastanopsishystrix

GUO Wenfu， CAI Daoxiong， JIA Hongyan， HAO Jian， LIU Zhilong

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

Based on the theory and technical regimesof closed-to-nature forest management，this paperintroduced the development of technical regulation of target tree selection onCastanopsishystrix，mainly for its significance，principles and the main technical parameters and contents，all of which are those technicalmeasurements for growing of high valuable woods with diameter.Alsothe economic benefit expected when the regulation to be used was briefly evaluated.At last，the measures and suggestions are put forward for its practical use.

Castanopsishystrix； target tree； closed-to-nature management； technical regulation

2015-11-18

中國林科院基金項目“紅椎大徑材近自然林培育技術研究與示范”(CAFYBB2014MB006)；“十二五”國家科技支撐項目專題(2012BAD22B0105)。

郭文福(1962-)男，廣西北流人，教授級高工，主要從事森林培育研究與技術推廣工作。

S 792.17

A

1003-5710(2016)01-0134-04

10.3969/j.issn.1003-5710.2016.01.000

(文字編校：龔玉子)