雄安新区国家储备林栽培模型设计

陈京华,国 红,贺 鹏,雷相东,卢 军,刘宪钊

(1.国家林业和草原局世界银行贷款项目管理中心,北京 100714；2.中国林业科学研究院资源信息研究所 国家林业和草原局森林经营与生长模拟重点实验室,北京 100091；3.国家林业和草原局中南调查规划设计院,长沙 410014)

雄安新区建设是具有重大现实意义和深远历史意义的国家工程,是千年大计[1]。储备林建设是对“绿水青山就是金山银山”科学理念的生动诠释,是推进林业供给侧结构性改革的重要抓手,是精准提升森林质量的重要工程,对推进林业现代化建设、建设生态文明具有重要意义[2-4]。2019年1月,中共中央 国务院发布《关于支持河北雄安新区全面深化改革和扩大开放的指导意见》,明确提出“将雄安新区植树造林纳入国家储备林”,建设全国森林城市示范区[4]。雄安新区要建设成为绿色生态宜居新城,必须坚持把绿色作为高质量发展的普遍形态,充分体现生态文明建设要求,坚持生态优先、绿色发展。因此,雄安新区森林营建是一项立意深远、贴近民生的伟大工程。

雄安新区把森林城市生态系统作为城市生态基础设施来谋划,提出“千年秀林”,是我国新城规划建设的创新之举。通过森林城市建设,选用长寿树种、乡土树种、珍贵树种,高标准建设国家储备林基地,既能全面增加雄安新区森林资源,提高森林覆盖率,有效增加木材供给,又能充分改善森林结构,提高森林质量,发挥森林的生态和文化功能。同时还可以增加当地群众收入,是生态林业与民生林业的有机结合,是促进绿色发展、实现绿色增长,改善生态、改善民生的具体实践。本文结合雄安新区储备林建设的目标,在确定项目造林树种的基础上,根据不同的造林地立地条件、造林树种生长特性、树种配置、造林密度、整地方式和规格、造林方式、抚育管理措施等,编制了10个栽培模型。造林技术模型设计充分考虑储备林增林扩绿、营造雄安绿色生态基底的前提,后续抚育经营管理采用多功能近自然经营的理论和技术,即利用自然演替规律顺势利导的全周期经营策略,通过不同生态学、生物学特性树种的合理组合和经营调控,推动新区森林生态系统正向演替,最终实现结构稳定、功能多样,健康、稳定、高效的“千年秀林”生态系统[6-7]。

1 研究区概况

雄安新区占地面积约 1 700 km2,包括雄县、容城、安新及其周边部分区域,地处北京、天津、保定腹地,与北京、天津距离适中,处于一个以北京为顶点、以京广、京津两条轴线为两翼的扇形三角展开地带[8]。雄安新区属于中纬度地带,暖温带季风型大陆性气候,四季分明。年均气温11.7℃,最高月(7月)平均气温26℃,最低月(1月)平均气温-4.9℃；年日照 2 685 h,年平均降雨量551.5 mm,6—9月份占80%,无霜期185 d 左右。属太行山麓平原向冲积平原的过渡带,全境西北较高,东南略低,海拔标高7～19 m,为缓倾平原,土层深厚,地形开阔。土壤类型由潮土和沼泽组成,属半水成土。

2 栽培模型设计的基本原则

1) 适地适树。由于不同树种有其固有的生态特性,要根据具体的气候,土壤和水分条件,按立地类型营造与其相适应的树种。以国家储备林树种目录规定的树种为对象,以乡土和长寿树种为主,并按照长、中、短的生长速度和对环境的抗逆性差异进行选择,充分发挥林地潜在生产力。

2) 树种共生性和景观多样性。雄安新区要建成全国森林城市示范区和绿色生态宜居新城区,打造 “千年秀林”,必须以近自然混交复层异龄林为主,考虑植物间的共生性,形成健康稳定的近自然林。充分利用景观树种、珍贵树种和花灌木,考虑色彩、季相、层次和近远期变化,充分发挥景观功能。

3) 多功能性。新区储备林建设是一项综合的系统工程,一方面通过营造高质量、高产出的林分,大力培育大径材和发展珍贵树种,增加木材储备；另一方面坚持以人民为中心的建设思想,围绕方便老百姓进入森林使用森林、保障老百姓身心健康、促进农民增收致富等需求,强化生态公共服务功能。

4) 长—中—短相结合。充分考虑森林生长的长周期性、林业公益性及林木种苗市场需求的不确定性等特性,在设计造林模型时规划短周期、中周期和长周期的结合,在保障储备林长期培育珍贵大径材公益性的同时,通过林苗一体化等方式短期产出经济价值,实现长短结合、可持续发展的目标。

3 栽培模型设计的树种选择

依据《国家储备林树种名录》(1)国家林业和草原局世行中心(速丰办).国家储备林树种目录.2020.,并参考《雄安新区绿色空间专项规划》,按照建设多功能用材兼用林的要求,充分考虑国家储备林基地建设要求、立地条件特点,以及树种的生物、生态学特性,使用少量经济林树种。树种包括:

1) 常绿乔木。油松(Pinustabuliformis)、白皮松(Pinusbungeana)、华山松(Pinusarmandii)、圆柏(Sabinachinensis)、侧柏(Platycladusorientalis)、雪松(Cedrusdeodara)。

2) 落叶乔木。楸树(Catalpabungei)、柳树(Salixspp.)、白蜡(Fraxinuschinensis)、国槐(Styphnolobiumjaponicum)、银杏(Ginkgobilob)、栾树(Koelreuteriapaniculata)、五角枫(Acermono)、七叶树(Aesculuschinensis)、杜仲(Eucommiaulmoides)、香椿(Toonasinensis)、梓树(Catalpaovata)、元宝枫(Acertruncatum)、悬铃木(Platanusspp.)、刺槐(Robiniapseudoacacia)、皂荚(Gleditsiasinensis)、丝棉木(Euonymusmaackii)、白榆(Ulmuspumila)、臭椿(Ailanthusaltissima)、毛白杨雄株(Populustomentosa)、麻栎(Quercusacutissima)、栓皮栎(Quercusvariabilis)、合欢(Albiziajulibrissin)、复叶槭(Acernegundo)、文冠果(Xanthocerassorbifolium)等。

3) 经济林树种。桃(Amygdaluspersica)、杏(Armeniacavulgaris)、山楂(Crataeguspinnatifida)、苹果(Malusdomestica)、樱桃(Cerasuspseudocerasus)、枣(Ziziphusjujuba)、石榴(Punicagranatum)、板栗(Castaneamollissima)、核桃(Juglansregia)等。

各树种按照适生性、耐荫性、速生性、景观性、珍贵性、乡土种、长寿性等特征进行分析和排序以供栽培模型的方案设计使用。

4 栽培模型的方案设计

储备林栽培模型设计充分考虑储备林增林扩绿、营造雄安绿色生态基底的前提,以及后续抚育经营管理采用多功能近自然经营的理论和技术,即利用自然演替规律顺势利导的全周期经营策略,通过不同生态学、生物学特性树种的合理组合和经营调控,推动新区森林生态系统正向演替,最终实现“千年秀林”。在确定项目造林树种的基础上,根据不同的造林地立地条件、造林树种生长特性、经济收益周期、树种配置、造林密度、整地方式和规格、造林方式、抚育管理措施等,按照《造林技术规程》(GB/T15776—2016)[10],分成短、中、长3个栽培模型组,并细化为10个具体栽培模型。

4.1 短周期(速生型)储备林栽培模型组

针对雄安新区及周边地区城市和森林建设中苗木缺乏、市场需求量大的现状,设计苗木生产和木材储备兼备的栽培模型。在立地条件好的地段,选择多彩、长寿、乡土、珍贵等特性的树种进行针阔配置,阔叶树种株间距1.5 ～2 m,行间距2 ～3 m,针叶树种株间距1.5 m,行间距1.5 ～2.5 m,平均造林密度 2 550株/hm2(170株/亩)。造林后根据苗木生长规律和苗木市场供需情况分批次出苗销售,每公顷生产不同规格苗木2 100株,最终形成450株/hm2(30株/亩)的针阔混交林。通过苗木培育、生产达到合理利用林地空间、快速获取经济效益的经营目的。

针对雄安新区及其周边区域社会经济和物质生活不断提升的需求,设计建设高品质有机经济林产品产业基地,实现高品质、绿色、有机林产品的生产,满足新区和周边地区居民的生活需求,短期(10年内)获取经济收益。针对一些生态脆弱、绿量不足的廊道两侧,通过栽培榆、槐、椿、复叶槭等速生型阔叶树种,实现廊道快速绿化,促进生态防护功能提升。

造林模型包括以针叶为主栽树种的针阔混交林、以阔叶为主栽树种的针阔混交林、阔阔混交林和产业经济林。

1) M01 针叶短周期模型。该模型以白皮松、侧柏、圆柏、油松、华山松、雪松等常绿针叶树种为主栽树种,在立地条件较好的地段,选用部分苗木市场需求量大、价值高的阔叶树种作为伴生树种，采用块状、带状混交的方式进行造林。针叶树种与阔叶树种株数比例为4∶1,即4行针1行阔,重要节点处可根据建设需求采用随机配置的方式,注意避免将油松、雪松等偏酸性树种配置于偏碱性立地。造林密度2 550株/hm2,苗木以I级容器苗或土坨苗为主,整地规格60 cm×60 cm×60 cm,造林后连续3年幼林管护,并根据苗木规格差异和市场供需状况进行出苗销售。对于具体造林地块针叶树种一般不超过2个树种,阔叶树种1～2个树种,且具有一定的互补性。该模型可充分利用造林早期林地空间,短期内生产高品质苗木,通过苗木的生产调整林分密度,通过目标树培育的方式培育珍贵大径材,打造木材战略储备基地。

2) M02 阔叶短周期模型。该模型以阔叶树种为主栽树种,包括针阔混交和阔阔混交2种方式。阔叶树种以市场需求量大的中生、慢生的珍贵彩叶阔叶树种为主；针叶树种选用白皮松、油松、侧柏、圆柏、华山松、雪松。在立地条件较好的地段,采用块状、带状混交的方式进行造林,如营造针阔混交林中,阔叶树种与针叶树种株数比例为4∶1,即4行阔1行针,重要节点处可根据建设需求采用随机配置的方式。造林密度2 550株/hm2,苗木以I级容器苗或土坨苗为主,整地规格60 cm×60 cm×60 cm。造林后连续3年幼林管护,并根据苗木规格差异和市场供需状况进行苗木销售。对于具体造林地块阔叶树种一般不超过2个,且宜用冠型、生长速度互补的树种,并选择1种针叶树种混交。该模型可充分利用造林早期林地空间,短期内生产高品质苗木,通过苗木的生产调整林分密度,通过目标树培育的方式培育珍贵大径材,打造木材战略储备基地。

3) M03 速生阔叶模型。包括杨、柳、椿、合欢、复叶槭、榆、杜仲等速生的阔叶纯林或阔叶混交林。在立地条件中等级以上的地段,选用I级土坨苗进行造林,造林密度视苗木规格在525～825株/hm2(35～55株/亩),整地规格80 cm×80 cm×80 cm,造林后连续3年幼林管护。对于具体造林地块阔叶混交林不宜超过2种且以块状、带状混交配置为主,树种选择以生长速度、冠型、根系分布等具有互补性树种为宜。重要节点处可根据建设需求采用随机配置的方式。造林后分别在9年、14年和19年进行3次抚育间伐,并注意阔叶树种的修枝整形,选择生活力强、干形好的目标树进行重点培育,并逐次淘汰干扰树,最终打造高品质大径级优良木材储备基地。模型适度开展杜仲药用林产品的生产,结合抚育经营综合开发其叶、籽、皮等产品,开发森林的价值。

4) M04经济林模型组。在立地条件好的地段选择适宜新区生长的乡土经济林树种,通过调整栽培模式、选用优良品种培育无公害的有机绿色食品,通过高科技植入提升果品经济价值,打造雄安品牌。加强产业基地策划,通过采摘节、杏花节、桃花节等社会活动提升产业经济林价值,带动新区其它产业发展。适宜地段栽植文冠果、杜仲等原料经济林丰富产业经济林发展方向。产业经济林集约栽植面积 2 000 hm2,果品经济林造林密度525～825株/hm2(35～55株/亩),原料经济林 1 050株/hm2(70株/亩)。

4.2 中周期(中生型)储备林栽培模型组

针对雄安新区及其周边木材市场缺口和城市林业发展的长期规划,设计用材、景观并重的兼用林,在立地条件中等及以上区域,选择生长速度中等用材树种并配置一定比例具有景观和用材特性的彩叶树种。根据树种规格差异,落叶树种株行距4～5 m,常绿树种株行距3～4 m,平均造林密度525～1 050株/hm2(35～70株/亩)。造林后通过一系列抚育措施,培育木材和其它生态产品,计算期内实现产品经济和生态收益。

1) M05针叶中生(中周期)模型。包括白皮松、油松、华山松等生长速度中等针叶纯林或针叶混交林。在立地条件中等级以上的地段,选用I级土坨苗进行造林,造林密度视苗木规格在825～1 050株/hm2(55～70株/亩),整地规格80 cm×80 cm×80 cm,造林后连续3年幼林管护。对于具体造林地块,针叶混交林不宜超过3种且以块状、带状混交配置为主,重要节点处可根据建设需求采用随机配置的方式。造林后分别在9年、14年和19年进行3次抚育间伐,选择生活力强、干形好的目标树进行重点培育,并逐次淘汰干扰树,最终打造高品质大径级优良木材储备基地。

2) M06阔叶中生(中周期)模型。包括五角枫、楸树、梓树、白蜡等生长速度中等的阔叶纯林或阔叶混交林。在立地条件中等级以上的地段,选用I级土坨苗进行造林,造林密度视苗木规格525～825株/hm2(在35～55株/亩),整地规格80 cm×80 cm×80 cm,造林后连续3年幼林管护。对于具体造林地块阔叶混交林不宜超过2种且以块状、带状混交配置为主,树种选择以生长速度、冠型、根系分布等具有互补性树种为宜,重要节点处可根据建设需求采用随机配置的方式。造林后分别在9年、14年和19年进行3次抚育间伐,并注意阔叶树种的修枝整形,选择生活力强、干形好的目标树进行重点培育,并逐次淘汰干扰树,最终打造高品质大径级优良木材储备基地。

3) M07针阔混中生型(中周期)模型。在立地条件中等及以上的地块,选择生长速度中等的针叶和阔叶树种进行混交造林。苗木规格1级、土坨苗,造林密度525～1 050株/hm2(35～70株/亩),整地规格80 cm×80 cm×80 cm,造林后连续3年幼林管护。针阔比7∶3～6∶4,且采用块状、带状混交方式。具体造林地块,针叶树种不宜超过2种,阔叶树种1种,重要节点处可根据建设需求采用随机配置的方式,树种选择以生长速度、冠型、根系分布等具有互补性树种为宜。造林后分别在9年、14年和19年进行3次抚育间伐,选择生活力强、干形好的目标树进行重点培育,并逐次淘汰干扰树,最终打造高品质大径级优良木材储备基地。

4.3 长周期(慢生型)储备林栽培模型组

针对雄安新区及其周边木材市场缺口和白洋淀、河流、交通道路和农田等重要防护对象,设计用材、生态防护并重的兼用林。在立地条件较差区域,选择耐湿性、深根性、耐贫瘠、耐盐碱等不能抗性的树种。根据树种规格差异,落叶树种株行距 4～5 m,常绿树种株行距3～4 m,平均造林密度525～1 050株/hm2(35～70株/亩)。造林后通过一系列抚育措施,培育多树种用材兼生态防护型储备林。同时,针对新区现有的杨树纯林,在抚育间伐或上层疏伐的基础上,选取长周期栽培模型中长寿命、耐阴或早期耐阴树种。在间伐后的林内进行补植造林,平均造林密度825株/hm2(55株/亩),并通过多次择伐作业,实现杨树林向多树种复层混交林的过渡。储备林模型选用生长周期较长、抗逆性较好的树种。

1) M08针叶慢生(长周期)模型。包括侧柏、圆柏等寿命长、生长慢的针叶纯林或针叶混交林。在立地条件较差的地段,选用I级土坨苗进行造林,造林密度视苗木规格在825～1 050株/hm2(55～70株/亩),整地规格80 cm×80 cm×80 cm,造林后连续3年幼林管护。对于具体造林地块,针叶混交林不宜超过2种且以块状、带状混交配置为主,重要节点处可根据建设需求采用随机配置的方式,造林后分别在12年、19年和26年进行3次抚育间伐,选择生活力强、干形好的目标树进行重点培育,并逐次淘汰干扰树,最终打造高品质大径级优良木材储备基地。

2) M09阔叶慢生(长周期)模型。包括栎类、银杏、皂荚等生长速度慢、寿命长的阔叶纯林或阔叶混交林。在立地条件中等及以上的地段,选用I级土坨苗进行造林,造林密度视苗木规格在525～825株/hm2(35～55株/亩),整地规格80 cm×80 cm×80 cm,造林后连续3年幼林管护。对于具体造林地块,阔叶混交林不宜超过2种且以块状、带状混交配置为主,树种选择以生长速度、冠型、根系分布等具有互补性树种为宜。重要节点处可根据建设需求采用随机配置的方式,造林后分别在12年、19年和26年进行3次抚育间伐,并注意阔叶树种的修枝整形,选择生活力强、干形好的目标树进行重点培育,并逐次淘汰干扰树,最终打造高品质大径级优良木材储备基地。适度开展银杏食药用林产品的生产,结合抚育经营综合开发其叶、果等产品,开发森林的价值。

3) M10针阔混慢生(长周期)模型。在立地条件中等及以上的地块,选择生长速度慢、寿命长的针叶和阔叶树种进行混交造林。苗木规格1级、土坨苗,造林密度525～1 050株/hm2(35～70株/亩),整地规格80 cm×80 cm×80 cm,造林后连续3年幼林管护。阔针比6∶4～5∶5,采用块状、带状混交方式。具体造林地块,针叶树种不宜超过2种,阔叶树种1种,重要节点处可根据建设需求采用随机配置的方式。树种选择以生长速度、冠型、根系分布等具有互补性树种为宜。造林后分别在12年、19年和26年进行3次抚育间伐,选择生活力强、干形好的目标树进行重点培育,并逐次淘汰干扰树,最终打造高品质大径级优良木材储备基地。

5 结语

雄安新区国家储备林建设,既能增加以珍贵大径为主的木材供给,缓解木材安全问题；又能提供吸收二氧化碳、制造氧气、环境保护和景观游憩等生态产品供给,满足人民群众对生态产品日益增长的需求,促进绿色发展和改善民生。本文根据雄安新区城市森林建设的目标定位,参照国家储备林目录,分析了树种的耐荫性、适生性、生长特性、珍贵性等生态学和林学特征,以培育稳定健康高质量的森林生态系统为核心,按生长周期设计了10个栽培技术模型,并给出了树种配置、造林方式、苗木等级、造林季节、造林密度、抚育和间伐等栽培参数。通过不同生态学、生物学特性树种的合理组合和全周期经营调控,推动新区森林生态系统正向演替,最终形成混交复层异龄的“千年秀林”,服务于雄安新区的绿色发展和民生福祉。