清原县森林可持续经营模式研究

清原县森林可持续经营模式研究

森林管理是现代林业的永恒主题。我国通过实施六大林业重点工程,森林资源数量持续增长,森林资源质量不断提高,第八次全国森林资源清查结果显示,全国森林面积2.08亿hm2,森林覆盖率21.63%,森林蓄积151.37亿m3,其中人工林面积0.69亿hm2,蓄积24.83亿m3。大部分地区已完成灭荒任务,林业建设由以造林为主、注重数量的扩张阶段,向造林和森林经营并重、提高森林质量的新阶段转变,森林经营工作提升到非常重要的地位。清原满族自治县(以下简称“清原县”)地处辽宁省东部,既是重要的水源涵养林和用材林基地,又是全国九大重点水源地之一。清原县森林资源丰富,类型多样,是我国东北东部林区森林类型的典型代表。目前,清原林业正处于由增加数量向提升质量转变的关键时期,局部地区的低效天然林和人工纯林亟待进行复层混交化改造,部分地区公益林还存在“商品化”经营的现象。为了更好地提升森林的生产功能与生态功能,本文在总结近年清原县森林经营工作取得经验的基础上,针对典型森林可持续经营模式进行探讨,以期为辽东山区乃至东北林区开展森林的可持续经营提供借鉴。1清原县的基本情况1.1和南与南的山区县,均具有较强的森林功能清原县隶属辽宁省抚顺市,地处长白山余脉龙岗山北麓,属低山丘陵区,东与吉林省梅河口市、柳河县、东丰县交界,北、西和南分别与本省西丰县、开原市、铁岭县、抚顺县、新宾满族自治县为邻。全县总面积3921.0km2,是以林业为主的典型山区县。清原县属中温带大陆性季风气候,春季短且风大干旱,夏季长而炎热多雨,秋季短而干燥凉爽,冬季较长且冷、多风雪,四季特征非常明显。同时县域境内河流众多,辽河的一级支流浑河、清河、柴河与松花江的源头支流柳河均发源于清原县境内。1.2森林分布及起源1)林地资源。清原县森林资源丰富,林地面积占国土面积的79.2%,其中:有林地面积占90.0%以上。商品林地占56.0%,公益林地占43.8%,其它占0.2%。2)森林面积、蓄积。清原县的森林纯林多、混交林少,阔叶林和针叶林比重大,针阔混交林比重较小,其中:针叶林面积占全县林分总面积的43.4%;阔叶林面积占52.4%;针阔混交林面积仅占2.2%。清原县的森林中幼龄林多,近成熟林少。幼龄林面积和蓄积分别占林分的40.7%和19.2%。中龄林面积和蓄积分别占30.5%和37.2%。近熟林面积和蓄积分别占17.0%和23.1%。成、过熟林面积和蓄积分别占11.8%和20.5%。3)主要树种。清原县针叶树以落叶松为主,阔叶树以蒙古栎(Quercusmongolica)为主。针叶树中落叶松(长白落叶松(Larixolgensis)、日本落叶松(Larixkaempferi))面积占80.3%,红松(Pinukoriensis)、云杉(Piceaspp.)等其它针叶林面积占17.4%。阔叶林中蒙古栎面积占65.3%,其它阔叶林占34.7%。4)林分起源。清原县森林以人工林和天然次生林为主,人工林和天然次生林面积分别占林分面积的47.8%和52.2%。人工林和天然次生林均以中幼龄林为主,其中:人工林和天然次生林的中幼龄林面积分别占各自面积的74.4%和68.3%。2森林可持续经营培育模式组的构建依据清原县森林资源现状,总结集成清原县近年来森林经营工作的经验,系统集成复层异龄混交林、定向培育、林苗一体化、林下多种经营、防护林增效等5种森林可持续经营培育模式组。共包括17个适合清原地区的森林可持续经营模式。2.1更新演替能力不足的森林复层异龄化人工造林生态模式依据清原县成功营造红松、白桦、水曲柳、蒙古栎混交林的经验,选择区域内部分更新演替能力不足的天然阔叶林和人工针叶林进行复层异龄化培育,人工推动演替进程,培育生态主导型的多功能森林。经营对象主要为立地条件较好、坡度15°以下的公益林和中龄林阶段的商品林。2.1.1抚育间伐后补造3.5%红松幼苗天然阔叶林冠下人工更新红松,培育针阔混交复层林。1)对林龄30a以下,郁闭度超过0.8且分布均匀的幼龄林进行透光伐,伐除干型较差和长势不良的林木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,林分郁闭度控制在0.7左右,保留林分密度900~1050株/hm2。抚育间伐后,在采伐林隙和空地补造3a生红松幼苗,密度控制在2250~3000株/hm2。2)对林龄30~50a的中龄林进行生长伐,伐除干型较差和长势不良的林木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,林分保留郁闭度控制在0.6左右,保留林分密度750~870株/hm2。抚育间伐后,在采伐林隙和空地补造3a生红松幼苗,密度控制在750~870株/hm2。3)对林龄60a以上的成熟林,进行蓄积强度为30.0%~40.0%左右的择伐,对于Ⅳ和Ⅴ级木较多,没有取材价值的低效林,可进行卫生伐,清除Ⅳ和Ⅴ级木。在采伐后的林隙和林冠下补造3a生红松幼苗,密度控制在2250~3000株/hm2。上述3种经营类型,在林冠下更新红松3年内,每年进行1~2次割灌除草,清除妨碍红松幼苗生长的灌木杂草,促进红松幼苗生长。(图1)。2.1.2抚育间伐后人工落叶松林的自然郁闭度调整将现有人工针叶林培育成人工针阔混交林。1)对林龄30a以上的人工落叶松近成熟林,可进行蓄积强度为30.0%~60.0%择伐,对于Ⅳ和Ⅴ级木较多,没有取材价值的低效林,可同时进行卫生伐,清除Ⅳ和Ⅴ级木。在采伐后的林隙和林冠下补造实生阔叶树幼苗,密度为2250~3000株/hm2。2)对林龄20~30a的人工落叶松中龄林进行生长伐,伐除干型较差和长势不良的林木和Ⅳ和Ⅴ级木,林分保留郁闭度控制在0.6左右,保留林分密度960~1050株/hm2。实施抚育间伐后,在采伐林隙和空地补造实生白桦、水曲柳、蒙古栎、胡桃楸等阔叶树,密度为2250~3000株/hm2。对于个别林分质量较差的人工落叶松林,可按照50.0%的蓄积强度进行块状皆伐或带状,形成6~10m带宽的采伐空地,补造水曲柳、白桦、蒙古栎等阔叶树,形成嵌套混交林,每年进行1~2次割灌除草,改善幼树生境。3)对林龄20a以下,郁闭度超过0.8且分布均匀的人工落叶松幼龄林进行透光伐,伐除干型较差、长势不良、分布不合理的林木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,郁闭度控制在0.7左右,保留密度1050~2250株/hm2。抚育间伐后,在采伐林隙和空地补造实生白桦、水曲柳、蒙古栎、胡桃楸等阔叶树,密度为2250~3000株/hm2。对于个别林分质量较差的林分,按照4m带宽进行带状采伐,采伐强度在30.0%~40.0%,采伐后补造白桦、水曲柳等阔叶树,形成带状混交林。上述3种经营类型,在林冠下更新幼树后的3年内,每年进行1~2次割灌除草,清除妨碍幼苗生长的灌木杂草,促进幼苗生长(图2)。2.1.3不同密度带丝合林分造林技术通过间伐改造现有林分的树种结构、空间结构,诱导形成阔叶混交林。1)对林龄30~50a的天然柞树中龄林进行生长伐,遵循“密伐稀补”的原则,对过密林分进行透光伐,对稀疏林分进行补植补造。对于干型较差的林分,采取强度为35.0%左右的择伐措施。2)对于林龄30a以下的天然柞树林进行透光伐,伐除干型较差、长势不良、分布不合理的林木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,间伐后林分保留郁闭度应不低于0.7,保留林分密度1080~2340株/hm2。实施抚育间伐后,在采伐林隙和空地补造实生落叶松、白桦、水曲柳、蒙古栎、胡桃楸等树种,株数密度控制在2250~3000株/hm2。对于稀疏林进行割灌除草和卫生清理,改善林分生长条件,对局部密度过大的林团进行透光伐,降低密度。择伐后,在林冠下和林隙内补造水曲柳、蒙古栎、胡桃楸和紫椴等树种,此后3年内每年进行1~2次割灌除草,清除妨碍幼苗生长的灌木杂草(图1)。2.1.4抚育间伐强度通过抚育间伐、补植补造红松、云杉,将现有人工落叶松林培育成为复层针叶混交林。1)对林龄30a以上的近成熟林,可进行择伐(蓄积强度为30.0%~45.0%),对于Ⅳ和Ⅴ级木较多,没有取材价值的低效林,可同时进行卫生伐,清除Ⅳ和Ⅴ级木。采伐后在林隙林冠下补造实生红松和云杉幼苗,密度为2200~3000株/hm2。2)对林龄20~30a的人工落叶松中龄林进行生长伐,伐除干型较差和长势不良的林木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,林分郁闭度控制在0.6左右,保留林分密度750~1050株/hm2。实施抚育间伐后,在采伐林隙和空地补造实生红松和云杉,株数密度控制在2200~3000株/hm2。对于个别林分质量较差的人工落叶松林,可按照50%的蓄积强度进行块状皆伐或带状,形成10m或4m带宽的采伐空地,在其中补造红松和云杉,形成嵌套混交林。3)对林龄20a以下,郁闭度超过0.8且分布均匀的人工落叶松幼龄林进行透光伐,伐除干型较差、长势不良、分布不合理的林木,以及Ⅳ和Ⅴ级木。间伐后林分郁闭度控制在0.7左右,密度960~2200株/hm2,实施抚育间伐后,在采伐林隙补造实生红松、云杉,密度为2200~3000株/hm2。对于个别林分质量较差的林分进行择伐,强度为30.0%~40.0%,采伐后补造红松和云杉。上述3种经营类型,在林冠下更新幼树后的3年内,每年进行1~2次割灌除草,清除妨碍幼苗生长的灌木杂草,以促进幼苗生长(图3)。2.2定向培训运营模式小组定向培育经营模式组的模式类型较多,培育对象主要为落叶松、红松、蒙古栎、胡桃楸用材林以及部分坡度低于10°且立地条件较好的公益林。2.2.1抚育近成熟林和中龄林根据林业行业标准《长白落叶松、兴安落叶松纸浆林培育技术规程》等,培育短轮伐期的工业原料林。1)对林龄40a以上的近成熟林和林龄20~30的中龄林进行带状采伐,形成10~15m采伐带,在采伐带内新造落叶松Ⅰ和Ⅱ级苗,造林密度为3000~3500株/hm2。2)对20a以下的幼龄林进行低强度透光伐,采伐强度控制在15.0%以内。3年内每年进行1~2次割灌除草。第10年、15年进行抚育采伐,立地条件较好的小班可在20年左右进行主伐(图4)。2.2.2林分密度控制根据林业行业标准《速生丰产用材培育技术规程》,培育中、小径落叶松用材林。1)对于林龄20a以下的林分,主要进行透光伐,采伐株数强度控制在25.0%左右,每5年进行一次调整,林分进入中龄林阶段后,林分密度控制在500~1050株/hm2。采伐对象为采伐林分中的不健康、生长弱的林木,改善林木生长发育条件,促进林分生长,林分郁闭前,每年进行1~2次割灌,清除妨碍林分生长的杂草灌木,为幼苗生长创造良好的条件。2)对于年龄11~20a的林分,主要采取生态疏伐措施,伐去不健康、没有生长优势的林木,利用达到小径材培育方向直径的林木,每5年调整一次林分密度,采伐株数强度20.0%,林分密度最终控制在960~2100株/hm2。在立地条件较好、生长较均的林分,可采用小面积块状皆伐,然后更新造林(图4)。2.2.3抚育中、小重坡林分,确保抚育长根据林业行业标准《速生丰产用材培育技术规程》,培育优质落叶松大径材。1)对于30a以上的近成熟林,进行单株抚育,采伐与培育目标树竞争的林木,采伐强度控制在15.0%左右,保留株数控制在450~870株/hm2;对于生长均匀,立地条件较好,且大多林木达到目标直径的林分进行小块状皆伐,更新造林(图5)。2)对于20~30a的中龄林,主要经营措施是确定培育目标树后进行单株抚育、透光抚育,每5年一次,伐除不健康和没有生长势的林木,择伐部分达到中径材的林木,采伐强度控制在15.0%~20.0%,密度控制在600~1050株/hm2,郁闭度保持在0.6以上。3)对于11~20a的幼龄林,主要采取透光间伐措施,采伐不健康、没有生长优势的林木和与培育目标树竞争的林木,并可择伐达到小径材培育方向直径的林木,每5年调整一次林分密度,采伐株数强度为20.0~35.0%,林分密度最终控制在750~1500株/hm2,林分郁闭度保持要在0.6以上。4)对于10a以下的幼龄林,在林分郁闭前每年进行1~2次割灌抚育,清除杂草,有条件可进行施肥;林分郁闭后伐除生长势弱的林木,林分密度控制在1200~2700株/hm2,郁闭度保持在0.6以上。2.2.4抚育红松天然林根据林业行业标准《速生丰产用材培育技术规程》等,培育优质红松大径材。1)对于40a以上的中龄林,进行单株抚育,择伐利用达到培育方向直径的林木,采伐与培育目标树竞争的林木,采伐强度控制在15.0%左右;对于生长均匀,立地条件较好,且大多林木达到方向直径的林分进行主伐择伐或小块状皆伐,并及时进行更新造林,在林分内局部郁闭度低于0.4的区域补造水曲柳、紫椴等阔叶树,形成以红松、云杉为主的红松阔叶林(图6)。2)对于30~40a的幼龄林,主要经营措施是确定培育目标树后进行单株抚育、透光抚育,每5年进行一次调整,伐除不健康和没有生长势的林木,择伐利用部分达到中径材的林木,采伐强度控制在15.0%~20.0%,密度控制在900株/hm2左右,郁闭度保持0.6以上。3)对于11~20a的幼龄林,主要采取透光伐,确定培育目标树,采伐不健康、没有生长优势的林木和与目标树存在竞争关系的林木,并可择伐利用达到小径材培育方向直径的林木,每5年调整一次林分密度,采伐株数强度20.0%左右,林分密度最终控制在1500株/hm2左右,林分郁闭度保持在0.6以上。2.2.5不同林分类型红松培育目标树选择培育红松人工林果材兼用林。1)依据林分现状特点,首先伐除林分中不健康和没有培育前途的林木,降低林分密度,每5年进行一次密度调整,采伐强度为株数强度的15.0%~25.0%,选择干型通直、生长旺盛的红松作为培育目标树,35a以下林龄保留培育目标树600~2100株/hm2。在采伐空隙和透光性较好的林隙内栽植乡土珍贵阔叶树种,如水曲柳、核桃楸、黄波萝等;林龄50a左右时,保留360~700株/hm2;在采伐空隙栽植乡土珍贵树种,最终培育成红松与珍贵树种混交的复层异龄果材兼用林。2)在丰年采收后的冬季,截去主干以下3层轮枝,12,13,14地位指数的截干林龄分别为35~40a,30~35a,25~30a、截干高度保持在8m或12m以上,并在截干时调整密度(以600株/hm2为宜)。2.2.6林分密度原则通过间伐、补植补造等措施,培育以柞树为主的用材林。1)对60a以上的成熟林进行主伐择伐,采伐利用达到目标要求的林木,采伐强度在35.0%左右,保留郁闭度不低于0.5。采伐后在林隙和空地内混交营造蒙古栎、红松(云杉)、水曲柳,造林树种比例为6柞3红(云)1水(胡),造林密度为2800~3000株/hm2。2)对30~40a的中龄林,密度低于1000株/hm2的,应以低强度生长伐为主,伐除生长不良木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,林分保留郁闭度不低于0.6。同时在林下补造蒙古栎、红松(云杉)、水曲柳,树种比例为6柞3红(云)1水(胡),造林密度为1800~2200株/hm2,造林后3年至少进行5次割灌除草,提高造林成活率。对于密度在1500株/hm2以上的林分,采用生长伐,伐除生长不良木,以及和Ⅳ和Ⅴ级木,同时在林隙混交补造以蒙古栎为主,包括红松、云杉、水曲柳、胡桃楸树种的混交林,并适时进行割灌除草。3)柞树中、小径材林株数密度应较一般柞树林提高20.0%左右,以确保干型通直,林分采伐期在30年以下,材径方向胸径为10~20cm。对于林分平胸径径阶8~16cm的林分,密度控制在780~2340株/hm2,平均胸径18~22cm的中径阶林分,密度控制在1000株/hm2左右。2.2.7抚育成熟林木培育胸径在30cm的胡桃楸大径材,产果量大于3000kg/hm2的胡桃楸果材兼用林。1)对林龄50a以上成熟林进行低强度择伐,伐除生长不良、干型弯曲的单木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,按照15.0%蓄积强度采伐一定数量成熟林木,保留结实能力强,生产力大的单木和林下更新木。同时,按照8胡桃楸、1水(柞)、1红(落)的比例林冠下混交造林,密度为1500株/hm2。2)对30~50a的近熟林和中龄林,采取生长伐和卫生伐,伐除林分中不健康和没有培育前途的林木,每5年调整一次密度,采伐强度为株数强度的15.0%~25.0%。选择干型通直、生长旺盛的胡桃楸作为培育目标树,在采伐空隙栽植乡土珍贵阔叶树种核桃楸、水曲柳、黄波萝等,混交比例为8胡1水(柞)1黄,最终方向是形成以胡桃楸为主的果材兼用林。2.3不同郁闭度中林的抚育管理结合当前苗木市场对中、大苗木不断增大的需求,开展林苗一体化复合经营模式建设。经营对象为坡度小于10°的人工针叶林公益林或需要改造的商品林。在现有林中套种红松、云杉幼树,培育造林绿化用苗。1)对于郁闭度0.7以上落叶松人工幼龄林,应采取透光伐措施,降低林分郁闭度,伐后保留株数控制960~2700株/hm2,郁闭度控制在0.6以下。2)对于郁闭度已经在0.6左右的幼龄林,可采取割灌和人工修枝措施,改善林分卫生条件。3)对于郁闭度0.7以上的中龄林,进行生长伐或生态疏伐,伐除生长不良木和部分达到培育目标直径的林木,施工后全林保留郁闭度应不低于0.6。4)对于郁闭度0.6以下的中龄林,可采取割灌除草和人工修枝措施,清林林地卫生,为林下造林创造良好环境。抚育后,在林冠下栽植红松和云杉幼苗(初值密度为2200~2500株/hm2),此后3年内每年进行1~2次割灌除草,确保幼苗生长环境。2.4地下运营模式组林下多种经营模式组对象为经营强度不高的公益林、防护林以及抚育经营后处于间隔期的林分。2.4.1低强度间伐+透光结合现有林抚育,林下种植中草药,形成森林保护与林下中草药种植相结合的经营模式。1)对于郁闭度在0.7,林分密度1000株/hm2左右的林分,应采取低强度间伐并清理林分卫生,提高林内光照度,为点播参种创造适宜场地环境。2)对于郁闭度在0.8以上,林分密度2500株以上的林分,应采取透光伐或生长伐,伐除生长不良木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,确保林分均匀分布,进行参种点播。点播密度约为45万株/hm2,正常出苗率75.0%~85.0%。第2年出苗后对林分进行封禁保护,每年秋冬季进行人工修枝和低强度单株割灌,保持林内透光通气,人参起获期15年内不宜进行任何其它人为活动(图7)。2.4.2调整林分结构通过间伐、割灌除草等措施,林下栽植山野菜(刺龙芽为主),形成林菜复合经营模式。1)对郁闭度大于0.6的林分进行抚育间伐,伐除生长不良木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,同时调整林分水平布局,提高林木分布的均匀度。进行人工修枝,提高林分透光通气,调整后林分郁闭度应在0.6左右。2)对部分林分内刺龙芽植株较少,密度过大的幼龄林(林龄15a左右),可先进行间伐、人工修枝和割灌等清林措施,改造林内环境,使之适宜刺龙芽生长。然后在人工在林下栽植刺龙芽,春季栽植前进行穴状或带状整地,选择高度为50~100cm的苗木,随挖随栽,为促进根蘖苗萌生,最好采用大穴整地,株距离1~1.5m,行距1.5~2.0m,一般定植当年要进行2~3次除草抚育,第2年抚育1~2次。2.5推广抗癫痫药物防护林增效培育模式组经营的主要对象为坡度在15°以下的人工水源涵养林。2.5.1抚育间伐时对中幼龄林进行经营通过抚育间伐和补植造林措施,将现有针叶人工林诱导成针阔混交林,提高其生态防护功能。1)对于以乡土树种栽植形成的长白落叶松和红松林,主要经营措施是通过采伐小径级木和不健康林木,调整林分密度和林木的分布格局。对于此类近成熟林,应采取采伐强度在35.0%左右的择伐,伐除达到大中径材规格的林木,同时伐除生长不良木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,伐后郁闭度控制在0.5以上;对于中幼龄林,间伐蓄积强度应为15.0%左右,保留郁闭度不低于0.7。采伐后补植乡土阔叶树种、顶极树种(蒙古栎、落叶松)、珍贵树种(水曲柳、胡桃楸)等,补植树种比例大致6柞(水)2胡1红1黄,补植密度应控制在1500~2250株/hm2,逐步诱导林分向复层异龄混交林方向发展。2)对于以日本落叶松人工林,其经营措施主要是密度控制。对于近成熟林应大强度采伐林分中的大中径木,降低林分密度和林木分布格局,一般采伐蓄积强度在35.0%左右,采伐后林分郁闭度不低于0.5;对中幼龄林进行抚育间伐(采伐蓄积强度25%),伐除生长不良木,以及Ⅳ和Ⅴ级木,间伐时注意保护原有林下植被。在采伐空地补植水曲柳、柞树、胡桃楸、红松、云杉等乡土针叶树和阔叶树种,补造比例约为7阔3针,密度控制在1500~2250株/hm2,诱导林分向针阔混交林方向发展(图8)。2.5.2调整林分密度和其抚育密度针对现有林水平分布不均匀、林分垂直结构不明显;林分树种结构过于单一,防护林效益较低;由于防护林的