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        黃山松人工林近自然經(jīng)營(yíng)法效果分析

        2016-11-18 10:19:30李源聶冠劉禮平馬載勤
        安徽林業(yè)科技 2016年4期
        關(guān)鍵詞:黃山松霍山縣闊葉樹(shù)

        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(chǎng))

        黃山松人工林近自然經(jīng)營(yíng)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(chǎng))

        本文對(duì)中德合作林業(yè)三期項(xiàng)目中黃山松人工林近自然經(jīng)營(yíng)法的經(jīng)營(yíng)效果,分三次開(kāi)展調(diào)查,并依此為依據(jù),分析了近自然經(jīng)營(yíng)法對(duì)黃山松人工林群落特征的影響。結(jié)果表明,近自然經(jīng)營(yíng)削弱了黃山松在林分中的地位和作用,提高了闊葉樹(shù)種在林分中的比例,闊葉樹(shù)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(yíng)法形成混交、持續(xù)、異齡的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。

        黃山松;人工林;近自然經(jīng)營(yíng)法

        據(jù)全國(guó)第八次森林資源調(diào)查統(tǒng)計(jì),我國(guó)人工林面積為6 933萬(wàn)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(zhǎng),對(duì)滿足我國(guó)木材生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)和景觀建設(shè)起到了重要作用。但是,由于長(zhǎng)期以來(lái)人們過(guò)分重視和追求短期生產(chǎn)力和經(jīng)濟(jì)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(kuò)張而質(zhì)量卻明顯下降現(xiàn)象。如病蟲(chóng)害嚴(yán)重、地力衰退、生物多樣性下降,生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益不高等問(wèn)題逐步出現(xiàn)。如何解決上述問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng),是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外林業(yè)研究工作的熱點(diǎn)問(wèn)題之一[2]。1898年德國(guó)林學(xué)家嘎耶提出了近自然林業(yè)經(jīng)營(yíng)思想,認(rèn)為發(fā)展近自然林業(yè),可以避免傳統(tǒng)人工林的弱點(diǎn)。德國(guó)云杉及中國(guó)杉木、云南松的實(shí)踐表明,近自然經(jīng)營(yíng)是解決人工純林問(wèn)題的必然選擇[3-5]。

        近自然森林經(jīng)營(yíng)是指充分利用森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的自然生長(zhǎng)發(fā)育規(guī)律,以森林完整的生命周期為計(jì)劃單元,以鄉(xiāng)土樹(shù)種為主要經(jīng)營(yíng)對(duì)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(jì)需求最佳結(jié)合,是一種真正接近自然的森林經(jīng)營(yíng)模式[6]。

        黃山松(Pinus taiwanensis)是我國(guó)東南部亞熱帶中山地形植被垂直帶中的主要樹(shù)種,分布于海撥600 m以上[7]。20世紀(jì)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(shù)種,造林面積達(dá)到了2 100 hm2[8]。一直以來(lái),黃山松人工造林都是以純林為主,因此而帶來(lái)的地力衰退、生物多樣性下降、生態(tài)失衡等現(xiàn)象嚴(yán)重阻礙了黃山松的可持續(xù)發(fā)展。2011年霍山縣實(shí)施了中德財(cái)政合作三期項(xiàng)目,將近自然林業(yè)的經(jīng)營(yíng)思想應(yīng)用于黃山松人工林的經(jīng)營(yíng)之中。通過(guò)5年對(duì)黃山松近自然經(jīng)營(yíng)法效果的觀察與研究,探索出適合霍山縣人工林發(fā)展實(shí)際的森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)道路,為黃山松等人工林的持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供理論和實(shí)踐參考。

        1 試驗(yàn)地概況

        試驗(yàn)地位于大別山北坡的霍山縣國(guó)有馬家河林場(chǎng),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(duì)濕度80%左右,無(wú)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(rùn)溫暖季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,小氣候異常顯著。

        選擇該林場(chǎng)的四望山作業(yè)區(qū),2號(hào)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(jìn)行林地清理,帶狀整地,穴規(guī)格40 cm×40 cm×40 cm,1993年春季營(yíng)造黃山松純林,設(shè)計(jì)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(jì)

        在試驗(yàn)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(yíng)法和對(duì)照樣地兩類樣地,樣地面積為20 m×20 m,重復(fù)3次。2011年10月,對(duì)近自然經(jīng)營(yíng)法的樣地采用以下措施:每hm2選擇50~200株樹(shù)干通直、樹(shù)冠發(fā)育良好的林木作為定向培育的目標(biāo)樹(shù),保留珍貴樹(shù)種和闊葉樹(shù)種,伐除干擾木,清除對(duì)目標(biāo)樹(shù)單株樹(shù)冠范圍影響生長(zhǎng)的喬、灌類,不影響目標(biāo)樹(shù)生長(zhǎng)的則任其自然生長(zhǎng)。對(duì)照林分未進(jìn)行處理。

        2.2 樣地調(diào)查

        2011年12月,對(duì)近自然經(jīng)營(yíng)樣地和對(duì)照樣地進(jìn)行了初始調(diào)查。2013年、2015年對(duì)兩類樣地進(jìn)行了再次調(diào)查。調(diào)查內(nèi)容包括每木檢尺、樹(shù)種重要值、生物多樣性等。

        樹(shù)種重要值=樹(shù)種相對(duì)密度+樹(shù)種相對(duì)顯著度+樹(shù)種相對(duì)頻度,式中樹(shù)種相對(duì)密度為樹(shù)種密度占全部樹(shù)種總密度的百分比;樹(shù)種相對(duì)顯著度為樣地中樹(shù)種胸高斷面積之和占樣地中全部樹(shù)種胸高斷面積之和的百分比;樹(shù)種相對(duì)頻度為樹(shù)種在全部樣地中出現(xiàn)的頻率占所有樹(shù)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(jì)測(cè)群落樹(shù)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(lái)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(gè)種在全物種中的重要性比例,ni為第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)量,N為總個(gè)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(jià)的株數(shù)。

        3 結(jié)果與分析

        3.1 主林層樹(shù)種重要值的變化

        由表1可知,2013年近自然經(jīng)營(yíng)法樣地和對(duì)照樣地前后林冠層不同樹(shù)種的重要值都發(fā)生了變化,但近自然經(jīng)營(yíng)法樣地比對(duì)照樣地更明顯。近自然經(jīng)營(yíng)法樣地黃山松重要值為232.42,有小幅度的下降;闊葉樹(shù)種的重要值為67.02,有小幅度的上升。在對(duì)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(shù)的重要值僅為29.11,變化均較小。2015年,隨著時(shí)間的推移,近自然經(jīng)營(yíng)法樣地中黃山松與闊葉樹(shù)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(shì),闊葉樹(shù)種的重要值呈現(xiàn)出大幅度上升的趨勢(shì)。而對(duì)照林分中黃山松重要值下降的幅度與闊葉樹(shù)上升的幅度則較小。因此可以看出,采用近自然經(jīng)營(yíng)法林冠層不同樹(shù)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(shì)地位和作用,闊葉樹(shù)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(shù)種多樣性的變化

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

        表2 樹(shù)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(guó)林學(xué)家De Liocourt 用Q值比率來(lái)研究林分結(jié)構(gòu),他認(rèn)為Q值比率在混交異齡林的胸徑分布范圍內(nèi)是一個(gè)恒量[9]。從表3可以看出,通過(guò)近自然經(jīng)營(yíng)的林分,Q值比率并不穩(wěn)定,變化比較大。這可能是因?yàn)楫?dāng)前近自然經(jīng)營(yíng)法的觀測(cè)周期只有5年,時(shí)間比較短,近自然經(jīng)營(yíng)的林分還沒(méi)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(shí)間的推移,Q值比率逐步趨于穩(wěn)定,標(biāo)準(zhǔn)差的數(shù)值越來(lái)越小。例如2011年Q值比率的標(biāo)準(zhǔn)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(duì)照林分的小徑階的Q值都小于1。因此可以看出,隨著時(shí)間的推移,近自然經(jīng)營(yíng)法的林分正在朝著穩(wěn)定的異齡林結(jié)構(gòu)發(fā)展,而對(duì)照林分并沒(méi)有這種趨勢(shì)。

        表3 2013~2015年處理樣地與對(duì)照樣地的Q值

        3.3.2 株數(shù)-徑價(jià)分布

        從株數(shù)-徑價(jià)分布圖1、圖2可以看出,2011年,近自然經(jīng)營(yíng)法樣地和對(duì)照樣地的直徑分布表現(xiàn)為林木頻度增加到一個(gè)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(dòng),并且徑階的分布范圍也有所增大,其中在近自然經(jīng)營(yíng)法林分中直徑分布曲線波峰較對(duì)照林分移動(dòng)超出了兩個(gè)徑階,表現(xiàn)為大徑階林木大量增加。同時(shí)可以發(fā)現(xiàn),近自然經(jīng)營(yíng)法林分的小徑階林木增加了28%,其林木株數(shù)比例高于對(duì)照的林分,林分直徑分布呈現(xiàn)了向異齡林倒J形曲線過(guò)渡的趨勢(shì);相比而言,對(duì)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(yíng)法樣地直徑分布圖

        圖2 對(duì)照樣地直徑分布圖

        4 結(jié)論與討論

        (1)近自然經(jīng)營(yíng)法豐富了林分的樹(shù)種組成,提高了群落的穩(wěn)定性。近自然經(jīng)營(yíng)法使黃山松在群落中地位下降,闊葉樹(shù)單位面積的數(shù)量比例和闊葉樹(shù)種類隨著時(shí)間推移而增加,闊葉樹(shù)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(yíng)法在促進(jìn)林木生長(zhǎng)的同時(shí),還對(duì)林下天然更新有著促進(jìn)作用,林分生物多樣性明顯提高,大量的闊葉樹(shù)種逐步進(jìn)入了主林層,而且表現(xiàn)出隨著時(shí)間的推移,其多樣性持續(xù)增加的趨勢(shì)。

        (2)近自然經(jīng)營(yíng)法維持和提高了林地生產(chǎn)力,實(shí)現(xiàn)了森林可持續(xù)發(fā)展。人工林的經(jīng)營(yíng)維護(hù)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(hù)和提高地力,這種高效是不能持續(xù)的[10]。近自然經(jīng)營(yíng)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(guò)渡的趨勢(shì),呈現(xiàn)天然異齡林結(jié)構(gòu)。

        (3)人工林近自然經(jīng)營(yíng)法實(shí)現(xiàn)異齡、混交、持續(xù)的可持續(xù)森林經(jīng)營(yíng)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(zhǎng)的時(shí)間。由于近自然經(jīng)營(yíng)法技術(shù)難度大,經(jīng)營(yíng)成本高,木材供應(yīng)周期長(zhǎng),因而近自然經(jīng)營(yíng)法并不是包攬一切林地的經(jīng)營(yíng)方式[11]。因此,在森林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中,經(jīng)營(yíng)對(duì)象是生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益并重的多功能森林經(jīng)營(yíng),需要站在維護(hù)森林健康和森林安全的高度,堅(jiān)持近自然經(jīng)營(yíng)的理念;而對(duì)速生用材林地,則可以采用集約化的經(jīng)營(yíng)為主要經(jīng)營(yíng)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(guó)森林經(jīng)營(yíng)[J]. 林業(yè)經(jīng)濟(jì)、2014(4):8-11,36.

        [2]彭舜磊,王德祥,趙輝,等.我國(guó)人工林現(xiàn)狀與近自然經(jīng)營(yíng)途徑探討[J]. 西北林學(xué)院學(xué)報(bào),2008,23(2):184-188.

        [3]邵青還.德國(guó)異齡混交林恒續(xù)經(jīng)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)[J].世界林業(yè)研究,1994(3):62-67.

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

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        (責(zé)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(jí)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.

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