云南森林及近自然森林经营关键技术应用

王卫斌，张劲峰，杨德军

(1.云南省林业科学院，云南 昆明 650201；2.云南省林业科学院热带林业研究所，云南 普文 666102)

云南生态区位特殊，森林面积和森林蓄积均居全国第二位[1]，是我国森林资源大省，但仍存在森林资源质量不高、效益低下、功能脆弱等突出问题。开展多功能近自然森林经营关键技术集成创新，为云南省森林质量精准提升工程提供技术储备与支撑，以充分发挥森林多种功能和构建健康稳定优质高效的森林生态系统，现已成为云南现代林业建设的核心任务和主攻方向。

1 云南森林资源质量现状评价

森林多功能近自然经营必须在对现有的森林资源进行科学评价的基础上，针对性的制定修复和增强森林的供给、调节、服务、支持等多种功能经营措施，培育健康稳定、优质高效的森林。本研究重点选取森林面积、蓄积量和生长量3个传统指标以及森林的景观空间、物种组成、林分结构层次、林木质量等指标对云南现有森林资源质量进行分析评价。

1.1 造林绿化空间有限且难度大

云南省林地面积2 806.37×104hm2，占国土面积的73.20%，森林覆盖率已达59.30%。云南省现有可通过人工造林、补植补造、封山改造、低效林改造形成森林的宜林地、无立木林地和疏林地仅为92.02×104hm2，且宜林地和疏林地主要为多年造林绿化剩下的困难造林地或“难啃的硬骨头”，集中分布在气候恶劣、土壤瘠薄、植被稀少、水分短缺及人为干扰严重的干热河谷、石漠化、土壤沙化、泥石流、高寒山以及“五采区”等区域，营造林难度大、成本高，采用常规营造林技术难以有效恢复植被，自然修复时间漫长。

1.2 结构不合理比例失调

云南省天然林面积1 577.28×104hm2，占森林面积的69.37%。云南省天然有林地、疏林地、灌木林地面积1 861.82×104hm2，按三级自然度划分，自然度为I级(原始或认为影响较小而处于基本原始状态)的天然林面积287.27×104hm2，占15%；自然度为Ⅱ级(有明显的人为干扰，处于演替中后期的次生林)的面积为1 060.23×104hm2，占56.95%；自然度为Ⅲ级(人为干扰大，逆行演替处于极为残次的次生林)的面积514.32×104hm2，占27.62%，其蓄积量19.99×108m3，单位面积平均蓄积为100.63m3/hm2，主要以天然过伐林、天然次生林和退化次生林为主，而基本没有受到干扰的原始林仅为224.52×104hm2，占云南省森林面积的9.88%和天然林面积的14.23%；云南省乔木林面积1 943.07×104hm2(扣除乔木经济林面积156.52×104hm2)，其中：纯林面积1 365.05×104hm2，占70.25%；混交林面积578.02×104hm2，占29.75%，主要以纯林占优势，混交林面积不足1/3；幼龄林、中龄林、近熟龄林、成熟龄林、过熟龄林各龄林组面积结构比例为19.8︰45.9︰18.8︰11.8︰3.7，幼、中林面积占云南省林分总面积的65.7%，近、成、过熟林面积仅占34.3%，中幼林面积比重过大；针阔树种比例51.53︰48.47，针叶林和阔叶林面积相近，针叶林稍多；五大林种比例为35.4(防护林)︰14.2(特种用途林)︰39.2(用材林)︰6.2(能源林)︰5.0(经济林)，两类林比例为48.4(公益林)︰51.6(商品林)，比例基本均衡。

1.3 森林资源提质增效潜力巨大

云南物种资源丰富，森林类型多样，具有培育优质高效森林的林地、树种、气候等自然条件。长期以来，由于忽视抚育经营这个提高森林质量关键环节，普遍存在“重造轻管、重采轻育、重量轻质”现象，云南省森林资源质量效益不高、局部地区生态系统退化、生态功能不强等问题突出。根据云南省第四次森林资源二类调查结果，云南省乔木林每公顷蓄积量94.8m3，略高于全国平均水平(91m3/hm2)，明显低于周边的西藏(267m3/hm2)、四川(142m3/hm2)等省区，与德国(315.30m3/hm2)等世界林业发达国家相比差距显著[2]。云南省森林资源连续清查第八次复查成果表明，与云南省于1978年开展的森林资源监测数据比较，35年间林分单位面积蓄积由125.83m3/hm2下降为110.87m3/hm2，降幅为11.89%；1997-2012年的15年间，林分平均胸径由14.90cm降为14.00cm，降幅为6.0%[3]。云南省现有乔木林每公顷年均生长量仅为4.91m3，仅高于全国平均水平16.08%。林木生长量和林分质量低，林地生产潜力远未充分发挥出来。云南省现有中幼林面积1 277.05×104hm2，占乔木林面积的65.72%，抚育严重滞后、历史欠账多，急需加大抚育经营力度，释放林木生长空间。云南省尚有一般灌木林地309.59×104hm2、未成林造林地130.79×104hm2，可通过封山育林、人工促进天然更新、补植补造、低效林改造、抚育管理等措施，增加森林面积、提高森林覆盖率。生产实践证明，经过科学合理抚育的乔木林，单位面积蓄积量可增加20%-40%；研究实验表明，开展森林抚育经营，调整优化森林采伐利用方式，我国南方森林年均生长量可达15-20m3/hm2。因此，云南省森林质量提升潜力巨大[4]。

1.4 森林生态系统功能亟待完备

云南省公益林尚有疏林地、灌木林地、未成年人造林地、无立木林地和宜林地面积299.04×104hm2，占公益林面积23.72%，亟待通过营造林恢复森林植被，发挥其生态防护功能；生态公益林纯林和混交林中具有乔、灌、草、地被物4个植被层，具有相对完整群落结构的森林面积仅占56.83%(541.67×104hm2)。其余43.17%的森林结构均为只有单一乔木层或乔木层+其他1-2层，群落结构较为简单或不完整，森林生态功能等级较低，稳定性和生态效益较差。云南省健康森林面积占84.83%，尚有15.17%的森林不同程度受到森林病虫害、森林火灾、气候灾害等危害，处于亚健康、中健康或不健康的状态。云南省人工乔木林中，针叶林占59.80%，阔叶林占34.07%，针阔混交林占6.13%；人工针叶林主要以杉木(Cunninghamialanceolata)、华山松(Pinusarmandii)、云南松(P.yunnanensis)为主，占总面积的75.81%；人工阔叶林中58.30%为桉树(Eucalyptusspp.)林，其次为西南桦(Betulaalnoides)林，占10.08%。人工林针叶化和纯林化严重，加之杉木、桉树人工林大面积采取2-3代连作方式，导致人工林地力退化、多样性降低、病虫害频发、生态功能脆弱。根据《云南省人民政府关于加快推进中低产林改造的意见》，截至2010年，云南省低效林面积达498×104hm2[5]，自2010年实施低效林改造工程以来，共计改造低效林约100×104hm2，云南省尚有低效林近400×104hm2。

2 传统森林经营与多功能近自然经营之比较

新中国成立以来，我国林业走的是一条数量扩张型的发展之路，发展方式落后、经营管理粗放、质量效益低下。转变林业发展方式，开展森林集约化和精细化经营，提升森林质量，发挥森林多种功能，培育健康稳定优质高效的森林生态系统，已成为实现云南省林业转型升级、推动云南省绿色发展、建设美丽云南的必然要求和战略选择。2016年，国家林业局发布《全国森林经营规划(2016-2050)》，明确提出多功能森林经营的指导思想和国家政策，标志着我国林业已进入以提质增效为主的多功能近自然经营新阶段，林业发展既要关注森林面积、蓄积、生长量等传统生产指标，又要重视森林的树种组成、年龄结构、径级结构、层次结构等生态系统健康指标。

2.1 传统森林经营模式

长期以来，我国森林经营是在法正林理论或思想指导下的以木材为主产品的森林永续利用[6]，追求最高木材产量的持续性和稳定性，要求同一个作业级内的森林须具备面积相等、配置合理、符合林学技术规范的幼龄林、中龄林、成熟林3种龄级，且具备最高的生长量，作业级内要保持一定的蓄积量，森林年采伐量不得高于年生长量，是实现森林永续利用的一种理想状态，这一理论由德国林学家J. C. Hurdeshagen于1826年提出，曾主导欧美尤其是德国森林经营100多年，对各国林业实施经营同龄林和追求森林资源永续利用的理想森林结构模式产生了巨大的影响[7]。以木材永续利用为核心的法正林，强调通过人工造林缓解木材供需矛盾，导致大量人工同龄纯林的出现，造成森林生态系统结构简单、多样性降低、病虫害严重、稳定性和生态功能下降等问题。自20世纪90年代初期，受“林业分工论”思想的影响，我国建立了林业分类经营体系，将现有森林资源划分为商品林和生态公益林，旨在通过局部分而治之达到整体上的合二为一[8]。但在实际操作中，过分强调或只单一考虑森林的商品属性和生态属性，非此即彼，把森林经营简单地理解为“封”林，在禁伐区“一刀切”地实施禁伐，将森林资源保护与利用基本对立起来，造成两类林经营或森林整体属性截然割裂，且单一目标导向。商品林以人工速生丰产林为主，日趋同龄化、纯林化和连作化；公益林简单地采取封山育林，禁止商业性采伐的“一刀切”的保护管理模式，基本为纯自然经营，依靠自然修复或自然演替形成健康稳定优质高效的森林进程极为缓慢。森林的经营技术主要以轮伐期经营为主，近成过熟林皆伐后重新造林至少需要3-10年方能郁闭成林，10-20年内难以产生经济收益或发挥良好的生态调节防护和文化服务功能。同时，随着劳动力成本的不断提高，现行3 000-4 500元/hm2和1 500-1 800元/hm2的人工造林和中幼林抚育补贴费用不足实际投入的1/3，难以调动广大林农的造林护林积极性。

2.2 多功能近自然森林经营

多功能近自然森林经营是在总结和反思以木材永续利用为目的“法正林”指导下恢复重建的大面积人工纯林伴随而来的树种结构和多样性单一、稳定性和抗逆性差、速生但地力退化严重等生态环境问题的基础上提出的恒续林经营方式，经过在德国、瑞士、奥地利等国100余年的经营实践，现已成为欧洲乃至全球普遍接受的林业发展理论和重要指导思想。森林内部不仅存在强烈的种间竞争，同时也存在着和谐的协调和协作机制，森林生产的奥秘在于在森林中一切起作用的力量的和谐。森林越是接近自然，种间的关系就越和谐，立地适应性越高，生物量越大。多功能近自然森林经营强调把森林作为一个生态系统进行管理，遵循森林生态系统内在的生长发育自然演替规律和互栖共生规律恢复重建和经营管理森林，人类森林经营活动应接近自然、顺应自然、道法自然。充分利用森林的自我恢复和自我调控功能的自然动力或生态机制，采取人工促进经营措施，与自然力形成合力，培育出源于自然、仿效自然而又优于自然的森林[9]。森林多功能近自然经营符合党的十九大提出的“推动形成人与自然和谐发展现代化建设新格局”和“坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主的绿色发展方针”要求[10]，同时也体现了与“道法自然”“天人合一”等人与自然和谐共生的道家生态智慧。多功能近自然经营摒弃了传统轮伐期经营模式或做法，以培育健康稳定优质高效的多功能、近自然的复层异龄混交恒续林为目标，以林班或小班为经营单位，经营对象涵盖了除法律法规明令禁止人为活动或干扰的所有人工林和天然林，针对林地的立地条件、所处演替阶段、地带性植被和经营目标及目标树设计确定不同阶段林分结构调整的经营措施。多功能近自然经营采取全林经营和目标树经营相结合的方式，禁止皆伐，经营过程中择伐利用达到自然成熟或生理成熟的目标树，确保林分林冠的连续覆盖。多功能近自然经营是在林分充分进行自然选择的基础上，采取遵循自然规律的人为干扰促进森林自然演替的一种森林经营方式，并非纯自然经营。多功能近自然经营并不排斥木材生产，其核心目标是培育多功能森林和大径级高价值用材林，努力确保森林的经济、社会和生态效益处于最佳状态。

表1 传统森林经营与多功能近自然经营之比较

3 云南多功能近自然森林经营关键技术展望与探究

我国现行的单一功能导向的林业分类经营，已难以满足人民日益增长的优美生态环境需要，大力推进多功能近自然森林经营，逐步实现龄级林业向径级林业转变、同龄林经营向异龄林经营转变、轮伐期经营向恒续林经营转变、分类经营向多功能近自然经营转变，着力提升云南省森林质量，构建健康稳定优质高效的森林生态系统，已成为新时代云南现代林业建设的战略选择。多功能近自然森林经营的理论及其技术体系虽已在欧洲、澳洲等地广泛成功实践，但在我国尤其是云南省处于起步阶段，技术储备严重不足，尚缺乏适宜云南省森林生态系统和社会经济状况的相关研究成果，亟待建立长期试验与示范基地，开展多功能近自然森林经营关键技术集成创新，提出符合云南实际的多功能近自然森林经营技术体系及其操作实施指南或规程。

3.1 开展云南省林地立地分类与质量评价

森林立地是林木生长的基础，森林林地分类与质量评价是充分利用林地生产潜力开展森林经营最重要的基础性工作[11]。目前，国内外林地用于立地分类与质量评价的主要方法有森林立地植被-立地评价、森林立地生长-立地评价、森林立地综合立地分类和评价等方法[12-14]。云南为高原山地省份，地形地貌复杂，气候土壤和植被类型多样，林地立地分类与质量评价，应遵循科学简明实用原则，采用定性与定量评价相结合的综合多因子突出主导因子逐级控制法方法，在综合分析的基础上，以光、热、水、土壤与植被等地域差异为主要依据，根据主导因子并参考其他因子，进行多级序分区分类。通过对气候、地形、土壤、植被与林木生长关系的综合研究，将大气候及与大气候相联系的大地貌以及中地貌、局部地形及土壤因子作为立地区域、立地区、立地亚区、立地类型小区、立地类型组、立地类型等分类单位的划分依据，建立立地分类系统。运用模糊聚类分析方法，以云南省129个县(市、区)为样本，将区划界线落实到县(市、区)级单位。在此基础上，采取实测或利用遥感技术，以林木生长量、林地指数、主导环境因子、生活因子为主要标准，进行林地质量评价，通过地位指数曲线法、数量化地位指数法、林分材积评价法等方法，开展林地质量评价，以满足林业生产实际需要。

3.2 建立省级森林经营长期科研试验基地

云南地理位置特殊，地形地貌复杂，气候类型多样，生物多样性极为丰富，兼具丰富性、独特性、古老性和脆弱性的特点，是我国17个生物多样性关键地区和全球34个物种最为丰富的热点地区之一[15-16]。云南境内涵盖了除海洋和沙漠以外的所有陆生生态系统，森林生态系统复杂多样，水平与垂直地带性分异特征显著，全域共有4个森林植被型，17个森林植被亚型，105个森林类型和数量众多的森林亚类型[17]；以乔木为建群种的森林生态系统有169类，占全国的80%。云南森林类型多样、物种组成丰富和结构功能复杂，加之森林群落演替的非线性、随机性和动态性，决定了森林经营的复杂性和特殊性，不可能照搬照抄国内外现有的模式和经验，必须立足省情林情，开展云南省森林经营基础性技术的研究和储备。综合考虑云南省主要森林类型与分区情况，以及主要建群种和造林树种资源现状，并结合天然林保育、退化林修复、国家木材战略储备林建设以及云南省速生和珍贵用材林培育等森林质量提升工程，在以云南松、思茅松(P.kesiyavar.langbianensis)、华山松、长苞冷杉(Abiesgeorgei)、旱冬瓜(Alnusnepalensis)、西南桦、杉木、银木荷(Schimaargentea)、麻栎(Quercusacutissima)、栓皮栎(Q.variabilis)、滇青冈(Cyclobalanopsisglaucoides)、刺栲(Castanopsishystrix)、滇石栎(Lithocarpusdealbatus)、滇润楠(Machilusyunnanensis)、红椿(Toonaciliata)、滇楸(Catalpafargesii)、云南龙脑香(Dipterocarpustonkinensis)、望天树(Parashoreachinensis)、番龙眼(Pometiatomentosa)、山桂花(Paramicheliabaillonii)20个主树种为优势种的分布区建立多功能近自然森林经营长期科研试验基地，开展其天然林和人工林动态自然生长发育或演替规律研究以及不同干扰方式与强度对群落更新演替影响的长期观测研究，切实提高森林经营的针对性、预见性、可控性和操作性；揭示主要森林类型结构特征与功能关系、产量形成过程以及森林经营对生物量生产和分配、养分循环、生态功能等过程的影响；研究不同近自然经营全生命周期经营收获模式对立地质量、森林更新、森林生长等的影响机制，建立林分生长与收获预测模型;通过长期科研试验基地的建立，重点解决天然林和人工林近自然经营单种或多种目标树、辅助树(生态目标树)和其他树(一般林木)的选择与培育以及干扰树采伐利用、林分结构优化、人工促进天然更新、林下目标树人工补植与培育，林分抚育间伐、单株择伐作业方式、经营成效监测评价、主要树种生长收获表编制等热点、难点问题，解决云南省森林近自然经营方面亟需的关键核心应用技术，增强科技创新引领云南省森林经营的内在动力。

3.3开展森林多功能近自然经营技术集成与示范推广

积极借鉴和集成组装国内外相关技术成果，形成涵盖立地质量评价与选择、良种壮苗培育、目标树选培、抚育间伐、人工促进天然更新、林下目标树补植、单株择伐、山地集材、伐后更新、成效监测评价等近自然全周期恒续林经营技术体系。结合省级森林经营长期科研试验基地，在云南省16个州(市)各选择1个国有林场建立省级森林经营示范基地，开展各地典型森林类型和主要造林树种近自然健康稳定优质高效森林经营试验示范，示范林单位面积蓄积量和年生长量实现翻番，把云南省建成全国森林经营先进示范省(市、区)。天然次生林近自然经营、天然过伐林近自然人工辅助经营、退化次生林近自然人工促进修复、人工林目标树经营、退化人工林近自然改造、次生灌木林近自然人工促进修复等。按照多功能经营目标和林分起源，天然林次生林的近自然经营要遵循天然林的演替发育规律、立地质量和自然气候条件，建立单优(单优树种)和共优(多优势种)目标树经营技术体系，通过目标树培育或人工补植、人工促进天然更新、抚育间伐等措施，合理调整天然林树种结构、龄组结构、径级结构和密度结构，加速林分正向演替，形成异龄、混交、复层和多树种的具有较强的稳定性、整体性和持续性的林分；人工林目标树单一且明确，可采取目标树更替(树种不适林)、抚育间伐、补植补造、人工促进天然更新、自然集水灌溉施肥等措施，调整树种组成，优化林分结构，恢复土壤肥力，改善林相景观，释放生长空间，提高人工林的质量和效益；云南省未纳入森林覆盖率统计分别占云南省国土面积和林地面积的8.07%和11.03%的一般灌木林资源，选择因长期过度人为或自然干扰形成的诸如栎类能源林等非地带性次生灌木林，采取间伐、人工补植当地先锋树种或地带性植被建群种、人工促进天然更新等综合措施，形成乔灌混交林，加速灌木林向乔木林正向演替。

3.4 加强科研基础条件平台和技术标准体系建设

依托建立长期科研试验基地和开展试验示范建设，组建云南省森林经营重点实验室或技术创新中心，加强产学研协同创新和国际合作交流，提升云南省森林经营的科学研究和技术创新能力。整合现有云南省连清、二调基础数据和长期科研试验样地数据以及各种调查基础模型(树种单株、林分生长模型、生物量、碳汇量以及一元、二元材积生长模型等)，建立云南省森林经营共享数据库平台，制定模型手册、构建云南省近自然多功能森林经营模型库系统。建立符合云南林情的以云南省主要优势种或建群种为目标树的天然次生林、天然过伐林、退化次生林、人工林、退化人工林、次生灌木林多功能近自然森林经营技术体系及其操作实施指南或规程，出台云南省森林质量评价、森林经营成效监测评价以及森林经营调查规划、森林经营方案编制、林分作业法设计等技术标准或实施细则，建立云南省近自然多功森林经营技术支撑体系。