低效林改造经营技术

摘 要: 本文通过文献综合阐述了低效林概念、成因及其改造技术, 分析了自然地理因素和非自然因素在我国低效林形成中所起的作用, 提出了树种选择、层次结构的改善、培育措施及封山育林等四种低效林分改造技术, 并阐述了改造后的效益变化状况。

关键字:低效林；改造措施；形成原因：经营措施

1、低效林的概念及成因

1.1 低效林的概念

低效林即低效防护林，是在长江中上游防护林工程建设实践中提出的新概念。但目前低效林的概念很多，尚不统一。与低效林有关的概念，诸如低质低效林、“三低林”（低产林、低质林和低效林、低效林）等[1]。从恢复生态学的角度， 将低质低效林定义为是指进展演替的初期或逆行演替的结果森林合理的结构尚未形成或遭到破坏，林木个体质量低劣，自然生态效益及社会经济效益低下的林分。低产林是指林分产量（值）低于同类立地条件下相同林分平均生长量或蓄积量的林分。低质林是指林分的木材质量差，其商品价值低于同类立地条件下相同林分平均的林分。低效林是水源涵养和水土保持效益差的林分或生长量低于同类立地条件下相同林分平均生长量林分的总称。在前人研究的基础上，经过长期生产实践的总结，将低效林初定义为是指受到强烈的自然和非自然因素的干扰破坏， 林分系统功能呈逆向发展趋势，系统组成成分缺欠，林木生长缓慢，质量低劣，植被总盖度低，林下土壤结构受到严重侵蚀，最终表现为保水保土功能差，整个林分生态系统几乎丧失自我恢复能力，其防护效益差或经济效益低的林分。

2007年国家林业局发布的林业行业标准《低效林改造技术规程》中将低效林( Low Function Forest)定义为“受人为因素的直接作用或诱导自然因素的影响, 林分结构和稳定性失调, 林木生长发育衰竭, 系统功能退化或丧失, 导致森林生态功能、林产品产量或生物量显著低于同类立地条件下相同林分平均水平的林分总称”[2] , 从而使低效林的概念有了统一的标准。 1.2 低效林的成因

低效林分布范围广, 其形成原因根据分布区的差异存在很大不同, 不仅取决于自然因素, 与社会经济条件也有着十分密切的关系, 归纳起来主要成因有：自

然因素、人为干扰、经营管理不当、没有遵守适地适树的原则、林分密度过大、病虫害影响、林龄过大同时更新功能丧失等[3]。

由于人为或自然的因素，有很大一部分林分的生产力低下、单位面积产量和生长量低，林分结构差，涵养水源、固持土壤的功能低劣，整个林分呈现出典型的低质低效特征。在人口密度较高的林区, 由于乱砍滥伐、过度整枝与樵采等人为原因, 森林遭到严重破坏, 剩余的低劣林木最终形成残次林[5、6]。人工林的抚育管理是森林经营的重要环节, 但目前一些地区造林措施粗放, 造林后经营措施未跟上, 管理水平差, 造成经营型的低效林。技术薄弱、种苗质量差和缺乏科学而有效的管理手段是形成低效林的主要原因。由于对造林地自然属性评价不当, 造成树种配置、种苗质量和营造技术等方面技术措施失误, 每一树种都有其适应生长的土地类型，固定土地类型上树种选择不当，是导致低效林的形成的主要原因。抚育间伐在森林的生长发育过程中占有举足轻重的作用，林分密度决定着林分的生产力, 但同时也决定着林分对水分的消耗。林分结构不良, 树种组成单一, 优势树种或主要伴生树种遭受病虫严重危害, 结构和组成失去完整性, 森林生态功能和经济生产能力大大降低, 形成低效林。林分进入过熟期后,林木逐渐衰竭枯亡, 而自身又不具备自我更新的能力, 导致林分低效形成。

2、低效林的分类

按低效林分的起源进行划分，低效林可以分为低效次生林( low function secondary forest)和低效人工林( low function plantation)[7]。低效次生林是指原始林或天然次生林因长期遭受人为破坏而形成的低效林，可分为残次林、劣质林、低效灌木林等类型。低效人工林是指人工造林及人工更新等方法营造的森林，造林或经营技术措施不当而导致的低效林，可分为低效纯林、树种(种源)不适林、病虫危害林、经营不当林、衰退过熟林等类型。按低效林分的功能进行划分可分为低效防护林(低效生态林)和低质低产林(低效经济林)。低效防护林( low funct ion protection forest)是以发挥森林防护功能为主要经营目的且功能显著低下的林分，主要包括低效的水源涵养林、防风固沙林、水土保持林等，如长江上游防护林体系建设中产生的大面积低效柏木纯林。低质低产林( lowquality and y ield forest)是以林产品生产为主要经营目的且产量、质量显著低下的林分，主要包括低效的用材林、薪炭林、木本粮食林、木本油料、工业原料特用林等，如长江流域以南

常见的杉木、马尾松残次林等。

3、低效林的改造措施

低效林改造是为改善林分结构, 开发林地生产潜力, 提高林分质量和效益水平, 对低效林采取的各种营林措施, 是森林经营过程中所面临的必须解决的一个重要问题。低效林的改造, 在全国各地, 从生产与科研方面都做过很多工作, 其方法归纳起来主要有以下几种：树种选择、改善层次结构、培育措施和封山育林。 3.1 树种选择

在树种选择过程中, 首先应遵循适地适树原则。因地适树林木更新时优先考虑天然更新，树种尽量自然下种[8]。需要人工更新时，必须保证适地适树、适地适种源，尽可能利用乡土树种；必须引入外来树种时，应分阶段小心引入[9]，从而避免外来物种入侵，给周围生态环境造成威胁。如四川宜宾市草坪区七星山林场, 伐去原本生长较好的马尾松林, 大面积营造巨桉, 由于施了底肥,巨桉初期生长旺盛, 但1 年过后, 全部枯萎、死亡。经研究表明, 巨桉的根系不断继续向下延伸, 吸收不到水分和养分。适地适树对地力恢复具有重要的作用。 3.2 改善层次结构

低效林分改造重建的一个重要步骤就是要考虑建立良好的层次结构, 其核心是盖度设计使层间具有最佳的盖度镶嵌性。在低效林分中的低山、深丘林型组的改造中提出[10], 应以提高乔木层的盖度及生长质量为主与建设盆周山地速生丰产用材林基地相结合。浅丘林型组进行盖度设计时, 宜乔灌层并重。乔木层以培育用材林、经济林为主; 灌木层以生产薪柴和饲料为主。将灌木层盖度增大到0.40~0.60时, 乔木层郁闭度应提高0.30~0.50以上, 使其与灌木层形成互相镶嵌的格局。

因此要重点考察树种的混交特性, 包括层次的主次、乔灌层配置、树种的固氮能力等关系。适当考虑防护林、用材林、经济林的比重, 做到乔、灌、草的合理配置, 充分发挥森林的多种效益。当然, 树种必须具有生长快、郁闭成林早、枝叶繁茂、落叶多且易分解、病虫害少、根系发达、适应性强和耐荫性强等特点。

近自然林业要求林分结构由单层同龄纯林转变为复层异龄混交林。近自然林业在混交造林的基础上，还要求复层异龄经营，复层林的形成主要通过保护原生天然植被、错落树种混交配置和异龄经营等措施来实现，通过择伐和更新促进初

级林分的异龄化，进一步增强林分的复层化。复层异龄经营一方面显著提高了林分的抗风灾能力，有利于森林防护功能的不间断的持续发挥; 另一方面也有利于林分内合理的自然竞争，促进目标树木的生长。不同龄级林木的演替生长，增强了木材生产的可持续供给和森林的可持续经营[11]。

单株抚育管理和择伐利用是与复层异龄经营相一致的经营方式，是促进木材生产的可持续供给和森林可持续经营的具体措施，同时意味着持续的抚育管理，且以培育大径级林木为主。这样使每株树都有自己的成熟采伐时点，都承担着社会效益和经济效益，大大提高了木材经营的质量和森林的综合效益[12]。

如对地形平坦的华山松、云南松等低效用材林分采用带状抚育采伐，采伐带宽为林分平均高的一半，保留带与采伐带宽度一致。对采伐带作业时，应同时对保留带实施下层疏伐，降低保留带的密度，提高林木的生长量。采伐带整理后需补栽与立地条件相适应的树种，使之形成松阔混交林分。主要栽培树种为川滇桤木。对华山松、云南松等密度过大的低效用材林分，采用下层抚育间伐的改造方式进行下层疏伐，砍小留大、砍弯留直、修枝、除草, 清除病害木，加强抚育管护。 3.3 培育方式

3.3.1 补植补播 低效林的林木密度不合理、长势弱, 林地土壤因受侵蚀趋于贫瘠, 改造时应采用合理的培育措施以改善林木密度, 进而恢复和促进林地生产力。对林木密度小的低效林进行改造, 补植和补播是主要的措施。人工林尽可能均匀补植成行或成团,定位开窝; 天然林则补植成团, 选择耐荫性强的树种, 以乔木层原有树种和适宜混交的树种优先, 大苗栽植, 灌木可采取补播的形式。如旺苍县在低山紫色土柏木强度侵蚀林分中补植柏木、桤木、刺槐( 3000株/hm2) , 同时补播马桑, 2 年~ 3 年即基本郁闭。又如江油县改造深丘黄壤强度侵蚀林分时, 补植马尾松、湿地松、刺槐、桤木等树种, 林分迅速郁闭, 林地突然侵蚀明显减轻。此外乐至县在柏木疏林中补植马桑, 两年后林地的水土流失就明显减少。

补植补播适用于树种组成单一、郁闭度较小、林木分布较均匀的残次林、劣质林及低效灌木林。根据林地目的树种林木分布现状确定补植方法, 通常有均匀补植、块状补植、林冠下补植和竹节沟补植等方法。该法优点是对原有生境改变小, 播种易发芽成苗, 植苗也易成活, 还可减少工作量, 易于获得成功。如旺苍县在柏木低效林内隙地下补植柏木、桤木、刺槐3000~4500株/hm2, 同时点播马桑、

黄荆或紫穗槐, 3 年后幼林接近郁闭, 水土流失明显减缓[13]。

3.3.2 调整群落密度和结构 对林木密度大的低效林进行改造, 调整群落密度和结构, 控制林分生产力成为改善林分生长状况的有效途径。如在年降水量450 mm 的山西省方山县, 当林分密度达3330株/hm2 时, 林分基本停止生长或出现枯死现象。因此, 针对于密度过大的林分主要采用间伐、整枝等技术措施, 降低林分密度, 控制群落生产力, 使得林分耗水与环境供水之间保持一个相对平衡的状态, 从而使个体林木的生长状况有所改善。

3.3.3 营造混交林 树种单一、集中连片栽植的人工纯林, 引入混交树种, 可以改造林地条件、增加易腐枯落物数量, 以提高林分抗逆能力及生产能力。如大足县西山林场将马尾松低效林进行重造, 用0.77及0.23的比例, 行间混交湿地松和刺槐。生长衰败、难以复壮的低效林分, 可以采取全砍重造措施。如富顺县浅丘黄壤马尾松强度侵蚀的“小老头”树林砍后重造, 栽植杉木、露丝柏、湿地松、喜树、黑杨等, 4年后, 林分生长良好, 防护效益明显。多数属于中度侵蚀的低效林分, 乔灌层盖度分别达到0.3~ 0.4以上者, 可通过壅蔸、种绿肥、松土、施肥等措施以促进灌木草本层生长, 加快林地覆盖, 改善林分的防护效益。如简阳等地对柏木中幼林分施肥, 合江县和纳溪县改造栎类低效林时, 采用春秋两次复垦、并在第三年施氮肥的做法, 效果都较明显。

针阔混交林与纯林相比，由于物种多样性和结构复杂性，从而表现出对外界不良因素干扰的抵抗能力较强，具有较佳的涵养水源、固持土壤的能力和维持较高生物多样性、生物生产力的功能[14]，充分体现了不同空间尺度的风景变化，其生态功能仅次于常绿阔叶林，是生态与经济效益结合较好的一种森林类型。针阔混交搭配可造就生产力高、结构丰富的森林。特别是增加阔叶树种，可为立地提供更多的枯枝落叶腐殖质肥料，增强林地肥力，加上近自然林业保护原有天然植被、顺应自然更新，能更好地增加森林生态系统的生物多样性，有利于建立起更加稳定的植被群落，从而能增强森林生态系统自身对病虫害等自然灾害的消化和控制能力，减少病虫害等自然灾害的发生；同时，增加阔叶树种，降低了植被群落的油脂含量，将更有利于减少和降低森林火灾的发生。

3.4 封山育林

封山育林多是将天然或人工林分封禁一个时期, 利用天然或人工下种, 通过

育林、保灌、护草, 促进群落的进展演替。封山育林可以结合补植、补播、全砍重造对低效林分进行改造, 也可单独进行。据研究, 三江流域气候温暖湿润, 低效林分又多具有再生恢复的土壤和植被基础, 适于封山育林。经过封育而成长起来的林分多为混交复层、结构稳定、防护抗灾能力强的林分。适用于有目标树种天然更新幼树幼苗的林分, 或有具备天然更新能力的阔叶树母树分布, 通过封育可望达到改造低效林分的目的, 包括封禁育林和人工促进两种措施。改造对象主要为残次林和低效灌木林。对乌江流域中下游退耕还林和控制水土流失效益的标准样地的观测结果显示, 坡耕地进行封育改造后,第1年侵蚀量减少59.4%, 第2 年减少89.1%[15]。国家林业局在1994年发布了封山育林的技术规程,并在2004年进行了修订, 对封山育林的相关术语、类型和方式的确定、年限、适用条件等做了规定, 对封山育林工作有很大的指导规范作用[16]。

适用于有目标树种天然更新幼树幼苗的林分, 或有具备天然更新能力的阔叶树母树分布, 通过封育可望达到改造低效林分的目的, 包括封禁育林和人工促进两种措施。改造对象主要为残次林和低效灌木林。对乌江流域中下游退耕还林和控制水土流失效益的标准样地的观测结果显示, 坡耕地进行封育改造后,第1年侵蚀量减少59.4%, 第2 年减少89.1%[17]。国家林业局在1994年发布了封山育林的技术规程,并在2004年进行了修订, 对封山育林的相关术语、类型和方式的确定、年限、适用条件等做了规定, 对封山育林工作有很大的指导规范作用[18]。

4 低效林改造后的效益评价

四川三江流域马尾松低效林改造后各层次多样性的变化[19];改造前, 林分乔、灌、草多样性能指数占的比例分别为0.00, 0.42 和0.58, 改造后6 年林分乔、灌、草多样性指数占的比例分别为0.22, 0.58 和0.20。其林冠层和灌木层盖度迅速增加, 草木盖度随改造恢复时间的延长逐渐下降。灌木层中植物随森林环境的逐渐形成而发生改变, 改造前无阴性植物, 而改造后中性和阴性植物增多。研究表明

[20]

, 柏木低效林分改造后各试验组合的草本、灌木盖度分别增加16.7%~33.3%和

18.3%~48.3%,平均增加20% 和35.1%,上层木生物量增大10.8%~ 44.1%,平均增长31.7%,土壤非毛管孔隙和总孔隙度平均提高1.4%和7.3%;土壤贮水量平均增加48.2 mm, 增加百分率平均89.8%。马尾松低效林分各改造试验组合草本、灌木盖度分别增加30.7%~53.3%和13.4~16.7,平均增加45.4%和15.2%。上层木生物量增

长36.7%~60.8%,平均增长45.2%。林下植被生物量增长332.6%~ 699.2%,平均增长569.9%,土壤非毛管孔隙和总孔隙度平均提高3.3%和9.2%;土壤贮水量平均增加82.3mm,增加百分离平均98.2%。林分改造对于林地侵蚀也有很大的影响, 土壤侵蚀模数显著下降, 改造后林分在一定时间内的侵蚀模数大大降低。如三江流域改造前林地土壤侵蚀模数介于3936km2/年~5076km2/年之间。经改造7年后, 与对照相比, 平均降低约73.4%[14]。研究表明[21];马尾松林改造6年后,93%的样地都已进入微度侵蚀等级, 7%处于轻度侵蚀;而对照林分100%的样地仍处于中度以上侵蚀等级,其中强度侵蚀占30%,极度侵蚀占60%。三江流域马尾松低效林改造后土壤有机质等有大幅度提高, 与对照相比, 增长2.31%~68.03% 。

5 研究发展方向及趋势

低效林改造重建属于国土治理的一个重要方面, 是兴利除害、改善生态环境、治理水土流失的一条有效途径。改造低效林的目的是使现有低效林分达到经营损益合理、保持水土以及提高其综合效能。因此, 在进行低效林的改造和重建时, 应以恢复近自然林为目标, 基本保持原有植被条件下, 结合适当的生物、林政措施对低效林分加以改造, 因地制宜地发展多林种、多层次结构。最终达到增强森林涵养水源和保持水土的防护功能, 变低效为高效, 变纯林为混交林, 变疏林为密林, 变单层林为乔、灌、草结合的复层林, 改低产为高产, 改劣质为优质, 提高森林的生态效益和经济效益, 充分发挥森林的多种功能。

对于已实施封山育林多年、林分涵水固土功能较强、经济效益低下的低效林, 必须进行高效培育改造, 宜采用投入强度大于一般意义上的低效林改造经营模式, 以便取得更大的经济效益和生态效益。现今应以林分生产力和经济效益为主要经营调控目标, 根据低效林分中树种资源现状和当地的社会经济条件和市场需求情况确定合理的高效培育对象、高效培育目标和高效培育技术及其开发利用途径。

通过对低效林的改造重建, 改善了林分的生态环境, 保持了水土, 减少泥沙的流失, 控制林地水土流失, 降低人类及畜禽对防护林生态系统干扰强度, 维护与提高防护林生态系统管理及林地涵蓄降水能力等技术途径, 达到防护林生态系统协调与平衡, 从而形成涵养水源、保持水土、持续稳定发挥高效益的防护林森林生态系统, 提高了低效林的经济收入, 提高了群众造林护林的积极性。

低效林分改造的历史悠久, 实践活动丰富多彩, 但其理论研究却相对滞后。前者是生产上的迫切需要, 后者则是由于低效林改造技术的复杂性所致。从低效林分现状来看, 改造任务艰苦, 同时潜力也大。这主要是现有低效林资源比重大、林龄低、尚处于生长旺盛阶段, 而且是因为林分单位面积株数少, 经营粗放, 但只要依靠科技、坚持不懈、措施得力, 并实行防治并重、综合治理, 以最大限度地发挥林地资源的生产潜力, 满足人们日益增长的对森林的生态效益、社会效益和经济效益的需求, 达到地尽其用、林尽其效的目的, 恢复和改善生态环境的愿望就能实现。

6 存在的问题及建议

低效林改造可以提高森林生态系统的经济与生态潜力, 是我国林业建设中的一个重要内容, 尽管目前针对低效林改造工作已有很多的研究和实践, 但低效林的改造不但涉及技术因素, 还涉及很多政策因素, 在实际的低效林改造工作中要着重处理好以下问题。

1) 政策及管理方面。政策方面存在的主要问题是现有木材生产限额标准过于统一, 对某些地区的低效林改造在一定程度上起到了制约作用。在这些地区存在着残败低效林分, 需要采取抚育间伐、抽针补阔、调整林分树种结构等措施进行改造, 但由于受到下达给当地的采伐限额的限制, 改造工作不能顺利实施。另外, 木材税费过高, 占了木材总销售额的40%以上增加了低效林改造的成本, 尤其对低效防护林改造, 其经营性质属于公益性, 更需要国家在限额、税费等政策上给予倾斜和调整。最后, 对采取抚育间伐和调整林分结构等措施改造的低效林分, 必须加强改造期间的施工管理, 保证改造活动中严格按照设计施工, 避免乱砍滥伐林木, 严格杜绝在低效林改造的同时造成林地的损毁。

2) 技术问题, 主要表现在以下几个方面: (1) 林分结构问题, 树种结构单一是产生低效林的主要原因, 如四川省长江上游防护林建设中形成的大面积马尾松低效林和柏木低效林, 以及在南方许多低山丘陵区, 对低产用材林的更新改造采用的树种多为桉树和相思等速生树种, 主要为短周期工业原料林的集约经营。低效纯林林分结构稳定性差, 易遭受病虫危害,因此低效林改造过程中应避免树种单一, 着眼于形成针阔混交、乔灌草合理配置的稳定的林分结构。(2) 经营水平问题, 从上述描述中可以看出, 低效林改造工作涉及低效林成因分析、类型划

分和改造方式选择等一系列环节, 尽管目前国内很多研究与实践部门在长江中上游防护林和“三北”防护林建设中对低效林改造做了许多工作, 也总结出一些技术措施与经验,并在生产实践中积极推广, 但在大面积的次生林区,低效林改造仍以树种更换为主, 针对不同成因的低效林类型提出的针对性强的改造技术和模式还十分有限, 需要进一步加强和深入提炼研究。 参考文献

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