一、论文题目
马尾松人工林近自然化改造初期效果分析研究
二、研究背景
马尾松属松科松属植物,常绿乔木,是我国主要的用材与造林树种之一,经济价值非常高,在我国南部亚热带湿润地区是典型的针叶乡土树种,分布区域广且适应性强,它具有生长快、材质好、用途广、产量高等基本特征,为建材等林产工业提供了大量的木质资源。至上个世纪末,我国马尾松林地有60%是人工纯林,达5325万公顷,居世界第一位,且在南方地区,马尾松数量占全国针叶林面积的14.9%,因此,在我国的森林资源结构中,马尾松林占有非常重要的地位(陈冀楠,2009)。但是,我国的马尾松人工纯林,中幼林比重大,生物多样性低、林分稳定性差,非常易受病虫危害,遗传品质退化,林分生产力下降(徐德应,1998;盛炜彤,1995;林思祖,2001)0而且,随着马尾松人工纯林面积的逐步扩大,其经营过程中出现了不少的问题,如马尾松纯林用于釆脂不留优势木的粗放管理模式导致林分质量退化,集中连片多代连作针叶林的地段开始出现立地退化迹象,较短的轮伐周期过更是使林地生产力未能充分发挥其作用。这种现象不仅造成生态功能和环境服务功能相对低下,随着地力的退化,马尾松林木材的生产效益也在降低。
随着社会进步和经济的发展,国家和地区对生态建设的需求也有了很大提高,大部分的人工林将逐步定位为生态公益林,他们将承担其所在地区的生态防护和文化服务等功能,如空气净化、防风固沙、水源涵养、保持水土、游憩娱乐和景观美化、二氧化碳代换等。当今社会,在人工林面积飞速增长以及生态功能定位逐步改变的大环境下,改变马尾松人工针叶纯林现有状态,实现生态功能和经济效益的共同发展势在必行。
在确保森林结构关系自我保存能力的前提下遵循自然条件的林业活动,是近自然林业的一种表达方式(邵青还,1995; ShaoQH,1991;赫尔曼.格拉夫,1991;张鼎华,2000),是模仿自然,接近自然的一种森林经营模式,也是兼容林业生产和森林生态保护的一种经营模式(张鼎华,2001)。“近0然林业”并不是回归到天然的森林类型,而是尽可能的使林分的建立、抚育以及采伐的方式同潜在的天然森林植被的自然关系扣接近(沈烈英,2007; ShenGF,1998)。对人工纯林进行近自然化改造可以有效地保护森林的自然生长能力,充分发挥森林的抗性,增强森林的生态作用,还可以通过森林的立体经营,获得更高的木材收获及多样性产品,有效地提高森林蓄积,并降低森林经营的成本。面对当前可持续发展和生态环境改善日益重视的社会背景与发展趋势,对人工纯林进行近自然经营、多功能经营,是科学地发展和利用人工纯林的有效途径。长期的林业实践也己证明近自然森林经营是实现森林服务功能和木材生产功能之间利益平衡的有效方法。
三、研究目的和意义
马尾松人工纯林结构单一、中幼龄林比重大,长期不合理的森林经营使得林地土壤肥力下降,生态环境恶化,导致林分生产力下降,同时难以满足市场对高质量大径材的需求。随着生态环境的恶化以及人们对森林多功能服务要求的提升,构建多树种组成的异龄混交林,重复发挥森林的生态功能,具有重要的理论意义。
为了适应时代需求,广西热林中心近十年来一直引用珍贵乡土阔叶树种对针叶纯林进行近自然化改造试验。曾于2002-2003年提出针叶纯林的改造思路,2006年制定了针叶阔叶化近自然改造设计方案,2007年选择伏波实验林场对马尾松人工纯林实施近自然化改造,2008年此试验林完成改造后,效果就曾引起国内外专家的一致认可。国际着名期刊《SCIENCE》杂志记者专门赴热林中心进行考察,以广西凭祥热林中心示范区为例开展了实地调研,最终在2009年7月第235期的《科学》杂志上以“护理中国状态不佳的森林回到健康——同时为村民和伐木人提供生计,又能恢复生态系统活力的森林经营实践”为题,对我国开展的森林多功能经营和近自然林业技术研究和实践发展情况进行分析(RICHARD STONE, 2009)。
广西地处低讳度,为中亚热带季风气候区,气候温暖,热量丰富,雨水丰沛,林分生长速度较快。因此,以广西热林中心伏波实验林场的马尾松人工纯林为试验林,进行近自然化改造,培养多树种混交的、空间上多层次的异龄混交林,实现广西地区针叶纯林的近自然经营体系的建立和完善,是改良人工针叶纯林一系列问题的关键,也是广西亚热带地区林业科技发展最为迫切和实际的问题。
本研究通过在马尾松人工纯林中补植大叶栎、灰木莲、红锥、香梓楠、格木、铁力木等多种阔树种,实现异龄混交,是使针叶纯林近自然化改造在经济和生态环境服务方面短期内达到显着效果的有效途径,也是对2008年针叶纯林近自然化改造成果的深入和延续。并且本文对改造后的近自然林进行量化分析,阐明近自然化改造林分相对针叶纯林的优势,同时揭示最优改造模式,对指导热林中心今后针叶纯林改造具有重要的现实意义。
四、研究综述
近自然森林经营是德国林业是一种顺应自然地计划和管理,是德国森林经营中不断探索的成功范例。近自然森林是指与原生森林植被为参照而培育和经营的、主要由乡土树种组成且具有多树种混交、逐步向多层次空间结构和异龄林时间结构发展的森林。近自然森林经营(Close-to-nature forest management)近自然森林经营是以森林生态系统的稳定性、生物多样性和系统多功能和缓冲能力分析为基础、以整个森林的生命周期为时间设计单元、以目标树的标记和择伐及天然更新为主要技术特征、以永久性林分覆盖、多功能经营和多品质产品生产为目标的森林经营体系。可见近自然森林经营是指充分利用森林生态系统内部的自然生长发育规律,从森林自然更新到稳定的顶级群落这样一个完整的森林生命过程的时间跨度来计划和设计各项经营活动,优化森林的结构和功能,永续充分利用与森林相关的各种自然力,不断优化森林经营过程,从而使生态与经济的需求能最佳结合的一种真正接近自然的森林经营模式(陆元昌,2006)。1898年,盖耶尔(Gayer)年提出了 “恒续林经营(Dauerwa丨dbewirtschaftung)”
思想并运用到实践中,恒续林是以多树种、多层次、异龄林为森林结构特征而经营的、结构和功能较为稳定的森林,是近自然森林培育和发展的一种的理想森林状态,近自然经营的理论假设,人类通过经营这个状态的森林,可以兼顾保持森林的自然特征在一个生态安全的水平之上,又为社会提供林森林产品和服务功能,从而实现可持续的森林经营(陆元昌,2006)。Gayer认为,人工林的生态功能低下,主要表现在其生物多样性低,稳定性差;虽然人工林生长迅速,但是地力消耗严重,无法实现林木的可持续利用,与森林可持续利用的思想相违背(彭舜嘉,2008)。近自然林业学派代表德国林学家Mmier提出了完整的近自然森林经营理论和技术体系,并发展起来(Sturm, 1995b)。这是一种与法正林完全不同的纯粹的自然主义思想。
五、研究对象
本研究以广西省凭祥市热带林业研究中心,伏波林场内1993年春季杉木釆伐迹地更新造林的19年生马尾松人工纯林以及近自然化改造林为研究对象。马尾松人工纯林生产力不高,林地土壤肥力差,生物多样性较低,特别是马尾松林下较厚枯枝落叶长期不能分解,造成了土壤养分循环障碍。因此,在2007年对单一马尾松人工纯林进行了近自然化改造,采取重度釆伐,同时补植当地珍贵的硬阔和软阔树种。林下补植的幼树为1年生,高度为20到30cm。所有补植的幼树为当地的乡土树种,并且具有较高的经济和生态价值。比如,红锥和格木为当地极为珍贵的硬阔树种;大叶栎由于其大量的且容易分解的枯落物,以及其根瘤菌的固氮功能,能够改善土壤的质量;属于木兰科的灰木莲,由于其优秀的干形与木材质量,具有较高的经济价值。
六、论文提纲
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1引言
1.2 研究综述
1.3研究对象、目标和主要内容
2 研究区概况与研究方法
2.1研究区域概况
2.2 研究方法
3 近自然化改造林树种组成动态变化
3.1主林层树种组成动态变化
3.2更新层树种组成动态变化
3.3小结
4 近自然化改造林林分结构变化
4.1基本林分参数变化
4.2水平结构动态变化
4.3垂直结构动态变化
4.4小结
5 近自然化改造林生长动态变化
5.1 胸径生长动态
5.2近自然化改造样林生长收获模型
5.3小结
6 基于个体差异的不同群落单株生长过程比较分析
6.1直径生长分析
6.2树高生长分析
6.3材积生长及数量成熟年龄分析
6.4小结
7 近自然化改造林土壤性质变化
7.1 土壤有机质含量分析
7.2 土壤PH值分析
7.3 土壤N素的含量分析
7.4 土壤P素的含量分析
7.5 上壤K素的含量分析
7.6 小结
8 结论与讨论
8.1 主要结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
附表
个人简介
导师简介
获得成果目录
