目標樹經(jīng)營在近自然林業(yè)中的應用

馮有勝,吳 榮，潘亮亮，黃 浩

(1.安徽省安慶市懷寧縣林業(yè)局，安徽 懷寧 246100；2.合肥四環(huán)林業(yè)勘察設計咨詢有限公司，安徽 合肥 230000)

近自然林業(yè)的應用是將森林結構與森林自我保存相結合，在遵循自然條件下模仿自然、接近自然的一種森林經(jīng)營活動，這種經(jīng)營活動涵蓋了林業(yè)生產(chǎn)和森林生態(tài)保護。不同地區(qū)的本源樹種并不一定回歸原始森林類型，而是通過林分建立、森林撫育、采伐更新的方式促進森林群落向“潛在的自然植被”靠近，在保護、合理利用的同時，使得立地和森林群落達到動態(tài)平衡的森林經(jīng)營管理模式。

早期資本主義興起階段，歐洲各國大規(guī)?？撤ド质斋@木材，在破壞了原有的森林后，形成了大面積的天然次生林。19世紀中葉，德國人在砍伐了這些低質矮林和中林后，大范圍營造生長快、木材收益高的針葉純林。大量種植針葉純林雖然緩解了森林面積減少的情況，但也使得一些新的生態(tài)性及經(jīng)營性問題出現(xiàn)，其中包括人工林的物種豐富度降低、穩(wěn)定性差、生態(tài)功能下降，同時，人工林雖然生長迅速，但對土地地力消耗巨大，很難保持林木長時間持續(xù)發(fā)展。這一系列的問題引起了德國林學家們的反思和探索，1898年德國科學家Gayor率先提出“接近自然的林業(yè)理論”，該理論強調讓森林生態(tài)系統(tǒng)的自身規(guī)律得到尊重，并將生產(chǎn)和生態(tài)的可持續(xù)有機地結合起來[1]。

20世紀中后期，“近自然林業(yè)”經(jīng)營理念開始得到推廣，其中“適樹、混交、異齡、擇伐”是近自然經(jīng)營理論的主要特征[2]。德國從上世紀90年代開始大力推行近自然林業(yè)經(jīng)營方法，特別是在20世紀90年代初期發(fā)生的嚴重暴風雪災后，林業(yè)部門開始趨向制定混交林為主的發(fā)展模式。目前近自然林業(yè)的思想已逐漸為當今世界許多國家和地區(qū)的林業(yè)相關方面專家所接受，得到民眾的支持和認可。我國早在1989年，邵青還[3]就發(fā)表了大量中歐各國特別是德國的“近自然林業(yè)”的技術政策、技術路線和恢復天然林等措施的文章。引入“近自然林業(yè)”理論，并將其與走森林質量發(fā)展道路的中國林業(yè)相結合，服務于中國經(jīng)濟社會發(fā)展的總體要求。

1 近自然林業(yè)

1.1 近自然林業(yè)的特征

近自然林業(yè)是一種接近自然、模仿自然，同時還兼顧林業(yè)生產(chǎn)與生態(tài)保護為一體的森林經(jīng)營模式[4]?！敖咏匀弧笔侵冈谏纸?jīng)營過程中突出本地區(qū)主要群落本源樹種的適應性表現(xiàn)，為了達到森林生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡，采用林分建立、撫育、采伐、補植等方式激發(fā)潛在自然植被的形成，促使林分在接近自然狀態(tài)下自發(fā)生產(chǎn)，同時達到森林生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)平衡?！敖匀涣謽I(yè)”的特征主要包括“適樹、混交、異齡、擇伐”，目的是使不同起源的林分達到樹種結構和樹齡結構與立地相適應的自然選擇下的森林結構。這種經(jīng)營模式基于生態(tài)學角度，從整體出發(fā)，將經(jīng)營可持續(xù)性、物種多樣性相結合，最終形成持久旺盛的生態(tài)系統(tǒng)；將生態(tài)與經(jīng)濟有機地融合，利用森林生態(tài)系統(tǒng)潛在的自然特性，確保立地與森林動態(tài)穩(wěn)定并貼近自然的一種森林經(jīng)營管理模式[5]。

1.2 近自然林業(yè)遵循的原則

1.2.1自然更新

近自然的森林營造和森林經(jīng)營必是以尊重自然力和現(xiàn)有生境條件下的天然更新為前提，同時遵循與立地相適應構建森林林分結構。林分結構將決定森林的穩(wěn)定性，森林生態(tài)系統(tǒng)越穩(wěn)定就越接近自然狀態(tài)，森林也就更加健康、更加持續(xù)。森林在保證自身健康和穩(wěn)定發(fā)展的前提下，掌握立地原生植被分布和天然演替規(guī)律，森林才能持續(xù)經(jīng)營，林業(yè)產(chǎn)品才能被永續(xù)利用，綜合效益才能得到最大潛力地發(fā)揮。同時在維持原有環(huán)境條件下，避免以皆伐為主的主伐方式，采用單株擇伐為主的采伐方式[6]。

1.2.2因地適樹

“因地適樹”是指根據(jù)自然立地條件和天然植被分布規(guī)律發(fā)現(xiàn)的潛在天然植被類型，并在現(xiàn)有立地條件下通過選擇或培育適宜鄉(xiāng)土樹種的過程。近自然林業(yè)在樹種選擇上因對外來樹種保持警惕，優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土樹種，雖然外來樹種可以因其速生等特性帶來一定的短期經(jīng)濟效益，但外來樹種會給土壤和生物多樣性等方面帶來破壞，并有可能造成難以修復的生態(tài)破壞。因此，在近自然經(jīng)營體系下應增加以本地適宜的鄉(xiāng)土樹種為主的自然生態(tài)群落，在降低外來樹種對生態(tài)環(huán)境影響的風險的同時保護原生生物多樣性。

1.2.3森林結構

異齡混交林能維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定[7]。同樣，針闊混交可提高森林生產(chǎn)力、豐富森林結構，其動植物組成更豐富、美學價值和森林旅游價值更高，其抵御不同災害種類的能力也相應增強。同時提高闊葉樹種混交比例，其落葉能為林地提供更多的腐殖質肥料。在混交林的形成過程中，如果無人為干擾，將逐漸形成由少數(shù)優(yōu)勢樹種組成的簡單林分，并不可避免地走向退化，構成為碳源。

1.2.4森林經(jīng)營

森林經(jīng)營是一種提高森林產(chǎn)量和質量的一類生產(chǎn)活動的總稱，在近自然森林經(jīng)營的思想中，森林經(jīng)營過程中并未增加過多的人為經(jīng)營活動，主要還是依靠自然力進行更新。森林經(jīng)營在生態(tài)學的基礎上解決森林相關的種種矛盾，包括恢復森林、保護森林資源、促進森林生長等方面。在確定好目標樹后，采取一系列必要措施促進目標樹的生長，如單株撫育管理和擇伐利用的原則，保證優(yōu)勢樹種在林分結構中處于上層。在現(xiàn)有樹種中選擇出足夠的保留木或目標樹，不合適的樹種要更換或補植優(yōu)質樹種；把純林引向混交林；通過疏伐建立更新層；林分撫育，如修枝、施肥、病蟲和災害防治等，最終將提高木材經(jīng)營質量和森林的綜合效益。

2 目標樹經(jīng)營

目標樹經(jīng)營是一種通過降低鄰木冠層競爭、增加目標樹生長空間來提高單株木質量的營林技術，可以看作是一種特殊的疏伐或撫育間伐[8]。

在具有充足的目的樹種基礎上，選擇那些具有培育前景的單株樹木，在樹木發(fā)育的各個階段，為其創(chuàng)造相應的有利于生長的環(huán)境，如伐除干擾樹。干擾樹可能是非目的樹種，也可能是目的樹種，但其將會影響目標樹生長。目標樹周邊的下木，包括灌木等，如果影響到目標樹發(fā)育，也要清理。次級目標樹在生長前期并不影響目標樹的生長，后期影響時再砍除。但對于次級目標樹的選擇和保留要遵循“增值資源”的原則。

2.1 目標樹的選擇標準

目標樹的選擇依賴于經(jīng)營目標的不同。原則上，即使有多株長勢優(yōu)良的目的樹種生長在一起，也只能選擇一株作為目標樹。但有時也會出現(xiàn)2～3株目標樹在一起的情況，若這幾株目標樹的樹冠均能夠各自向外圍擴展，且不影響主干的生長，可以2～3株群團狀保留(即次級目標樹的保留)。目標樹的選擇主要考慮包括樹種、起源、樹冠級、樹干質量、活力和風險以及立地質量在內(nèi)的主要特征，這些特征是區(qū)分目標樹的主要因素。在目標樹明確后，將以目標樹為核心進行人工經(jīng)營。凡影響目標樹生長的其他林木均應伐除，但在幼齡階段對目標樹生長影響不大的次級目標樹幼樹可以保留，從而減少撫育間伐強度，同時支持目標樹的生長，待后期產(chǎn)生影響時再砍除，這樣還可以多出產(chǎn)木材。

2.2 目標樹的選擇時機

選擇目標樹的選擇時機可以劃分為兩個階段，第一個階段是修枝，第二個階段是疏伐。在修枝階段，幼林林分達到一定密度時，便能促進自然整枝，當自然整枝效果不良則需要采取人工修枝措施。在疏伐階段，應進行目標樹標記，后期進行定期疏伐，為目標樹釋放生長空間，最終達到促進目標樹樹冠和直徑生長的目的。

2.3 目標樹的密度控制

目標樹的密度指的是林分中每公頃目標樹保留的株數(shù)。目標樹的經(jīng)營是以培育多功能森林和高價值經(jīng)濟林、用材林為核心目標，同時兼顧生態(tài)與社會雙重效益。確定目標樹經(jīng)營密度的基本原則是盡量忽略目標樹的分布，考慮上層林冠的林木，目標樹的間距大致是以“目標樹胸徑×(20～25)”的原則選擇(不同樹種倍數(shù)不同，具體株數(shù)由結構和演替階段確定)。其中可以提高幼齡林分的目標樹(包括次級目標樹)密度，在后期通過疏伐逐漸去除次級目標樹。

2.4 修枝

樹冠是林木進行光合作用和呼吸作用等一系列生理活動的主要部位，而人工修枝技術作為一項無節(jié)良材的培育措施，其開始時間是修枝技術的一個關鍵因素[9]。通常以林分郁閉、樹冠下層出現(xiàn)枯枝時即為林木開始修枝的年齡標志。通過合理修枝達到清除冠下瀕死、死亡分枝以及生長活性較弱的活枝的目的，同時增加了林下透光度，加速林分內(nèi)部空氣流通，減少木材的死節(jié)和活節(jié)，增加木材中的無節(jié)部分，提高木材質量，優(yōu)化樹體結構，提高養(yǎng)分利用效率，從而促進林木健康生長。

2.5 采伐

目標樹經(jīng)營的核心是以目標樹培育為重點，以采伐干擾樹為手段，以實現(xiàn)林地綜合效益為目的的新型森林集約經(jīng)營方法。通過合理的干擾樹采伐強度、適宜的干擾樹伐除時間，根據(jù)目標樹的生長特征以及所處立地條件綜合考慮，確保經(jīng)營活動保持目標樹的長期、穩(wěn)定、快速生長，最終實現(xiàn)林地收益最大化。

3 目標樹經(jīng)營體系在近自然林業(yè)中的應用

目標樹經(jīng)營是近自然林業(yè)經(jīng)營中的一項重要內(nèi)容，隨著森林價值觀的改變，森林經(jīng)營模式也發(fā)生了變化，傳統(tǒng)經(jīng)營模式已逐漸轉變?yōu)槌浞挚紤]森林多重效能的近自然經(jīng)營模式。不論是天然林、次生林、人工林，其經(jīng)營方式均離不開生態(tài)學的原理。森林的穩(wěn)定并持續(xù)地發(fā)展必須在樹種和樹齡的合理結構的前提下進行，這樣才將收獲經(jīng)濟和生態(tài)雙重價值[10]。同時也能在較少的森林經(jīng)營投入下獲取較大的木材產(chǎn)量[11]。

3.1 目標樹單株經(jīng)營

近自然林業(yè)主要是以目標樹的單株經(jīng)營為目的進行的經(jīng)營措施，通過合理的目標樹直徑、目標樹經(jīng)營密度，掌握干擾樹(或次級目標樹)對目標樹生長的影響，最終能夠以較低的生產(chǎn)成本獲取高價值木材。

3.2 目標樹的保留空間

根據(jù)林分分類原則所確立的目標樹作為目標樹經(jīng)營的研究對象。其中林木空間、林地透光和林木競爭情況是目標樹經(jīng)營中空間保留的決定性因素。將林分中長勢穩(wěn)定的目的樹種及其生產(chǎn)力發(fā)揮重要作用的目的樹種作為目標樹；將不利于目標樹生長、或顯著影響林分衛(wèi)生條件的林木稱為干擾木；將有利于提高森林生物多樣性、保護珍稀瀕危物種、改善森林空間結構、保護和改良土壤等功能的林木稱為輔助樹。次級目標樹雖然不是經(jīng)營的主要對象，但對目標樹的生長幾乎不產(chǎn)生影響，可以允許次級目標樹的存在。通過砍伐干擾木，保留一定輔助樹和次級目標樹，遵循“增值資源”的原則，待到其對目標樹生長產(chǎn)生影響時再砍伐，可以提高木材收益。

3.3 目標樹修枝

通常樹冠下層出現(xiàn)枯枝且林分郁閉時即為林木開始修枝的年齡。人工修枝技術作為一項無節(jié)良材的培育措施，能有效提高木材質量[12]。人工修枝在林木中幼齡階段進行，目的是減少樹節(jié)數(shù)量，加大樹干飽滿度，培育通直優(yōu)質木材，提高木材質量。

人工修枝的開始時間主要以胸徑為標準來確定，只有在科學合理的時間開始修枝才能達到減少樹節(jié)的目的。修枝時間越早，產(chǎn)生節(jié)子就越小且修剪傷口閉合越快。一般以林分郁閉且目標樹未發(fā)生自然整枝作為開始修枝的起始年齡。但對于立地條件良好、林木長勢較快的地區(qū)，應適當提早修枝的開始時間，反之應推遲。原則上，從第一次修枝開始，以后每次修枝高度逐漸上升。其中修剪樹枝應越小越好，優(yōu)先切除很粗且很陡的樹枝，即使這些樹枝處在樹冠較高的位置。

3.4 干擾木伐除

目標樹經(jīng)營的核心是以目標樹為重點，以采伐干擾木為手段，實現(xiàn)林地綜合管理的經(jīng)營方式。合理的干擾木采伐強度和伐除時間應根據(jù)目標樹的生長特性和所處的立地條件綜合考慮，最終保持目標樹的長期、穩(wěn)定、快速生長，實現(xiàn)林地收益最大化。

通過調整伐，去除低劣樹和貶值資源(隨著年齡增長，林木材質和生態(tài)功能下降的林木資源)。依林分不同情況，調整伐包括密度調整伐(疏伐、生長伐)。

3.5 目標樹收獲伐

目標樹的收獲時間原則上按照目標胸徑大小來確定，一般情況下大徑階木材的市場價格較高。除了大徑階之外，木材市場行情(直徑需求)也會影響收獲伐的時間，也受不同徑階市場需求量差別的影響。但目標樹的收獲時間不應太晚，過熟林木易受腐朽或其他病害的影響而降低木材的市場價格。

3.6 人工輔助天然更新

對于達到需要更新的林分，一般采用林下清灌、破土增溫等辦法人工輔助更新。在這里并不贊成全面清林，一是全面清林的成本很高，二是會造成地力衰退。在歐洲通常是有選擇地清林，促進林分在不同時段更新，獲得多層級更新層。森林如果無目的樹種的更新層，大樹砍伐后最終就會退為稀樹草原。針對不同植被促進更新層的手段不同，最基本的是開林窗和抑灌，使陽光能夠投射到地面，幫助土壤內(nèi)的種子萌發(fā)。其中林下透光是出現(xiàn)更新的必要條件，疏開下灌層以便種子萌發(fā)和幼樹生長，期間還需清理下灌層或折干抑灌；對于絕對失去更新能力的地段采取人工植苗更新。

4 建立目標樹經(jīng)營的優(yōu)勢

近自然經(jīng)營有4個基本原則：(1)所選擇的保留木或目標樹應以鄉(xiāng)土高價值樹種為主，只要建立起目標樹作業(yè)體系，就是建立起了森林經(jīng)營可持續(xù)性的框架；(2)所培育的林分結構應穩(wěn)定、健康，能夠利用自然力實現(xiàn)正向演替，這就意味著森林生態(tài)系統(tǒng)具備了質量持續(xù)提高的階段；(3)盡可能借助自然力，人工投入低且自然增值大；(4)目標樹的培育即可滿足對優(yōu)質大徑材的需要，又可通過疏伐非目標樹得到中間收益。

5 目標樹經(jīng)營影響分析

通過研究目標樹生長過程，針對物種間的競爭關系和林木間個體差異，實施單株作業(yè)法進行效果分析，系統(tǒng)地探索人工林目標樹經(jīng)營理論和實踐體系，為實現(xiàn)人工林近自然經(jīng)營提供技術支撐。

近自然林業(yè)中森林物種多樣性是維持森林生態(tài)平衡的主導因素之一。而目前大面積營造的人工純林由于林分結構單一，導致生物多樣性降低，生態(tài)系統(tǒng)能量物質循環(huán)受阻，生態(tài)功能減退，因此，恢復、改善純林結構和功能尤為重要。

5.1 空間結構影響分析

目標樹經(jīng)營體系遵循近自然森林經(jīng)營的原理進行林木分類，選定目標樹，伐除干擾樹，從而達到優(yōu)化森林空間結構的目的。經(jīng)目標樹撫育采伐后，目標樹空間結構單元內(nèi)的物種隔離程度進一步提高，林下光照條件有所改善，目標樹的競爭壓力得以減小，林木空間分布格局總體上得到優(yōu)化。尤其是在透光方面，撫育采伐將對改善空間結構單元內(nèi)的透光條件產(chǎn)生較為明顯的積極作用，因此，撫育采伐對目標樹產(chǎn)生積極影響的可能性更大。

5.2 垂直結構影響分析

林分垂直結構是林分某個特定階段各物種對復雜生境適應性的垂直分化特征，隨著林齡的增加，在不同生長階段的垂直結構將會發(fā)生變化[13]。在林分垂直結構上，各林層對處于不同間伐強度下的響應也存在一定的區(qū)別，間伐上層林可降低林木之間的競爭，間伐強度的增大導致樹冠光競爭高度增大，其中單木直徑和材積生長率均顯著高于中林層和下層林，同樣，胸徑和蓄積量也顯著高于其他林層。

通過間伐，上層林木之間的競爭得到降低，不同間伐強度將導致林分中不同垂直結構的競爭。中等間伐強度將導致樹冠的光競爭高度增加，其單木的直徑和材積生長率均顯著高于中林層和下林層，從而導致平均胸徑和蓄積量也明顯高于其他林層。中林層的單木直徑和材積生長率在各間伐強度下并無顯著差異，這是由于中林層的發(fā)展與撫育強度和上層林的生長動態(tài)緊密相關。因此，上林層對林分樹種組成和蓄積量等結構特征起著關鍵性作用[14]。因此，在垂直結構上，上林層除了起到遮蔭、庇護母樹作用外，同時還影響著光照資源的分配，這樣位于中林層的喜光闊葉樹種的生長受到抑制，卻為遮蔭樹種提供更多的生長空間，從而提高中林層蓄積的比例。間伐對下層林木的直徑和材積生長起到抑制作用，尤其是在中等間伐強度下更為明顯。

目標樹經(jīng)營的核心是單株重點經(jīng)營，其中林木個體大小差異是目標樹經(jīng)營的基礎[15]，其目的是在較短時間內(nèi)培育出質量較高的木材，通過目標樹作業(yè)方式能夠增加重點單株的生長空間和營養(yǎng)供給，從而促進樹木的高生長和徑生長，最終達到調高林分質量和蓄積量的目的。