黃山松人工林近自然經(jīng)營法效果分析

李源，聶冠，劉禮平，馬載勤

（1.霍山縣林業(yè)局，安徽 六安 237200；2.霍山縣馬家河林場）

黃山松人工林近自然經(jīng)營法效果分析

李源1，聶冠1，劉禮平1，馬載勤2

（1.霍山縣林業(yè)局，安徽 六安 237200；2.霍山縣馬家河林場）

本文對中德合作林業(yè)三期項目中黃山松人工林近自然經(jīng)營法的經(jīng)營效果，分三次開展調(diào)查，并依此為依據(jù)，分析了近自然經(jīng)營法對黃山松人工林群落特征的影響。結(jié)果表明，近自然經(jīng)營削弱了黃山松在林分中的地位和作用，提高了闊葉樹種在林分中的比例，闊葉樹種重要值、生物多樣性、均勻度增加，株數(shù)—直徑分布向異齡林結(jié)構(gòu)發(fā)展。因此，近自然經(jīng)營法形成混交、持續(xù)、異齡的經(jīng)營目標是可以實現(xiàn)的。

黃山松；人工林；近自然經(jīng)營法

據(jù)全國第八次森林資源調(diào)查統(tǒng)計，我國人工林面積為6 933萬hm2，其所占比重由第一次森林資源清查的16.2%提升到第八次的36%［1］。人工林面積的快速增長，對滿足我國木材生產(chǎn)、環(huán)境保護和景觀建設(shè)起到了重要作用。但是，由于長期以來人們過分重視和追求短期生產(chǎn)力和經(jīng)濟效益，忽視了森林生存和發(fā)展的內(nèi)在規(guī)律，出現(xiàn)了人工林面積不斷擴張而質(zhì)量卻明顯下降現(xiàn)象。如病蟲害嚴重、地力衰退、生物多樣性下降，生態(tài)效益和經(jīng)濟效益不高等問題逐步出現(xiàn)。如何解決上述問題并實現(xiàn)人工林的可持續(xù)經(jīng)營，是當前國內(nèi)外林業(yè)研究工作的熱點問題之一［2］。1898年德國林學家嘎耶提出了近自然林業(yè)經(jīng)營思想，認為發(fā)展近自然林業(yè)，可以避免傳統(tǒng)人工林的弱點。德國云杉及中國杉木、云南松的實踐表明，近自然經(jīng)營是解決人工純林問題的必然選擇［3-5］。

近自然森林經(jīng)營是指充分利用森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的自然生長發(fā)育規(guī)律，以森林完整的生命周期為計劃單元，以鄉(xiāng)土樹種為主要經(jīng)營對象，采用定向培育方法，推行擇伐方式，從而優(yōu)化森林的結(jié)構(gòu)和功能，使生態(tài)與經(jīng)濟需求最佳結(jié)合，是一種真正接近自然的森林經(jīng)營模式［6］。

黃山松（Pinus taiwanensis）是我國東南部亞熱帶中山地形植被垂直帶中的主要樹種，分布于海撥600 m以上［7］。20世紀90年代至今，安徽省霍山縣將黃山松作為大別山中上部造林的優(yōu)選樹種，造林面積達到了2 100 hm2［8］。一直以來，黃山松人工造林都是以純林為主，因此而帶來的地力衰退、生物多樣性下降、生態(tài)失衡等現(xiàn)象嚴重阻礙了黃山松的可持續(xù)發(fā)展。2011年霍山縣實施了中德財政合作三期項目，將近自然林業(yè)的經(jīng)營思想應用于黃山松人工林的經(jīng)營之中。通過5年對黃山松近自然經(jīng)營法效果的觀察與研究，探索出適合霍山縣人工林發(fā)展實際的森林可持續(xù)經(jīng)營道路，為黃山松等人工林的持續(xù)經(jīng)營提供理論和實踐參考。

1 試驗地概況

試驗地位于大別山北坡的霍山縣國有馬家河林場，115°55′～116°43′E，31°～31°31′N，海拔高度700～1 100 m，年均氣溫15.1℃，年均降雨量1 391.2 mm，年均相對濕度80%左右，無霜期220 d。全年土壤總凍期46 d，凍土深小于6 cm，一般土壤凍結(jié)始于12月中旬，終于翌年2月上旬。屬北亞熱帶濕潤溫暖季風氣候區(qū)，四季分明，小氣候異常顯著。

選擇該林場的四望山作業(yè)區(qū)，2號小班，面積26.6 hm2的黃山松人工純林。造林前地類為次生天然林，坡向東南，坡度20°左右，中上坡位；土壤為山地黃棕壤，土層厚度50～90 cm；pH值為5.0～6.5。1992年冬進行林地清理，帶狀整地，穴規(guī)格40 cm×40 cm×40 cm，1993年春季營造黃山松純林，設(shè)計造林密度為3 000株/hm2，株行距1.8 m×1.8 m。

2 材料與方法

2.1 樣地設(shè)計

在試驗林分內(nèi)，按不同立地類型選擇同一水平帶、同一坡向，設(shè)置近自然經(jīng)營法和對照樣地兩類樣地，樣地面積為20 m×20 m，重復3次。2011年10月，對近自然經(jīng)營法的樣地采用以下措施：每hm2選擇50～200株樹干通直、樹冠發(fā)育良好的林木作為定向培育的目標樹，保留珍貴樹種和闊葉樹種，伐除干擾木，清除對目標樹單株樹冠范圍影響生長的喬、灌類，不影響目標樹生長的則任其自然生長。對照林分未進行處理。

2.2 樣地調(diào)查

2011年12月，對近自然經(jīng)營樣地和對照樣地進行了初始調(diào)查。2013年、2015年對兩類樣地進行了再次調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容包括每木檢尺、樹種重要值、生物多樣性等。

樹種重要值=樹種相對密度+樹種相對顯著度+樹種相對頻度，式中樹種相對密度為樹種密度占全部樹種總密度的百分比；樹種相對顯著度為樣地中樹種胸高斷面積之和占樣地中全部樹種胸高斷面積之和的百分比；樹種相對頻度為樹種在全部樣地中出現(xiàn)的頻率占所有樹種出現(xiàn)頻率的百分比。

物種多樣性指數(shù)采用物種豐富度、香農(nóng)多樣性指數(shù)，用Pielou均勻度指數(shù)計測群落樹種多度的均勻度。其中物種豐富度為樣地中物種數(shù)目的多少；香農(nóng)多樣性指數(shù)是用來估算群落多樣性的高低，也叫香農(nóng)—維納指數(shù)。

香農(nóng)多樣性指數(shù)的公式是：H=-∑（Pi）（log2Pi），Pi=ni/N。式中Pi為第i個種在全物種中的重要性比例，ni為第i個種的個體數(shù)量，N為總個體數(shù)量。

Q值=Nk-1/Nk，其中Nk是徑階K的株數(shù)，Nk-1是其上一徑價的株數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 主林層樹種重要值的變化

由表1可知，2013年近自然經(jīng)營法樣地和對照樣地前后林冠層不同樹種的重要值都發(fā)生了變化，但近自然經(jīng)營法樣地比對照樣地更明顯。近自然經(jīng)營法樣地黃山松重要值為232.42，有小幅度的下降；闊葉樹種的重要值為67.02，有小幅度的上升。在對照樣地中，林冠層還是以黃山松為主，其重要值為269.22，而闊葉樹的重要值僅為29.11，變化均較小。2015年，隨著時間的推移，近自然經(jīng)營法樣地中黃山松與闊葉樹種的重要值變化更加明顯，黃山松的重要值呈現(xiàn)出大幅度下降的趨勢，闊葉樹種的重要值呈現(xiàn)出大幅度上升的趨勢。而對照林分中黃山松重要值下降的幅度與闊葉樹上升的幅度則較小。因此可以看出，采用近自然經(jīng)營法林冠層不同樹種的重要值都發(fā)生了改變，表現(xiàn)為降低了黃山松的優(yōu)勢地位和作用，闊葉樹在林分中的地位和作用快速上升。

表1 重要值的變化

3.2 樹種多樣性的變化

由表2可知，從2011年到2015年，近自然經(jīng)營法樣地的物種豐富度2＜5＜9，物種豐富度在增加，而對照樣地物種幾乎沒有增加，近似純林；從生物多樣性上看，近自然經(jīng)營法林分的生物多樣性指數(shù)大幅度增加，表現(xiàn)出隨著時間的推移，多樣性進一步上升的趨勢。這可能是由于近自然經(jīng)營過程中伐除了干擾樹，改善了原來處于壓抑狀態(tài)的天然更新樹種向上生長的空間，使得闊葉樹種慢慢進入主林層；而對照林分生物多樣性指數(shù)增加的幅度比較小。從均勻度上看，近自然經(jīng)營法林分，均勻度呈現(xiàn)出上升的趨勢，這說明林木個體之間的配置區(qū)域呈現(xiàn)出均勻發(fā)展；而對照林分這種變化很少，趨勢不明顯。

表2 樹種多樣性的變化

3.3 林分水平結(jié)構(gòu)的變化

3.3.1 De Liocouet比率的Q值

法國林學家De Liocourt 用Q值比率來研究林分結(jié)構(gòu)，他認為Q值比率在混交異齡林的胸徑分布范圍內(nèi)是一個恒量［9］。從表3可以看出，通過近自然經(jīng)營的林分，Q值比率并不穩(wěn)定，變化比較大。這可能是因為當前近自然經(jīng)營法的觀測周期只有5年，時間比較短，近自然經(jīng)營的林分還沒有形成穩(wěn)定的異齡林結(jié)構(gòu)。但是，從表3中可以看出，隨著時間的推移，Q值比率逐步趨于穩(wěn)定，標準差的數(shù)值越來越小。例如2011年Q值比率的標準差為1.83，2013年為1.22，2015年為0.92，而且小徑階的Q值基本上都大于1；而對照林分的小徑階的Q值都小于1。因此可以看出，隨著時間的推移，近自然經(jīng)營法的林分正在朝著穩(wěn)定的異齡林結(jié)構(gòu)發(fā)展，而對照林分并沒有這種趨勢。

表3 2013～2015年處理樣地與對照樣地的Q值

3.3.2 株數(shù)-徑價分布

從株數(shù)-徑價分布圖1、圖2可以看出，2011年，近自然經(jīng)營法樣地和對照樣地的直徑分布表現(xiàn)為林木頻度增加到一個峰值后，便逐漸下降，兩者都呈現(xiàn)近正態(tài)分布；2015年，直徑分布曲線向右移動，并且徑階的分布范圍也有所增大，其中在近自然經(jīng)營法林分中直徑分布曲線波峰較對照林分移動超出了兩個徑階，表現(xiàn)為大徑階林木大量增加。同時可以發(fā)現(xiàn)，近自然經(jīng)營法林分的小徑階林木增加了28%，其林木株數(shù)比例高于對照的林分，林分直徑分布呈現(xiàn)了向異齡林倒J形曲線過渡的趨勢；相比而言，對照樣地的直徑分布曲線仍然呈現(xiàn)出近正態(tài)分布。

圖1 近自然經(jīng)營法樣地直徑分布圖

圖2 對照樣地直徑分布圖

4 結(jié)論與討論

（1）近自然經(jīng)營法豐富了林分的樹種組成，提高了群落的穩(wěn)定性。近自然經(jīng)營法使黃山松在群落中地位下降，闊葉樹單位面積的數(shù)量比例和闊葉樹種類隨著時間推移而增加，闊葉樹在群落中地位快速上升，逐步形成了針闊混交林；近自然經(jīng)營法在促進林木生長的同時，還對林下天然更新有著促進作用，林分生物多樣性明顯提高，大量的闊葉樹種逐步進入了主林層，而且表現(xiàn)出隨著時間的推移，其多樣性持續(xù)增加的趨勢。

（2）近自然經(jīng)營法維持和提高了林地生產(chǎn)力，實現(xiàn)了森林可持續(xù)發(fā)展。人工林的經(jīng)營維護和提高地力是保證人工林高效持續(xù)的關(guān)鍵。生產(chǎn)力提高了，但如不能維護和提高地力，這種高效是不能持續(xù)的［10］。近自然經(jīng)營法不僅增加了大量的小徑階林木，還增加了大徑階林木的數(shù)量，表現(xiàn)為提高了林分的產(chǎn)量，增加了林木株數(shù)，且林分直徑分布表現(xiàn)了向異齡林倒J形曲線過渡的趨勢，呈現(xiàn)天然異齡林結(jié)構(gòu)。

（3）人工林近自然經(jīng)營法實現(xiàn)異齡、混交、持續(xù)的可持續(xù)森林經(jīng)營效果，技術(shù)上是可行的。但從林分水平結(jié)構(gòu)的Q值比率和株數(shù)-徑階分布可以看出，短期內(nèi)效果并不明顯，可能需要較長的時間。由于近自然經(jīng)營法技術(shù)難度大，經(jīng)營成本高，木材供應周期長，因而近自然經(jīng)營法并不是包攬一切林地的經(jīng)營方式［11］。因此，在森林經(jīng)營過程中，經(jīng)營對象是生態(tài)效益和經(jīng)濟效益并重的多功能森林經(jīng)營，需要站在維護森林健康和森林安全的高度，堅持近自然經(jīng)營的理念；而對速生用材林地，則可以采用集約化的經(jīng)營為主要經(jīng)營模式。

［1］許傳德.從連續(xù)八次森林資源清查數(shù)據(jù)看我國森林經(jīng)營［J］. 林業(yè)經(jīng)濟、2014（4）：8-11，36.

［2］彭舜磊，王德祥，趙輝，等.我國人工林現(xiàn)狀與近自然經(jīng)營途徑探討［J］. 西北林學院學報，2008，23（2）：184-188.

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［6］Petee Hess，范安國.中德財政合作安徽森林可持續(xù)經(jīng)營項目森林培育技術(shù)指南［S］. 2011.

［7］吳澤民，吳文友，盧斌.安徽大別山黃山松林分生物量及物質(zhì)積累與分配［J］. 安徽農(nóng)業(yè)大學報，2003，30（3）：94-298.

［8］霍山縣林業(yè)局.霍山縣第八次森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查成果匯編［S］. 2014.

［9］陸元昌，楊宇明，杜凡，等.西雙版納熱帶林生長動態(tài)模型及可持續(xù)經(jīng)營模擬［J］. 北京林業(yè)大學學報，2002，24（5/6）：139-146.

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［11］許新橋.近自然林業(yè)理論評價［J］.林業(yè)經(jīng)濟，2006（2）: 24-32.

（責任編輯：楊婷婷）

Effect Analysis on Close-to-nature Management of Pinus taiwanensis Plantations

LI Yuan1，NIE Guan1，LIU Liping1，MA Zaiqin2
（1.Forestry Bureau of Huoshan County，Lu'an 237200，Anhui，China；2.Majiahe Forest Farm of Huoshan County）

In this paper three surveys were made on the effects of close-to-nature management on Pinus taiwanensis plantations in Sino-German Forestry Cooperation Phase III Project and an analysis was made on the effects of close-to-nature management on the community features of the plantations based on the surveys.The results showed that close-to-nature management weakened the status and role of

Pinus taiwanensis；Plantations；Close-to-nature management

S791

A

2095-0152（2016）04-0016-04

2016-06-22

2016-07-11

李源（1968-），男，高級工程師，主要從事林業(yè)技術(shù)推廣工作。E-mail:hsmshly@163.com

Pinus taiwanensis trees and increased the proportion of broad-leaf tree species in the stands；The importance value，biodiversity and evenness of broad-leaf tree species increased；The tree-number-diameter distribution developed towards that of uneven-aged forests. Therefore，close-to-nature management makes the management objective realizable to form mixed，sustainable and uneven-aged forests.