德國(guó)巴伐利亞州近自然森林經(jīng)營(yíng)成效研究

郭詩宇，周新玲，石林曌

(1.湖北生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430200；2.湖北經(jīng)濟(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430205)

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，維護(hù)森林資源的健康、森林群落的穩(wěn)定、森林植物的活力是確保陸地生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要因素。根據(jù)森林演替規(guī)律和發(fā)育階段，在抓好森林資源保護(hù)管理的前提下，因地制宜采取科學(xué)合理的措施開展森林經(jīng)營(yíng)，對(duì)維持森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定、健康、優(yōu)質(zhì)、高效具有重要作用。近自然森林經(jīng)營(yíng)是當(dāng)今國(guó)際公認(rèn)的一種先進(jìn)的森林經(jīng)營(yíng)方法[1-2]，目前已在歐洲、北美洲、南美洲、東南亞以及我國(guó)得到不同程度的推廣應(yīng)用。研究近自然森林經(jīng)營(yíng)成效，對(duì)于我國(guó)在更大范圍、更深層次推廣近自然森林經(jīng)營(yíng)方法和技術(shù)，更好地踐行生態(tài)文明理念具有十分重要意義。

近自然森林經(jīng)營(yíng)成效，可按樣地尺度或區(qū)域尺度進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外的研究重點(diǎn)集中在樣地尺度，主要研究結(jié)論：(1)近自然森林經(jīng)營(yíng)釋放了保留木生長(zhǎng)空間，目標(biāo)樹胸徑、林分蓄積量生長(zhǎng)加快、大徑材比例上升、木材生產(chǎn)凈現(xiàn)值提高[3-5]；(2)改善了林分結(jié)構(gòu)，增加了生物多樣性[6-7]；(3)改善了森林土壤理化性質(zhì)與土壤水肥狀況[8-9]?，F(xiàn)有研究涉及區(qū)域尺度的較少[10]，本文將在這方面進(jìn)行嘗試。主要是以近自然森林經(jīng)營(yíng)的發(fā)源地巴伐利亞州為樣本，以該州4次森林資源連續(xù)清查成果為依據(jù)，對(duì)近自然森林經(jīng)營(yíng)的成效進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，以期為我國(guó)進(jìn)一步推廣近自然森林經(jīng)營(yíng)理論和技術(shù)，提升林業(yè)治理水平和治理能力提供參考和借鑒。

1 研究區(qū)域概況

巴伐利亞州位于德國(guó)東南部，是德國(guó)16個(gè)聯(lián)邦州之一。東部與捷克、南部與奧地利接壤，西北部與巴登-符騰堡、圖林根、薩克森、黑森州相鄰。版土面積 70 554 km2,居德國(guó)第一位。人口1307萬，居德國(guó)第二位。受西風(fēng)帶影響，巴伐利亞州氣候復(fù)雜多變，降水量南北差距懸殊，南部最高，達(dá) 1 800 mm，北部最低，僅600 mm。多瑙河橫貫中部，南部多冰漬垅和冰蝕湖，南緣阿爾卑斯山區(qū)有楚格峰，海拔 2 963 m，為德國(guó)最高峰，其北丘陵起伏。多山峰、多森林、多湖泊是該州最突出的特征。

巴伐利亞是德國(guó)森林資源最為豐富的州。據(jù)德國(guó)聯(lián)邦食品和農(nóng)業(yè)部2016年公布的2012年森林資源清查數(shù)據(jù)[11]，巴伐利亞州現(xiàn)有森林面積260.56萬hm2，喬木林面積248.47萬hm2，森林覆蓋率37%，森林總蓄積量9.87億m3，單位面積森林蓄積量396 m3/hm2，單位面積年生長(zhǎng)量11.9 m3/(hm2·a)。該州森林面積、喬木林面積、森林蓄積量、單位面積蓄積量在德國(guó)16個(gè)州中均排名第一。單位面積年生長(zhǎng)量排名第二，僅次于巴登—符騰堡州(12.29 m3/(hm2·a) )。森林覆蓋率排名第五，比黑森州(42%)、萊茵蘭-法爾茨州(42%)、薩爾州(40%)、巴登-符騰堡州(38%)略低。

2 研究方法

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定

要科學(xué)評(píng)價(jià)近自然森林經(jīng)營(yíng)成效，必須確定合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)。確定評(píng)價(jià)指標(biāo)必須首先明確近自然森林經(jīng)營(yíng)要達(dá)到的目標(biāo)。從德國(guó)林業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)看，近自然森林經(jīng)營(yíng)的最終目標(biāo)是培育恒續(xù)林(德文為Dauerwald,英文為Continuous cover forest)或普倫特林(德文為Plenterwald,英文為Plenter forest)。恒續(xù)林的提法在我國(guó)較普遍，普倫特林在我國(guó)鮮有提及。普倫特林是擇伐林的一種高級(jí)形態(tài)，目前在我國(guó)沒有標(biāo)準(zhǔn)的中譯名，本文暫且譯為普倫特林。

恒續(xù)林由德國(guó)林學(xué)家莫勒(A.M ller)于1913年首次提出[12]，并于1922年在其經(jīng)典著作《恒續(xù)林思想：內(nèi)涵和意義》中進(jìn)行了系統(tǒng)闡述[13]。此后，恒續(xù)林理論一直在爭(zhēng)論中發(fā)展、在質(zhì)疑中完善，直到20世紀(jì)中期才為林學(xué)界和大眾普遍接受[14-15]。恒續(xù)林有5個(gè)顯著特征[16-18]：(1)禁止皆伐,采取擇伐，確保林冠的永久覆蓋和各生長(zhǎng)因素的和諧；(2)重視培育鄉(xiāng)土樹種，確保森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定；(3)促進(jìn)混交林的形成，減少森林病蟲害的發(fā)生；(4)采取天然更新，僅在不能實(shí)現(xiàn)天然更新的地方才進(jìn)行人工更新；(5)保護(hù)野生動(dòng)物的生存環(huán)境，特別是在林間保留部分枯木。

普倫特林由法國(guó)林學(xué)家顧爾諾(A.Gurnaud)1878年首次提出，瑞士林學(xué)家畢奧萊(H.Biolley)1880年率先進(jìn)行了應(yīng)用，并在1901年成功將這一營(yíng)林系統(tǒng)引入到瑞士納沙泰爾州的庫韋林區(qū)[19-21]。普倫特林比恒續(xù)林要求更為嚴(yán)格，其除具備恒續(xù)林的5個(gè)基本特征外，還必須具備另外2個(gè)條件：(1)天然更新豐富且每年進(jìn)行擇伐；(2)齡級(jí)結(jié)構(gòu)盡可能均衡，確保每年木材生產(chǎn)的可持續(xù)性。從國(guó)家層面講，德國(guó)非常重視從現(xiàn)有林向普倫特林的轉(zhuǎn)變，在2012年森林資源清查中，對(duì)符合普倫特林標(biāo)準(zhǔn)的森林專門進(jìn)行了調(diào)查、記錄和統(tǒng)計(jì)。

綜合近自然森林經(jīng)營(yíng)的基本要求和恒續(xù)林、普倫特林的特征，認(rèn)為評(píng)價(jià)近自然森林經(jīng)營(yíng)成效可采用以下幾個(gè)指標(biāo)：

1)森林結(jié)構(gòu)。包括樹種結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)、混交結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)。

2)野生動(dòng)物生存環(huán)境，主要是枯木數(shù)量和腐爛程度。

3)森林近自然度。德國(guó)主要從天然林群落樹種(包括主導(dǎo)樹種、次要樹種、先鋒樹種)占比、天然林群落主導(dǎo)樹種占比、天然林群落主導(dǎo)樹種的完整度、非歐洲樹種的占比4個(gè)方面衡量森林近自然度[22]。在2012年森林資源清查時(shí)，近自然度的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)為：(1)自然林：天然林群落樹種占調(diào)查林分樹種總數(shù)的90%以上，天然林群落主導(dǎo)樹種占調(diào)查林分樹種總數(shù)的50%以上，天然林群落主導(dǎo)樹種的完整度為100%，非歐洲樹種占調(diào)查林分樹種總數(shù)的10%以下；(2)近自然林：天然林群落樹種占75%～90%，天然林群落主導(dǎo)樹種占10%～50%，非歐洲樹種占10%～30%；(3)部分近自然林：天然林群落樹種占50%～75%，天然林群落主導(dǎo)樹種占10%以下，非歐洲樹種占30%以上；(4)人工干預(yù)林：天然林群落樹種占25%～50%；(5)人工林：天然林群落樹種占25%以下。

4)森林蓄積量。包括森林蓄積量的增長(zhǎng)以及木材生產(chǎn)銷售情況。

2.2 數(shù)據(jù)來源與評(píng)價(jià)方法

本文采用的數(shù)據(jù)來源于德國(guó)聯(lián)邦食品和農(nóng)業(yè)部、巴伐利亞州食品農(nóng)林部公布的巴伐利亞州4次森林資源連續(xù)清查成果。分析評(píng)價(jià)采用對(duì)比法，主要基于2012年巴伐利亞州森林資源清查數(shù)據(jù)，并輔以2002年、1987年和1971年的數(shù)據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 森林結(jié)構(gòu)優(yōu)化情況

3.1.1 樹種結(jié)構(gòu)

19世紀(jì)末巴伐利亞州的森林基本上是以挪威云杉(Piceaabies)為主的人工針葉純林，按照近自然理念經(jīng)營(yíng)森林，首先必須改善樹種結(jié)構(gòu)，增加闊葉樹比重。經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)人工營(yíng)造混交林和對(duì)針葉純林進(jìn)行近自然化改造，至1971年該州闊葉樹比重提高到22%。至1987年聯(lián)邦德國(guó)進(jìn)行第一次森林資源清查時(shí)，闊葉樹比重達(dá)到25.9%。1989年巴伐利亞州從官方層面推廣近自然森林經(jīng)營(yíng)后，通過對(duì)森林的近自然化改造，闊葉樹比重進(jìn)一步上升，2002年達(dá)到31.6%，2012年達(dá)到35.7%[23]。在闊葉樹種的選擇上，除了主要樹種橡樹(Quercussp.)、山毛櫸(Fagussylvatica)外，該州還注重樹種的多樣性，發(fā)展了歐洲鵝耳櫪(Carpinusbetulus)、白蠟樹(Fraxinus)、楓樹(Acersp.)、椴樹(Tiliasp.)、榆樹(Ulmussp.)等長(zhǎng)壽命闊葉樹，以及樺木(Betulasp.)、榿木(Alnussp.)、楊樹(Populussp.)、柳樹(Salixsp.)、山梨(Sorbussp.)等短壽命闊葉樹。減少的針葉樹主要是挪威云杉和歐洲赤松(Pinussylvestris)，冷杉(Abiesalba)、落葉松(Larixsp.)、花旗松(Pseudotsugamenziesii)作為深根系樹種，由于能較好地適應(yīng)氣候變化，面積略有增長(zhǎng)(表1)。

3.1.2層次結(jié)構(gòu)

豐富的層次結(jié)構(gòu)是林分天然更新成功最直接的表現(xiàn)。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，巴伐利亞的森林基本上是單層林，經(jīng)過百余年特別是1989年以來近自然森林經(jīng)營(yíng)，至2012年單層林已減少到22.6%，復(fù)層林增加到77.4%。2002—2012年的10年間，單層林減少了 118 714 hm2，復(fù)層林增加了 132 994 hm2。

3.1.3混交結(jié)構(gòu)

2012年時(shí)巴伐利亞州的森林已以混交林為主，面積211.17萬hm2，占喬木林面積的84.99%。其中針葉混交林占20.9%，闊葉混交林占24.9%，針闊混交林占39.2%。混交林中如果剔除針葉混交林，闊葉混交林和針闊混交林的比例也高達(dá)64.1%。2012年與2002年相比，混交結(jié)構(gòu)進(jìn)一步改善，針葉純林和針葉混交林減少了 86 284 hm2，闊葉混交林和針闊混交林增加了 100 564 hm2。

3.1.4年齡結(jié)構(gòu)

巴伐利亞州2012年時(shí)森林的年齡結(jié)構(gòu)比較均衡，如果以20 a劃分為1個(gè)林齡階段，每個(gè)林齡階段的面積占比均在10%～17%之間，有利于實(shí)現(xiàn)木材的可持續(xù)利用。隨著林齡的增長(zhǎng)，單位面積森林蓄積量也在增加，但當(dāng)林齡達(dá)到160 a以后，單位面積蓄積量反而開始下降，主要是樹木進(jìn)入過熟期，失去了生長(zhǎng)活力，且部分枝條開始枯落。

3.2 枯木狀況

改善野生動(dòng)物生存環(huán)境是人與自然和諧共生的重要組成部分，也是近自然森林經(jīng)營(yíng)的應(yīng)有之意。其內(nèi)容主要包括保護(hù)樹冠上有鳥巢、樹干上有動(dòng)物巢穴的樹木不被砍伐，在林間保留枯木等。但在森林資源清查中，樹冠上的鳥巢特別是樹干上的巢穴不便調(diào)查，能用數(shù)據(jù)反映的主要是枯木。枯木的數(shù)量和腐爛程度是影響野生動(dòng)物棲息地和營(yíng)養(yǎng)來源的重要因素。2012年單位面積枯木蓄積量達(dá)22 m3/hm2，其中針葉樹提供了17.3 m3/hm2，闊葉樹提供了4.7 m3/hm2。2002—2012年的10年間枯立木、枯倒木、枯樹樁(樹干高度小于1.3 m)、枯枝蓄積量變化情況見表2，枯木腐爛情況見表3。

從表2可以看出，枯立木增加較多而枯倒木減少，說明原來的枯倒木有部分已完全腐爛。

從表3可以看出，正在腐爛的枯木增加最為明顯。

3.3 森林近自然度變化情況

2002年和2012年森林資源清查時(shí)，巴伐利亞州自然林、近自然林、部分近自然林、人工干擾林、人工林面積以及10年期間的變化情況見表4。

表3 巴伐利亞州森林枯木腐爛情況統(tǒng)計(jì)

表4 巴伐利亞州森林近自然度變化情況統(tǒng)計(jì)

從表4可以看出：(1)森林近自然度總體情況較好。2012年時(shí)自然林占喬木林的比例為11.1%，近自然林占31.5%，自然林和近自然林合計(jì)占比達(dá)42.6%，比德國(guó)全境的35.8%高出6.8個(gè)百分點(diǎn)，比該州2002年的40.7%高出1.9個(gè)百分點(diǎn)。(2)近10年森林近自然度的優(yōu)化效果明顯。2012年與2002年相比，自然林和近自然林面積增加了 54 558 hm2，增長(zhǎng)了2.2個(gè)百分點(diǎn)；而部分近自然林和人工林減少了 54 795 hm2，降低了2.2個(gè)百分點(diǎn)。(3)近自然經(jīng)營(yíng)在持續(xù)進(jìn)行。由于對(duì)人工林實(shí)施近自然化改造，人工林面積減少，人工干擾林面積增加。

3.4 森林蓄積量增長(zhǎng)及木材生產(chǎn)情況

3.4.1 森林蓄積量

巴伐利亞州森林蓄積量高，2012年達(dá)9.87億m3，占德國(guó)36.6億m3的27%。1971—2012年，該州森林蓄積量變化有以下特點(diǎn)：

1)森林蓄積量持續(xù)增長(zhǎng)。1971—2012年的41年間，森林蓄積量增長(zhǎng)了55.2%。其中1971—1987年增長(zhǎng)了25.3%，1987—2002年增長(zhǎng)了22.8%，2002—2012年增長(zhǎng)了0.8%(表5)。

表5 巴伐利亞州森林蓄積量變化情況統(tǒng)計(jì)

2)闊葉林蓄積量增長(zhǎng)速度高于針葉林。從單位面積蓄積量來看，針葉林比闊葉林高很多，2012年時(shí)針葉林蓄積量平均高達(dá)450 m3/hm2，而闊葉林 僅為298 m3/hm2。但各自以1971年為基數(shù)，至2012年時(shí)闊葉林蓄積量增長(zhǎng)了148.6%，而針葉林蓄積量只增長(zhǎng)了36.3%。特別是2002—2012年間，由于該州加大了目標(biāo)樹經(jīng)營(yíng)[24-25]力度，針葉林蓄積量減少了 2 200 萬m3，闊葉林蓄積量增加了 3 000萬m3。

3)森林蓄積生長(zhǎng)量保持較高水平。2002—2012年間，森林蓄積生長(zhǎng)量為11.9 m3/(hm2·a)。

4)木材質(zhì)量提高。由于對(duì)針葉純林進(jìn)行近自然化改造，2012年與2002年相比，胸徑7～39.9 cm的林木蓄積量占比減少，而40 cm以上的大徑材蓄積量占比增加，有利于生產(chǎn)更多的優(yōu)質(zhì)木材。

3.4.2木材生產(chǎn)銷售

2002—2012年間由于實(shí)施近自然森林經(jīng)營(yíng)，巴伐利亞州的森林采伐量比以住大幅增加，年均采伐木材 2 234 萬m3，占德國(guó) 7 568萬m3的29.5%。木材的采伐以挪威云杉為主，年均采伐量 1 540 萬m3，占全州木材采伐量的68.9%。干擾木擇伐年齡一般在20～60 a。目標(biāo)樹收獲性擇伐年齡分樹種而有所不同，云杉一般為100～120 a，歐洲赤松一般為120～140 a，山毛櫸一般為140～160 a，櫟類一般為160～240 a。木材價(jià)格因直徑、質(zhì)量等不盡相同，2019年分樹種的平均價(jià)格為：云杉80～100EUR/m3，歐洲赤松60～80 EUR/m3，山毛櫸60～70 EUR/m3，一般質(zhì)量櫟類250～310 EUR/m3，高質(zhì)量櫟類 1 000～2 000 EUR/m3。木材原材料及其制品的銷售可以帶來可觀的經(jīng)濟(jì)收入，同時(shí)采伐、銷售、加工等環(huán)節(jié)可吸納一定數(shù)量的勞動(dòng)力就業(yè)，產(chǎn)生明顯的社會(huì)效益。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

從以上分析可以看出，近自然森林經(jīng)營(yíng)在巴伐利亞州取得了非常顯著成效。具體表現(xiàn)在4個(gè)方面：

1) 森林結(jié)構(gòu)逐步優(yōu)化。闊葉樹種的比例從1971年的22%提高到2012年的35.7%，復(fù)層林已占喬木林面積的77.4%，混交林已占喬木林面積的85.0%，森林的年齡結(jié)構(gòu)比較均衡。

2)野生動(dòng)物的生存環(huán)境逐步改善。2012年枯木數(shù)量增加到22 m3/hm2，比2002年增加了2 m3/hm2，為野生動(dòng)物提供了棲息場(chǎng)所和營(yíng)養(yǎng)來源。

3)森林近自然度逐步提高。通過近自然森林經(jīng)營(yíng)，促進(jìn)了森林的正向演替，使林分逐步向自然林和近自然林過渡。2012年自然林和近自然林已占喬木林面積的42.6%，比德國(guó)全境高6.8個(gè)百分點(diǎn)，比該州2002年高1.9個(gè)百分點(diǎn)。

4)單位面積森林蓄積量逐步增加。該州2012年單位面積森林蓄積量為396 m3/hm2，且大徑級(jí)木材的比例明顯上升。

4.2 建議

1)加大營(yíng)造林項(xiàng)目中的推廣應(yīng)用力度。近自然森林經(jīng)營(yíng)成效明顯，但前期施工需要花費(fèi)較大成本?？梢约哟蟋F(xiàn)有的國(guó)家營(yíng)造林工程項(xiàng)目如森林撫育、戰(zhàn)略儲(chǔ)備林、森林質(zhì)量精準(zhǔn)提升、退化林修復(fù)等工程項(xiàng)目的應(yīng)用力度，為全面推廣近自然森林經(jīng)營(yíng)技術(shù)創(chuàng)造條件。

2)建立近自然森林經(jīng)營(yíng)的示范和樣板。以國(guó)家營(yíng)造林工程項(xiàng)目為依托，集中資金、集中科技力量，選擇有條件的國(guó)有林場(chǎng)分別按照恒續(xù)林和普倫特林的要求和標(biāo)準(zhǔn)建立示范樣板林，供培訓(xùn)和成效監(jiān)測(cè)所用。成效監(jiān)測(cè)要設(shè)置固定樣地，分不同處理和重復(fù)進(jìn)行施工，每年監(jiān)測(cè)喬木、灌木、草本以及土地微生物和養(yǎng)分的變化情況。

3)探索近自然森林經(jīng)營(yíng)的技術(shù)和方法。按照恒續(xù)林和普倫特林2種目標(biāo)模式和技術(shù)體系的要求，結(jié)合實(shí)際分別探索實(shí)現(xiàn)這2種目標(biāo)的途徑和方法，特別是擇伐技術(shù)、天然更新技術(shù)等。由于普倫特林技術(shù)體系在我國(guó)以前的文獻(xiàn)資料和實(shí)踐操作中未涉及，因此，首先還需要進(jìn)行理論方面的研究。

致謝：中國(guó)政府友誼獎(jiǎng)獲得者、德國(guó)林業(yè)專家Hubert Forster先生提供了大量資料，在此謹(jǐn)致謝忱。