以近自然森林經(jīng)營(yíng)為目標(biāo)的天然次生林間伐木選擇策略研究

徐文煦 劉長(zhǎng)樂 趙眉芳 馮磊

摘要：? 以近自然森林經(jīng)營(yíng)為目標(biāo)，對(duì)天然次生林撫育間伐技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)——間伐木的選擇策略進(jìn)行研究。選取林木的自由度、混交度、大小比數(shù)、健康指數(shù)、空間密度指數(shù)和目的樹種特性指數(shù)等 6 個(gè)指標(biāo)，結(jié)合近自然森林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)的需求，運(yùn)用層次分析法（AHP）對(duì)以上各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)、“間伐指數(shù)”計(jì)算模型對(duì)該林分的間伐木被伐幾率進(jìn)行排序，以確定最后的間伐木。本文以黑龍江省東京城林業(yè)局天然次生林為案例進(jìn)行研究，得到了較為理想的撫育間伐方案。

關(guān)鍵詞：? 近自然經(jīng)營(yíng);? 次生林;? 間伐木;? 選擇策略

中圖分類號(hào)：? ?S 753， S 756. 4? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1001 - 9499（2019）05 - 0033 - 04

天然次生林是原始森林或人工林經(jīng)自然或人為破壞之后，未經(jīng)合理經(jīng)營(yíng)，又借助自然力恢復(fù)起來(lái)的一類天然林[ 1 - 2 ]。近自然森林經(jīng)營(yíng)是一種順應(yīng)自然的計(jì)劃和管理森林的模式，以目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)、擇伐和天然更新為主要技術(shù)手段，不斷優(yōu)化森林的過程[ 3 ]。黑龍江省是林業(yè)大省，林業(yè)經(jīng)營(yíng)面積3 375萬(wàn)hm2，其中天然次生林達(dá)50% 以上，是森林資源的主體部分。因此，以近自然經(jīng)營(yíng)理念培育天然次生林，完善森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮生態(tài)作用，對(duì)黑龍江省林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展十分重要。對(duì)天然次生林進(jìn)行撫育間伐能夠調(diào)整林木的空間分布格局、優(yōu)化林分空間結(jié)構(gòu)和樹種組成，促進(jìn)天然次生林的健康發(fā)展。間伐木的確定是天然次生林撫育間伐的核心問題，不僅能影響次生林的森林壞境，還能對(duì)次生林培育方向和撫育質(zhì)量起著重要的決定作用。本文以東京城林業(yè)局天然次生林為研究對(duì)象，根據(jù)森林近自然經(jīng)營(yíng)的需求，將每一棵樹的6個(gè)特性指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，將其在撫育間伐中被伐去的概率進(jìn)行量化，為確定最終間伐木為天然次生林撫育經(jīng)營(yíng)提供新的理論和思路。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于牡丹江中上游，張廣才嶺東南部，老爺嶺和哈爾巴嶺西北坡的東京城林區(qū)，經(jīng)營(yíng)區(qū)總面積41.8萬(wàn)hm2，其中，有林地面積36.6萬(wàn)hm2，活立木總蓄積4，594萬(wàn)m3，森林覆被率87.6%。林內(nèi)主要有紅松、蒙古櫟、樟子松、樺樹、云杉、水曲柳、黃菠羅等樹種。

2 研究方法

在東京城林區(qū)的典型天然次生林內(nèi)，設(shè)置一塊 10 m×10 m 的試驗(yàn)樣地（129°0′66.39″E，43°9′ 6.35″N），對(duì)樣地內(nèi)所有胸徑>2 cm的林木進(jìn)行編號(hào)和調(diào)查。

2.1 指標(biāo)分析[ 4 - 5 ]

根據(jù)天然次生林的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生長(zhǎng)與演替規(guī)律及近自然森林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，選取林木的自由度、混交度、大小比數(shù)、健康指數(shù)、空間密度指數(shù)和目的樹種特性指數(shù)6 個(gè)指標(biāo)，結(jié)合目標(biāo)林分近自然森林經(jīng)營(yíng)的需求，運(yùn)用AHP對(duì)以上各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)、“間伐指數(shù)”計(jì)算模型對(duì)該林分的間伐木被伐幾率進(jìn)行排序，以確定最后的間伐木。將目標(biāo)木及其周邊的4棵相鄰木組成一個(gè)研究單元進(jìn)行分析，將其6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行取值計(jì)算，綜合構(gòu)建林分間伐指數(shù)，來(lái)確定最終的間伐木。

混交度 在一個(gè)研究單元中，相鄰的4棵林木中與目標(biāo)木屬于不同種的個(gè)體所占的比例大小為混交度，通常用M來(lái)表示。

當(dāng)相鄰木棵數(shù)取n=4時(shí)，Mi的取值如下：4棵相鄰木均與目標(biāo)木是同一樹種時(shí)，Mi=0.00;4棵相鄰木中有3棵與目標(biāo)木是同一樹種時(shí)，Mi=0.25;4棵相鄰木中有2棵與目標(biāo)木是同一樹種時(shí)，Mi=0.50;4棵相鄰木中有1棵與目標(biāo)木是同一樹種時(shí)，Mi=0.75;4棵相鄰木均與目標(biāo)木不是同一樹種時(shí)，Mi=1.00。

自由度 在一個(gè)研究單元中，處在目標(biāo)木影響圈范圍內(nèi)（通常把目標(biāo)木影響圈半徑定義為其冠幅的1.5倍）的相鄰木，占所有考察相鄰木數(shù)量的比例稱為自由度，一般用F來(lái)表示。

當(dāng)選取目標(biāo)木周邊最近相鄰木棵數(shù)n=4時(shí)，F(xiàn)i有5種取值：4棵相鄰木均處于目標(biāo)木影響圈范圍內(nèi)，F(xiàn)i=0.00;4棵相鄰木中有3棵處于目標(biāo)木影響圈范圍內(nèi)，F(xiàn)i=0.25;4棵相鄰木中有2棵處于目標(biāo)木影響圈范圍內(nèi)，F(xiàn)i=0.50;4棵相鄰木中有1棵處于目標(biāo)木影響圈范圍內(nèi)，F(xiàn)i=0.75;4棵相鄰木均不處于目標(biāo)木影響圈范圍內(nèi)，F(xiàn)i=1.00。

大小比數(shù) 大小比數(shù)指的是在一個(gè)研究單元中，大于目標(biāo)木的相鄰木個(gè)體數(shù)占研究單元中相鄰木的比例，通常用U來(lái)表示。

當(dāng)選取目標(biāo)木周邊最近相鄰木棵數(shù)n=4時(shí)，Ui有5種取值：當(dāng)4棵相鄰木胸徑均小于目標(biāo)木時(shí)，Ui=0.00;當(dāng)4棵相鄰木中有3棵胸徑小于目標(biāo)木時(shí)，Ui=0.25;當(dāng)4棵相鄰木中有2棵胸徑小于目標(biāo)木時(shí)，Ui=0.50;當(dāng)4棵相鄰木中有1棵胸徑小于目標(biāo)木時(shí)，Ui=0.75;當(dāng)4棵相鄰木胸徑均大于目標(biāo)木時(shí)，Ui=1.00。

空間密度指數(shù) 空間密度指數(shù)（D）用來(lái)描述研究單元內(nèi)林木的擁擠程度。

ri為目標(biāo)木周邊4棵相鄰木的最小半徑，rmax=max（ri， i=1，2...）為調(diào)查林分中所有空間單元內(nèi)最小半徑的最大值。

健康指數(shù) 健康指數(shù)是指在一個(gè)研究單元內(nèi)，目標(biāo)木周邊n棵相鄰木中，健康狀況比目標(biāo)木差的個(gè)體占研究單元中相鄰木數(shù)量的比例，一般用H來(lái)表示。

當(dāng)選取目標(biāo)木周邊最近相鄰木棵數(shù)n=4時(shí)，Hi有5種不同取值：4棵相鄰木健康狀況均比目標(biāo)木好，Hi=0.00;4棵相鄰木中有3棵健康狀況比目標(biāo)木好，Hi=0.25;4棵相鄰木中有2棵健康狀況比目標(biāo)木好，Hi=0.50;4棵相鄰木中有1棵健康狀況比目標(biāo)木好，Hi=0.75;4棵相鄰木健康狀況均比目標(biāo)木差，Hi=1.00。

目的樹種特性指數(shù) 目的樹種特性指數(shù)（A）是反映目標(biāo)木與當(dāng)?shù)貧夂蝽敿?jí)群落樹種關(guān)系的一種指數(shù)，通常分為5類，分別為有害入侵樹種（A=

0.00）、非鄉(xiāng)土樹種（A=0.25）、先鋒群落樹種（A=0.50）、過渡性群落樹種（A=0.75）和頂級(jí)群落樹種（A=1.00）。

2. 2 間伐指數(shù)的計(jì)算

指標(biāo)權(quán)重 根據(jù)以下幾點(diǎn)需求，將樣地內(nèi)每一棵林木都設(shè)為目標(biāo)木進(jìn)行指數(shù)分析，運(yùn)用AHP對(duì)6個(gè)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)（表1）：以培育具有一定混交度的森林為近自然經(jīng)營(yíng)培育的目標(biāo);保證目標(biāo)樹能擔(dān)負(fù)起森林生態(tài)系統(tǒng)自然交替的責(zé)任;保證目標(biāo)樹種能天然下種發(fā)芽;保證林木有充足的生長(zhǎng)空間;以培育大徑才為主要目標(biāo);采用人工干擾最小的方法，促進(jìn)森林天然更新。

計(jì)算公式 間伐指數(shù)是指林分或者試驗(yàn)樣地內(nèi)，單棵林木被選取為間伐木的概率大小[ 5 ]，其取值在0～1之間，數(shù)值越大，被伐去的幾率就越大。計(jì)算公式如下：

3 結(jié)果與分析

以近自然森林經(jīng)營(yíng)為目標(biāo)的天然次生林間伐木選擇策略，即間伐木被間伐幾率大小的排序是通過間伐指數(shù)表達(dá)出來(lái)的。不同強(qiáng)度下間伐木選擇策略，可以根據(jù)間伐指數(shù)大小的排序來(lái)確定。經(jīng)調(diào)查，試驗(yàn)樣地內(nèi)共有22棵林木，其中紅松13棵、蒙古櫟8棵、黑樺1棵，林分屬中幼年林齡，郁閉度0.8。依據(jù)采集的數(shù)據(jù)（表2），對(duì)試驗(yàn)樣地中各棵林木的間伐指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，將其結(jié)果由大到小進(jìn)行排序（表3）。通常情況下，按照棵數(shù)密度進(jìn)行間伐時(shí)，間伐棵數(shù)的計(jì)算公式如下：n=S×N（S=間伐強(qiáng)度，N=林分調(diào)查棵數(shù)）。假設(shè)試驗(yàn)地林分的間伐強(qiáng)度為10%，則此樣地間伐棵數(shù)n=22×10%≈2，即2棵林木需要被間伐。按試驗(yàn)樣地各個(gè)林木間伐指數(shù)的排序，需要被間伐的林木為第8棵、第9棵。首伐林木為8號(hào)，其間伐指數(shù)是0.717 3，樹種為蒙古櫟，非頂級(jí)群落樹種，健康指數(shù)為0，健康情況與周圍樹木相比較最差，自由度為0，說(shuō)明它的生長(zhǎng)會(huì)影響周圍4個(gè)臨近樹木的生長(zhǎng)，所以建議砍伐。同理，其他待伐樹木指標(biāo)反映出結(jié)構(gòu)單元內(nèi)林木個(gè)體健康情況較差、林木個(gè)體小競(jìng)爭(zhēng)能力差、林木間密度較大不適宜森林生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展等情況，所以建議砍伐。

4 結(jié)論與展望

依據(jù)不同地區(qū)天然次生林的特點(diǎn)與經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，因地制宜的構(gòu)建林分間伐指標(biāo)體系。間伐木的間伐幾率進(jìn)行量化的技術(shù)方法，可在天然次生林近自然經(jīng)營(yíng)時(shí)進(jìn)行應(yīng)用推廣。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，還可以根據(jù)森林的培育目標(biāo)不同來(lái)調(diào)整間伐指數(shù)指標(biāo)體系的權(quán)重，來(lái)達(dá)到最終的培育目的。

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第1作者簡(jiǎn)介：? 徐文煦（1983-），? 女，? 碩士，? 副研究員，? 主要從事森林生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究。

通訊作者：? 劉長(zhǎng)樂（1976-），? 女，? 碩士，? 研究員，? 主要從事林學(xué)方面的研究。

收稿日期： 2019 - 05 - 28

（責(zé)任編輯：? ?李 丹）

Study on Selection Strategy of Cutting Tree in Natural Secondary Forest Aim to Close to Natural Forest Management

XU Wenxu

（Heilongjiang Academy of Forestry，? Harbin 150081）

Abstract Close to natural forest management as a goal， the key point of natural secondary forest tending and thinning technology that is the choice of cutting tree is studied. Six indexes（ degree of freedom，mingling，neighborhood comparison，health index，spatial density and aim index） are chosen to construct intermediate cutting index，then AHP is used to get weight coefficients of the six indexes combined with demand for close to natural forest management，so the formula can be obtained. One experiment sample plot of natural secondary forest in Dongjingcheng forest area in Heilongjiang province have been taken as the example，a fairly good tending and thinning plan has been obtained by calculating intermediate cutting indexes.

Key words Close to natural forest management;? Secondary forest;? Cutting tree;? Selection strategy