森林质量精准提升试点经营效果分析——以豫西地区为例*

茹广欣，刘佳雯，赵海兰，刘珉，张雅梅，张龙冲，万建东，李花菊，徐小阳

(1.河南农业大学 林学院，河南 郑州 450046；2.国家林业和草原局发展研究中心，北京100714；3.中国社会科学院数量经济与技术经济研究所，北京100732；4.河南省栾川县林业局，河南 洛阳 471500；5.河南省西峡县林业局，河南 南阳 474550)

随着全球自然资源的日渐匮乏和生态环境的持续恶化，森林的保护与可持续经营问题已成为当今世界环境与发展的核心与焦点[1-2]。当前，我国林业最突出的问题有森林结构不合理、功能不完善等，森林的保护与利用水平亟待提高，解决问题的关键在于加强森林经营[3-5]。在豫西地区设立具有典型区域代表性的监测试点，开展长期的森林综合抚育监测等工作，是国家林业和草原局森林质量精准提升监测研究项目的内容之一，目标是提高森林经营水平，实现森林质量精准提升，为森林经营和领导决策提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区设置于豫西地区，选择具有代表性的栾川县和西峡县作为研究试点。

栾川县位于河南省西部，介于111°12′～112°02′E、33°39′～34°11′N之间[6]，全县总面积2 477 km2。栾川县是典型的深山区县，境内有大小山头9 251 个，山坡坡度较大，调查样地坡度36°以上的占41.6%。县内海拔最高点2 212.5 m，最低点450 m。气候属暖温带大陆性季风气候，年均气温12.1 ℃，年均降水量864.6 mm，境内土壤有棕壤和褐土两大土类。栾川县林分起源：栎类(Quercusspp.)林多为天然次生林，油松(Pinustabuliformis)林多为人工林。

西峡县地处河南省西南部，伏牛山南麓，介于111°01′～111°46′E、33°05′～33°48′N之间，全县总面积3 454 km2。其地处北温带与亚热带过渡带，气候为北亚热带季风型大陆性气候。全县有林地面积27.76×104hm2，是一个以林业为主的深山县。当地气候温和，雨量充沛，适宜多种植物生长，林木种质资源十分丰富[7]。西峡县林分起源：栎类林多为天然林，部分因1990年前后发展椴木香菇过度砍伐，形成天然萌生林；油松林多为20世纪80年代飞播人工林；马尾松(P.massoniana)林为人工林。

在上述两县所设置的样地，基本上包括了豫西地区的典型气候类型与森林质量精准提升工程试点的主要森林类型，可以反映豫西地区有代表性的森林状况，为监测工作的科学开展提供了基础保障。

图1 研究试点的地理位置和植被类型

1.2 标准地设置

依据林分属性和地形因子的不同，在豫西地区栾川县和西峡县选取有代表性的区域，设立作业标准地(实验组)和对照标准地(对照组)，并基于这些标准地的连年监测数据，开展森林质量精准提升试点经营效果的试验。

标准地选择及境界测量要求：在同一个林分中选择典型地段设置标准地，使之充分代表整个林分的平均状态；每块标准地面积为667 m2(正方形标准地边长为25.8 m，长方形标准地长为30 m、宽为22.2 m)；沿顺时针方向依次设置样地四条边，用罗盘仪定向、皮尺测距布设标准地，并对边界木进行注记，闭合差小于1/200。

1.2.1 栾川县标准地设置

根据林分类型(栎类林、油松林)、龄组(幼龄林、中龄林)、经营措施(综合抚育)3个因子划分出4种类型，各设置3个作业标准地与1个对照标准地，共设置标准地16个。

(1)栎类林 设置标准地8个。其中：栎类幼龄林、栎类中龄林各设置综合抚育作业标准地3个、对照标准地1个。标准地设置地点为栾川县庙子镇老张村、龙潭村。

(2)油松林 设置标准地8个。其中：油松幼龄林、油松中龄林各设置综合抚育作业标准地3个、对照标准地1个。标准地设置地点为栾川县三川镇祖师庙村、柳子村、火神庙村。

1.2.2 西峡县标准地设置

根据林分类型(马尾松林、栎类林、松栎混交林)、经营措施(综合抚育)、海拔(500 m以上、500 m以下)、坡向(阴坡、阳坡)4个因子划分出12种类型，各设置3个作业标准地与1个对照标准地，共设置标准地48个。

(1)栎类林 设置标准地16个。其中：作业标准地12个，对照标准地4个。设置地点为西峡县双龙镇、太平镇。

(2)马尾松林 设置标准地16个。其中：作业标准地12个、对照标准地4个。设置地点为西峡县二郎坪镇、太平镇。

(3)松栎混交林 设置标准地16个。其中：作业标准地12个，对照标准地4个。设置地点为西峡县。

1.3 综合抚育措施及调查时间

(1)间伐 伐除濒死木和被压木以及妨碍目标树生长、树冠过分庞大、树干尖削、多枝多节的劣质林木，保留优良木；对过密的林分地段，适量伐除部分中间木；在幼树密集地段进行以疏伐为主的定株抚育。保留林缘木、林界木和孤立木。抚育间伐改变林木生长性状和林分空间、组成结构，引起林分密度减小[8]，在立地条件较差的生态脆弱地段尽可能地保留原生植被，以免造成水土流失。

(2)割灌除草 在下木生长旺盛的林分中，清除保留的目的树种幼苗幼树周围1 m左右范围内妨碍幼苗幼树生长的灌木、藤条和杂草，避免全面割灌除草。

(3)修枝 对于林分内的阔叶树采用平切法、针叶树采用留桩法进行修枝。采用留桩法进行修枝时，留1～3 cm的残桩，以免切口相连造成环状剥皮[9]。一般修去枯死枝和林木下部1～2轮活枝，幼龄林阶段修枝高度不超过树高的1/3。修枝时要求切口平滑，不撕裂树皮；采用平切法修枝时应紧贴枝条基部，修枝后截口与树干平，不留茬；非必要不去枝，防止一次修枝过重造成伤疤过多，难以愈合。避免在雨季修枝，以免伤口不易愈合而感染病害，形成疤痕。

上述抚育措施实施时间均为2020年1月。

1.4 标准地调查

2021年3月—2022年10月开展标准地调查，共调查两次。主要调查内容如下。

(1)标准地基础因子调查 包括行政区位、林班、小班、母质、母岩等。

(2)标准地环境因子调查 包括地形、地势、海拔等。

(3)林木定位和编号 样地范围内，胸径5.0 cm及以上的每株乔木均编号，设置识别树牌，做到不重不漏。

(4)林木调查 根据林木编号，调查记录每棵树木的种类、胸径、树高、冠幅、树皮厚度。胸径测量采用立木测定法，胸高标准1.3 m；树高测量借助测高仪采用直接测量法或三角测量法。并计算圆满度、平均树皮厚度、健康率度、郁闭度。

综上所述，在心脏占位性病变诊断中心脏超声造影具有显著优势，诊断准确性较高，且能够判断其病变性质，弥补了超声心动图诊断的不足，具有推广价值。

(5)林下植被多样性调查 在每个样地的四角和中心设置5 m×5 m样方，调查并记录灌木和草本名称、数量、高度、盖度、生长状况等，并计算Simpson指数。计算公式为如下。

式中：D为Simpson指数，s为物种数目，Pi为所设种i的个体数占群落中总个体数的比例。

(6)土壤剖面调查 在标准地所在区域同一个林分内，挖土壤剖面，深度0.5～1 m左右。记载剖面位置。按剖面特征划分A0、A1、B、C、D层，测量各层次的深度范围，并描述土壤剖面的形态特征。

1.5 数据处理

使用Excel 2021软件对调查数据进行统计分析；使用IBM SPSS 25软件在进行差异显著性检验(a=0.05)，以及图、表制作。

2 结果与分析

2.1 综合抚育措施对油松纯林、栎类阔叶林的影响

2.1.1 林分生长量变化

同一作业样地或对照样地的树高、胸径、样地每公顷蓄积量都是抚育后的大于抚育前的，即生长量增幅为正，而且作业样地的增幅都大于对照样地的(表1)。这表明综合抚育措施对林分生长无负面影响，而且有利于林分生长。例如：油松幼龄林在抚育前，其作业样地的树高、胸径、蓄积量分别为9.1 m、10.0 cm、127.35 m3/hm2，而抚育后则分别为9.6 m、10.3 cm、132.90 m3/hm2，增幅分别为5.49%、3.00%、4.36%；油松幼龄林在抚育前，其对照样地的树高、胸径、样地蓄积量分别为7.7 m、9.8 cm、163.65 m3/hm2，而抚育后则分别为7.9 m、9.8 cm、166.35 m3/hm2，增幅分别为2.60%、0.02%、1.65%。

表1 不同龄组林木生长量变化

对于幼龄林来说，由于林木个体皆较小，单株材积差异不大，而且间伐导致林分中活立木数量减少，因此幼龄林阶段的林分蓄积量甚至低于对照样地。在中龄林样地中，可以明显地看出经过抚育的样地(作业样地)其平均树高和平均胸径都远远高于对照样地，样地蓄积量因与保留株数有关而呈现或高或低的情况。总的来说，综合抚育措施对于培育大中径级林木有较好效果。

抚育间伐对于林分生产力的影响程度不同，对于林分的生产力影响的程度也不尽相同；虽然抚育间伐存在差异，但是可以肯定，适度的间伐强度及增加阔叶树种比例可以加速油松单层同龄纯林向复层异龄混交林的演替进程[10]。监测结果显示：抚育间伐后中龄林的树高和胸径对比增长明显，该抚育措施对于林分单木胸径和材积的优势影响较大，对于林木胸径的生长亦有促进作用，适合于培育大中径材并且提高林分整体质量。

2.1.2 林分质量变化

中龄林经过抚育的样地单木有更充足的营养空间，并且林木个体间竞争减弱，加速了自然稀疏，所以林分中单木的健康度、圆满率都有所提高，加快了林分的养分循环，而且林木的整体防护效能也有所增强。

图2 油松林、栎类林各样地林分质量

2.1.3 林分更新能力变化

抚育后林分更新能力增强，且幼苗占比较大。由图3可知，抚育后样地结实率皆高于对照样地。林木中的生物资源有很多，林木是生态系统中的重要组成部分，对促进生态环境可持续发展、维持生态平衡、保护物种多样性都具有十分重要的作用。这对抚育与保护物种资源是很有帮助的，从而维持林木物种资源的多样性[11]。监测结果显示：抚育后样地结实率、幼苗幼树数量也都高于对照样地同类幼苗；且抚育后林地更新幼苗幼树种类有明显增加，幼苗出现更新时间较早，林分更新能力在抚育后有所提升。

图3 油松林、栎类林样地冠下更新情况

2.1.4 林下灌木、草本植物多样性变化

如图4所示，与对照组样地(15、16号)相比，经过抚育的实验组样地(9、10、11、12、13、14号)Simpson指数变化不明显，甚至有所降低。这是由于综合抚育过程中清除坏死木以及部分杂树、杂草会连带减少标准地内部分生物多样性，但木本与草本也因为经过抚育得到了更充足的营养。此外，产生多样性的原因与阳光照射的多少有直接的关系，光照充足，植物间会减少对光照竞争，更有利于多样性的增加，抚育间伐可以使林木得到充分的关照，有利于促进林木的生长，也可以增加林下灌木、草本植物的种类与数量。

图4 油松林样地灌木、草本植物优势度

抚育过林分的灌草物种数相对较少，经过割灌以及间伐，总体导致灌草种类和数量减少，从而给林木提供更好的生存空间，并且使林木间竞争减小，有利于目的树的培育。未实施间伐的林分其林下植物多样性指数高于已实施抚育间伐的林分，这是因为相较实施间伐的林分拥其具有更丰富的植物量[12]。

Simpson值越大，说明群落多样性越高。对照标准地(5、8号)与作业标准地(1、2、3、4、6、7号)更新层Simpson指数如图5，经过抚育处理，作业标准地林分内多样性明显高于对照标准地，表明抚育处理有助于林分内灌木、草本的生长发育，有利于森林可持续经营。

图5 栎类林样地灌木、草本植物优势度

2.2 综合抚育措施对马尾松纯林、松栎混交林、栎类阔叶林的影响

2.2.1 林木平均胸径年变化

鲍斌等[13]的研究发现，马尾松林间伐1年后，随着间伐强度的增大，林分平均胸径随之增大，这也与本监测结果是一致的。如图6所示，按照既定抚育标准抚育过的样地，马尾松林作业标准地(1、2、3、4号)，栎类林作业标准地(1、2、3、4号)，松栎混交林作业标准地(1、2、3、4号)，其平均胸径年增长量分别为0.74、0.76、1.03、0.69、0.38、0.59、0.56、0.74、0.95、1.55、0.88、0.74 cm，年生长量远远高于对照组标准地，分别比对照组高出67%、74%、107%、75%、34%、57%、39%、61%、77%、158%、73%、53%，因此从胸径指标来看，抚育效果十分显著。

图6 马尾松林、栎类林样地林木平均胸径年生长量

2.2.2 林木平均树高年变化

由于树高生长与林分密度关系较小，而与立地质量关系较大，所以常将其视为评定立地质量的综合指标，被广泛用来间接评价森林潜在生产力的高低[14]。在所监测的标准地内，2021—2022年的平均树高年生长量如图7所示。经过综合抚育的林分树高年生长远远高于对照标准地，除极个别样地内树高年生长量与对照组差异不明显(P>0.05)，其余均差异明显(P<0.05)。

图7 马尾松林、栎类林样地林木平均树高年生长量

整体而言，从树高生长来看，抚育提升林木树高增长量的效果非常显著，可以说明综合抚育对于提升立地质量有一定的效果。结合胸径增长量数据综合来看，实施综合抚育措施的标准地，各项监测指标相比于对照标准地有明显的增长。说明当前所实施的综合抚育措施对提升森林蓄积量有显著效果，林木生长指标有了明显的增加，森林生产力有所提高，森林质量得到了明显提升。

2.2.3 蓄积年生长量变化

森林生产力是反映森林资源质量的一个重要指标。单位面积蓄积量是体现森林资源质量优劣的重要指标之一，林地生产力可用单位面积蓄积量反映，森林生长量、生长率也是衡量森林资源质量的重要指标之一[14]，可见蓄积量与生长量对森林质量评价的参考意义。

由图8可知，在全部的马尾松林、栎类林以及松栎混交林的48块样地内，样地蓄积量均有不同幅度的增长，松-栎混交林的年蓄积生长量最大可达5.439 m3/hm2。相比较于马尾松纯林与栎类阔叶林，针阔混交林的生长指标提升幅度更加明显，这也说明混交林相比较于纯林更能充分利用造林地的营养空间、更有利于改善立地条件。在试点区域实施了综合抚育措施的样地，2021—2022年的蓄积生长量全都远远高于对照标准地，这说明所实施的综合抚育措施对于森林蓄积量的提高有显著效果，有效地提升了该地区的森林质量；在同等经营措施下，混交林的抚育效果优于纯林。

图8 各样地蓄积年生长量

3 讨论与结论

实施综合抚育措施后，试点区域栎类林、油松林的胸径、树高明显增加，但由于开始抚育林龄不同，蓄积生长存在差异；实施综合抚育措施后，试点区域油松林、栎类林分质量明显提高，其树干圆满度、平均树皮厚度以及健康率都显著高于未抚育林分，可预测经过抚育以后成林的出材率和质量会较高；抚育过的油松林、栎类林分更新能力增强，样地结实率皆明显高于对照样地，幼苗幼树种类和数量也稍高于未抚育林地；抚育后林下植被种类、丰富度降低。抚育过林分的灌草物种数量相对较少，经过割灌以及间伐，总体导致灌草种类和数量减少，从而给林木提供更好的生存空间，并且使林木间竞争减小，有利于目的树种的培育。但未实施林木间伐的林分相比较间伐的林分拥有更丰富的植物种类，林下植被Simpson指数也高于已实施抚育间伐的林地。

试点区域参试林分在实施综合抚育措施后，相比于对照组，实验组的马尾松纯林、栎类林与马尾松栎类混交林在近两年的生长状况始终处于优良水平，林木胸径、树高生长量及其年生长量增长明显，森林蓄积量也得到了显著提高。处于不同海拔高度(500 m以上、500 m以下)、不同坡向(阴坡、阳坡)的马尾松纯林、栎类林、马尾松-栎树混交林，在实施综合抚育措施后，其胸径、树高、蓄积量等生长指标均明显高于对照标准地。

综上所述，综合抚育对试点区的针叶林(马尾松林、油松林)、阔叶林(栎类林)、针阔混交林(马尾松-栎类混交林)林木各项生长指标的提高都有明显的促进作用。对豫西地区监测结果显示，该区域的森林质量通过抚育经营后得到了明显改善，今后的森林经营要注重空间结构与林分生产力及生态功能之间的联系[15]。研究结果对实现我国森林质量精准提升及林区可持续发展具有指导意义。