高橋林場杉木低效林現(xiàn)狀、成因及改造策略

楊阿莉

甘肅省小隴山林業(yè)保護(hù)中心高橋林場，甘肅 隴南 742304

0 引言

杉木生長速度快、材質(zhì)好、出材率高，在生長條件較好的情況下，高度可達(dá)30.0 m，胸徑在2.5～3.0 m，是我國速生用材林主要樹種之一，也是我國營造戰(zhàn)略儲備林的重要樹種［1］。近年來，甘肅省小隴山林業(yè)保護(hù)中心高橋林場（以下簡稱高橋林場）大范圍種植杉木。但受自然災(zāi)害、人為活動等因素的影響，加上疏于管理，杉木低效林大面積增加，杉木林的生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益難以達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，嚴(yán)重阻礙了高橋林場林業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展［2］?；诖?，筆者分析高橋林場杉木低效林現(xiàn)狀及成因，針對性提出杉木低效林改造策略，以期為高橋林場及其他地區(qū)杉木低效林改造提供借鑒參考。

1 高橋林場概況

1.1 地理位置

高橋林場位于小隴山中部，北接李子、觀音、黨川林場，南鄰榆樹林場，東與左家林場接壤，西與麻沿林場相連，屬秦嶺南坡，地處甘肅省隴南市徽縣境內(nèi)，地理位置為東經(jīng)105°50′01″～106°15′16″，北緯33°57′33″～34°09′40″，東西長39 km，南北寬15 km。

1.2 氣候條件

高橋林場地處中緯度地帶，屬北亞熱帶向暖溫帶過渡帶，區(qū)域氣候?yàn)榈湫偷拇箨懶约撅L(fēng)氣候，干濕季節(jié)明顯，冬長夏短，春溫高于秋溫，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，四季分明，光照充足，降水適中，日溫差較大，年降水分配不均。據(jù)徽縣氣象站資料記載，高橋林場年平均溫度為12.5 ℃，極端最高氣溫為38.6 ℃，極端最低氣溫為-13.0 ℃，年均降水量為738.9 mm，降水集中在每年的6—9月（一般6—7月最多），年日照時(shí)間為1 562 h，歷年最大凍土深度為20 cm，0 ℃以上持續(xù)期310 d，年平均生長期250 d。

1.3 地貌特征

高橋林場土壤以山地褐土為主，是在暖溫帶半濕潤氣候的旱生森林下發(fā)育的土壤，厚度一般在30～50 cm，土質(zhì)黏重，腐殖質(zhì)層較厚，呈中或微酸性反應(yīng)，海拔1 500 m地帶有棕壤分布。高橋林場山地褐土，鹽基飽和度高，交換性鹽基鈣、鎂離子多。成土母質(zhì)為碳酸巖、鈣質(zhì)土（次生砂質(zhì)黃土）及其他巖層上覆蓋的紅色黏土和黃土。

1.4 水文情況

高橋林場水系屬于嘉陵江支流。焦園子溝、渭兒溝、梨樹溝、內(nèi)黃溝自北向南流入高橋河，木瓜水系、木蘆水系、黑溝、徐溝自南向北流入高橋河，高橋河自西向東，匯入太白河，進(jìn)而匯入永寧河，最后注入嘉陵江。

1.5 森林資源

截至2022年底，高橋林場經(jīng)營總面積438.46 hm2，活立木總蓄積量2 838 076 m3，森林覆蓋率為81.48%。高橋林場森林植被以落葉闊葉林和針闊混交林為主，植被類型繁多，絕大部分是天然形成的次生林，還有少量的人工造林。高橋林場植物資源豐富，已知高等植物有1 420余種，其中木本植物以殼斗科、樺木科、柏科等為主，草本植物以菊科、豆科、玄參科等為主。該林場常見闊葉樹種有銳齒槲櫟、栓皮櫟、麻櫟、遼東櫟、槲樹、茅栗、黃櫨、華榛、七葉樹、山楊等，常見灌木樹種有照山白、白檀、毛櫻桃、胡枝子、懸鉤子等。

2 高橋林場杉木低效林現(xiàn)狀

筆者參考《低效林改造技術(shù)規(guī)程》（LY/T1690—2017）［3］，結(jié)合高橋林場實(shí)際情況，對高橋林場杉木低效林現(xiàn)狀進(jìn)行分析。分析結(jié)果表明，2022 年高橋林場杉木低效林總面積已達(dá)到了64.30 hm2，杉木低效林類型共4 類，包括受災(zāi)低效林、低密度低效林、高密度低效林及土壤低效林。

2.1 受災(zāi)低效林

受災(zāi)低效林指遭受森林病蟲害、森林火災(zāi)或氣候?yàn)?zāi)害等自然災(zāi)害，受害死亡木（含瀕死木）株數(shù)在20%以上的林分。2022 年，高橋林場杉木低效林中受災(zāi)低效林占比最大（40%），面積達(dá)25.72 hm2。整體來看，高橋林場杉木受災(zāi)低效林平均樹齡為17 a，平均胸徑為9.5 cm，平均樹高為6.2 m，郁閉度為0.42，單位面積蓄積量為25.7 m3/hm2。

2.2 低密度低效林

低密度低效林指郁閉度＜0.3 的中齡林分。2022年，高橋林場杉木低密度低效林面積為22.51 hm2，占比35%。整體來看，高橋林場杉木低密度低效林平均樹齡為18 a，平均胸徑為9.8 cm，平均樹高為7.2 m，郁閉度為0.26，單位面積蓄積量為26.1 m3/hm2。

2.3 高密度低效林

高密度低效林指郁閉度＞0.8 的中齡林分。2022年，高橋林場杉木高密度低效林面積為10.93 hm2，占比17%。整體來看，高橋林場杉木高密度低效林平均樹齡為16 a，平均胸徑為9.2 cm，平均樹高為6.7 m，郁閉度為0.82，單位面積蓄積量為26.7 m3/hm2。

2.4 土壤低效林

土壤低效林指土層厚度＜40 cm、腐殖質(zhì)層厚度＜20 cm 的林分。2022 年，高橋林場杉木土壤低效林面積為5.14 hm2，占比8%。整體來看，高橋林場杉木土壤低效林平均樹齡為17 a，平均胸徑為9.1 cm，平均樹高為6.1 m，郁閉度為0.46，單位面積蓄積量為26.8 m3/hm2。

通過匯總分析2022 年高橋林場杉木低效林主要林分因子，發(fā)現(xiàn)4 種類型杉木低效林樹齡普遍為16～18 a，說明杉木低效林問題多發(fā)于杉木中齡林（杉木樹齡在10～20 a）。后期在低效林管控中，高橋林場可嘗試針對杉木中齡林設(shè)計(jì)相應(yīng)改造措施，以改善杉木低效林林分質(zhì)量。

3 高橋林場杉木低效林成因

通過對高橋林場杉木低效林現(xiàn)狀的實(shí)際調(diào)研，發(fā)現(xiàn)高橋林場杉木低效林的成因可概括為以下3點(diǎn)。

3.1 自然因素

森林病蟲害、森林火災(zāi)、氣候?yàn)?zāi)害及立地條件差等自然因素是高橋林場杉木受災(zāi)低效林和土壤低效林形成的主要原因。例如，杉木受到炭疽病、黃化病、葉枯病、杉梢小卷蛾、白蟻及雙條杉天牛等病蟲害的影響而枯死，導(dǎo)致杉木林分結(jié)構(gòu)受到破壞，其生長量并不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，從而形成受災(zāi)低效林。再如，森林火災(zāi)發(fā)生后，森林的自我恢復(fù)時(shí)間較長，導(dǎo)致形成荒地，嚴(yán)重破壞了杉木林的生態(tài)環(huán)境，林分生態(tài)環(huán)境惡化，林分結(jié)構(gòu)遭到破壞，郁閉度下降，不利于杉木的正常生長，進(jìn)而形成受災(zāi)低效林。此外，經(jīng)實(shí)際調(diào)研，高橋林場杉木土壤低效林的土壤厚度均≤50 cm，部分地區(qū)山脊上的土壤更為貧瘠，土壤肥力差、有機(jī)質(zhì)含量低，土壤含水量在6%～15%（土壤含水標(biāo)準(zhǔn)范圍為20%～30%），基巖裸露率達(dá)到了63.42%，土壤無法為杉木生長提供充足養(yǎng)分，進(jìn)而形成土壤低效林［3］。

3.2 人為因素

采伐不合理、經(jīng)營管理粗放等人為因素是高橋林場杉木低密度低效林和高密度低效林形成的主要原因。低密度低效林的形成多由采伐不合理導(dǎo)致。例如，高橋林場在對杉木進(jìn)行采伐時(shí)，因運(yùn)輸成本、木材需求等因素，常出現(xiàn)砍大留小、取優(yōu)留劣的情況，使得幼齡杉木和質(zhì)量較低的杉木反而成為天然林和人工林更新的母樹，致使杉木林從一開始就向著不健康的演替方向發(fā)展，導(dǎo)致林分稀疏殘缺，無法形成健康的林分生態(tài)環(huán)境，進(jìn)而形成低密度低效林［4］。同時(shí)，過度砍伐也導(dǎo)致杉木林在林分更新時(shí)，沒有充足的林木資源儲備，如此形成了惡性循環(huán)，被過度砍伐的杉木林生長量嚴(yán)重低于同齡杉木的正常水平，進(jìn)而形成低密度低效林。高密度低效林的形成則多由林場在經(jīng)營初期經(jīng)營管理粗放導(dǎo)致。例如，林場對杉木幼林撫育不及時(shí)，或在造林后未及時(shí)采取撫育管理措施，造成局部地段形成了高密度林分，土壤中的養(yǎng)分和水分難以滿足此區(qū)域杉木生長需求，導(dǎo)致其生長量低于其他正常密度同齡杉木林的正常水平，進(jìn)而形成高密度低效林。

3.3 經(jīng)濟(jì)因素

除自然因素和人為因素外，高橋林場杉木低效林的形成也受到經(jīng)濟(jì)因素的影響。林業(yè)建設(shè)屬于長期性投資。高橋林場在建設(shè)過程中，對資金往往著重用于造林時(shí)的苗木選擇、打穴、栽植等，缺乏對杉木林后期管護(hù)和撫育的資金分配，導(dǎo)致后期撫育資金較難到位，各類撫育技術(shù)與病蟲害防治手段實(shí)施不及時(shí)，最終形成了大范圍的杉木低效林［5］。

4 高橋林場杉木低效林改造策略

杉木低效林的存在不僅會嚴(yán)重破壞林業(yè)生態(tài)平衡，使森林整體質(zhì)量下降，還會給林業(yè)發(fā)展帶來不利影響。如不對其采取針對性的處理措施，則會進(jìn)一步破壞地區(qū)生態(tài)環(huán)境，影響區(qū)域經(jīng)濟(jì)水平提升［6］。因此，筆者根據(jù)高橋林場杉木低效林成因，從杉木低效林改造原則、杉木低效林改造模式兩方面闡述杉木低效林的改造策略，以期為我國杉木低效林改造提供參考借鑒。

4.1 杉木低效林改造原則

低效林改造是林業(yè)科學(xué)工作者面臨的重要任務(wù)之一，是將生態(tài)功能低下的低效林改造成發(fā)揮正常生態(tài)功能的健康林分的關(guān)鍵。建立具有合理結(jié)構(gòu)和完善功能的健康森林生態(tài)系統(tǒng)，是對低效林進(jìn)行人工恢復(fù)與重建的最終目標(biāo)。實(shí)施杉木低效林改造，可以顯著提升杉木年生長量，增加森林蓄積量，提高林業(yè)收益。但因?yàn)樯寄镜托Я指脑焓且豁?xiàng)長期性活動，短時(shí)間內(nèi)難以取得顯著成效，所以針對杉木低效林的改造需要遵循兩大原則：遵循森林群落的自然演替規(guī)律、合理調(diào)整林分結(jié)構(gòu)。

4.1.1 遵循森林群落的自然演替規(guī)律

20 世紀(jì)90 年代，德國科學(xué)家蓋耶爾率先提出了“人類應(yīng)盡可能地按照森林的自然規(guī)律來從事林業(yè)生產(chǎn)活動”的近自然林業(yè)經(jīng)營思想，強(qiáng)調(diào)在林業(yè)生產(chǎn)過程中，要尊重森林生態(tài)系統(tǒng)本身的發(fā)展規(guī)律，認(rèn)識其自然演替的力量，并通過管理人類活動實(shí)現(xiàn)森林自然演替平衡［7］。因此，為保證杉木低效林改造更符合杉木天然林的發(fā)展規(guī)律，高橋林場在對杉木低效林改造過程中，需要根據(jù)杉木生長特性，最大限度遵循森林群落的自然演替規(guī)律，使杉木低效林的改造更為接近森林自我修復(fù)的自然狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)杉木林分的自我更新修復(fù)。

4.1.2 合理調(diào)整林分結(jié)構(gòu)

在杉木低效林改造中，高橋林場需要遵循合理調(diào)整林分結(jié)構(gòu)的基本原則，概括杉木林現(xiàn)有物種生態(tài)位和生物學(xué)特性，采取撫育間伐、補(bǔ)植、施肥等措施，科學(xué)合理地調(diào)整林分齡級、水平及垂直結(jié)構(gòu)，使杉木低效林中各層次植物所需營養(yǎng)資源分布空間更為合理，由此解決林分生態(tài)系統(tǒng)問題，助力杉木低效林提質(zhì)。

4.2 杉木低效林改造模式

高橋林場杉木低效林的改造必須根據(jù)區(qū)域情況，結(jié)合不同類型低效林的林分因子，科學(xué)合理地制訂有效的改造方法。對于因立地條件較差而形成的低效林，林場可考慮改善立地條件，或選擇適應(yīng)立地條件的樹種；對于因過度砍伐而形成的低效林，林場則要加強(qiáng)對杉木林的管理保護(hù)，切實(shí)減少人為傷害?；诖?，綜合高橋林場杉木低效林實(shí)際情況，筆者共總結(jié)出以下3種杉木低效林改造模式。

4.2.1 全面更新改造模式

全面更新改造模式適用于林分結(jié)構(gòu)嚴(yán)重受損、絕大部分林木無法繼續(xù)培育或病蟲害發(fā)生較為嚴(yán)重的杉木林，即受災(zāi)低效林。進(jìn)行改造時(shí)，工作人員可砍伐低效林區(qū)所有杉木，重新種植適合立地條件和氣候條件的杉木品種；也可遵循針闊樹種混交的原則，按照場地現(xiàn)有的立地條件，選擇“馬尾松+杉木”“毛竹+杉木”等混交模式，進(jìn)行大規(guī)模更新改造。

4.2.2 局部更新改造模式

局部更新改造模式適用于低密度低效林、受病蟲害危害較輕的低效林和土壤低效林改造，常用的改造方法分為補(bǔ)植改造和帶狀改造。第一，補(bǔ)植改造。補(bǔ)植改造即當(dāng)林分稀疏時(shí)，選擇與低效林相同的杉木品種進(jìn)行補(bǔ)植。在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，可直接選用大苗或容器苗栽植；若購置經(jīng)費(fèi)稍有不足，可選擇小苗培育，但要注意加強(qiáng)造林后的撫育工作［8-10］。第二，帶狀改造。帶狀改造可用于受病蟲害危害較輕的低效林和土壤低效林改造。工作人員在被改造的低效林地中隔一定距離伐帶，清除帶上的全部林木或灌叢，然后在伐帶上重新種植與低效林相同的杉木品種或優(yōu)質(zhì)馬尾松、毛竹等，再加以科學(xué)的撫育管理，待幼樹正常生長發(fā)育后，即可形成林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生態(tài)效益較好的杉木純林或杉木混交林［11］。

4.2.3 調(diào)整更新改造模式

調(diào)整更新改造模式適用于高密度低效林的改造，主要采用的改造方法有抽針補(bǔ)闊與透光疏伐。第一，抽針補(bǔ)闊。抽針補(bǔ)闊是根據(jù)高密度低效林實(shí)際情況，砍伐在低效林中喪失活力的樹木，并在林下補(bǔ)植能夠發(fā)揮良好生態(tài)效益的闊葉樹種，通過打造混交林達(dá)到改造杉木低效林的根本目的［12］。第二，透光疏伐。針對郁閉度較大的杉木林分，依據(jù)去劣留優(yōu)、保證間距的原則，確保種植密度合理，同時(shí)完成對杉木上層枝葉的科學(xué)修剪，確保杉木及林下植物正常生長所需的空間充裕。在疏伐后，基于林區(qū)實(shí)際情況，選擇進(jìn)行全封育林或半封育林的封禁管理，以減少人為活動對杉木低效林改造區(qū)帶來的干擾，確保杉木低效林改造工作順利完成［13］。

5 結(jié)束語

筆者通過深入分析高橋林場杉木低效林現(xiàn)狀及成因，發(fā)現(xiàn)低效林的形成主要受到自然因素、人為因素、經(jīng)濟(jì)因素3 方面的影響，得杉木林的生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益難以達(dá)到預(yù)期的計(jì)劃目標(biāo)。在后期杉木低效林改造工作中，需要遵循森林群落的自然演替規(guī)律與合理調(diào)整林分結(jié)構(gòu)的原則，根據(jù)地區(qū)林業(yè)生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，選擇適宜的低效林改造模式，以促進(jìn)杉木林分的正向演替，為杉木林的可持續(xù)經(jīng)營提供助力。