天然次生林择伐木的控制技术

（国家林业局调查规划设计院，北京100714）

森林采伐是森林收获调整的重要技术措施，其目的是调整林分树种组成和林分密度，改善林内环境，提高林分生产力，提升林分综合价值，增强林分抗性，也就是通过采伐与更新使现实林分达到森林可持续经营和永续利用目标[1-4]。就森林采伐而言，人工林皆伐作业技术比较成熟，然而由于天然次生林树种多样、林木年龄大小不一，林冠层次结构复杂，应该采用择伐技术，但有关天然林择伐技术报道不多[5-8]。

择伐（selection cutting）是每次在林中有选择性的伐去一部分年龄大的林木，林地上始终保持多个年龄阶段的林木，保留木可得以继续生长，天然更新容易获得成功。但择伐后林分的生长、环境生态、更新恢复等都对择伐作业提出严格的技术要求，其技术要素包括择伐木的控制、择伐强度与择伐间隔期的控制，其中择伐木的控制是天然林择伐作业的关键技术。

本研究依据天然次生林结构特点、生长与演替规律及天然林经营目标，选择影响控制择伐木最相关的4个独立定量指标（成熟度、林木类别、林隙等级和可及度），作为林木被确定为“择伐木的几率”（以下称择伐几率、selection cutting probability，简称：SCP）指标。利用层次分析法得到构成择伐几率的4个指标的权重；再调查现实林分中每株林木成熟度、林木类别、林隙等级和可及度的指标值，根据各指标值与指标的权重得到每株林木的择伐几率大小并按其大小排序，当林分蓄积或密度达到择伐要求时，制定择伐技术方案时，就可以依据择伐几率大小来控制择伐对象。

1 择伐几率的提出

1.1 择伐几率的定义

林木的择伐几率定义为：林分中每株林木被确定为择伐对象的概率。择伐几率数值变化范围[0，100]，林分中某林木择伐几率数值愈大，表示该林木被确定为择伐木的概率就愈高，成为择伐对象的可能性愈大，即根据择伐强度和林分中各林木的择伐几率值的大小排序来选择与控制择伐木。

1.2 择伐几率的指标体系

结合森林结构功能、择伐理论、森林经营目标和生产实践的可操作性，选取了影响择伐几率的定量指标共4个：成熟度（mature standing）、林木类别（standing class）、林隙等级（expand gap）和可及度（accessible standing）。

1.3 指标体系的权重计算

应用层次分析法求算成熟度、林木类别、林隙等级和可及度4个定量指标的权重，结果如表1。

表 1 天然林择伐指标权重分配Table 1 Weight given for natural forest selection cutting

2 指标解释与择伐几率表达

根据林木择伐几率（SCP）的指标的生物学意义，解析指标与择伐几率之间的关系，得到择伐几率表达式。

（1）成熟度(mature standing)

森林或林木在生长发育过程中，最符合经营目标时的状态称为森林成熟，森林达到成熟时的年龄称为森林成熟龄。成熟林木材质好，择伐时单株经济价值高。林木成熟度（Mi）表示林木是否达到成熟。一般用龄组表示，分为幼龄林、中龄林、近成熟林、成熟林和过熟林。《森林资源规划设计调查技术规程》（GB/T 26424）对各树种的龄组有明确划分。林木年龄大，择伐几率就大，Mi取值就高。林木龄组可由树皮、树干和树叶色泽，或是树枝轮数、枝下高和树冠浓密程度或林木直径、树高估测，也可以通过年龄分析仪、树干解析等方法取得林木年龄。部分优势树种的龄组划分如表2。

表 2 我国主要天然林林龄组划分及Mi值Table 2 Division of age groups for main natural forest species and Mi values

（2） 林木类别(standing class)

择伐调查设计时，对林木分类，每一株林木有对应的类别，林木类别(Ci)分4大类：目标树、辅助树、干扰树和其它树。按林木类别择伐时，林木的保留顺序为目标树、辅助树，其他树、干扰树，采伐顺序则相反。确定为目标树或辅助树的林木，择伐几率低，Ci取值低。

（A）目标树（Ci=20）

选择目标树的一般标准是：（1）属于目的树种，（2）生活力强，（3）干材质量好，（4）没有（或至少根部没有）损伤，（5）优先选择实生起源的林木。根据不同的森林情况可以有所取舍以获得更好的结果，在树种价值差异不显著的天然林内，可以不苛求“目的树种”而直接选择“生活力强的林木个体”作为目标树；选择目标树的基本原则是“与周边其他相邻木相比具有最强的生活力”，其生活力可以通过从芽、籽、叶、梢、根等生殖生长和营养生长规律调查得知。

（B）辅助树（Ci=40）

又称“生态目标树”，是有利于提高森林的生物多样性，保护濒危或稀有树种、改善森林空间结构、保护和改良土壤等功能的林木；比如能为鸟类或其他动物提供栖息场所（鸟巢、蜂巢、动物巢穴、蛇洞等，大型动物啃食、避难）的林木、地处野生动物栖息地和动物廊道林木；与其它生物共栖共生的林木；国家或地方重点保护树种或珍稀濒危植物名录上的树种；有观赏和食用药用价值的林木；应标记为辅助树或目标树保留，都可以通过调查确定或从国家野生植物保护名录中查定。

（C）干扰树（Ci=80）

影响保留木生长，或显著影响林分卫生条件的，需要尽可能采伐的林木，关系到林分健康生长以及择伐收益等相关问题。如病腐木、虫害木、火烧木、弯扭木、站干、霸王木、风倒、风折、雪害、断梢、枯死、裸根、双生木、干形不良的林木。

（D）其它树（Ci=60）

林分中除目标树、辅助树、干扰树以外的林木。

（3） 林隙等级(expand gap)

森林群落林冠层（主林层）中一株或一株以上的树木死亡或伐除后所形成的林中空隙，是未来的林木得以活跃更新的场所。林隙用林冠层空隙周围林木树干围成的土地面积，某一株林木择伐后形成的林隙，用皮尺可测量其面积(m2)。林隙面积一般确定在4～1 000 m2，小于4 m2的间隙很难与林分中的树枝间隙区分，不作林隙处理；而大于1 000 m2的范围当作林中空地来处理，也就不须安排择伐作业。按林隙面积来划分林木林隙等级(Gi)，如果林木择伐后形成的林隙等级有利更新生长，则该林木择伐几率就高，Gi取值就高。不同的林隙等级对应的林隙面积不同，对森林更新所起有作用不同[9]，如表3。

（4）可及度(accessible standing)

指森林采伐时，开展采伐工作具备的工作环境条件，能完成林木采伐、制材和运输的难易程度。工作环境条件很容易判断，林木可及度(Ai)分为3级：即可及、将可及和不可及。显然，工作条件好，可及度取值高，择伐几率就大。

表 3 林隙等级划分及 Gi 值Table 3 Division of forest gap class and Gi value

（A）即可及（Ai=100）：工作条件具备，能顺利完成采伐、集材工序；能制材并运送至集材道、集材场或楞场。

（B）将可及（Ai=50）：制材或运输现有条件不完全具备，但通过部分改善后，能够完成制材和运输工序。

（C）不可及(Ai=0)：采伐林木会有很大危险性，或不具备制材、运输条件，以至于林木采伐后不可能入市利用。如林木地处壕沟、绝壁、石壁、直坡或险坡，或道路极为坎坷；或者森林纠纷问题重大。

择伐几率（SCP）的表达式为：

3 择伐几率计算

在需择伐的杨树林内，设置调查样地20 m×30 m，择伐起测林木合计24株，其中，杨树14株，枫桦3株，椴树3株，水曲柳1株，色树1株，榆树1株，红松1株。

依据表4，样地各林木择伐指标值与表1中指标权重，利用择伐几率表达式（SCP）得到杨树样地中各林木的择伐几率，按择伐几率大小来选择与控制择伐木，确定择伐顺序，如表5。

4 结果与讨论

依据林分蓄积或密度，如果300 m2样地的最少保留密度为21株，现实林分有24株林木，那该林分最大择伐株数为3株，最大株数择伐强度=（24-21）/24=12.5%。

样地的择伐强度为12.5%时，即需要择伐3株林木，利用择伐木的控制顺序表，即表5来选择与控制择伐木。

表 4 试验地杨树林各林木择伐指标值Table 4 Selection cutting index values for testing forest of Poplar

表 5 林木择伐几率排序及择伐木控制顺序Table 5 Selection cutting probability and selection cutting order of tested trees

（1）1号林木，树种为杨树，择伐几率=83.58。 1号杨树的成熟度取值为100，属过熟林木；林木类别取值为60，属其它类林木，林隙等级取值80，说明该林木择伐后形成的林隙对林木更新生长有利；可及度取值100，属即可及，采伐后能顺利制材、归楞、运输利用；择伐木控制顺序表中排列第一。

（2）21号林木，树种为杨树，择伐几率=78.54。21号杨树的成熟度取值为100，属过熟林木；林木类别取值为80，属干扰类林木，林隙等级取值60，说明该林木择伐后形成的林隙对林木更新生长比较有利；可及度取值50，属将可及，采伐后能比较顺利制材、归楞、运输利用;在择伐木控制顺序表中排列第二。

（3）18号林木，树种为杨树，择伐几率=72.26。18号杨树的成熟度取值为100，属过熟林木；林木类别取值为20，属目标树类林木，而林分中属目标树的林木多，择伐时可以伐除少部分目标树；林隙等级取值80，说明该林木择伐后形成的林隙对林木更新生长有利；可及度取值100，属即可及，采伐后能顺利制材、归楞、运输利用；在择伐木控制顺序表中排列第三。

而5号林木，树种为杨树，择伐几率表达式的前3项为72.38，但可及度A5=0，属不可及，则择伐几率=0。说明不可完成该林木的择伐工序。虽然择伐几率指标值的前3项大于第18号林木，按择伐木控制技术要求，该林木虽然其它3个指标取值很高，但可及度指标属不及度（A5=0），则不能被择伐利用，选择与控制择伐木时，该林木不得择伐，可作为天然下种更新、林隙形成木、生态目标树或参与森林自然演替过程而保留。

天然次生林择伐要考虑林木的健康状况、树种组成、林分结构、生长与演替、生物多样性与生态环境、竞争与互利作用、自然稀疏、林木个体的生活力、发育阶段及经营目标等等。选择的择伐对象不同，择伐效果与质量差异很大，有可能造成森林生态系统生产力、健康与活动、生物多样性严重破坏。利用择伐几率来确定择伐木，克服了凭经验选择与控制择伐木的不足，丰富了森林择伐理论，有利于天然次生林收获调整与经营利用，在林业生产上可通过进一步规范和简化择伐木控制技术形成操作指南，降低生产应用成本，提高技术推广应用价值。

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