结构化森林经营技术要点与应用

于洪光，高海涛，张义涛

(1.蛟河市天南林场，吉林 吉林 132524；2.蛟河林业实验区管理局，吉林 吉林 132517；3.蛟河市林业局，吉林 吉林 132500)

20世纪80年代以来，森林可持续经营的思想逐渐形成，其理论探索和研究成为热点。如何科学地经营、保护和培育森林资源，实现森林可持续经营是当前林学界面临的一项重大课题[1～3]。我国学者惠刚盈等依据系统的结构决定系统功能的原理，提出了基于林分空间结构优化的森林经营方法[13～14]。该方法强调森林空间结构对森林生态系统功能充分发挥的重要性，通过改善和维护森林的空间结构，达到森林可持续经营的目标。目前，该技术在国家林业局科技成果推广项目及“十一五”科技支撑项目的支持下，在我省蛟河林业实验区管理局阔叶红松林中已开展了近10 a的经营试验，取得了良好的效果。

1 结构化森林经营技术的理论基础与经营原则

结构化森林经营是空间结构优化的森林经营方法的简称，其具有完整的理论与技术体系，包括理论基础、经营原则、调查方法、林分状态分析和结构调整以及经营效果评价等[13～16]。系统的结构决定系统的功能、结构的可解析性及健康森林的结构特征是结构化森林经营的理论基础。结构化森林经营认为认识森林的有效途径是正确地表达和解析森林的空间结构，创建或维护最佳的森林空间结构才能获得健康稳定的森林。因此，结构化森林经营遵循以原始林为楷模、连续覆盖及生态有益性的原则，同时，经营时主要针对顶级树种和主要伴生树种的中、大径木的空间结构进行调节[13～14]。

2 结构化森林经营技术要点

2.1 数据调查与分析方法

与传统森林经营方法一样，在应用结构化森林经营技术对森林进行经营时，也要对林分状态特征进行调查与分析，调查内容除传统森林经营调查的内容，如树种、胸径、树高、冠幅、更新、林木健康状况及经营历史等项目外，还增加了林分空间结构参数的调查，包括用于描述林木水平分布格局的角尺度、反映树种多样性与种间隔离程度的混交度以及体现林木竞争态势的大小比数等[16]。可根据现实林分所处的地形特征以及人力、物力等条件选择灵活多样的调查方法，主要方法有大样地法、样方法和无样地抽样调查等3种。

与传统森林经营方法不同，结构化森林经营在分析林分状态特征时，运用林分自然度来划分现实林分的经营类型。从树种组成、林分结构、树种多样性、林分活力和干扰程度等5个方面选择14个指标，采用层次分析法和熵权法相结合的方法进行计算；采用定性与定量的方法将林分自然度等级分为7个等级，将计算结果与之比对，从而确定林分的经营类型。从林分空间特征和非空间特征两个方面选择10个指标，计算林分迫切性指数，判断林分经营迫切性等级，并判定林分是否需要经营，为什么要经营，调整哪些不合理的林分指标能够使林分向健康稳定的方向发展。

2.2 结构化森林经营结构调整技术

2.2.1 保留木和采伐木确定技术

结构化森林经营在经营设计时，首先要明确林分中的培育保留林木和可采伐对象，对林分中的稀有种、濒危种和散布其中的古树要全部保留，对病腐木、断梢木及特别弯曲的林木进行采伐，此外，对达到自然成熟(目标直径)的林木也要进行采伐利用，最后针对顶级树种和主要伴生树种的中、大径木进行结构调整。

2.2.2林木的分布格局调整技术

当林木分布格局为团状分布时，则林分中角尺度值为1.00或0.75的结构单元中聚集分布在参照树同侧的最近相邻木为潜在的调整对象，采伐木选择时要综合考虑竞争关系、多样性和树种混交等因素。当林木分布格局为均匀分布时，则林分中角尺度值为0或0.25的结构单元中均匀分布在参照周围的最近相邻木为潜在调整对象，同样在进行调整时要综合考虑目标树与其它相邻木的竞争关系、树种混交以及多样性等因素。

2.2.3树种隔离程度调整技术

调整树种隔离程度，将混交度值为0或0.25的结构单元中的最近相邻木作为潜在调整对象，考虑林木的分布格局和竞争关系，伐除与参照树为同种的相邻木，减小相同树种对资源的竞争。

2.2.4竞争关系调整技术

在经营中，调节树种竞争关系主要是针对顶级树种或主要伴生树种的中、大径木来进行调整，因为，对林分中所有的林木进行调节是不可能的，也是不必要的。调整时应以减少目标树的竞争压力为原则，使保留木处于优势地位或不受到挤压威胁，即对于大小比数为1.00或0.75的结构单元，将比较指标大于参照树的最近相邻木作为潜在调整对象，使调整后的大小比数不大于0.25。

2.3 结构化森林经营效果评价

结构化森林经营注重林分状态特征分析，通过分析林分状态而确定林分的经营方向，因此，结构化森林经营效果评价也必然建立在林分状态特征的评价之上。通过对经营前后林分空间利用程度、物种多样性、建群种的竞争态势以及林分组成等方面指标的变化，来评价经营效果。而传统的森林经营效果评价以功能评价为主，主要采用产量对比法或投入产出分析法，但由于林业生产周期长、见效慢的特点，导致运用功能评价的方法具有一定的滞后性，不能掌握经营活动对森林各项指标的影响，从而不能在经营过程中及时调整经营措施，如果在经营过程中采取的措施不当，往往会造成事与愿违的结果。

3 结构化森林经营技术的应用

3.1 林分数据调查及分析

以阔叶红松经营林分为例介绍结构化森林经营的应用。试验区位于蛟河林业实验区管理局东大坡经营区52林班内，总面积215 hm2(127°35′～127°51′E，43°51′～44°05′N)，经营样地面积为100 m×100 m，森林类型为红松针阔混交林。应用TOPCON全站仪对样地内胸径≥5cm的林木定位并进行全面调查，调查内容包括郁闭度、断面积、坡度、树种、胸径、树高以及林下更新等内容，并对林分状态特征进行分析。表1为林分经营前的基本特征，表2为林分状态特征。

表1 经营林分基本特征

表2 经营林分状态特征

从表2可以看出，通过对经营样地的自然度评价和经营迫切性分析可知，该林分目前属于次生林状态，经营类型为抚育间伐型。经营方向：调整树种组成，提高顶级树种红松的优势度，减少竞争压力，提高林木的健康水平。

3.2 经营设计

根据林分状态评价结果和经营方向，本次经营在样地中首先确定采伐了122株不健康林木。不健康的原因主要有病虫害、断梢、弯曲、空心等，涉及林木50株，其中：暴马丁香7株，白扭槭3株，稠李1株，枫桦3株，红松2株，核桃楸2株，柳树1株，裂叶榆1株，苗榆1株，千金榆4株，青楷槭2株，色木槭3株，沙松8株，杨树3株，榆树9株。其次，针对顶级树种和主要伴生树种的中、大径木调整了竞争势及混交，共计72株，详见表3。其中：白扭槭1株，椴树8株，枫桦1株，核桃楸2株，蒙古栎1株，苗榆3株，千金榆31株，青楷槭10株，色木槭12株，杨树2株，榆树1株。

3.3 经营效果评价

表4为经营后林分的基本状态特征。

表3 结构调整设计采伐木汇总

表4 经营后林分基本特征

从空间利用程度、树种多样性、建群种的竞争态势以及林分组成等方面对经营后的红松阔叶林分进行评价，结果表明，该林分经营后的郁闭度由0.85下降到0.80，林分密度由1 186株·hm-2下降到992株·hm-2，经营采伐强度按断面和株数计算分别为14.1%和16.4%，属于轻度干扰；林分中所有的不健康林木全部伐除，有效地改善了林分和林木的健康状况；经营后的林分平均角尺度为0.490，仍为随机分布；林分平均混交度为0.792，较经营前略有上升；直径分布仍为倒“J”型。

顶级树种红松在林分中的相对显著度明显上升，由经营前的8.26%上升到经营后的9.57%，优势度从经营前的0.230上升到经营后的0.264；珍贵树种黄檗由经营前的0.113增加到经营后的0.122；主要伴生树种椴树和核桃楸的优势度分别由经营前的0.281和0.249上升到经营后的0.302和0.258；沙松由经营前的0.215增加到经营后的0.227。

4 小结与讨论

利用结构化森林经营技术对蛟河林业实验区管理局所属红松阔叶林进行经营，并对经营前后林分的基本特征与状态特征进行比较分析，结果表明：郁闭度由0.85下降到0.80，林分密度由1 186株·hm-2下降到992株·hm-2；林分平均角尺度为0.490，仍为随机分布；林分平均混交度为0.792，较经营前略有上升；直径分布仍为倒“J”型。顶级树种红松的相对显著度明显上升，由经营前的8.26%上升到经营后的9.57%，优势度从经营前的0.230上升到经营后的0.264；珍贵树种黄檗及主要伴生树种的优势度均呈上升状态。

结构化森林经营从系统的结构决定系统功能这一原理出发，认为唯有创建或维护最佳的森林空间结构，才能获得健康稳定的森林。面对现实林分，结构化森林经营注重林分的状态特征，首先对其进行全面评价，确定林分的经营方向，也就是说，通过状态分析来确定林分哪些指标需要调整，向哪个方向进行调，这为制定经营措施提供了基础和依据，做到了有的放矢。在阔叶红松林的经营示例中，由于不健康林木的比例较大，在经营时首先就对这些林木进行了伐除，这不仅保证了林木个体的健康，同时也提升了林分整体的健康水平。在此基础上，再针对顶级树种和主要伴生树种的中、大径木进行分布格局、树种混交和竞争调节才更有意义。培育健康稳定的森林是一个长期的过程，不可能通过一次经营就解决所有的问题，因此，要在充分考虑森林演替规律的基础上，定期对现实林分的状态特征进行分析评价，根据经营单位的实际情况和经营能力适时做出经营规划，循序渐近地培育森林向健康稳定的方向发展，最终实现森林可持续经营。

[1]中国可持续发展林业战略研究总论[M].北京：中国林业出版社,2002.

[2]张守攻，朱春全，肖文发. 森林可持续导论[M].北京：中国林业出版社，2001.

[3]徐化成. 中国红松天然林[M].北京：中国林业出版社，2001.

[4]赵士洞，汪业勖. 生态系统管理的基本问题[J].生态学杂志，1997，16(4)：35-38.

[5]郑小贤. 森林资源经营管理[M].北京：中国林业出版社，1999.

[6]陆元昌. 近自然森林经营的理论与实践[M].北京：科学出版社，2006.

[7]邵青还. 对近自然林业理论的诠释和对我国林业建设的几项建议[J].世界林业研究，2003，16(6)：1-5.

[8]王志新.实施森林可持续经营是林业发展的必然选择[J].吉林林业科技，2013，42(1)：30-36.

[9]孙伟，朱志，丁相君.长白山区森林可持续经营的探讨[J]. 吉林林业科技，2013，42(4)：33-35,52.

[10]孙镜明.长白山区天然中龄林抚育的探讨[J]. 吉林林业科技，2014，43(2)：19-21.

[11]亢新刚. 森林资源经营管理[M].北京：中国林业出版社，2001.

[12]唐守正. 东北天然林生态采伐更新技术研究[M].北京：中国科学技术出版社，2005.

[13]唐守正. 东北天然林生态采伐更新技术指南[M].北京：中国科学技术出版社，2006.

[14]侯红亚,王立海. 小兴安岭红松针阔混交林林分空间结构分析[J]. 森林工程,2012,28(1):1-5.

[15]张会儒，汤孟平，舒清态. 森林生态采伐的理论与实践[M].北京：中国林业出版社，2006.

[16]惠刚盈，Klaus von Gadow，胡艳波，等. 结构化森林经营[M].北京：中国林业出版社，2007.

[17]惠刚盈，克劳斯·冯佳多. 森林空间结构量化分析方法[M].北京：中国科学技术出版社， 2003.

[18]惠刚盈，赵中华，胡艳波.结构化森林经营指南[M]. 北京：中国林业出版社，2010.