人工栽植阔叶树近自然恢复人工林采伐迹地探析

李桂盛 刘国梅 江立秋

摘要    我国是世界上人工林面积最大的国家。近自然林是实现我国人工林经营由数量上的扩张转向生态系统服务的质量和效益提升的有效途径。本文结合婺源县生态林场人工林更新的实践经验，总结出阔叶树特别是乡土珍贵阔叶树造林成活率低是影响当前社会营造阔叶树特别是乡土珍贵阔叶树积极性的根本原因。介绍了人工林炼山更新、不炼山更新及近自然林业、近自然恢复、人工林近自然改造结果。在借鉴婺源县天然阔叶林天然更新、刨花楠天然更新的基础上，提出人工栽植阔叶树近自然恢复人工林采伐迹地的更新方法，并以婺源县生态林场人工栽植刨花楠近自然恢复杉木人工林采伐迹地为例，指出了人工栽植阔叶树近自然恢复人工林采伐迹地为人工纯林向乡土珍贵阔叶树近自然林的转变提供了简易有效的途径。

关键词    近自然恢复;采伐跡地;阔叶树;更新;人工栽植

中图分类号    S754.1        文献标识码    A

Abstract    China has the most large proportion of artificial forest in the world.Nature-approximate forestry is an effective way to change the mana-gement of artificial planting from simply quantity expansion to the increase of ecosystem′s quality and efficiency.Based on the practical experience of artificial planting regeneration in Wuyuan Ecological Forest Farm，this paper summarized that the survival rate of broad-leaved trees was low，especially local precious broad-leaved trees，which was the fundamental reason that affected the enthusiasm of planting broad-leaved trees，especially local precious broad-leaved trees.This paper introduced the results of the regeneration of artificial forest refined mountain，the regeneration of unrefined mountain，the regeneration of nature-approximate forest，the restoration of nature-approximate forest and the natural transformation of artificial forest.Based on the natural regeneration of the natural broad-leaved forest and the natural regeneration of Machilus pauhoi in Wuyuan County，this paper put forward the regeneration method of planting the broad-leaved trees nature-approximate restoration of the the cutover land.Taking nature-approximate restoration of cutover fir forest land by artificial planting Machilus pauhoi in Wuyuan Ecological Forest Farm as an example，it gave a guidance to transform the entire artificial plantation to broad-leaved nature-approximate forest.

Key words    nature-approximate restoration;cutover land;broad-leaved forest;regeneration;artificial plantation

我国人工林存在质量较差、结构不合理、生产力不高、生态功能较弱和生态稳定性下降等问题[1-2]。炼山造林是我国南方普遍采用的造林方式[3-4]。炼山容易引起水土流失、地力衰退、生物多样性减少等问题，逐渐为人们所认识[5-6]。关于人工林改造和质量提升，林业学者们开展了许多富有成效的研究和探索。1987年，福建省林学院在福建尤溪开展了炼山与不炼山2种造林方式的研究探索。2007年开始，中国林业科学院热林中心开展了一系列人工林近自然改造模式的研究探索。

婺源是全国首次以建设全国著名的文化与生态旅游示范区为目标的国家级生态旅游县[7]。生态旅游的“情景教育”，深远地影响了旅游者和当地居民生态保护与生态忧患意识的形成，促进了全社会人与自然的和谐发展，对林业生态保护与建设提出了更高、更严的要求[8]。婺源主要旅游公路沿线、景区周边的杉木人工林，林层单一、色彩暗淡、生机衰退，其森林景观与旅游产业之间的矛盾日显突出。如何快速提升与改造人工林森林质量已显得尤为迫切。2009年由原来5个国有林场整合而成的婺源县生态林场成为婺源人工林森林质量改造与提升的探索者与实践者。

1    婺源县生态林场营林现状

1.1    自然概况

婺源县地跨东经117°22′～118°12′、北纬29°01′～29°34′，为中低山与丘陵区地貌。婺源县属中亚热带季风气候区，温和多雨，四季分明。历年平均气温为16.8 ℃，年总降水平均1 962.3 mm，日照率46%。婺源县生态林场总经营面积达6 800 hm2 [9]，活立木蓄积14.1万m3，其中以杉、松为主要树种的人工林面积4 534 hm2。位于主要公路沿线或景区、景点面积达1 600 hm2（商品林800 hm2）的杉木人工林，一直未进行抚育间伐，其密度已达2 100株/hm2以上，林分密度基本在0.9以上，林下长期光照度低、植被稀疏。

1.2    营林概述

2010年，婺源县生态林场采取空气截根轻基质容器苗全面上山造林，成为江西省首家采取国家财政扶持推广的中国林业科学院空气截根轻基质容器苗全面上山造林的单位。截至目前，造林面积达1 353 hm2（其中炼山造林面积为1 233.4 hm2，免炼山造林39.6 hm2），以湿地松为主要树种的松脂林面积达1 071 hm2、珍贵阔叶林面积达142 hm2、杉木用材林面积达33 hm2、香榧果树林面积达107 hm2。

1.3    婺源县天然阔叶林现状

婺源县全县活立木蓄积量为1 819.6万m3，森林面积为23.3万hm2，森林蓄积量为1 815.5万m3。天然阔叶林面积为10.7万hm2，蓄积量为1 033.9万m3[7]。天然阔叶林皆伐后，大量的采伐剩余物遗弃在采伐山场。天然阔叶林皆伐后翌年或第3年春季，大量有伐蔸强大的萌发能力、天然下种及各种途径传播的种子发芽。幼苗经过不断的自然竞争、枯死，直到保存量为1 500～3 000株/hm2。刨花楠为我国嫩叶鲜红的亚热带珍贵常绿阔叶乡土乔木树种，在婺源县珍珠山乡董家山分场浪山村约120 hm2的山场中存在大量的成片野生群落。该山场是2001年皆伐后恢复的天然阔叶林，林分郁闭度均在0.9以上。有的刨花楠树下每平方米分布有几十到几百株自然萌发的刨花楠幼苗，苗高基本上低于 30 cm。

2    营林措施分析

2.1    炼山与不炼山造林

我国南方林区，水热适宜，植被茂密，迹地采伐剩余物多，栽植抚育困难。炼山成为一种经济、方便的林地清理并采伐剩余物的方式，也是林业生产普遍采用的传统造林方式，流程为皆伐、劈灌草炼山、整地挖穴、栽植、全面锄草抚育。不炼山造林是一项改革传统造林方式的营林措施[10]，流程为皆伐、劈灌草打条带、整地挖穴、栽植、全面锄草抚育。

从婺源县生态林场1 353 hm2造林成效调查统计分析，利用轻基质容器苗栽植的湿地松（Pinus elliottii）、杉木（Cun-ninghamia lanceolata（Lamb.）Hook.）、木荷（Schima superba Ga-rdn. et Champ.）等不炼山造林与炼山造林苗木成活率都能达90%以上，但滇楠（Phoebe nanmu（Oliv.）Gamble）、红楠（Mac-hilus thunbergii Sieb.etZucc.）、闽楠（Phoebe bournei（Hemsl.）Yang）、刨花楠（Machilus pauhoi）等珍贵阔叶树种，成活率均达不到85%，直接影响婺源县生态林场营造阔叶树特别是乡土珍贵阔叶树的积极性。

2.2    近自然恢复

2.2.1    理论。1898年德国林学家Gayer提出近自然林理论，指出“生产的奥秘在于森林于一切起作用的力量的和谐”[2]。他在反思人工林中提出，人类应尽可能地按照森林的自然规律来从事林业生产活动。“接近自然”是指在经营目的类型计划中使地区群落主要的来源树种得到一致表现。它并不是回归到天然的森林类型，而是尽可能使林分建立、抚育、采伐的方式同“潜在的自然植被”的关系相接近。使林分接近自发生产，达到森林生物群落的动态平衡，并在人工辅助下使天然物质得到复苏[11-12]。

2.2.2    概念。近自然恢复实质上是指通过人工措施，将乡土物种和潜在自然植被用于植被恢复，构建目标群落模式。与普通植被恢复相比，这种途径保护了区域内的原有特有物种的多样性，群落结构稳定性且物种多样性增加，有效防止了外来物种的入侵，同时后期维护少、管理少，经济成本低，能在有限的土地上获取最大的生态效益。

2.2.3    自然化改造。人工林的近自然經营目标是通过自然改造将人工林最终改造形成异龄、与乡土树种混交、多林层结构的森林[5]。近自然改造是通过持续的采伐，在林分中留下林窗，使天然更新的幼树得到生长的机会从而实现森林的更新与演替，南方地区20年即可改造完成[13]。针叶同龄纯林缺乏基本的机械稳定性，首先需要进行提高稳定性的前期作业，使部分优秀个体林木的高径比变化达到能抵抗风倒的程度，再执行其它的改造作业。近自然经营是长期的渐渐的改造经营过程，而不是人工林皆伐迹地恢复的“近自然”作业。

3    人工栽植阔叶树近自然恢复人工林采伐迹地的构想与实践

人工栽植阔叶树近自然恢复人工林采伐迹地，是将人工林一次性皆伐，调整为连续2年分2次完成皆伐，利用2 次采伐间的生长季，为人工栽植阔叶树幼苗搭建近自然的生长环境，从而提高阔叶树特别是珍贵乡土阔叶树幼苗的造林成活率，实现人工纯林向乡土珍贵阔叶树近自然林的转变[14]。对象为林分郁闭度在0.7以上或林下杂灌较少的人工成熟或过熟纯林。通过在林下栽植乡土珍贵阔叶树，采取采伐、抚育、施肥等措施，为人工栽植阔叶树营造近自然的生境，最终形成异龄、乡土珍贵阔叶树混交、多林层结构的森林。

3.1    具体措施

首先，对现有人工林进行择伐，伐后郁闭度为0.4～0.6。在择伐后翌年的10—12月，完成剩余林木的皆伐。2次采伐都要将采伐木的枝桠打到梢头，使采伐剩余物落到实地，以促进采伐剩余物尽早腐烂。2次采伐能有效降低一次性皆伐采伐剩余物的厚度，为营林生产活动的开展提供了方便。根据珍贵阔叶树的培育用途确定苗木的栽植密度，如以培育珍贵阔叶树大径材目的，建议栽植密度为750～1 125株/hm2;以培育珍贵阔叶树景观林为目的，建议栽植密度为1 500～1 800株/hm2。栽植时间为择伐后翌年的3月。皆伐后，将覆盖在阔叶树幼苗上采伐剩余物向外扒开，扶正歪倒的幼苗，将打断的幼苗在地面上的部分进行截干。对苗木1 m×1 m的周边进行扩穴培土抚育，保证幼苗生长享有足够的阳光雨露，同时使得林地上幼树、幼苗得到很好的保存，为阔叶树幼苗提供天然阔叶林皆伐迹地自然更新的近自然生长环境，提高苗木的保存率、生长量。在幼苗栽植后的第2、3年，结合扩穴抚育进行施肥作业，提高阔叶树幼苗前期的生长量，确保珍贵阔叶树成为主林层。凭借着保存的天然更新阔叶幼树，大量伐蔸具有强大的萌发能力、天然下种种子及经各种途径传播而来种子的发芽，皆伐后翌年春天，林地上可能又萌生很多植物。这些天然生长的各种植物成为珍贵阔叶树下层的物种，促进珍贵阔叶树的高生长和天然整枝。对于以培育珍贵阔叶树大径材目的的林分，整个林分间伐的过程只对其他树种进行采伐，最后培育成密度为450～600株/hm2、干形通直、枝下高、无枝节的珍贵特种大径材。

3.2    影响条件

对择伐后的林下栽植阔叶树与裸地上栽植阔叶树进行对比，判定成活率是否有明显提高、成活率是能否达到85%以上、覆盖皆伐后的采伐剩余物的阔叶树幼苗能否找到、皆伐对阔叶树幼苗是否会造成毁灭性损坏、打断的幼苗截干后自我修复情况等都将直接影响人工栽植阔叶树近自然恢复人工林采伐迹地的成败。

3.3    婺源县生态林场实践

3.3.1    试验地概况。2016年起，婺源县生态林场开始以近自然林业和近自然恢复理论为依据，采用1.5年刨花楠轻基质容器苗，在西冲分场长滩林班14、37小班，开展近自然恢复杉木人工林采伐迹地的实践探索。同时在太白分场中平林班54小班，采用1.5年刨花楠轻基质容器苗，开展杉木人工林采伐迹地炼山造林对比试验。西冲分场长滩林班14、37 小班属于杉木人工林，地貌为丘陵，海拔100～165 m，东南向，全坡长;土壤为黄红壤，土层厚度100 cm以上。太白分场中平林班54小班是杉木人工林采伐迹地，地貌为丘陵，海拔51～147 m，南坡，全坡长;黄红壤，土层厚度100 cm以上。

3.3.2    样地设置与调查。在西冲分场长滩林班14、37小班，太白分场中平林班54小班各随机设置5个20 m×20 m的小样方，于2018年4月调查栽植株数，10月调查苗木成活株数，调查近自然恢复采伐迹地与迹地炼山造林样地幼苗成活状况（表1）;2019年3—4月，对西冲分场长滩林班14、37小班随机设置的5个样地，调查幼苗（不含截干苗）的完好株数与截干株数、截干后萌发株数，调查近自然恢复采伐迹地样地幼苗保存状况（表2）。

3.3.3    对比分析。①近自然恢复与迹地炼山造林成活率对比。采用小样本t分布一尾检测，计算近自然恢复H样本的成活率平均数x1为0.968，迹地炼山L样本造林成活率x2为0.488，t=8.555>t0.05=1.86，近自然恢复造林成活率显著大于迹地炼山造林成活率。②保留木皆伐对幼苗造成损害。采用小样本t分布一尾检测，计算近自然恢复H样本采伐前幼苗成活平均株数x1为58.6，自然恢复H样本皆伐后幼苗完好株数平均数x2为56.6，t=1.525

3.3.4    原因分析。①迹地炼山造林成活率低。苗圃内的刨花楠苗木被1层遮荫网覆盖遮荫，而迹地炼山造林栽植的刨花楠幼苗是直接曝露在阳光下;2018年造林栽植后，婺源遇到持续20 d晴天且无有效降雨的天气，造林地上刨花楠幼苗所需水分得不到有效补充。②近自然恢复造林成活率高。可能由于苗木是在郁闭度为0.4～0.6的林下栽植，其幼苗生长环境的遮光情况好于苗圃;林地上覆盖大量的采伐剩余物，不仅减少了林地水分蒸腾，同时大量的采伐剩余物吸收了大量水分，提高了林地墒情，能为造林地上刨花楠幼苗提供一定的水分补充。③近自然恢复保留木皆伐没有对幼苗造成损害。可能因为扩穴抚育翻动了幼苗植株周边的土壤，为施工人员找到被采伐剩余物压住的幼苗供了定位;一年生的柔软幼苗与伐倒的林木是柔性碰撞，加之截干的幼苗能全部萌发，因而近自然恢复保留木皆伐对幼苗造成的损害无需考虑。

4    结语

人工栽植阔叶树近自然恢复人工林采伐迹地，既能够解决乡土珍贵阔叶树轻基质苗造林成活率低和迹地不炼山造林保存率低的问题，又能在短时间内实现人工林近自然化改造目标，故能为人工纯林向乡土珍贵阔叶树近自然林的转变提供简易有效的途径。

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