高桥林场杉木低效林现状、成因及改造策略

杨阿莉

甘肃省小陇山林业保护中心高桥林场，甘肃 陇南 742304

0 引言

杉木生长速度快、材质好、出材率高，在生长条件较好的情况下，高度可达30.0 m，胸径在2.5～3.0 m，是我国速生用材林主要树种之一，也是我国营造战略储备林的重要树种［1］。近年来，甘肃省小陇山林业保护中心高桥林场（以下简称高桥林场）大范围种植杉木。但受自然灾害、人为活动等因素的影响，加上疏于管理，杉木低效林大面积增加，杉木林的生态效益与经济效益难以达到预期目标，严重阻碍了高桥林场林业健康可持续发展［2］。基于此，笔者分析高桥林场杉木低效林现状及成因，针对性提出杉木低效林改造策略，以期为高桥林场及其他地区杉木低效林改造提供借鉴参考。

1 高桥林场概况

1.1 地理位置

高桥林场位于小陇山中部，北接李子、观音、党川林场，南邻榆树林场，东与左家林场接壤，西与麻沿林场相连，属秦岭南坡，地处甘肃省陇南市徽县境内，地理位置为东经105°50′01″～106°15′16″，北纬33°57′33″～34°09′40″，东西长39 km，南北宽15 km。

1.2 气候条件

高桥林场地处中纬度地带，属北亚热带向暖温带过渡带，区域气候为典型的大陆性季风气候，干湿季节明显，冬长夏短，春温高于秋温，冬无严寒，夏无酷暑，四季分明，光照充足，降水适中，日温差较大，年降水分配不均。据徽县气象站资料记载，高桥林场年平均温度为12.5 ℃，极端最高气温为38.6 ℃，极端最低气温为-13.0 ℃，年均降水量为738.9 mm，降水集中在每年的6—9月（一般6—7月最多），年日照时间为1 562 h，历年最大冻土深度为20 cm，0 ℃以上持续期310 d，年平均生长期250 d。

1.3 地貌特征

高桥林场土壤以山地褐土为主，是在暖温带半湿润气候的旱生森林下发育的土壤，厚度一般在30～50 cm，土质黏重，腐殖质层较厚，呈中或微酸性反应，海拔1 500 m地带有棕壤分布。高桥林场山地褐土，盐基饱和度高，交换性盐基钙、镁离子多。成土母质为碳酸岩、钙质土（次生砂质黄土）及其他岩层上覆盖的红色黏土和黄土。

1.4 水文情况

高桥林场水系属于嘉陵江支流。焦园子沟、渭儿沟、梨树沟、内黄沟自北向南流入高桥河，木瓜水系、木芦水系、黑沟、徐沟自南向北流入高桥河，高桥河自西向东，汇入太白河，进而汇入永宁河，最后注入嘉陵江。

1.5 森林资源

截至2022年底，高桥林场经营总面积438.46 hm2，活立木总蓄积量2 838 076 m3，森林覆盖率为81.48%。高桥林场森林植被以落叶阔叶林和针阔混交林为主，植被类型繁多，绝大部分是天然形成的次生林，还有少量的人工造林。高桥林场植物资源丰富，已知高等植物有1 420余种，其中木本植物以壳斗科、桦木科、柏科等为主，草本植物以菊科、豆科、玄参科等为主。该林场常见阔叶树种有锐齿槲栎、栓皮栎、麻栎、辽东栎、槲树、茅栗、黄栌、华榛、七叶树、山杨等，常见灌木树种有照山白、白檀、毛樱桃、胡枝子、悬钩子等。

2 高桥林场杉木低效林现状

笔者参考《低效林改造技术规程》（LY/T1690—2017）［3］，结合高桥林场实际情况，对高桥林场杉木低效林现状进行分析。分析结果表明，2022 年高桥林场杉木低效林总面积已达到了64.30 hm2，杉木低效林类型共4 类，包括受灾低效林、低密度低效林、高密度低效林及土壤低效林。

2.1 受灾低效林

受灾低效林指遭受森林病虫害、森林火灾或气候灾害等自然灾害，受害死亡木（含濒死木）株数在20%以上的林分。2022 年，高桥林场杉木低效林中受灾低效林占比最大（40%），面积达25.72 hm2。整体来看，高桥林场杉木受灾低效林平均树龄为17 a，平均胸径为9.5 cm，平均树高为6.2 m，郁闭度为0.42，单位面积蓄积量为25.7 m3/hm2。

2.2 低密度低效林

低密度低效林指郁闭度＜0.3 的中龄林分。2022年，高桥林场杉木低密度低效林面积为22.51 hm2，占比35%。整体来看，高桥林场杉木低密度低效林平均树龄为18 a，平均胸径为9.8 cm，平均树高为7.2 m，郁闭度为0.26，单位面积蓄积量为26.1 m3/hm2。

2.3 高密度低效林

高密度低效林指郁闭度＞0.8 的中龄林分。2022年，高桥林场杉木高密度低效林面积为10.93 hm2，占比17%。整体来看，高桥林场杉木高密度低效林平均树龄为16 a，平均胸径为9.2 cm，平均树高为6.7 m，郁闭度为0.82，单位面积蓄积量为26.7 m3/hm2。

2.4 土壤低效林

土壤低效林指土层厚度＜40 cm、腐殖质层厚度＜20 cm 的林分。2022 年，高桥林场杉木土壤低效林面积为5.14 hm2，占比8%。整体来看，高桥林场杉木土壤低效林平均树龄为17 a，平均胸径为9.1 cm，平均树高为6.1 m，郁闭度为0.46，单位面积蓄积量为26.8 m3/hm2。

通过汇总分析2022 年高桥林场杉木低效林主要林分因子，发现4 种类型杉木低效林树龄普遍为16～18 a，说明杉木低效林问题多发于杉木中龄林（杉木树龄在10～20 a）。后期在低效林管控中，高桥林场可尝试针对杉木中龄林设计相应改造措施，以改善杉木低效林林分质量。

3 高桥林场杉木低效林成因

通过对高桥林场杉木低效林现状的实际调研，发现高桥林场杉木低效林的成因可概括为以下3点。

3.1 自然因素

森林病虫害、森林火灾、气候灾害及立地条件差等自然因素是高桥林场杉木受灾低效林和土壤低效林形成的主要原因。例如，杉木受到炭疽病、黄化病、叶枯病、杉梢小卷蛾、白蚁及双条杉天牛等病虫害的影响而枯死，导致杉木林分结构受到破坏，其生长量并不能达到标准值，从而形成受灾低效林。再如，森林火灾发生后，森林的自我恢复时间较长，导致形成荒地，严重破坏了杉木林的生态环境，林分生态环境恶化，林分结构遭到破坏，郁闭度下降，不利于杉木的正常生长，进而形成受灾低效林。此外，经实际调研，高桥林场杉木土壤低效林的土壤厚度均≤50 cm，部分地区山脊上的土壤更为贫瘠，土壤肥力差、有机质含量低，土壤含水量在6%～15%（土壤含水标准范围为20%～30%），基岩裸露率达到了63.42%，土壤无法为杉木生长提供充足养分，进而形成土壤低效林［3］。

3.2 人为因素

采伐不合理、经营管理粗放等人为因素是高桥林场杉木低密度低效林和高密度低效林形成的主要原因。低密度低效林的形成多由采伐不合理导致。例如，高桥林场在对杉木进行采伐时，因运输成本、木材需求等因素，常出现砍大留小、取优留劣的情况，使得幼龄杉木和质量较低的杉木反而成为天然林和人工林更新的母树，致使杉木林从一开始就向着不健康的演替方向发展，导致林分稀疏残缺，无法形成健康的林分生态环境，进而形成低密度低效林［4］。同时，过度砍伐也导致杉木林在林分更新时，没有充足的林木资源储备，如此形成了恶性循环，被过度砍伐的杉木林生长量严重低于同龄杉木的正常水平，进而形成低密度低效林。高密度低效林的形成则多由林场在经营初期经营管理粗放导致。例如，林场对杉木幼林抚育不及时，或在造林后未及时采取抚育管理措施，造成局部地段形成了高密度林分，土壤中的养分和水分难以满足此区域杉木生长需求，导致其生长量低于其他正常密度同龄杉木林的正常水平，进而形成高密度低效林。

3.3 经济因素

除自然因素和人为因素外，高桥林场杉木低效林的形成也受到经济因素的影响。林业建设属于长期性投资。高桥林场在建设过程中，对资金往往着重用于造林时的苗木选择、打穴、栽植等，缺乏对杉木林后期管护和抚育的资金分配，导致后期抚育资金较难到位，各类抚育技术与病虫害防治手段实施不及时，最终形成了大范围的杉木低效林［5］。

4 高桥林场杉木低效林改造策略

杉木低效林的存在不仅会严重破坏林业生态平衡，使森林整体质量下降，还会给林业发展带来不利影响。如不对其采取针对性的处理措施，则会进一步破坏地区生态环境，影响区域经济水平提升［6］。因此，笔者根据高桥林场杉木低效林成因，从杉木低效林改造原则、杉木低效林改造模式两方面阐述杉木低效林的改造策略，以期为我国杉木低效林改造提供参考借鉴。

4.1 杉木低效林改造原则

低效林改造是林业科学工作者面临的重要任务之一，是将生态功能低下的低效林改造成发挥正常生态功能的健康林分的关键。建立具有合理结构和完善功能的健康森林生态系统，是对低效林进行人工恢复与重建的最终目标。实施杉木低效林改造，可以显著提升杉木年生长量，增加森林蓄积量，提高林业收益。但因为杉木低效林改造是一项长期性活动，短时间内难以取得显著成效，所以针对杉木低效林的改造需要遵循两大原则：遵循森林群落的自然演替规律、合理调整林分结构。

4.1.1 遵循森林群落的自然演替规律

20 世纪90 年代，德国科学家盖耶尔率先提出了“人类应尽可能地按照森林的自然规律来从事林业生产活动”的近自然林业经营思想，强调在林业生产过程中，要尊重森林生态系统本身的发展规律，认识其自然演替的力量，并通过管理人类活动实现森林自然演替平衡［7］。因此，为保证杉木低效林改造更符合杉木天然林的发展规律，高桥林场在对杉木低效林改造过程中，需要根据杉木生长特性，最大限度遵循森林群落的自然演替规律，使杉木低效林的改造更为接近森林自我修复的自然状态，实现杉木林分的自我更新修复。

4.1.2 合理调整林分结构

在杉木低效林改造中，高桥林场需要遵循合理调整林分结构的基本原则，概括杉木林现有物种生态位和生物学特性，采取抚育间伐、补植、施肥等措施，科学合理地调整林分龄级、水平及垂直结构，使杉木低效林中各层次植物所需营养资源分布空间更为合理，由此解决林分生态系统问题，助力杉木低效林提质。

4.2 杉木低效林改造模式

高桥林场杉木低效林的改造必须根据区域情况，结合不同类型低效林的林分因子，科学合理地制订有效的改造方法。对于因立地条件较差而形成的低效林，林场可考虑改善立地条件，或选择适应立地条件的树种；对于因过度砍伐而形成的低效林，林场则要加强对杉木林的管理保护，切实减少人为伤害。基于此，综合高桥林场杉木低效林实际情况，笔者共总结出以下3种杉木低效林改造模式。

4.2.1 全面更新改造模式

全面更新改造模式适用于林分结构严重受损、绝大部分林木无法继续培育或病虫害发生较为严重的杉木林，即受灾低效林。进行改造时，工作人员可砍伐低效林区所有杉木，重新种植适合立地条件和气候条件的杉木品种；也可遵循针阔树种混交的原则，按照场地现有的立地条件，选择“马尾松+杉木”“毛竹+杉木”等混交模式，进行大规模更新改造。

4.2.2 局部更新改造模式

局部更新改造模式适用于低密度低效林、受病虫害危害较轻的低效林和土壤低效林改造，常用的改造方法分为补植改造和带状改造。第一，补植改造。补植改造即当林分稀疏时，选择与低效林相同的杉木品种进行补植。在经济条件允许的情况下，可直接选用大苗或容器苗栽植；若购置经费稍有不足，可选择小苗培育，但要注意加强造林后的抚育工作［8-10］。第二，带状改造。带状改造可用于受病虫害危害较轻的低效林和土壤低效林改造。工作人员在被改造的低效林地中隔一定距离伐带，清除带上的全部林木或灌丛，然后在伐带上重新种植与低效林相同的杉木品种或优质马尾松、毛竹等，再加以科学的抚育管理，待幼树正常生长发育后，即可形成林分结构稳定、生态效益较好的杉木纯林或杉木混交林［11］。

4.2.3 调整更新改造模式

调整更新改造模式适用于高密度低效林的改造，主要采用的改造方法有抽针补阔与透光疏伐。第一，抽针补阔。抽针补阔是根据高密度低效林实际情况，砍伐在低效林中丧失活力的树木，并在林下补植能够发挥良好生态效益的阔叶树种，通过打造混交林达到改造杉木低效林的根本目的［12］。第二，透光疏伐。针对郁闭度较大的杉木林分，依据去劣留优、保证间距的原则，确保种植密度合理，同时完成对杉木上层枝叶的科学修剪，确保杉木及林下植物正常生长所需的空间充裕。在疏伐后，基于林区实际情况，选择进行全封育林或半封育林的封禁管理，以减少人为活动对杉木低效林改造区带来的干扰，确保杉木低效林改造工作顺利完成［13］。

5 结束语

笔者通过深入分析高桥林场杉木低效林现状及成因，发现低效林的形成主要受到自然因素、人为因素、经济因素3 方面的影响，得杉木林的生态效益和经济效益难以达到预期的计划目标。在后期杉木低效林改造工作中，需要遵循森林群落的自然演替规律与合理调整林分结构的原则，根据地区林业生态环境与经济发展情况，选择适宜的低效林改造模式，以促进杉木林分的正向演替，为杉木林的可持续经营提供助力。