郭詩宇，陳 云，王傳吉，陳興國，陳士云，石林曌

(1.湖北生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430200；2.湖北省林業(yè)局外資辦，湖北 武漢 430079；3.湖北省谷城縣林業(yè)局天保中心，湖北 襄陽 441600；4.湖北省鐘祥市盤石嶺林場，湖北 荊門 431900；5.湖北省鐘祥市花山寨林場，湖北 荊門 431901)

1 引言

森林按照起源不同可分為喬林、矮林和混喬矮林。矮林是指全部由萌生樹組成的森林，與林分的高矮無關(guān)[1]。以矮林作為經(jīng)營目標(biāo)在國內(nèi)外都是一種傳統(tǒng)的經(jīng)營方式，主要是為了提供薪柴、木炭和菇耳原料[2]。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織公布的數(shù)據(jù)[3]，歐洲國家有多達(dá)2300萬hm2的矮林。20世紀(jì)中葉以來，這些國家逐漸將矮林轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)覆蓋的喬林，以減輕頻繁砍伐可能對土壤、景觀和生物多樣性造成的負(fù)面影響[4]。意大利主要通過限制伐樁的萌芽能力、間伐萌條以降低林分的密度等方式，創(chuàng)造矮林向喬林轉(zhuǎn)化的條件，從而實現(xiàn)一種漸進(jìn)式的轉(zhuǎn)變[5]。

我國現(xiàn)有大量以櫟類為主的矮林，其林分質(zhì)量差、長勢差、應(yīng)對氣候變化的能力差。當(dāng)前，國際社會高度重視應(yīng)對氣候變化行動。中國國家主席習(xí)近平2020年9月22日在第75屆聯(lián)合國大會上指出：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和?！?020年12月12日在聯(lián)合國氣候雄心峰會上進(jìn)一步宣布：“到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達(dá)到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億m3?！?020年12月16～18日召開的中央經(jīng)濟(jì)工作會議提出，“要抓緊制定2030年前碳排放達(dá)峰行動方案”，“提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力”。研究表明，森林由于光合作用吸收CO2釋放O2而在應(yīng)對氣候變化中具有特殊作用，其碳匯功能是盡早實現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的重要力量。據(jù)歐洲國家研究，喬林生態(tài)系統(tǒng)比矮林生態(tài)系統(tǒng)更健康，有更高的穩(wěn)定性和碳匯能力[6]。本文將以谷城縣、宜城市和鐘祥市的部分矮林為研究對象，從近自然的角度出發(fā)，探討矮林轉(zhuǎn)化為喬林的方法和路徑，以期為退化林修復(fù)、森林質(zhì)量提升和林業(yè)應(yīng)對氣候變化行動提供參考。

2 研究區(qū)概況與研究方法

2.1 研究區(qū)概況

研究地點主要位于谷城縣，少數(shù)位于宜城市和鐘祥市。谷城縣地處湖北省西北部，地跨東經(jīng)111°07′～111°52′，北緯31°53′～32°29′。東與老河口市隔漢江相望，北與丹江口市接壤，西與房縣毗鄰，南與南漳縣和?？悼h相連，版圖面積2553 km2。全縣有野生植物183科735屬1574種，其中國家珍稀瀕危植物27種。全縣有野生脊椎動物89科218屬296種，其中國家重點保護(hù)動物54種。

研究區(qū)包括谷城縣趙灣鄉(xiāng)、紫金鎮(zhèn)、城關(guān)鎮(zhèn)、五山鎮(zhèn)、冷集鎮(zhèn)、盛康鎮(zhèn)和宜城市板橋鎮(zhèn)、流水鎮(zhèn)以及鐘祥市張集鎮(zhèn)。研究區(qū)內(nèi)矮林小班面積共600 hm2，主要樹種有栓皮櫟(Quercusvariabilis)、麻櫟(Quercusacutissima)、槲櫟(Quercusaliena)、短柄枹(Quercusglandulifera)、小葉櫟(Quercuschenii)、茅栗(Castaneaseguinii)、錐栗(Castaneahenryi)、白櫟(Quercusfabri)、化香(Platycaryastrobilacea)、杉木(Cunninghamialanceolata)等。

2.2 研究方法

本研究分六步進(jìn)行：①矮林區(qū)劃。在研究區(qū)域?qū)Π诌M(jìn)行小班區(qū)劃，每個小班控制在10 hm2以內(nèi)。②林分調(diào)查。每個小班根據(jù)林分復(fù)雜程度和面積大小，設(shè)置3～5個100 m2樣圓(半徑5.64 m)進(jìn)行林分因子調(diào)查。③方案設(shè)計。根據(jù)林分狀況、立地條件、業(yè)主意愿和經(jīng)營目標(biāo)，按照近自然的理念，設(shè)計出每個小班的經(jīng)營措施，并填制《小班林分描述及規(guī)劃表》，具體內(nèi)容包括基本信息、立地條件、林分描述、經(jīng)營目標(biāo)、喬木按徑級分布情況、規(guī)劃方案等。④施工作業(yè)。組織專業(yè)施工隊伍，對矮林小班按設(shè)計方案進(jìn)行施工。⑤效果評估。研究人員分組對施工小班進(jìn)行評估，確定經(jīng)營效果。⑥總結(jié)歸納。按照不同的矮林類型，歸納提煉出不同的經(jīng)營方法和具體措施。

矮林按發(fā)育階段不同，可分為老齡矮林、中齡矮林和幼齡矮林。與實生樹不同，萌生樹的年齡攜帶著樹樁的年齡信息。萌生樹的實際年齡等于樹木生長的年限加上樹木萌芽時樹樁的年齡，也就是萌生樹的年齡等于調(diào)查時樹樁的年齡。如果調(diào)查時樹樁的年齡為60年，萌生樹生長了10年，矮林樹木的年齡為60年；如果調(diào)查時樹樁的年齡為60年，萌條生長了2年，矮林樹木的年齡也為60年。也就是說，不管萌生樹或萌條生長年限的長短，在進(jìn)行林分調(diào)查時，矮林樹木的年齡等于樹樁年齡，但樹木(萌條)生長的年限以及生長情況要另外記載清楚，以便進(jìn)行施工設(shè)計。

3 結(jié)果與分析

3.1 老齡矮林經(jīng)營

3.1.1 老齡矮林識別

一棵樹是萌生還是實生，主要看基部有無伐樁。一般將樹樁年齡在80年以上的矮林稱為老齡矮林。老齡矮林的樹樁直徑大多在25 cm以上，樹樁木質(zhì)部已腐爛形成空洞，樹木(萌條)主要沿樹樁周邊韌皮部生長，萌條較多，干形差，長勢弱，無天然更新能力(種子質(zhì)量差、不發(fā)芽)。老齡矮林最初都來自于實生林，由于砍柴以及培殖香菇、木耳、天麻的需要，人們每隔5～15年就會對矮林進(jìn)行一次采伐。萌生樹前期借助老樁的發(fā)達(dá)根系生長較快，隨后進(jìn)入衰退期，人們培育矮林正是利用了萌生樹前期速生的特性，有利于多出產(chǎn)燒柴和培殖材。但矮林反復(fù)采伐造成了土壤和林分的退化，破壞了生物多樣性，降低了森林的穩(wěn)定性，不符合當(dāng)前加強生態(tài)文明建設(shè)的實際。

3.1.2 經(jīng)營技術(shù)路線

通過林冠下人工造林或局部采伐形成林隙林窗人工造林的方式，先將矮林改造為混喬矮林，然后再改造為喬林，最終形成多樹種的復(fù)層異齡混交林。

3.1.3 主要經(jīng)營措施

(1)林冠下更新。在現(xiàn)有矮林中通過點播或植苗的方式，增加林下耐陰樹種，逐步實現(xiàn)樹種替代。直播方式一般采用在櫟類樹種上。首先，要選擇優(yōu)良種子。標(biāo)準(zhǔn)是呈棕褐色或灰褐色，有光澤、飽滿個大、粒重。其次，要進(jìn)行催芽?？刹捎脻裆硨臃e催芽，也可采用溫水浸泡催芽。第三，點播。每穴放1～2粒催過芽的橡子，如未經(jīng)過催芽可放2～3粒橡子。點播穴的株行距一般為2 m×2 m，如立地條件較差或鼠害嚴(yán)重，可采用較小的株行距，如1 m×1 m。第四，撫育。在點播后的3～5年，需要對幼苗進(jìn)行間苗和定株撫育。第五，間伐。在點播后的第5～10年，可對原來的萌生樹進(jìn)行間伐，增加林下光照，促進(jìn)更新幼樹的生長。第六，在點播后10～15年可將矮林全部伐除，促進(jìn)實生樹的樹冠發(fā)育，培育潛在目標(biāo)樹。第七，當(dāng)實生樹平均胸徑達(dá)到10 cm后，按照“樹干通直不分叉、樹冠完整不偏冠、樹木健康有活力”的原則確定目標(biāo)樹并長期保留，對影響目標(biāo)樹生長的干擾木進(jìn)行伐除，對林中藤蔓進(jìn)行清理割除，即按目標(biāo)樹經(jīng)營法進(jìn)行經(jīng)營[7～10]。如果為了盡快實現(xiàn)林分替代，或是野豬危害特別嚴(yán)重的地方，可不采用點播方式而是采用植苗造林的方式，造林樹種一定要是耐蔭樹種或至少是幼苗期耐陰樹種，既可營造闊葉林也可營造針闊混交林。

(2)林隙林窗造林。首先，要通過間伐制造林隙或林窗。林隙一般是在矮林中伐出寬3～5 m的采伐帶，中間留3～5 m不采伐，然后再伐出3～5 m采伐帶，并在采伐帶中植苗造林。林窗一般是在矮林中每隔一段距離伐出100 m2的方形地塊，然后在方形地塊中進(jìn)行植苗造林。造林株行距一般為2 m×2 m或1 m×2 m，樹種為本地鄉(xiāng)土樹種或珍貴闊葉樹種，一般營造針闊混交林。其次，在造林后的3～5年進(jìn)行撫育，確保成活。在進(jìn)行撫育時，要仔細(xì)辨認(rèn)經(jīng)風(fēng)或鳥類帶來種子形成的天然更新樹種，對鄉(xiāng)土樹種特別是珍貴闊葉樹種，一定要予以保留。第三，當(dāng)新造林初步郁閉后，對保留的矮林進(jìn)行采伐并造林。第四，按實生樹進(jìn)行撫育，待林分平均胸徑達(dá)到10cm后，開始按照前述目標(biāo)樹經(jīng)營法進(jìn)行經(jīng)營。

3.2 中齡矮林經(jīng)營

3.2.1 中齡矮林識別

一般將樹樁年齡在20～80年的矮林稱為中齡矮林。由于實施天然林保護(hù)和封山育林，有的樹樁年齡在20年以上，但樁上樹木生長年限與樹樁年齡相差在15年以內(nèi)的，不劃入中齡矮林而作為幼齡矮林。中齡矮林的生活力較強，種子有萌芽能力，可以實現(xiàn)天然更新。在研究區(qū)，中齡矮林所占面積比例最大，是以前為香菇、木耳和天麻產(chǎn)業(yè)提供培殖用材的主體。中齡矮林隨著樹樁年齡的增大，生產(chǎn)力逐步降低。

3.2.2 經(jīng)營技術(shù)路線

充分利用中齡矮林具備的天然更新能力，逐步將矮林轉(zhuǎn)化為喬林，最終形成多樹種的復(fù)層異齡混交林。

3.2.3 主要經(jīng)營措施

采用轉(zhuǎn)變經(jīng)營法。①對單萌矮林暫不采取經(jīng)營措施；對于多萌矮林[11]每個樹樁留1根最優(yōu)質(zhì)萌條(樹木)，如果2根都很優(yōu)質(zhì)無從取舍時可留2根，其他萌條(樹木)全部伐除，并每年除萌。②對影響萌條(樹木)生長的藤蔓進(jìn)行清理。只需從根部砍斷，可不從樹木上清理下來，時間長了自然枯腐了。③對林下枯枝落葉進(jìn)行清理，并對表土進(jìn)行松動，以促進(jìn)天然更新。④天然更新2～3年后要進(jìn)行撫育、間苗和定株。④當(dāng)天然更新的苗木生長10年左右，可對萌生樹進(jìn)行全面砍伐，并促進(jìn)伐樁附近林地的天然更新。⑥當(dāng)天然更新的實生樹胸徑達(dá)到10 cm以上后，按目標(biāo)樹經(jīng)營法對林分進(jìn)行經(jīng)營，直至形成復(fù)層異齡混交林。

3.3 幼齡矮林經(jīng)營

3.3.1 幼齡矮林識別

一般將樹樁年齡在20年以下的矮林稱為幼齡矮林。幼齡矮林一般只經(jīng)過1次砍伐，樹樁較小，直徑在15 cm以下。胸徑8 cm以上的單萌樹，和實生樹非常類似，只是在樹干基部出現(xiàn)彎曲，這種萌生樹也叫類似喬林。在幼齡矮林中，一般還有極少量實生樹。

3.3.2 經(jīng)營技術(shù)路線

幼林矮林老化程度不高，可從其中選擇單萌樹作為目標(biāo)樹進(jìn)行經(jīng)營，同時通過天然更新積極培育實生樹。當(dāng)目標(biāo)樹達(dá)到目標(biāo)胸徑后進(jìn)行第一次收獲性擇伐，同時在實生樹中選擇新一代目標(biāo)樹，通過長期經(jīng)營，逐步轉(zhuǎn)化為多樹種的復(fù)層異齡混交林。

3.3.3 主要經(jīng)營措施

按萌條( 樹木)大小不同，分別采取以下措施。

(1)生長年限為1～3年的新發(fā)萌條。只留1根最健壯的萌條，其他全部去除，持續(xù)3年去萌，將保留的健壯萌條逐步培養(yǎng)為單萌樹

(2)生長年限為3～10年的萌條。對于多根萌條的樹樁，只留1根最健壯的，其他萌條全部去除，在作業(yè)時要注意保護(hù)切口，不要讓其感染病菌形成腐爛，影響材質(zhì)。對于單萌樹樁，視其生長情況作為潛在目標(biāo)樹進(jìn)行培育，并對其周圍影響其生長的灌木和高大草本進(jìn)行清除。

(3)生長年限10年以上的樹木。對于胸徑10 cm以上的單萌樹，如果主干通直、長勢旺盛，可以選擇作為目標(biāo)樹。目標(biāo)樹密度控制在每公頃150～225株，并盡量均勻分布。如果目標(biāo)樹達(dá)不到理想密度，可以將5 cm以上的單萌樹作為備選目標(biāo)樹。如果10 cm以上單萌樹分布不均勻，可以2～5株目標(biāo)樹呈群團(tuán)狀分布，但相互之間的距離要大于2 m，且外圍樹冠要舒展。對于多萌樹樁，只保留1～2根萌條，其他伐除，促進(jìn)林下天然更新。單萌目標(biāo)樹的目標(biāo)胸徑比喬林目標(biāo)樹目標(biāo)胸徑要小，一般30～50 cm。當(dāng)單萌目標(biāo)樹達(dá)到目標(biāo)胸徑后，進(jìn)行第一次收獲性擇伐，同時在天然更新的實生樹中選擇胸徑10 cm以上的樹木作為新一代目標(biāo)樹，并按目標(biāo)樹經(jīng)營法進(jìn)行經(jīng)營，從而逐步過渡到多樹種的復(fù)層異齡混交林。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

矮林是我國天然次生林中比較常見的森林類型。按照發(fā)育階段不同，矮林可分為老齡矮林、中齡矮林和幼齡矮林。老齡矮林由于其已不具備天然更新的能力，因此主要通過漸進(jìn)式人工造林的方式逐步改造為喬林；中齡矮林則主要依靠天然更新進(jìn)行轉(zhuǎn)變經(jīng)營，逐步轉(zhuǎn)化為喬林；幼齡矮林可先采用目標(biāo)樹經(jīng)營法進(jìn)行經(jīng)營同時促進(jìn)天然更新，并在天然更新成功后逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閱塘?。在?dāng)前我國高度重視生態(tài)建設(shè)以及國際社會高度關(guān)注氣候變化的新形勢下，將質(zhì)量差、長勢弱的矮林轉(zhuǎn)化經(jīng)營為喬林，形成健康、穩(wěn)定、有活力的永久性森林[12]，提高林業(yè)應(yīng)對氣候變化的能力，具有十分重要的現(xiàn)實意義。在我國林業(yè)生產(chǎn)實際中，特別是在森林撫育、退化林修復(fù)等國家林業(yè)工程項目實施中，要切實加大矮林向喬林轉(zhuǎn)變的力度，提高林地生產(chǎn)力，增強生物多樣性，以充分發(fā)揮森林的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

4.2 討論

(1)以香菇、木耳、天麻作為支柱產(chǎn)業(yè)的縣(市)，在將矮林轉(zhuǎn)變?yōu)榛靻贪趾?，可直接將混喬矮林作為一種經(jīng)營模式。以實生目標(biāo)樹作為長期經(jīng)營的骨架，重點發(fā)揮生態(tài)效益，目標(biāo)樹密度可以減少至每公頃90株左右，盡量均勻分布。目標(biāo)樹之間的其他區(qū)域?qū)嵭邪纸?jīng)營，將萌條作為培殖用材，滿足產(chǎn)業(yè)振興和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。

(2)在轉(zhuǎn)變經(jīng)營的過程中，要注意珍貴闊葉樹種的保護(hù)和培育。多萌矮林去萌后，陽光進(jìn)入林地，風(fēng)或鳥類帶來的種子也加入到天然更新中來，這些天然更新可能存在當(dāng)?shù)貫l危或珍貴闊葉樹種，要注意識別和保護(hù)，以增加生物多樣性。

(3)要注意保護(hù)野生動植物的生存環(huán)境。對于林中現(xiàn)有的枯立木和枯倒木，不需要采伐或移出林地，可讓其在林地自然腐爛，既可改良土壤，也可為野生動植物提供棲息環(huán)境和食物營養(yǎng)。

(4)有條件的縣(市)可設(shè)置對照樣地[13～15]，對矮林經(jīng)營的成效進(jìn)行對比研究，探索不同的經(jīng)營模式，并從生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益、社會效益的角度探討經(jīng)營模式的最優(yōu)選擇，為林業(yè)生產(chǎn)和領(lǐng)導(dǎo)決策提供參考。

致謝：本研究得到了中國政府友誼獎獲得者、德國林業(yè)專家Hubert Forster先生的技術(shù)指導(dǎo)與支持，在此謹(jǐn)致謝忱！