研究背景
馬尾松屬松科鬆屬植物,常綠喬木,是我國主要的用材與造林樹種之一,經濟價值非常高,在我國南部亞熱帶溼潤地區是典型的針葉鄉土樹種,分佈區域廣且適應性強,它具有生長快、材質好、用途廣、產量高等基本特徵,為建材等林產工業提供了大量的木質資源。至上個世紀末,我國馬尾松林地有60%是人工純林,達5325萬公頃,居世界第一位,且在南方地區,馬尾松數量佔全國針葉林面積的14.9%,因此,在我國的森林資源結構中,馬尾松林佔有非常重要的地位(陳冀楠,2009)。但是,我國的馬尾松人工純林,中幼林比重大,生物多樣性低、林分穩定性差,非常易受病蟲危害,遺傳品質退化,林分生產力下降(徐德應,1998;盛煒彤,1995;林思祖,2001)0而且,隨著馬尾松人工純林面積的逐步擴大,其經營過程中出現了不少的問題,如馬尾松純林用於釆脂不留優勢木的粗放管理模式導致林分質量退化,集中連片多代連作針葉林的地段開始出現立地退化跡象,較短的輪伐週期過更是使林地生產力未能充分發揮其作用。這種現象不僅造成生態功能和環境服務功能相對低下,隨著地力的退化,馬尾松林木材的生產效益也在降低。
隨著社會進步和經濟的發展,國家和地區對生態建設的需求也有了很大提高,大部分的人工林將逐步定位為生態公益林,他們將承擔其所在地區的生態防護和文化服務等功能,如空氣淨化、防風固沙、水源涵養、保持水土、遊憩娛樂和景觀美化、二氧化碳代換等。當今社會,在人工林面積飛速增長以及生態功能定位逐步改變的大環境下,改變馬尾松人工針葉純林現有狀態,實現生態功能和經濟效益的共同發展勢在必行。
在確保森林結構關係自我儲存能力的前提下遵循自然條件的林業活動,是近自然林業的`一種表達方式(邵青還,1995; ShaoQH,1991;赫爾曼.格拉夫,1991;張鼎華,2000),是模仿自然,接近自然的一種森林經營模式,也是相容林業生產和森林生態保護的一種經營模式(張鼎華,2001)。“近0然林業”並不是迴歸到天然的森林型別,而是儘可能的使林分的建立、撫育以及採伐的方式同潛在的天然森林植被的自然關係扣接近(沈烈英,2007; ShenGF,1998)。對人工純林進行近自然化改造可以有效地保護森林的自然生長能力,充分發揮森林的抗性,增強森林的生態作用,還可以通過森林的立體經營,獲得更高的木材收穫及多樣性產品,有效地提高森林蓄積,並降低森林經營的成本。面對當前可持續發展和生態環境改善日益重視的社會背景與發展趨勢,對人工純林進行近自然經營、多功能經營,是科學地發展和利用人工純林的有效途徑。長期的林業實踐也己證明近自然森林經營是實現森林服務功能和木材生產功能之間利益平衡的有效方法。
研究目的和意義
馬尾松人工純林結構單一、中幼齡林比重大,長期不合理的森林經營使得林地土壤肥力下降,生態環境惡化,導致林分生產力下降,同時難以滿足市場對高質量大徑材的需求。隨著生態環境的惡化以及人們對森林多功能服務要求的提升,構建多樹種組成的異齡混交林,重複發揮森林的生態功能,具有重要的理論意義。
為了適應時代需求,廣西熱林中心近十年來一直引用珍貴鄉土闊葉樹種對針葉純林進行近自然化改造試驗。曾於2002-2003年提出針葉純林的改造思路,2006年制定了針葉闊葉化近自然改造設計方案,2007年選擇伏波實驗林場對馬尾松人工純林實施近自然化改造,2008年此試驗林完成改造後,效果就曾引起國內外專家的一致認可。國際著名期刊《SCIENCE》雜誌記者專門赴熱林中心進行考察,以廣西憑祥熱林中心示範區為例開展了實地調研,最終在2009年7月第235期的《科學》雜誌上以“護理中國狀態不佳的森林回到健康——同時為村民和伐木人提供生計,又能恢復生態系統活力的森林經營實踐”為題,對我國開展的森林多功能經營和近自然林業技術研究和實踐發展情況進行分析(RICHARD STONE, 2009)。
廣西地處低諱度,為中亞熱帶季風氣候區,氣候溫暖,熱量豐富,雨水豐沛,林分生長速度較快。因此,以廣西熱林中心伏波實驗林場的馬尾松人工純林為試驗林,進行近自然化改造,培養多樹種混交的、空間上多層次的異齡混交林,實現廣西地區針葉純林的近自然經營體系的建立和完善,是改良人工針葉純林一系列問題的關鍵,也是廣西亞熱帶地區林業科技發展最為迫切和實際的問題。
本研究通過在馬尾松人工純林中補植大葉櫟、灰木蓮、紅錐、香梓楠、格木、鐵力木等多種闊樹種,實現異齡混交,是使針葉純林近自然化改造在經濟和生態環境服務方面短期內達到顯著效果的有效途徑,也是對2008年針葉純林近自然化改造成果的深入和延續。並且本文對改造後的近自然林進行量化分析,闡明近自然化改造林分相對針葉純林的優勢,同時揭示最優改造模式,對指導熱林中心今後針葉純林改造具有重要的現實意義。
研究綜述
近自然森林經營是德國林業是一種順應自然地計劃和管理,是德國森林經營中不斷探索的成功範例。近自然森林是指與原生森林植被為參照而培育和經營的、主要由鄉土樹種組成且具有多樹種混交、逐步向多層次空間結構和異齡林時間結構發展的森林。近自然森林經營(Close-to-nature forest management)近自然森林經營是以森林生態系統的穩定性、生物多樣性和系統多功能和緩衝能力分析為基礎、以整個森林的生命週期為時間設計單元、以目標樹的標記和擇伐及天然更新為主要技術特徵、以永久性林分覆蓋、多功能經營和多品質產品生產為目標的森林經營體系。可見近自然森林經營是指充分利用森林生態系統內部的自然生長髮育規律,從森林自然更新到穩定的頂級群落這樣一個完整的森林生命過程的時間跨度來計劃和設計各項經營活動,優化森林的結構和功能,永續充分利用與森林相關的各種自然力,不斷優化森林經營過程,從而使生態與經濟的需求能最佳結合的一種真正接近自然的森林經營模式(陸元昌,2006)。1898年,蓋耶爾(Gayer)年提出了 “恆續林經營(Dauerwa丨dbewirtschaftung)”
思想並運用到實踐中,恆續林是以多樹種、多層次、異齡林為森林結構特徵而經營的、結構和功能較為穩定的森林,是近自然森林培育和發展的一種的理想森林狀態,近自然經營的理論假設,人類通過經營這個狀態的森林,可以兼顧保持森林的自然特徵在一個生態安全的水平之上,又為社會提供林森林產品和服務功能,從而實現可持續的森林經營(陸元昌,2006)。Gayer認為,人工林的生態功能低下,主要表現在其生物多樣性低,穩定性差;雖然人工林生長迅速,但是地力消耗嚴重,無法實現林木的可持續利用,與森林可持續利用的思想相違背(彭舜嘉,2008)。近自然林業學派代表德國林學家Mmier提出了完整的近自然森林經營理論和技術體系,並發展起來(Sturm, 1995b)。這是一種與法正林完全不同的純粹的自然主義思想。
研究物件
本研究以廣西省憑祥市熱帶林業研究中心,伏波林場內1993年春季杉木釆伐跡地更新造林的19年生馬尾松人工純林以及近自然化改造林為研究物件。馬尾松人工純林生產力不高,林地土壤肥力差,生物多樣性較低,特別是馬尾松林下較厚枯枝落葉長期不能分解,造成了土壤養分迴圈障礙。因此,在2007年對單一馬尾松人工純林進行了近自然化改造,採取重度釆伐,同時補植當地珍貴的硬闊和軟闊樹種。林下補植的幼樹為1年生,高度為20到30cm。所有補植的幼樹為當地的鄉土樹種,並且具有較高的經濟和生態價值。比如,紅錐和格木為當地極為珍貴的硬闊樹種;大葉櫟由於其大量的且容易分解的枯落物,以及其根瘤菌的固氮功能,能夠改善土壤的質量;屬於木蘭科的灰木蓮,由於其優秀的幹形與木材質量,具有較高的經濟價值。
論文提綱
摘要
ABSTRACT
1 緒論
1.1引言
1.2 研究綜述
1.3研究物件、目標和主要內容
2 研究區概況與研究方法
2.1研究區域概況
2.2 研究方法
3 近自然化改造林樹種組成動態變化
3.1主林層樹種組成動態變化
3.2更新層樹種組成動態變化
3.3小結
4 近自然化改造林林分結構變化
4.1基本林分引數變化
4.2水平結構動態變化
4.3垂直結構動態變化
4.4小結
5 近自然化改造林生長動態變化
5.1 胸徑生長動態
5.2近自然化改造樣林生長收穫模型
5.3小結
6 基於個體差異的不同群落單株生長過程比較分析
6.1直徑生長分析
6.2樹高生長分析
6.3材積生長及數量成熟年齡分析
6.4小結
7 近自然化改造林土壤性質變化
7.1 土壤有機質含量分析
7.2 土壤PH值分析
7.3 土壤N素的含量分析
7.4 土壤P素的含量分析
7.5 上壤K素的含量分析
7.6 小結
8 結論與討論
8.1 主要結論
8.2 創新點
8.3 展望
參考文獻