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(xiāo)，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(lèi)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(lèi)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(lèi)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(lèi)，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(lèi)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(lèi)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.

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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.