德国巴伐利亚州近自然森林经营成效研究

郭诗宇，周新玲，石林曌

(1.湖北生态工程职业技术学院，湖北 武汉 430200；2.湖北经济学院，湖北 武汉 430205)

森林是陆地生态系统的主体，维护森林资源的健康、森林群落的稳定、森林植物的活力是确保陆地生态系统平衡的重要因素。根据森林演替规律和发育阶段，在抓好森林资源保护管理的前提下，因地制宜采取科学合理的措施开展森林经营，对维持森林生态系统的稳定、健康、优质、高效具有重要作用。近自然森林经营是当今国际公认的一种先进的森林经营方法[1-2]，目前已在欧洲、北美洲、南美洲、东南亚以及我国得到不同程度的推广应用。研究近自然森林经营成效，对于我国在更大范围、更深层次推广近自然森林经营方法和技术，更好地践行生态文明理念具有十分重要意义。

近自然森林经营成效，可按样地尺度或区域尺度进行分析评价。长期以来，国内外的研究重点集中在样地尺度，主要研究结论：(1)近自然森林经营释放了保留木生长空间，目标树胸径、林分蓄积量生长加快、大径材比例上升、木材生产净现值提高[3-5]；(2)改善了林分结构，增加了生物多样性[6-7]；(3)改善了森林土壤理化性质与土壤水肥状况[8-9]。现有研究涉及区域尺度的较少[10]，本文将在这方面进行尝试。主要是以近自然森林经营的发源地巴伐利亚州为样本，以该州4次森林资源连续清查成果为依据，对近自然森林经营的成效进行分析评价，以期为我国进一步推广近自然森林经营理论和技术，提升林业治理水平和治理能力提供参考和借鉴。

1 研究区域概况

巴伐利亚州位于德国东南部，是德国16个联邦州之一。东部与捷克、南部与奥地利接壤，西北部与巴登-符腾堡、图林根、萨克森、黑森州相邻。版土面积 70 554 km2,居德国第一位。人口1307万，居德国第二位。受西风带影响，巴伐利亚州气候复杂多变，降水量南北差距悬殊，南部最高，达 1 800 mm，北部最低，仅600 mm。多瑙河横贯中部，南部多冰渍垅和冰蚀湖，南缘阿尔卑斯山区有楚格峰，海拔 2 963 m，为德国最高峰，其北丘陵起伏。多山峰、多森林、多湖泊是该州最突出的特征。

巴伐利亚是德国森林资源最为丰富的州。据德国联邦食品和农业部2016年公布的2012年森林资源清查数据[11]，巴伐利亚州现有森林面积260.56万hm2，乔木林面积248.47万hm2，森林覆盖率37%，森林总蓄积量9.87亿m3，单位面积森林蓄积量396 m3/hm2，单位面积年生长量11.9 m3/(hm2·a)。该州森林面积、乔木林面积、森林蓄积量、单位面积蓄积量在德国16个州中均排名第一。单位面积年生长量排名第二，仅次于巴登—符腾堡州(12.29 m3/(hm2·a) )。森林覆盖率排名第五，比黑森州(42%)、莱茵兰-法尔茨州(42%)、萨尔州(40%)、巴登-符腾堡州(38%)略低。

2 研究方法

2.1 评价指标的确定

要科学评价近自然森林经营成效，必须确定合理的评价指标。确定评价指标必须首先明确近自然森林经营要达到的目标。从德国林业发展现状与趋势看，近自然森林经营的最终目标是培育恒续林(德文为Dauerwald,英文为Continuous cover forest)或普伦特林(德文为Plenterwald,英文为Plenter forest)。恒续林的提法在我国较普遍，普伦特林在我国鲜有提及。普伦特林是择伐林的一种高级形态，目前在我国没有标准的中译名，本文暂且译为普伦特林。

恒续林由德国林学家莫勒(A.M ller)于1913年首次提出[12]，并于1922年在其经典著作《恒续林思想：内涵和意义》中进行了系统阐述[13]。此后，恒续林理论一直在争论中发展、在质疑中完善，直到20世纪中期才为林学界和大众普遍接受[14-15]。恒续林有5个显著特征[16-18]：(1)禁止皆伐,采取择伐，确保林冠的永久覆盖和各生长因素的和谐；(2)重视培育乡土树种，确保森林生态系统的稳定；(3)促进混交林的形成，减少森林病虫害的发生；(4)采取天然更新，仅在不能实现天然更新的地方才进行人工更新；(5)保护野生动物的生存环境，特别是在林间保留部分枯木。

普伦特林由法国林学家顾尔诺(A.Gurnaud)1878年首次提出，瑞士林学家毕奥莱(H.Biolley)1880年率先进行了应用，并在1901年成功将这一营林系统引入到瑞士纳沙泰尔州的库韦林区[19-21]。普伦特林比恒续林要求更为严格，其除具备恒续林的5个基本特征外，还必须具备另外2个条件：(1)天然更新丰富且每年进行择伐；(2)龄级结构尽可能均衡，确保每年木材生产的可持续性。从国家层面讲，德国非常重视从现有林向普伦特林的转变，在2012年森林资源清查中，对符合普伦特林标准的森林专门进行了调查、记录和统计。

综合近自然森林经营的基本要求和恒续林、普伦特林的特征，认为评价近自然森林经营成效可采用以下几个指标：

1)森林结构。包括树种结构、层次结构、混交结构和年龄结构。

2)野生动物生存环境，主要是枯木数量和腐烂程度。

3)森林近自然度。德国主要从天然林群落树种(包括主导树种、次要树种、先锋树种)占比、天然林群落主导树种占比、天然林群落主导树种的完整度、非欧洲树种的占比4个方面衡量森林近自然度[22]。在2012年森林资源清查时，近自然度的评判标准为：(1)自然林：天然林群落树种占调查林分树种总数的90%以上，天然林群落主导树种占调查林分树种总数的50%以上，天然林群落主导树种的完整度为100%，非欧洲树种占调查林分树种总数的10%以下；(2)近自然林：天然林群落树种占75%～90%，天然林群落主导树种占10%～50%，非欧洲树种占10%～30%；(3)部分近自然林：天然林群落树种占50%～75%，天然林群落主导树种占10%以下，非欧洲树种占30%以上；(4)人工干预林：天然林群落树种占25%～50%；(5)人工林：天然林群落树种占25%以下。

4)森林蓄积量。包括森林蓄积量的增长以及木材生产销售情况。

2.2 数据来源与评价方法

本文采用的数据来源于德国联邦食品和农业部、巴伐利亚州食品农林部公布的巴伐利亚州4次森林资源连续清查成果。分析评价采用对比法，主要基于2012年巴伐利亚州森林资源清查数据，并辅以2002年、1987年和1971年的数据。

3 结果与分析

3.1 森林结构优化情况

3.1.1 树种结构

19世纪末巴伐利亚州的森林基本上是以挪威云杉(Piceaabies)为主的人工针叶纯林，按照近自然理念经营森林，首先必须改善树种结构，增加阔叶树比重。经过半个多世纪人工营造混交林和对针叶纯林进行近自然化改造，至1971年该州阔叶树比重提高到22%。至1987年联邦德国进行第一次森林资源清查时，阔叶树比重达到25.9%。1989年巴伐利亚州从官方层面推广近自然森林经营后，通过对森林的近自然化改造，阔叶树比重进一步上升，2002年达到31.6%，2012年达到35.7%[23]。在阔叶树种的选择上，除了主要树种橡树(Quercussp.)、山毛榉(Fagussylvatica)外，该州还注重树种的多样性，发展了欧洲鹅耳枥(Carpinusbetulus)、白蜡树(Fraxinus)、枫树(Acersp.)、椴树(Tiliasp.)、榆树(Ulmussp.)等长寿命阔叶树，以及桦木(Betulasp.)、桤木(Alnussp.)、杨树(Populussp.)、柳树(Salixsp.)、山梨(Sorbussp.)等短寿命阔叶树。减少的针叶树主要是挪威云杉和欧洲赤松(Pinussylvestris)，冷杉(Abiesalba)、落叶松(Larixsp.)、花旗松(Pseudotsugamenziesii)作为深根系树种，由于能较好地适应气候变化，面积略有增长(表1)。

3.1.2层次结构

丰富的层次结构是林分天然更新成功最直接的表现。19世纪末20世纪初，巴伐利亚的森林基本上是单层林，经过百余年特别是1989年以来近自然森林经营，至2012年单层林已减少到22.6%，复层林增加到77.4%。2002—2012年的10年间，单层林减少了 118 714 hm2，复层林增加了 132 994 hm2。

3.1.3混交结构

2012年时巴伐利亚州的森林已以混交林为主，面积211.17万hm2，占乔木林面积的84.99%。其中针叶混交林占20.9%，阔叶混交林占24.9%，针阔混交林占39.2%。混交林中如果剔除针叶混交林，阔叶混交林和针阔混交林的比例也高达64.1%。2012年与2002年相比，混交结构进一步改善，针叶纯林和针叶混交林减少了 86 284 hm2，阔叶混交林和针阔混交林增加了 100 564 hm2。

3.1.4年龄结构

巴伐利亚州2012年时森林的年龄结构比较均衡，如果以20 a划分为1个林龄阶段，每个林龄阶段的面积占比均在10%～17%之间，有利于实现木材的可持续利用。随着林龄的增长，单位面积森林蓄积量也在增加，但当林龄达到160 a以后，单位面积蓄积量反而开始下降，主要是树木进入过熟期，失去了生长活力，且部分枝条开始枯落。

3.2 枯木状况

改善野生动物生存环境是人与自然和谐共生的重要组成部分，也是近自然森林经营的应有之意。其内容主要包括保护树冠上有鸟巢、树干上有动物巢穴的树木不被砍伐，在林间保留枯木等。但在森林资源清查中，树冠上的鸟巢特别是树干上的巢穴不便调查，能用数据反映的主要是枯木。枯木的数量和腐烂程度是影响野生动物栖息地和营养来源的重要因素。2012年单位面积枯木蓄积量达22 m3/hm2，其中针叶树提供了17.3 m3/hm2，阔叶树提供了4.7 m3/hm2。2002—2012年的10年间枯立木、枯倒木、枯树桩(树干高度小于1.3 m)、枯枝蓄积量变化情况见表2，枯木腐烂情况见表3。

从表2可以看出，枯立木增加较多而枯倒木减少，说明原来的枯倒木有部分已完全腐烂。

从表3可以看出，正在腐烂的枯木增加最为明显。

3.3 森林近自然度变化情况

2002年和2012年森林资源清查时，巴伐利亚州自然林、近自然林、部分近自然林、人工干扰林、人工林面积以及10年期间的变化情况见表4。

表3 巴伐利亚州森林枯木腐烂情况统计

表4 巴伐利亚州森林近自然度变化情况统计

从表4可以看出：(1)森林近自然度总体情况较好。2012年时自然林占乔木林的比例为11.1%，近自然林占31.5%，自然林和近自然林合计占比达42.6%，比德国全境的35.8%高出6.8个百分点，比该州2002年的40.7%高出1.9个百分点。(2)近10年森林近自然度的优化效果明显。2012年与2002年相比，自然林和近自然林面积增加了 54 558 hm2，增长了2.2个百分点；而部分近自然林和人工林减少了 54 795 hm2，降低了2.2个百分点。(3)近自然经营在持续进行。由于对人工林实施近自然化改造，人工林面积减少，人工干扰林面积增加。

3.4 森林蓄积量增长及木材生产情况

3.4.1 森林蓄积量

巴伐利亚州森林蓄积量高，2012年达9.87亿m3，占德国36.6亿m3的27%。1971—2012年，该州森林蓄积量变化有以下特点：

1)森林蓄积量持续增长。1971—2012年的41年间，森林蓄积量增长了55.2%。其中1971—1987年增长了25.3%，1987—2002年增长了22.8%，2002—2012年增长了0.8%(表5)。

表5 巴伐利亚州森林蓄积量变化情况统计

2)阔叶林蓄积量增长速度高于针叶林。从单位面积蓄积量来看，针叶林比阔叶林高很多，2012年时针叶林蓄积量平均高达450 m3/hm2，而阔叶林 仅为298 m3/hm2。但各自以1971年为基数，至2012年时阔叶林蓄积量增长了148.6%，而针叶林蓄积量只增长了36.3%。特别是2002—2012年间，由于该州加大了目标树经营[24-25]力度，针叶林蓄积量减少了 2 200 万m3，阔叶林蓄积量增加了 3 000万m3。

3)森林蓄积生长量保持较高水平。2002—2012年间，森林蓄积生长量为11.9 m3/(hm2·a)。

4)木材质量提高。由于对针叶纯林进行近自然化改造，2012年与2002年相比，胸径7～39.9 cm的林木蓄积量占比减少，而40 cm以上的大径材蓄积量占比增加，有利于生产更多的优质木材。

3.4.2木材生产销售

2002—2012年间由于实施近自然森林经营，巴伐利亚州的森林采伐量比以住大幅增加，年均采伐木材 2 234 万m3，占德国 7 568万m3的29.5%。木材的采伐以挪威云杉为主，年均采伐量 1 540 万m3，占全州木材采伐量的68.9%。干扰木择伐年龄一般在20～60 a。目标树收获性择伐年龄分树种而有所不同，云杉一般为100～120 a，欧洲赤松一般为120～140 a，山毛榉一般为140～160 a，栎类一般为160～240 a。木材价格因直径、质量等不尽相同，2019年分树种的平均价格为：云杉80～100EUR/m3，欧洲赤松60～80 EUR/m3，山毛榉60～70 EUR/m3，一般质量栎类250～310 EUR/m3，高质量栎类 1 000～2 000 EUR/m3。木材原材料及其制品的销售可以带来可观的经济收入，同时采伐、销售、加工等环节可吸纳一定数量的劳动力就业，产生明显的社会效益。

4 结论与建议

4.1 结论

从以上分析可以看出，近自然森林经营在巴伐利亚州取得了非常显著成效。具体表现在4个方面：

1) 森林结构逐步优化。阔叶树种的比例从1971年的22%提高到2012年的35.7%，复层林已占乔木林面积的77.4%，混交林已占乔木林面积的85.0%，森林的年龄结构比较均衡。

2)野生动物的生存环境逐步改善。2012年枯木数量增加到22 m3/hm2，比2002年增加了2 m3/hm2，为野生动物提供了栖息场所和营养来源。

3)森林近自然度逐步提高。通过近自然森林经营，促进了森林的正向演替，使林分逐步向自然林和近自然林过渡。2012年自然林和近自然林已占乔木林面积的42.6%，比德国全境高6.8个百分点，比该州2002年高1.9个百分点。

4)单位面积森林蓄积量逐步增加。该州2012年单位面积森林蓄积量为396 m3/hm2，且大径级木材的比例明显上升。

4.2 建议

1)加大营造林项目中的推广应用力度。近自然森林经营成效明显，但前期施工需要花费较大成本。可以加大现有的国家营造林工程项目如森林抚育、战略储备林、森林质量精准提升、退化林修复等工程项目的应用力度，为全面推广近自然森林经营技术创造条件。

2)建立近自然森林经营的示范和样板。以国家营造林工程项目为依托，集中资金、集中科技力量，选择有条件的国有林场分别按照恒续林和普伦特林的要求和标准建立示范样板林，供培训和成效监测所用。成效监测要设置固定样地，分不同处理和重复进行施工，每年监测乔木、灌木、草本以及土地微生物和养分的变化情况。

3)探索近自然森林经营的技术和方法。按照恒续林和普伦特林2种目标模式和技术体系的要求，结合实际分别探索实现这2种目标的途径和方法，特别是择伐技术、天然更新技术等。由于普伦特林技术体系在我国以前的文献资料和实践操作中未涉及，因此，首先还需要进行理论方面的研究。

致谢：中国政府友谊奖获得者、德国林业专家Hubert Forster先生提供了大量资料，在此谨致谢忱。