关键词：马尾松; 近自然育林; 多功能森林; 森林经营; 中国;
生态文明建设已经成为新时代中国特色社会主义的重要组成部分, 丰富、优质的森林资源是生态文明的基础支撑。基于此, 我国林业发展战略已由以木材生产为主转向以生态建设为主, 由以获取森林经济利益为主转向以获取森林多种生态服务为主, 实现了对森林认识上的重大调整。然而, 与林业战略转变相适应的森林培育模式的转变尚未跟上, 迫切需要探索能够提供多种生态服务的森林培育模式。
马尾松 (Pinus massoniana) 是我国特有的乡土树种, 用途广泛, 经济价值高, 可用于造纸、矿柱、建筑、家具、装饰、交通等行业, 木材是我国南方木浆造纸与人造板生产的主要原料, 其副产品松脂、松针、松茯苓、松乳菇、松花粉等是重要林特产资源。随着我国林业发展战略的转变, 作为我国森林面积排位第5的优势树种, 大部分马尾松林的功能定位已由商品林转为生态公益林, 传统的马尾松林经营模式已无法满足这一定位转变的需要, 必需做出相应的调整。目前, 国内在马尾松林传统经营模式转变方面开展了一些研究与探索。本文将综述马尾松林的经营现状, 总结在转变传统经营方式方面所做的实践探索, 提出今后马尾松林经营的方向, 以期为新时期制定马尾松林可持续经营方案提供借鉴。
1 我国马尾松资源现状及利用特性
1.1 资源现状
我国马尾松资源丰富, 分布极为广泛, 在秦岭、淮河以南, 云贵高原以东地区均有分布。根据第八次全国森林资源清查结果, 以马尾松为优势树种的森林面积为1 001万hm, 是面积排位第5的优势树种, 占全国森林资源总面积的6.08%;蓄积量为5.91亿m, 占全国森林总蓄积的4.00%。其中, 马尾松天然林面积和蓄积分别为694.42万hm和41 944.74万m, 分别占马尾松林总面积和蓄积的69.37%和70.97%。马尾松林以中、幼龄林为主, 面积占其总面积的75%以上。
由于人为或自然因素, 马尾松林普遍存在林分结构不合理、生产力低、生态功能差等问题, 整体表现为低质、低产、低效的特征。
1.2 树种利用特性
马尾松为强阳性树种, 不耐庇荫, 喜光、喜温。适生于年均温13~22℃、年降水量800~1800 mm的地区;对土壤要求不严格, 喜酸性和微酸性土壤, p H值为4.5~6.5生长较好。在马尾松适生区, 其树高可达40 m以上, 胸径可达100 cm左右。马尾松在造林后的前3年生长缓慢, 之后生长加速, 5年左右可郁闭成林。马尾松生长进入速生期的早晚因立地条件不同而异, 同一立地条件下不同测树因子 (树高、胸径、材积) 的速生期早晚也不相同。总体而言, 在阳坡中厚层土壤上马尾松进入速生期较早, 树高的速生期一般为5~31 a, 胸径的速生期一般为7~35 a;材积进入速生期的时间较晚, 一般为26~45 a[1]。自然起源的马尾松孤立木的材积生长数量成熟期可达120 a, 林分的材积生长数量成熟期一般为30~50 a。
在生产利用中, 根据经营目标不同, 马尾松的采伐收获年龄也不同。在四川盆地或丘陵地区, 以培育中、小径材为主的马尾松天然林, 经营性采伐年龄通常定为35~40 a[2];在浙江, 马尾松天然林的数量成熟龄为43 a, 采伐年龄为40~45 a[3]。马尾松人工林在兼顾数量、工艺、经济成熟龄的情况下, 采伐利用的年龄通常较低。例如, 马尾松人工造纸原料林, 在四川的主伐年龄为25 a[4], 在广西、福建的主伐年龄为20 a[5-6], 在贵州则认为在15~19 a时采伐是可行的[7];在广东, 马尾松工业用材林采伐利用年龄可提前到21 a[8]。
2 马尾松林经营现状及存在的问题
作为我国南方主要造林树种, 马尾松林面积虽广, 但森林质量不高, 林分公顷蓄积仅为59.04 m/hm, 远低于我国乔木树种的平均值 (89.79 m/hm) 。其主要是因过度采伐、粗放经营或从未进行抚育管理所致。研究与实践证实, 只要采取科学的经营措施, 马尾松林的生产力及各种生态功能就会明显提升。
2.1 天然林经营现状
马尾松天然林占其总面积的近70%, 其中绝大部分为天然次生林, 普遍存在多代更新、林分密度大和水平分布不匀等问题, 造成局部立木间竞争、分化强烈[9], 使得林分生产力水平和生态效益均不高。马尾松次生林的经营, 主要是对林分进行疏伐和低质低效林分的改造。
1) 疏伐。疏伐是通过调整立木生长空间, 解决立木间的竞争与生长分化问题[10], 从而促进林木生长。疏伐的原则为砍劣保优、砍密留稀、砍弱留强, 保留树干通直、长势良好的树木, 伐除弯曲木、矮小木以及霸王木[11]。疏伐强度与疏伐时间应依据林分结构、立地条件、经营目的而定。在黔中低山丘陵地区, 以培育中小径材为经营目标的天然林, 首次疏伐时间宜在第9~13 a进行, 采用中等强度间伐, 即疏伐株数为30%~45%, 疏伐间隔期为5~6 a。林分密度依据经营目的而定, 用材林以收获干材蓄积量为主, 黔中地区中等立地条件下以1800~2 550株/hm为宜[12];水土保持林主要考虑其生态效果, 生态效益与林分疏密度密切相关, 长江中上游地区马尾松水土保持林的最适疏密度为0.55~0.61, 林分郁闭度为0.66~0.70[13]。适宜的经营密度应随着林分径级的增长而不断调整, 卢昌泰等[14]根据林木胸径与冠幅的关系, 确定了马尾松天然林郁闭度为0.6~0.9时不同径级所对应的适宜经营密度, 可用于生产中参考。
2) 低质低效林分改造。低质低效林表现为林相残破、林分结构不良、树木生长极其缓慢、生态效益低下。对这类林分的经营, 应根据林分低质低效形成的原因分类采取措施, 使之转化为具有较好生态效益, 且有一定经济效益的混交林[15-16]。在长江中上游地区, 马尾松低质低效次生林是较为典型的森林类型, 其形成原因主要有成土母岩特性及土壤条件、频繁的人为活动、粗放的经营管理等。由于成因复杂, 任何单一的恢复措施都难以奏效, 必须采取综合、配套的技术措施, 包括补植造林、调控林分密度、调整林种结构、进行施肥、封山育林等[17-18], 并将这些单项经营技术措施优化组合形成综合配套的经营技术模式, 根据现有林分状况采用不同的经营模式。在湖南低质低效马尾松次生林改造以及南方马尾松林退化生态系统的恢复中采用这些综合经营技术模式已经取得显著效果[19-21]。
2.2 人工林经营现状
马尾松人工林的经营始终围绕经营目标而进行。马尾松作为我国最主要的用材树种, 在优良种源选育、速生丰产技术措施方面都取得了重要进展[22]。在优良种源选育方面, 分别选育出树高、胸径和材积遗传力较高的种源[23], 建筑材优良家系[24], 纸浆材优良家系[25], 高产脂优良家系[26-27]等。在速生丰产林培育措施方面, 主要开展了马尾松立地类型、整地措施、施肥效应、密度效应等方面的研究。
1) 适宜的立地类型。马尾松适应性强, 耐干旱瘠薄, 在Ⅲ类以上的立地类型上均能生长良好。对土壤的选择性不强, 分布区内除碱性紫色土和石灰土外, 各种酸性土壤均适宜马尾松生长;幼树在长石砂岩和玄武岩发育的土体上生长最好[28]。
2) 整地。通过整地可以改善林地土壤物理性质, 从而提高马尾松的造林成活率[29]。马尾松造林常用的整地方式有全垦整地、带状整地及块状整地。不同整地方式对马尾松幼林的生长有显著影响, 在福建三明地区Ⅱ类立地条件下, 整地林分的中上坡林分树高、胸径和蓄积量可分别增加26%、15%和15%;中下坡林分的相应指标值分别增加14%、24%和45%;就投资效益而言, 块状整地优于全垦整地[30]。在块状整地时, 整地规格与母岩及土壤质地关系密切, 对板岩及变质砂岩发育的壤质粘土的整地规格以40 cm×40 cm×25 cm的中穴为宜, 对花岗岩和石英砂岩发育的砂质粘壤土整地宜采用30 cm×30 cm×20 cm以下的小穴[31]。
3) 施肥。集约经营的马尾松人工林地力衰退是普遍现象, 因此施肥是经营中的一项基本措施。不同林龄的马尾松林, 其需肥规律不同。在南方红壤区, 磷元素是影响马尾松幼林生长的主要因子, 磷肥有利于幼龄林木的生长, 但产生肥效较迟 (施肥7 a后会产生显著效果) , 氮肥和钾肥对幼林生长无显著影响[32];对于马尾松中龄林, 磷、钾肥能够促进林木生长, 且肥效持续时间长, 氮肥则对林木生长不利[33];对于马尾松近熟林, 施用磷肥 (P2O5) 和钾肥 (K2O) 能够取得较好的经济效益[34]。
4) 密度管理。人工林的初始造林密度显著影响着各生长时期林分的保留密度, 进而影响林分生长发育、林地生产力水平、定向培育的目的材种和经营者的经济效益[35]。马尾松人工林初始造林密度依据经营目标而定。在福建三明地区, 以培育大径材为目标, 中等以上立地条件的造林适宜密度为1 800~2 505株/hm, 间伐2次, 最终保留密度525~645株/hm, 35年左右可进行主伐[36];在马尾松主产区培育速生丰产林, 造林密度以中等密度为宜, 株行距在1.4 m×2.0 m和2.0 m×2.0 m之间, 即3 555~2 490株/hm2[37]。培育短周期工业原料林, 造林株行距宜选择1.1 m×1.2 m, 即7 500株/hm2[38]。在黔中地区, 中等立地本地种源造林, 培育建筑材的造林初植密度为2 000~2 500株/hm, 培育纸浆材的初植密度为3 500~4444株/hm, 培育纤维、刨花板原料材的初植密度为6 000株/hm左右[35]。
2.3 马尾松林经营存在的问题
1) 天然次生林普遍缺乏科学的经营管理。对于低质低效、林相残次的马尾松次生林, 封山育林是一种投入少、见效快的森林恢复手段, 但在实际操作中往往重封山轻育林, 特别是实施天然林保护工程之后, 天然次生林一律实行禁伐, 使得封山后形成的一些条件较好的林分得不到及时经营, 再次沦为低产低效林。
2) 林分采伐年龄早, 浪费林地生产力。在许多地方的森林经营方案中, 马尾松天然林的采伐年龄规定为30 a左右, 而在四川的研究显示, 马尾松天然林在30年时的单位面积蓄积量为155 m/hm, 到40 a时单位面积蓄积量可达258 m/hm, 这表明马尾松天然林在30~40a仍属于生长高峰期[2]。在黔南地区, 马尾松人工林在20 a后材积生长才进入速生期, 可持续15~25 a[39]。如果过早采伐, 不仅造成林地生产力的浪费, 也违背了森林可持续经营的理念。
3) 树种单一, 群落结构简单, 生态系统脆弱。我国60%的马尾松林为纯林, 单一的树种组成已经导致许多地方的马尾松林暴发病虫害。为防治松毛虫和松材线虫危害, 生产单位需要投入大量的人力、物力、财力, 但防治效果并不理想[40]。同时, 针叶林树种的同质性也会增加火灾的风险。
3 马尾松近自然育林探索
传统集约式或粗放式的森林经营模式已无法适应现代林业发展, 以培育多功能森林为目标的近自然育林理念已是适应未来社会需求的潮流。进入新世纪, 特别是最近10多年来, 近自然育林技术已逐步应用于马尾松林的经营, 建立起一批试验示范林, 形成了以目标树为构架的人工林全林经营和天然次生林转化的技术体系[41], 取得了很好的生态和经济效果。
3.1 人工林的近自然化改造
马尾松人工林纯林多存在物种单一、群落结构不稳定、生态功能低下、地力衰退严重、生产力低等问题, 利用目标树经营法同时补植乡土阔叶树可以对退化的人工林进行恢复转化。对14 a生马尾松人工纯林进行干扰树间伐实试验表明, 间伐后3 a目标树的胸径生长量和材积生长量分别高于未间伐林分目标树的80%和55%, 树高生长差异不大, 林分内较大径级的林木数量增加[42]。对马尾松人工林近自然林经营过程中不同阶段的水文特征的研究显示, 随着人工林群落的正向发展, 森林涵养水源能力不断增强[43]。马尾松人工纯林近自然化经营后, 林分的树种组成、林分结构、生长动态、土壤化学性质等均有明显变化。树种组成更为丰富, 形成了上层、中层和下层复层垂直结构;林分混交度明显提升;土壤化学性质与有机质含量明显提高[44]。对11 a生的马尾松人工林采用不同强度间伐后、补植乡土阔叶树种进行近自然化改造, 结果显示, 间伐后乔木层的物种种类和数量均显著增加, 并促进了乡土树种幼树的生长[45]。
3.2 天然林次生林的近自然化转变
天然次生林是我国马尾松林的主体, 但是我国目前对马尾松天然次生林的近自然经营研究较少, 未见有文献报道。2014年, 重庆市林科院启动了“马尾松林天然次生林近自然经营技术研究”, 期望通过探索与示范, 为低质低效马尾松林的低碳、高效经营提供理论、技术和样板。项目实施以来, 通过近自然森林经营和目标树培育技术研究, 构建了重庆市马尾松天然次生林近自然经营技术体系。通过在马尾松次生林下保留栎树并在天然更新不足的地段补植乡土树种如香樟、桢楠、木荷等, 进行适度针阔混交, 形成了健康稳定的马尾松天然次生林生态系统, 初步实现了马尾松天然次生林的近自然化转变。马尾松林分蓄积年生长量从项目实施之初的7.74 m/hm提高到目前的13.12 m/hm, 年生长量提高了69.5%;天然更新能力由原来的平均1 425株/hm提高到2 040株/hm, 天然更新能力提高了43.16%;与此同时, 为了增强示范效果, 建立了面积为15.8 hm示范基地, 为马尾松天然次林经营提供样板。
4 马尾松林未来经营方向
当前生态文明建设被提升到新的高度。“绿水青山”是生态文明建设的重要组成部分。开展森林经营, 提升森林质量, 才能真正将绿水青山变成金山银山。利用近自然育林理念, 培育多功能森林将成为森林经营的方向。具体到马尾松林, 应根据林分的实际情况采取相应的经营措施。
随着生态建设的推进, 许多马尾松人工林将划为生态公益林。森林功能定位的转变决定了经营方式的改变。利用近自然育林技术体系通过疏伐、留养抚育、补植阔叶树等措施将马尾松人工纯林逐步转变为异龄、复层的针阔混交林, 应是马尾松人工林下一步的经营方向。
对于天然次生林的经营, 国内还没有成熟的、可借鉴的经营模式。马尾松是我国南方乡土树种, 有较好的经济效益, 因此对于低质低效的马尾松次生林不能采取再伐除重造的方式, 而应根据林分具体情况, 尽量借助自然力, 通过人为干预使之转化为近自然生态系统。针对不同类型的马尾松次生林, 探索其适宜的转变技术措施应是今后研究的重点。
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