湘南典型残次阔叶林人工促进更新技术研究

郑雨超

(汝城县益将国有林场， 湖南 汝城 424100)

湘南典型残次阔叶林人工促进更新技术研究

郑雨超

(汝城县益将国有林场， 湖南 汝城 424100)

于2003年在湖南省汝城县益将国有林场天然残次阔叶林内设置试验样地和对照样地各3个，采用林地清理、补植、补播等手段促进天然更新，并分别于2006年和2011年进行2次人工促进干预；同时，在6个样地内各设置3个样方，共计18个样方，分别于2003、2008、2013年冬，对幼树、幼苗、萌条的数量及地径进行统计，并对样方内胸径≥5 cm的立木进行每木调查。结果表明：种子补播保存率43%，幼苗补植保存率20%，平均保存率32%。树高≤30 cm且地径<0.5 cm、31 cm≤树高≤50 cm且0.5 cm<地径<0.7 cm幼树的数量下降率分别是对照样地的17.5%、21.59%，树高≥51 cm且地径>0.7 cm幼树的数量下降率是对照样地的121.66%。2008年单位面积蓄积量是对照样地的2.28倍，2013年达到3.80倍；经过10年更新，单位面积蓄积量是试验前的11.57倍，对照样地单位面积蓄积量仅是试验前的2.55倍；单位面积蓄积量是对照样地的4.54倍。人工促进天然更新所需的人工成本为1 860元/hm2，仅为同期人工营造杉木幼林所需人工成本5 310元/hm2的35%。

天然残次阔叶林； 人工措施; 促进更新

森林作为陆地生态系统的主体，具有多种服务功能，给多种生物提供栖息家园的同时，也给人类提供宝贵的自然财富[1-2]。但是由于人类长期无度的索取，大量的天然阔叶林遭受砍伐，后期新造或补植的树种又倾向于杉木等针叶树种或者能带来经济效益的经济林树种，使得天然阔叶林面积大幅度锐减，加上树种结构不合理，林分质量低下，水土流失等问题，森林的可持续性利用受到了严重制约[3-4]。湖南省郴州市汝城县益将国有林场在20世纪60年代初至90年代末，以大力营造杉木人工林为主，对天然阔叶林缺乏科学的经营管理和严格的管护措施，导致这部分天然阔叶林遭到周边老百姓盗砍枕木或坑木、放香菇、烧木炭、砍杂木棍等多种人为破坏，现均已成为残次天然阔叶林，其涵养水源和保持水土等功能严重退化，山体滑坡泥石流频发等问题导致生态效益、社会效益和经济效益大大下降[5]。因此，如何营造高产低耗、优质高效的阔叶林是林场生产所面临的重要问题[6-7]。

1 研究区概况

湖南省汝城县益将国有林场位于113°45′50″—113°59′18″E、25°27′40″—25°43′47″N。该区气候属于典型的亚热带季风湿润气候，年平均气温16.6 ℃，1月平均气温为4.4 ℃，7月平均气温为26.2 ℃；年相对湿度在80%以上，年平均降雨量1 545.7 mm，光照充足，雨量充沛，无霜期长。林场土壤以板页岩、花岗岩风化而来的山地黄壤、山地黄棕壤为主，大部分土层厚度50～80 cm，地貌为中低山丘陵。益将林场总经营面积约5 700 hm2，其中天然残次阔叶林面积约2 000 hm2，并且相对较为集中连片，大多分布在人烟稀少、交通条件落后、立地条件相对较差的边远山区。

2 研究方法

2.1样地设置

2003年在益将林场天然残次阔叶林内选择3个不同地段共设置3个样地组，每个样地组中均设置2个样地，其中1个为试验样地，1个为对照样地。每个样地面积均为2 hm2。同一个样地组内试验样地和对照样地的立地条件、林地内阔叶树种的幼苗、幼树及萌芽条数量基本相同。试验样地采取人工措施促进更新，对照样地不实施任何措施。样地概况见表1。

表1 样地概况Tab1 Thebasicinformationofplots样地号林分密度(株/hm2)海拔(m)坡向坡度(°)乔木(林冠层、下木层)灌木层草本层地被层试验15937650～690东北35丝栗栲40%、桢楠20%、南酸枣20%、青岗10%、其它10%茅栗、乌饭子、檵木、柃木及乔木幼苗的平均高13m，覆盖度25%蕨类、乔木幼苗等的平均高05m，盖度25%少量苔藓、地衣、菌类对照15986660～690东北35丝栗栲40%、桢楠20%、南酸枣20%、青岗10%、其它10%茅栗、乌饭子、檵木及乔木幼苗的平均高13m，覆盖度25%蕨类、乔木幼苗等的平均高05m，覆盖度25%少量苔藓、地衣、菌类试验26762540～570西南26枫香30%、木荷30%、丝栗栲20%、水青岗10%、其它10%山鸡椒、檵木、石斑木及乔木幼苗的平均高15m，覆盖度30%蕨类、丝茅草及乔木幼苗的平均高06m，覆盖度30%少量苔藓、地衣、菌类对照26812550～580西南26枫香30%、木荷30%、丝栗栲20%、水青岗10%、其它10%山鸡椒、檵木、石斑木及乔木幼苗的平均高15m，覆盖度30%蕨类、丝茅草及乔木幼苗的平均高06m，覆盖度30%少量苔藓、地衣、菌类试验37524480～520东南21木荷40%、丝栗栲30%、桢楠10%、、拟赤杨10%、其它10%盐肤木、柃木、杜鹃、山鸡椒及乔木幼苗的平均高16m，覆盖度40%蕨类、芒草及乔木幼苗的平均高08m，覆盖度35%少量苔藓、地衣、菌类对照37608470～500东南21木荷40%、丝栗栲20%、桢楠20%、拟赤杨10%、其它10%盐肤木、柃木、杜鹃、山鸡椒及乔木幼苗的平均高16m，覆盖度40%蕨类、芒草及乔木幼苗的平均高08m，覆盖度35%少量苔藓、地衣、菌类

2.2人工促进更新方法

2003年冬，人工清理林地，砍除样地内的高桩、旧桩、枯枝、藤蔓、地被物，并沿山坡水平放置，均匀铺放在林地内，任其自然腐烂。这样既能减少林地受雨水冲刷的侵害和土壤养分的流失，又能提高林地质量[8-9]。

2004年春季，对样地内面积大于60 m×22 m以上的空地，按株行距2 m×3 m的密度，30 cm×20 cm×20 cm的规格进行打穴，穴内表土回填，选择本地强阳性乡土树种枫香(Liquidambarformosana)和木荷(Schimasuperba)进行补播、补植[10]。其中补植的是在样地内或样地附近找小苗，就地取材，挖取1～2年生小苗进行移植；若样地内或样地附近没有小苗，则从苗圃地取苗进行补植，选择1年生苗高30～50 cm、地径0.4～1 cm的苗木或2年生苗高50～80 cm、地径1～3 cm苗木，每穴栽植1～2株。补播的每穴播枫香种子2～3粒或木荷种子10～20粒。

2004—2005年，对样地内大穴补播、补植区域每年进行1次锄草、扶苗、培土、扩穴等抚育，确保每穴有1株成活幼苗。抚育时间选择在每年的夏季进行。因为这时天气湿热，杂草灌木幼嫩，易于腐烂[11]。

2006年秋季(样地内幼树最少已是3～4年生)，对整个样地进行1次刀抚，同时，结合树种多样性原则，进行1次林分密度与结构调整，坚持宁密勿稀、分布均匀的原则，控制林分密度为3000～4 500株/hm2。

2011年，样地林分郁闭度达到1.0，结合森林结构、物种多样性、分布均匀、砍密留稀，砍小留大，砍劣留优的“三砍三留”及确保森林质量的原则，进行1次抚育间伐，控制林分密度为2 500～3 000株/hm2。

2.3数据调查

于2003、2008、2013年冬，分别在3个试验样地和3个对照样地对幼树、幼苗、萌条的数量进行统计，2003年统计时，萌条按丛记数(保证除萌后保留1条长势最好的萌条)，2008年冬统计时，在已进行补植、补播的试验样地内，每穴有成活苗1株或1株以上的按保存1株记数(每穴最后只保留1株)。同时在6个样地内各设置3个20 m×25 m(水平距离)长方形样方，共计18个样方，对样方内胸径≥5 cm的立木进行每木调查，测量树高和胸径。计算样方内蓄积量。

3 结果与分析

3.1林地补播、补植保存率

补播、补植苗木保存率见表2。由表2可知，幼苗补植保存率仅20%左右，种子补播保存率43%左右，平均保存率32%，保存率均低于50%。在残次阔叶林中进行人工促进更新，应尽量避免进行补播、补植，如果有大面积空地，可以采用封山育林3～5年后，再对其开展人工促进更新。

表2 补播、补植苗木保存率Tab2 Thesurvivalrateofsowingandplantingseedlings样地号树种补播补植保存苗木情况数量(穴)保存(穴)数量(株)保存(株)平均树高(m)平均胸径(cm)保存率(%)试验样地1木荷1205012025324131枫香1365211220343029试验样地2木荷1205611021344334枫香1285812326353333试验样地3木荷1185212527374533枫香1426310421373637

3.2林下幼树数量与生长量

2003年、2008年及2013年冬6个样地的幼树、幼苗、萌条数量统计结果见图1。由图1可知：到2013年，试验样地中树高≤30 cm、31 cm≤树高≤50 cm、树高≥51 cm的数量分别减少了1 493株、1 238株、42株；对照样地中树高≤30 cm、31 cm≤树高≤50 cm分别减少了1 810株、1 579株，树高≥51 cm的数量增加了277株；试验样地中树高≤30 cm、31 cm≤树高≤50 cm的数量下降率分别是对照样地的17.5%、21.59%，树高≥51 cm的数量下降率是对照样地的121.66%。

图1 样地内不同树高幼苗、幼树、萌条数量Fig.1 The number of sapling，seeding，stump plant in different height

由图2可知：试验样地中，地径<0.5 cm、0.5 cm<地径<0.7 cm、地径>0.7 cm的幼苗分别减少了1 493株、1 238株、42株；对照样地中，地径<0.5 cm、0.5 cm<地径<0.7 cm的幼苗分别减少了1 810株、1 579株，而地径>0.7 cm则增加了277株；试验样地中地径<0.5 cm、0.5 cm<地径<0.7 cm的数量下降率分别是对照样地的17.5%、21.59%，地径>0.7 cm的数量下降率是对照林分的121.66%。

由此可见，采取人工促进更新措施后，树高≤50 cm、地径<0.7 cm幼树减少低于对照，而对照样地的树高≥51 cm、地径>0.7 cm幼树数量均增加。说明人工促进更新后不同树高林木的数量维持在一个较为合理的范围内，有利于林分的生长和自然更新；而对照样地中由于树高≥51 cm、地径>0.7 cm幼树数量的增加会减少林下光照，不利于下层植株发育，而且数量增加，意味着林分密度的增加，养分争夺会加剧，从而制约大径材生长。

由表3可以看出：通过林地清理以及调整林地树种结构和密度，改善了林地的透光度、土壤肥力，林木生长迅速。2008年试验样地单位面积蓄积量是对照样地的2.28倍，2013年达到3.80倍。经过10年更新，试验样地单位面积蓄积量是试验前的11.57倍，对照样地单位面积蓄积量仅是试验前的2.55倍，对照样地的4.54倍。同时，3个试验样地的郁闭度基本都达到了1.0，林内树种种类更加丰富，并形成了层次分明的复层结构；3个对照样地的郁闭度仅在0.5～0.6之间，林内树种种类和试验前基本相似，林分结构改变也不大，没有明显的变化，林木层次结构不明显。

图2 样地内不同地径幼苗、幼树、萌条数量Fig.2 The number of sapling，seeding，stump plant in different basal diameter

表3 样地内胸径5cm以上立木生长情况Tab3 TheinvestigationonstandtreeofwhichDBHislargerthan5cm样地调查时间(年度)平均株数(株/hm2)平均胸径(cm)平均树高(m)蓄积量(m3/hm2)试验样地20032235946349425200829401371122340152013300018914257195对照样地200325809464591 20083000106781028420133165120851506

3.3森林结构

对残次天然阔叶林进行人工促进天然更新后，林冠层、下木层、灌木层、草本层和地被层均已显现，森林群落完整结构基本形成，高大喜光的树木占据林冠层，矮及耐荫的树木占据下木层，形成天然阔叶林特有的复层结构。调查结果显示：试验样地的林冠层树高≥12 m，树木种类有17种，比对照样地多8种；下木层树高<12 m，树木种类有20种，比对照样地多12种；试验样地中灌木层由乔木幼苗和灌木植物组成，有23种，其中乔木幼树14种，灌木植物9种；杜鹃(Rhododendronsimsii)、乌饭子(Vacciniumbracteatum)、山鸡椒(Litseacubeba)、茅栗(Castaneaseguinii)、盐肤木(Rhuschinensis)、檵木(Loropetalumchinensis)等较为多见，比对照样地多13种；试验样地草本层由草本植物、乔木幼苗和蕨类组成，地被层由苔藓、地衣组成，且零星分布；对照样地的草本层由草本植物、乔木幼苗和蕨类组成，草本植物大多分布在林分的边缘及空地内，且较为密集；乔木幼苗和蕨类分布在林木较为密集的林下，地被层由苔藓、地衣组成，仅零星出现在林木较为密集的林下。详见表4。

表4 群落垂直结构情况Tab4 Theverticalstructureofcommunity样地林冠层下木层灌木层草本层地被层试验样地1丝栗栲、桢楠、拟赤杨、甜槠丝栗栲、桢楠、拟赤杨、木荷、杨梅、青冈、喜树等树种的幼树茅栗、乌饭子、檵木、漆树、柃木，及丝栗栲、桢楠、拟赤杨、木荷、杨梅等幼苗蕨类、丝茅草及乔木幼苗苔藓、地衣、菌类2枫香、木荷、丝栗栲、水青岗枫香、木荷、丝栗栲、水青岗、桢楠、拟赤杨、喜树、甜槠等树种的幼树山鸡椒、檵木、石斑木、漆树及枫香、木荷、丝栗栲、水青岗、桢楠、拟赤杨等树种的幼苗蕨类、丝茅草及乔木幼苗苔藓、地衣、菌类3木荷、丝栗栲、桢楠、拟赤杨、南酸枣木荷、丝栗栲、桢楠、拟赤杨、南酸枣、水青冈、泡桐、杨梅、喜树、苦槠等树种的幼树盐肤木、柃木、杜鹃、山鸡椒，及丝栗栲、桢楠、拟赤杨、南酸枣、水青冈、杨梅等树种的幼苗蕨类、丝茅草及乔木幼苗苔藓、地衣、菌类对照样地1丝栗栲、桢楠、青岗丝栗栲、桢楠、青岗等树种的幼树茅栗、乌饭子、漆树、檵木等及丝栗栲、桢楠青岗等树种的幼苗蕨类、丝茅草、芒草及乔木幼苗苔藓2枫香、丝栗栲、水青岗枫香、丝栗栲、水青岗、喜树等树种的幼树山鸡椒、檵木、石斑木、漆树及枫香、丝栗栲、水青岗等树种的幼苗蕨类、丝茅草、芒草及乔木幼苗苔藓3木荷、丝栗栲、桢楠、拟赤杨木荷、丝栗栲、桢楠、拟赤杨、青冈等树种的幼树盐肤木、柃木、杜鹃、山鸡椒，山苍子及木荷、丝栗栲、桢楠、拟赤杨等树种的幼树蕨类、丝茅草、芒草及乔木幼苗苔藓、地衣

试验样地经过人工促进天然更新后，调整了林木的年龄组成，缩短了林龄差距，为林分的快速成林提供了有利条件。而对照样地林木的林龄差距大，靠天然林的自我更新能力自然分化，导致林分成林缓慢，林分质量差。

3.4成本估算

人工促进天然林更新技术措施中，林地清理、空地补播、补植和连续3年的空地幼林抚育所需的人工费估算，2003—2006年按30元/个计算，2011年按100元/个计算。所需的人工成本详见表5。

益将林场2003年杉木采伐迹地人工营造杉木林人工成本估算，如表6所示。

由表5、表6可知，人工促进天然更新所需的人工成本为1 860元/hm2，仅为人工营造杉木幼林所需人工成本5 310元/hm2的35%。而且，根据2003年样地调查结果，阔叶林中有大面积空地需要进行补播、补植的林分面积仅占林分总面积的8%左右，可以忽略，不进行补播、补植，那么人工促进天然林更新实际仅为人工营造杉木幼林人工成本的32%。

表5 人工促进天然更新人工成本估算Tab5 Thebudgetoflaborcostsinartificialnatureregeneration样地号项目实施时间(年度)用工量(个/hm2)用工总量(个/hm2)金额(元/hm2)金额合计(元/hm2)试验样地1林地清理2003 8补播、补植2004 1幼林抚育2004—2005 2刀抚2006 4抚育间伐2011 924 240 30 60 120 9001350试验样地2林地清理200310补播、补植2004 2幼林抚育2004—2005 4刀抚2006 6抚育间伐20111234 300 60 120 18012001860试验样地3林地清理200312补播、补植2004 3幼林抚育2004—2005 6刀抚2006 8抚育间伐20111544 360 90 180 24015002370平均数341860

表6 杉木采伐迹地人工营造杉木林人工成本估算Tab6 ThebudgetoflaborcostsinplantationofCunning⁃hamialanceolata项目实施时间(年度)用工量(个/hm2)金额(元/hm2)砍山炼山打穴整地2003 451350种植2003 18 540补植2004 6 180刀抚2004—2006 481440抚育间伐2011 18 180合计1235310

4 结论与讨论

(1) 残次天然阔叶林补播、补植、人工抚育5年后，种子补播保存率43%，幼苗补植保存率20%，平均保存率32%。因此，建议一般情况下通过封山育林3～5年后，再对其开展人工促进更新，避免进行补播、补植。

(2) 残次天然阔叶林经补播、补植，并于3年和8年后分别进行人工促进干预，林分中树高≤30 cm且地径<0.5 cm、31 cm≤树高≤50 cm且0.5 cm<地径<0.7 cm幼树的数量下降率分别是对照样地的17.5%、21.59%，树高≥51 cm且地径<0.7 cm幼树的数量下降率是对照样地的121.66%，说明人工促进更新后不同树高林木的数量维持在一个较为合理的范围内，更有利于林分的生长和自然更新。对照样地中由于树高≥51 cm且地径>0.7 cm幼树数量的增加会减少林下光照，不利于下层植株发育，而且数量增加，意味着林分密度的增加，养分争夺会加剧，从而制约大径材生长。

(3) 通过10年人工促进更新已明显改善林地生产力，单位面积蓄积量是试验前的11.57倍，对照样地单位面积蓄积量仅是试验前的2.55倍，蓄积量增长速度是对照样地的4.54倍。同时，郁闭度达0.9～1.0之间，林内树种种类更加丰富，树高≥12 m的林冠层，树木种类有17种，比对照样地多8种；树高<12 m的下木层，树木种类有20种，比对照样地多12种；灌木层树种有23种，其中乔木幼树14种，灌木植物有9种，比对照样地多13种，并形成了层次分明的复层结构；对照样地的郁闭度仅在0.5～0.6之间，林内树种种类和试验前基本相似，林分结构改变也不大，没有明显的变化，林木层次结构不明显。

(4) 人工促进天然更新所需的人工成本为1 860元/hm2，仅为同期人工营造杉木幼林所需人工成本5 310元/hm2的35%。人工促进更新从经济角度来看，明显优于人工造林。

(5) 残次天然阔叶林人工促进更新不需要炼山整地，通过少量的补植、补播，避免了水土流失，烟尘污染，可快速改变林分的林龄结构和树种结构，提高林内动、植物和微生物的多样性，是一种投资小，实施简单，更新效果好的经营措施[12-13]，极大地提高了残次阔叶林天然更新的速度，使得阔叶林的生态效益、经济效益和社会效益都得到明显的提高，不仅有利于快速恢复残次天然阔叶林的生态系统和森林的可持续利用，还能改善林地质量；同时，人工促进天然更新还可以使残次天然阔叶林快速成林，生长量加大，是减少空气中二氧化碳，提高森林“碳汇”功能，应对气候变化的最有效的手段[14-15]。

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Thetechniqueofartificialpromotethetypicaldefectivebroad-leafforestnaturalregeneration

ZHENG Yuchao

(Yijiang State-owned Forest Farm，Rucheng 424116, China)

Three experimental plots and three control plots were set in Yijiang State-owned Forest Farm of Rucheng County in Hunan in 2003. Artificial promotion intervention were taken by the soil preparation, reseeding replanting and other measures to promote natural regeneration in 2006 and 2011 restpectively. Three quadrats were set in each plot to investigate the sapling and total 18 quadrats, the seeding, stump plant and basal diameter were investigated in 2003, 2008 and 2013, and investigate the each plant which over 5cm DBH . The result showed that, the seed survival rate was 43%, seedling planting survival rate was 20% and the average survival rates was 32%. Under artificial promotion, the decrease rates of seedling number were significantly lower than that of the control plots, it were around 17.5% (H≤30 cm,D<0.5 cm) , 21.59%(31 cm0.7 cm) respectively. The volume per unit area in experimental plots was 2.28 times to the control plots in 2008, and 3.80 times in 2013. The volume per area in experimental plots was 11.57 times to that of 10 years before, and the volume per area in experimental plots that was 2.55 times to the control plots after 10years. The volume per area in experimental plots was 4.54 times to control plots of 10 years before,There is RMB 1 860 per hectare were expensed for artificial promoting measures, and the cost were only 35% ofCunninghamialanceolataplanting.

natural broad-leaved forests; artificially promotion methods; regeneration

2016-01-18

国家林业科学数据平台(2015DKA32200)。

郑雨超(1971-)，男，本科，主要从事生态公益林研究与森林调查工作。

S 725

A

1003 — 5710(2016)04 — 0074 — 07

10.3969/j. issn. 1003 — 5710.2016.04.015

(文字编校：唐效蓉)