基于近自然视角的矮林经营技术研究

郭诗宇，陈 云，王传吉，陈兴国，陈士云，石林曌

(1.湖北生态工程职业技术学院，湖北 武汉 430200；2.湖北省林业局外资办，湖北 武汉 430079；3.湖北省谷城县林业局天保中心，湖北 襄阳 441600；4.湖北省钟祥市盘石岭林场，湖北 荆门 431900；5.湖北省钟祥市花山寨林场，湖北 荆门 431901)

1 引言

森林按照起源不同可分为乔林、矮林和混乔矮林。矮林是指全部由萌生树组成的森林，与林分的高矮无关[1]。以矮林作为经营目标在国内外都是一种传统的经营方式，主要是为了提供薪柴、木炭和菇耳原料[2]。据联合国粮农组织公布的数据[3]，欧洲国家有多达2300万hm2的矮林。20世纪中叶以来，这些国家逐渐将矮林转变为连续覆盖的乔林，以减轻频繁砍伐可能对土壤、景观和生物多样性造成的负面影响[4]。意大利主要通过限制伐桩的萌芽能力、间伐萌条以降低林分的密度等方式，创造矮林向乔林转化的条件，从而实现一种渐进式的转变[5]。

我国现有大量以栎类为主的矮林，其林分质量差、长势差、应对气候变化的能力差。当前，国际社会高度重视应对气候变化行动。中国国家主席习近平2020年9月22日在第75届联合国大会上指出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”2020年12月12日在联合国气候雄心峰会上进一步宣布：“到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，森林蓄积量将比2005年增加60亿m3。”2020年12月16～18日召开的中央经济工作会议提出，“要抓紧制定2030年前碳排放达峰行动方案”，“提升生态系统碳汇能力”。研究表明，森林由于光合作用吸收CO2释放O2而在应对气候变化中具有特殊作用，其碳汇功能是尽早实现碳达峰和碳中和的重要力量。据欧洲国家研究，乔林生态系统比矮林生态系统更健康，有更高的稳定性和碳汇能力[6]。本文将以谷城县、宜城市和钟祥市的部分矮林为研究对象，从近自然的角度出发，探讨矮林转化为乔林的方法和路径，以期为退化林修复、森林质量提升和林业应对气候变化行动提供参考。

2 研究区概况与研究方法

2.1 研究区概况

研究地点主要位于谷城县，少数位于宜城市和钟祥市。谷城县地处湖北省西北部，地跨东经111°07′～111°52′，北纬31°53′～32°29′。东与老河口市隔汉江相望，北与丹江口市接壤，西与房县毗邻，南与南漳县和保康县相连，版图面积2553 km2。全县有野生植物183科735属1574种，其中国家珍稀濒危植物27种。全县有野生脊椎动物89科218属296种，其中国家重点保护动物54种。

研究区包括谷城县赵湾乡、紫金镇、城关镇、五山镇、冷集镇、盛康镇和宜城市板桥镇、流水镇以及钟祥市张集镇。研究区内矮林小班面积共600 hm2，主要树种有栓皮栎(Quercusvariabilis)、麻栎(Quercusacutissima)、槲栎(Quercusaliena)、短柄枹(Quercusglandulifera)、小叶栎(Quercuschenii)、茅栗(Castaneaseguinii)、锥栗(Castaneahenryi)、白栎(Quercusfabri)、化香(Platycaryastrobilacea)、杉木(Cunninghamialanceolata)等。

2.2 研究方法

本研究分六步进行：①矮林区划。在研究区域对矮林进行小班区划，每个小班控制在10 hm2以内。②林分调查。每个小班根据林分复杂程度和面积大小，设置3～5个100 m2样圆(半径5.64 m)进行林分因子调查。③方案设计。根据林分状况、立地条件、业主意愿和经营目标，按照近自然的理念，设计出每个小班的经营措施，并填制《小班林分描述及规划表》，具体内容包括基本信息、立地条件、林分描述、经营目标、乔木按径级分布情况、规划方案等。④施工作业。组织专业施工队伍，对矮林小班按设计方案进行施工。⑤效果评估。研究人员分组对施工小班进行评估，确定经营效果。⑥总结归纳。按照不同的矮林类型，归纳提炼出不同的经营方法和具体措施。

矮林按发育阶段不同，可分为老龄矮林、中龄矮林和幼龄矮林。与实生树不同，萌生树的年龄携带着树桩的年龄信息。萌生树的实际年龄等于树木生长的年限加上树木萌芽时树桩的年龄，也就是萌生树的年龄等于调查时树桩的年龄。如果调查时树桩的年龄为60年，萌生树生长了10年，矮林树木的年龄为60年；如果调查时树桩的年龄为60年，萌条生长了2年，矮林树木的年龄也为60年。也就是说，不管萌生树或萌条生长年限的长短，在进行林分调查时，矮林树木的年龄等于树桩年龄，但树木(萌条)生长的年限以及生长情况要另外记载清楚，以便进行施工设计。

3 结果与分析

3.1 老龄矮林经营

3.1.1 老龄矮林识别

一棵树是萌生还是实生，主要看基部有无伐桩。一般将树桩年龄在80年以上的矮林称为老龄矮林。老龄矮林的树桩直径大多在25 cm以上，树桩木质部已腐烂形成空洞，树木(萌条)主要沿树桩周边韧皮部生长，萌条较多，干形差，长势弱，无天然更新能力(种子质量差、不发芽)。老龄矮林最初都来自于实生林，由于砍柴以及培殖香菇、木耳、天麻的需要，人们每隔5～15年就会对矮林进行一次采伐。萌生树前期借助老桩的发达根系生长较快，随后进入衰退期，人们培育矮林正是利用了萌生树前期速生的特性，有利于多出产烧柴和培殖材。但矮林反复采伐造成了土壤和林分的退化，破坏了生物多样性，降低了森林的稳定性，不符合当前加强生态文明建设的实际。

3.1.2 经营技术路线

通过林冠下人工造林或局部采伐形成林隙林窗人工造林的方式，先将矮林改造为混乔矮林，然后再改造为乔林，最终形成多树种的复层异龄混交林。

3.1.3 主要经营措施

(1)林冠下更新。在现有矮林中通过点播或植苗的方式，增加林下耐阴树种，逐步实现树种替代。直播方式一般采用在栎类树种上。首先，要选择优良种子。标准是呈棕褐色或灰褐色，有光泽、饱满个大、粒重。其次，要进行催芽。可采用湿沙层积催芽，也可采用温水浸泡催芽。第三，点播。每穴放1～2粒催过芽的橡子，如未经过催芽可放2～3粒橡子。点播穴的株行距一般为2 m×2 m，如立地条件较差或鼠害严重，可采用较小的株行距，如1 m×1 m。第四，抚育。在点播后的3～5年，需要对幼苗进行间苗和定株抚育。第五，间伐。在点播后的第5～10年，可对原来的萌生树进行间伐，增加林下光照，促进更新幼树的生长。第六，在点播后10～15年可将矮林全部伐除，促进实生树的树冠发育，培育潜在目标树。第七，当实生树平均胸径达到10 cm后，按照“树干通直不分叉、树冠完整不偏冠、树木健康有活力”的原则确定目标树并长期保留，对影响目标树生长的干扰木进行伐除，对林中藤蔓进行清理割除，即按目标树经营法进行经营[7～10]。如果为了尽快实现林分替代，或是野猪危害特别严重的地方，可不采用点播方式而是采用植苗造林的方式，造林树种一定要是耐荫树种或至少是幼苗期耐阴树种，既可营造阔叶林也可营造针阔混交林。

(2)林隙林窗造林。首先，要通过间伐制造林隙或林窗。林隙一般是在矮林中伐出宽3～5 m的采伐带，中间留3～5 m不采伐，然后再伐出3～5 m采伐带，并在采伐带中植苗造林。林窗一般是在矮林中每隔一段距离伐出100 m2的方形地块，然后在方形地块中进行植苗造林。造林株行距一般为2 m×2 m或1 m×2 m，树种为本地乡土树种或珍贵阔叶树种，一般营造针阔混交林。其次，在造林后的3～5年进行抚育，确保成活。在进行抚育时，要仔细辨认经风或鸟类带来种子形成的天然更新树种，对乡土树种特别是珍贵阔叶树种，一定要予以保留。第三，当新造林初步郁闭后，对保留的矮林进行采伐并造林。第四，按实生树进行抚育，待林分平均胸径达到10cm后，开始按照前述目标树经营法进行经营。

3.2 中龄矮林经营

3.2.1 中龄矮林识别

一般将树桩年龄在20～80年的矮林称为中龄矮林。由于实施天然林保护和封山育林，有的树桩年龄在20年以上，但桩上树木生长年限与树桩年龄相差在15年以内的，不划入中龄矮林而作为幼龄矮林。中龄矮林的生活力较强，种子有萌芽能力，可以实现天然更新。在研究区，中龄矮林所占面积比例最大，是以前为香菇、木耳和天麻产业提供培殖用材的主体。中龄矮林随着树桩年龄的增大，生产力逐步降低。

3.2.2 经营技术路线

充分利用中龄矮林具备的天然更新能力，逐步将矮林转化为乔林，最终形成多树种的复层异龄混交林。

3.2.3 主要经营措施

采用转变经营法。①对单萌矮林暂不采取经营措施；对于多萌矮林[11]每个树桩留1根最优质萌条(树木)，如果2根都很优质无从取舍时可留2根，其他萌条(树木)全部伐除，并每年除萌。②对影响萌条(树木)生长的藤蔓进行清理。只需从根部砍断，可不从树木上清理下来，时间长了自然枯腐了。③对林下枯枝落叶进行清理，并对表土进行松动，以促进天然更新。④天然更新2～3年后要进行抚育、间苗和定株。④当天然更新的苗木生长10年左右，可对萌生树进行全面砍伐，并促进伐桩附近林地的天然更新。⑥当天然更新的实生树胸径达到10 cm以上后，按目标树经营法对林分进行经营，直至形成复层异龄混交林。

3.3 幼龄矮林经营

3.3.1 幼龄矮林识别

一般将树桩年龄在20年以下的矮林称为幼龄矮林。幼龄矮林一般只经过1次砍伐，树桩较小，直径在15 cm以下。胸径8 cm以上的单萌树，和实生树非常类似，只是在树干基部出现弯曲，这种萌生树也叫类似乔林。在幼龄矮林中，一般还有极少量实生树。

3.3.2 经营技术路线

幼林矮林老化程度不高，可从其中选择单萌树作为目标树进行经营，同时通过天然更新积极培育实生树。当目标树达到目标胸径后进行第一次收获性择伐，同时在实生树中选择新一代目标树，通过长期经营，逐步转化为多树种的复层异龄混交林。

3.3.3 主要经营措施

按萌条( 树木)大小不同，分别采取以下措施。

(1)生长年限为1～3年的新发萌条。只留1根最健壮的萌条，其他全部去除，持续3年去萌，将保留的健壮萌条逐步培养为单萌树

(2)生长年限为3～10年的萌条。对于多根萌条的树桩，只留1根最健壮的，其他萌条全部去除，在作业时要注意保护切口，不要让其感染病菌形成腐烂，影响材质。对于单萌树桩，视其生长情况作为潜在目标树进行培育，并对其周围影响其生长的灌木和高大草本进行清除。

(3)生长年限10年以上的树木。对于胸径10 cm以上的单萌树，如果主干通直、长势旺盛，可以选择作为目标树。目标树密度控制在每公顷150～225株，并尽量均匀分布。如果目标树达不到理想密度，可以将5 cm以上的单萌树作为备选目标树。如果10 cm以上单萌树分布不均匀，可以2～5株目标树呈群团状分布，但相互之间的距离要大于2 m，且外围树冠要舒展。对于多萌树桩，只保留1～2根萌条，其他伐除，促进林下天然更新。单萌目标树的目标胸径比乔林目标树目标胸径要小，一般30～50 cm。当单萌目标树达到目标胸径后，进行第一次收获性择伐，同时在天然更新的实生树中选择胸径10 cm以上的树木作为新一代目标树，并按目标树经营法进行经营，从而逐步过渡到多树种的复层异龄混交林。

4 结论与讨论

4.1 结论

矮林是我国天然次生林中比较常见的森林类型。按照发育阶段不同，矮林可分为老龄矮林、中龄矮林和幼龄矮林。老龄矮林由于其已不具备天然更新的能力，因此主要通过渐进式人工造林的方式逐步改造为乔林；中龄矮林则主要依靠天然更新进行转变经营，逐步转化为乔林；幼龄矮林可先采用目标树经营法进行经营同时促进天然更新，并在天然更新成功后逐步转变为乔林。在当前我国高度重视生态建设以及国际社会高度关注气候变化的新形势下，将质量差、长势弱的矮林转化经营为乔林，形成健康、稳定、有活力的永久性森林[12]，提高林业应对气候变化的能力，具有十分重要的现实意义。在我国林业生产实际中，特别是在森林抚育、退化林修复等国家林业工程项目实施中，要切实加大矮林向乔林转变的力度，提高林地生产力，增强生物多样性，以充分发挥森林的生态效益、经济效益和社会效益。

4.2 讨论

(1)以香菇、木耳、天麻作为支柱产业的县(市)，在将矮林转变为混乔矮林后，可直接将混乔矮林作为一种经营模式。以实生目标树作为长期经营的骨架，重点发挥生态效益，目标树密度可以减少至每公顷90株左右，尽量均匀分布。目标树之间的其他区域实行矮林经营，将萌条作为培殖用材，满足产业振兴和经济发展的需要。

(2)在转变经营的过程中，要注意珍贵阔叶树种的保护和培育。多萌矮林去萌后，阳光进入林地，风或鸟类带来的种子也加入到天然更新中来，这些天然更新可能存在当地濒危或珍贵阔叶树种，要注意识别和保护，以增加生物多样性。

(3)要注意保护野生动植物的生存环境。对于林中现有的枯立木和枯倒木，不需要采伐或移出林地，可让其在林地自然腐烂，既可改良土壤，也可为野生动植物提供栖息环境和食物营养。

(4)有条件的县(市)可设置对照样地[13～15]，对矮林经营的成效进行对比研究，探索不同的经营模式，并从生态效益、经济效益、社会效益的角度探讨经营模式的最优选择，为林业生产和领导决策提供参考。

致谢：本研究得到了中国政府友谊奖获得者、德国林业专家Hubert Forster先生的技术指导与支持，在此谨致谢忱！