趙海蘭,菅寧紅,劉珉,夏朝宗,鐘小川,毛建雄,吳哲,胡博

(1.國家林業(yè)和草原局發(fā)展研究中心， 北京 100714；2.國家林業(yè)和草原局林草調(diào)查規(guī)劃院，北京100714；3. 四川省樂山市林業(yè)和園林局，四川 樂山614000；4. 四川省樂山市林業(yè)科學研究院，四川 樂山 610081；5.遼寧省林業(yè)科學研究院，遼寧 沈陽 110032)

我國森林面積和森林蓄積量連續(xù)30年保持 “雙增長”。第九次全國森林資源清查結(jié)果顯示，我國森林資源數(shù)量持續(xù)增加、質(zhì)量穩(wěn)步提升、生態(tài)功能不斷增強，而且森林資源增長還有很大潛力[1]。然而，當前森林結(jié)構(gòu)不合理、功能不完善，仍然是我國林業(yè)最突出的問題，提高森林質(zhì)量，關(guān)鍵在于加強森林經(jīng)營[2-5]。2014年4月，習近平總書記指出“林業(yè)建設是事關(guān)經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的根本性問題”。2016年1月，習近平總書記作出“實施森林質(zhì)量精準提升工程”的重要指示，并進一步提出森林關(guān)系到國家的生態(tài)安全。2017年1月，中央一號文件提出要推進森林質(zhì)量精準提升工程。2017年8月，國家林業(yè)和草原局編制印發(fā)了《“十三五”森林質(zhì)量精準提升工程規(guī)劃》，由此拉開了森林質(zhì)量精準提升工程監(jiān)測實施的序幕。森林質(zhì)量精準提升工程的實施對森林發(fā)展方式的轉(zhuǎn)變、森林生產(chǎn)力的提高、森林結(jié)構(gòu)的改善等均有著重要的理論和實踐意義。

森林質(zhì)量的提升是解決中國木材供給不足及生態(tài)環(huán)境惡化問題的關(guān)鍵，而森林質(zhì)量評價體系的構(gòu)建又是提升森林質(zhì)量及森林可持續(xù)經(jīng)營水平的關(guān)鍵[6-7]。森林質(zhì)量的提升主要體現(xiàn)在兩個方面，一是森林生態(tài)環(huán)境的改善，二是森林經(jīng)營經(jīng)濟效益的改善。目前多數(shù)研究在探討森林質(zhì)量問題時關(guān)注自然因素的影響[8-10]，也有少部分學者關(guān)注經(jīng)濟增長對森林質(zhì)量的影響[11-12]，并認為在全國范圍內(nèi)，森林質(zhì)量已經(jīng)處于隨著經(jīng)濟增長而上升的階段，但在各個不同的區(qū)域內(nèi)，森林質(zhì)量的變化存在著顯著的差異[11]。隨著生態(tài)文明建設的深入，森林質(zhì)量提升成為重要主題，關(guān)于森林質(zhì)量評價和理論技術(shù)支撐顯得尤為重要[13]，在森林質(zhì)量精準提升工程監(jiān)測方面，有必要將具體的評價指標應用于樣地監(jiān)測，探討工程監(jiān)測的實施效果。目前尚缺乏相關(guān)具體的案例分析。

四川省地處長江上游，是長江上游的重要生態(tài)安全區(qū)域。其境內(nèi)的森林資源變化情況不僅對該區(qū)域產(chǎn)生重要影響，還對長江中下游的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重要影響。近年來，四川省森林資源總量實現(xiàn)跨越式增長，但依舊存在諸多問題，如森林生產(chǎn)力不高、質(zhì)量較低、森林結(jié)構(gòu)不合理及森林經(jīng)營水平低下等。樂山市位于四川省中部，四川盆地的西南部，生態(tài)區(qū)位非常重要。2017年，“四川樂山岷江大渡河森林質(zhì)量精準提升示范項目”被列為首批全國18個森林質(zhì)量精準提升示范融資項目之一。2019年，該項目被確定為全國示范監(jiān)測試點。通過多代輪植和多代萌生巨桉(Eucalyptusgrandis)林更替修復、生態(tài)廊道景觀修復、重點社區(qū)綠化、中幼齡林分撫育間伐和珍貴樹種大徑級培育等經(jīng)營措施，精準提升森林質(zhì)量。并且選擇典型的經(jīng)營模式，通過固定樣地連續(xù)監(jiān)測，從多個尺度驗證實施效果，為森林質(zhì)量的提升提供科學依據(jù)和決策建議。

1 研究對象與研究方法

1.1 監(jiān)測指標與監(jiān)測對象

1.1.1 經(jīng)營區(qū)監(jiān)測指標

經(jīng)營區(qū)層面監(jiān)測指標分為三大類27項。三大類分別是：一是土地面積變化情況，包括土地總面積、林地面積、有林地面積；二是喬木林地優(yōu)勢樹種組成、面積與蓄積變化情況，包括喬木林總蓄積量、單位面積蓄積量、森林自然度、混交林比例，其中，樹種包括巨桉、柳杉(CryptomeriafortuneiHooibrenk ex Otto et Dietr)、杉木(Cunninghamialanceolata)、其他硬闊類、其他軟闊類、混交類；三是喬木林地林齡結(jié)構(gòu)變化情況，指幼齡林、中齡林、近熟林、成熟林、過熟林的面積比例。

1.1.2 小班及樣地監(jiān)測指標

小班及樣地層面監(jiān)測指標分為兩個大類(即小班和樣地)、四個分類(喬木層、幼樹層、灌木層和草本層)、25個小項。小班監(jiān)測指標包括生物量、蓄積量、年生長量和受災受害情況等；樣地監(jiān)測指標包括環(huán)境指標和植被指標，其中，環(huán)境指標包括土壤養(yǎng)分含量、土壤pH值、土壤類型及質(zhì)地結(jié)構(gòu)、立地條件和氣候條件等；植被指標分為喬木層、幼樹層、灌木層和草本層。喬木層指標包括平均樹高、平均胸徑、樹木密度、林層結(jié)構(gòu)、群落結(jié)構(gòu)、森林郁閉度、珍貴樹種占比、大徑材占比和幼苗數(shù)量；幼樹層指標包括高度、優(yōu)勢種幼樹及幼苗占比和蓋度；灌木層和草本層指標均包括平均高度、物種數(shù)和蓋度。

1.2 監(jiān)測類型與樣地布局

以樂山市主要森林經(jīng)營類型和技術(shù)措施為依據(jù)，結(jié)合《四川省樂山岷江大渡河森林質(zhì)量精準提升示范項目實施方案》，在原有森林質(zhì)量監(jiān)測的基礎上，選擇典型技術(shù)模式，建立森林質(zhì)量精準提升長期監(jiān)測樣地，見表1。

表1 樂山市森林質(zhì)量精準提升工程監(jiān)測模式與監(jiān)測類型Tab.1 Monitoring mode and monitoring type of forest quality precision improvement project

1.3 調(diào)查方法與數(shù)據(jù)來源

1.3.1 調(diào)查方法

采用樣地數(shù)據(jù)調(diào)查記錄法，通過定期定位反復觀測樣地上森林調(diào)查因子(包括林分概況、喬木、灌木，土壤及枯枝落物等)的變化，記錄變化的相關(guān)情況，從而取得評估典型森林經(jīng)營技術(shù)模式效果的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進一步分析、總結(jié)、評價森林質(zhì)量精準提升工程的成效。

(1)監(jiān)測時間 森林質(zhì)量精準提升工程監(jiān)測分為3個階段，第一階段是完成樣地初設并做本底調(diào)查，第二階段是在第三年時定期開始復測，第三階段是在第五年期末時再次復測。

(2)初設樣地調(diào)查 根據(jù)樂山市森林質(zhì)量精準提升示范項目的布局和實施進展，在項目區(qū)設置標準地。為了比較經(jīng)營前后效果，各工程技術(shù)模式一般設置4個已作業(yè)固定觀測樣地，1個未作業(yè)的對照樣地。作業(yè)樣地和對照樣地均使用666 m2(25.8 m×25.8 m)的正方形標準地。樣地中心點、端點、四角及邊界設置明顯的標識。確定樣地GPS點、繪制監(jiān)測樣地布設示意圖、樣地調(diào)查，樣地因子調(diào)查等。在樣地內(nèi)設置灌木、草本和土壤調(diào)查樣方。

在666 m2的正方形樣地中，隨機布設灌木、幼樹(5 m×1 m)樣方、草本幼苗(1 m×1 m)樣方、土壤調(diào)查樣方各1個，并標注四至。按照調(diào)查目的與對象的不同，將林分分為喬木層(A)、灌木和幼樹層(B)、草本和幼苗層(C)和土壤層(D)四個層次進行調(diào)查。

(3)復測樣地調(diào)查 初設樣地完成布設調(diào)查后，以后每隔兩年進行一次監(jiān)測調(diào)查。

兩年間隔期復測樣地調(diào)查因子主要是林木資源質(zhì)量的調(diào)查，包括枯損量、采伐消耗量、平均樹高、平均胸徑、目的樹種占比、樹種組成、徑階比例、林層結(jié)構(gòu)、混交比例，林齡結(jié)構(gòu)、森林郁閉度、災害類型、災害面積比例、受害株數(shù)、受害等級。

期末復測調(diào)查因子主要是林下生物多樣性的調(diào)查，包括灌木層和草本層的物種數(shù)、株數(shù)、平均高度和蓋度。

1.3.2 數(shù)據(jù)來源

經(jīng)營區(qū)監(jiān)測指標數(shù)據(jù)主要來源于“二類”森林清查數(shù)據(jù)和森林資源調(diào)查年度更新數(shù)據(jù)；樣地監(jiān)測指標數(shù)據(jù)主要來源于樣地實地調(diào)查，其原始數(shù)據(jù)調(diào)查包括單株木測量指標(如胸徑、樹高、林齡等)、林下植被、土壤狀況等。時序數(shù)據(jù)包括工程技術(shù)實施前的本底調(diào)查數(shù)據(jù)、作業(yè)后的觀測數(shù)據(jù)和定期復測數(shù)據(jù)等。

2 結(jié)果與分析

2.1 經(jīng)營區(qū)森林質(zhì)量精準提升監(jiān)測指標數(shù)據(jù)分析

2.1.1 經(jīng)營區(qū)林地面積變化情況

參考“二類”森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)，按照2017、2018、2019年三年數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計(2020年數(shù)據(jù)未出)，經(jīng)營區(qū)林地面積變化情況詳見圖1和圖2。

圖1 經(jīng)營區(qū)林地和有林地面積變化情況Fig.1 Changes in forestry and forested land area in operating areas

由圖1可知： 2017—2019年，5個經(jīng)營區(qū)域林地面積、有林地面積總體變化不大。其中：市中區(qū)、夾江縣、犍為縣林地面積略有增加，沐川縣略有下降。

圖2 經(jīng)營區(qū)灌木林和特灌林面積變化情況Fig.2 Changes in the area of shrubs and special shrubs in the operating area

由圖2可知：2017—2019年，經(jīng)營區(qū)域的灌木林地面積有增有減。其中：犍為縣、市中區(qū)的灌木林地有較大幅度增長，夾江縣略有下降，沐川縣基本不變；經(jīng)營區(qū)域的特灌林地面積均有所增加，以沐川縣的增長幅度最大，犍為縣次之。

2.1.2 經(jīng)營區(qū)喬木林地優(yōu)勢樹種組成、面積與蓄積變化情況

樂山市喬木林地優(yōu)勢樹種主要有巨桉、柳杉、杉木、硬闊類、軟闊類和混交類，樂山市及監(jiān)測點所在區(qū)縣具體數(shù)據(jù)詳見圖3和圖4。

圖3 喬木林蓄積量與單位面積蓄積量變化情況Fig.3 Changes in arbor forest accumulation and unit area accumulation

由圖3可知：2015—2018年，4個經(jīng)營區(qū)域的喬木林總蓄積量(夾江縣除外)都有所增加，市中區(qū)和沐川縣的增長幅度較大，夾江縣則是先上升后下降；4個經(jīng)營區(qū)域的喬木林單位面積蓄積量都有所增加，增長幅度都在103/hm2以上。

圖4 喬木林森林自然度與混交林比例變化情況Fig.4 Changes in the arbor forest naturalness and proportion of mixed forest

由圖4可知：2015—2018年，4個經(jīng)營區(qū)域的喬木林森林自然度(人工林占比)變化不大，市中區(qū)、夾江縣、犍為縣接近100%(幾乎全部都是人工林)，沐川縣由80%降到76.3%;4個經(jīng)營區(qū)域的混交林比例有一定提高，沐川縣和犍為縣較高，分別約為38%和34%，市中區(qū)僅占2.5%，而夾江縣則很低(幾乎全部為純林)。

2.1.3 經(jīng)營區(qū)喬木林林齡結(jié)構(gòu)變化情況

經(jīng)營區(qū)內(nèi)，按優(yōu)勢樹種分，主要有巨桉、柳杉、杉木、硬闊類、軟闊類和混交類，各經(jīng)營區(qū)域的監(jiān)測結(jié)果詳見圖5。

圖5 喬木林地林齡結(jié)構(gòu)情況變化Fig.5 Changes in the age structure of arbor forest

由圖5可知：樹種類型中的巨桉、柳杉、杉木、硬闊類、軟闊類和混交類齡林分布，總體狀況是以中、近、成熟林居多；市中區(qū)的柳杉和杉木以幼齡林居多，沐川縣的巨桉以幼齡林居多。

2.2 小班及樣地主要監(jiān)測類型及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

小班及樣地監(jiān)測涵蓋3類經(jīng)營類型的5種模式，共有23個作業(yè)樣地和2個對照樣地，均為人工造林樣地。3類經(jīng)營類型及5種模式分別是：在“退化人工商品純林更替修復”經(jīng)營類型中選擇多樹種混交模式和林茶套種模式，在“低效人工商品林大徑材培育”經(jīng)營類型中選擇珍貴林木大徑材培育模式和柳杉大徑材培育模式，在“人工中幼齡林撫育”經(jīng)營類型中選擇柳杉〔杉木、青錢柳(Cyclocaryapaliurus)〕中幼齡林撫育模式。各小班及樣本監(jiān)測點的監(jiān)測結(jié)果詳見圖5。

2019年進行初設樣地監(jiān)測，監(jiān)測指標包括環(huán)境指標和植被指標。環(huán)境指標包括土壤養(yǎng)分含量、立地條件、氣候條件；植被指標分為喬木層、幼樹層、灌木層、草本層。監(jiān)測完成了各樣地林分概況、喬木層每木調(diào)查、灌木幼樹樣方、幼苗草本樣方調(diào)查、枯落物和土壤調(diào)查。

通過2021年樣地再次監(jiān)測，并與2019年度數(shù)據(jù)進行對比分析，發(fā)現(xiàn)各樣地林木長勢良好，中幼齡林已逐步進入速生期，年生長量增長快，林分蓄積量漲幅明顯。

林分生長主要是通過喬木層的主要林分指標變化、以及監(jiān)測期間林木進階株數(shù)、間伐株數(shù)、死亡株數(shù)的變化來體現(xiàn)。從各項指標變化情況來看，各監(jiān)測點樣地基本達到“四川樂山岷江大渡河森林質(zhì)量精準提升示范”項目實施方案中的人工純林林分年生長量15%～20%、木材戰(zhàn)略儲備林年蓄積量增長率10%的要求。

由圖6可以看出，在初次監(jiān)測(2019年)和間隔期復測(2021年)期間，目標樹種的胸徑、樹高和蓄積增長較快。以市中區(qū)多樹種混交模式的楠木(Phoebezhennan)生長為例，2019年平均胸徑、平均樹高和平均蓄積分別是18 cm、26.55 m、0.165 m3/hm2，到了2021年則分別增長至30 cm、37.5 m、1.665 m3/hm2,漲幅分別達到67%、41%和909%。以沐川縣的中幼齡撫育模式的柳杉生長為例，2019年平均胸徑、平均樹高和平均蓄積分別是51 cm、42 m、5.01 m3/hm2，到了2021年則分別增長到139.5 cm、84 m、64.965 m3/hm2,漲幅分別達到174%、100%和1 197%。與森林質(zhì)量精準提升工程實施以前的年份相比，增長速度明顯加快。

圖6 監(jiān)測點林分生長動態(tài)變化情況Fig.6 Dynamic changes of forest stand growth at monitoring points

2.3 樣地所在區(qū)主要氣候條件及立地條件數(shù)據(jù)分析

氣候條件是樹木生長的基礎條件。研究表明樹木利用光合作用，每生長1 m3蓄積量，能吸收1.83 t二氧化碳，釋放1.62 t氧氣。水分是樹木生長的約束條件，原木樹干平均含水率在40%～55%之間。溫度是影響樹木生長的重要因子，它決定著樹種的自然分布，溫度會因緯度、海拔高度不同而發(fā)生變化。

樣地所在區(qū)主要氣候條件監(jiān)測結(jié)果，見表2。

表2 經(jīng)營區(qū)主要氣候條件Tab.2 The main climatic conditions of the operating area

從表2可知，雖然4個試點區(qū)域同在樂山市，但是由于地形地貌和海拔不同，平均氣溫、年降雨量、日照時數(shù)有差別：沐川縣平均氣溫較低，犍為縣的年降雨量較低，夾江縣和沐川縣的日照時數(shù)較少。

土壤養(yǎng)分是林木生存的基礎，土壤養(yǎng)分變化直接影響到森林與林木生長的質(zhì)量。通過土壤養(yǎng)分含量的變化可以分析判斷監(jiān)測點森林質(zhì)量精準提升的生態(tài)修復效果。

樣地所在區(qū)土壤情況監(jiān)測結(jié)果，見表3。

表3 監(jiān)測點樣地土壤情況一覽表Tab.3 List of soil conditions in monitoring sites

從表3可知，柳杉等輪伐周期為20年的山地土壤，各種養(yǎng)分含量遠高于約6～8年經(jīng)營周期的巨桉林、以及茶地等土壤養(yǎng)分含量，可以預測，隨著林分林齡增加、人為活動減少，各監(jiān)測點樣地的土壤結(jié)構(gòu)會更加優(yōu)化，土壤養(yǎng)分會更加豐富。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

(1)各試點區(qū)域各樣地的中幼齡林林分逐步進入速生期，長勢良好，符合“四川樂山岷江大渡河森林質(zhì)量精準提升示范”可行性研究的報告設計目標。一個監(jiān)測周期(樣地層面)共5年，分3個階段，目前完成了第二階段的調(diào)查，即樣地布設開展本底調(diào)查后，第三年時定期開始復測，研究的結(jié)論主要基于此次復測結(jié)果，更長期的效果需要第三階段(第五年末)監(jiān)測時再做驗證，甚至是第二個、第三個監(jiān)測周期的長期數(shù)據(jù)支撐。

(2)樂山市原主要造林樹種巨桉(對照樣地樹種)在生長量、短期經(jīng)濟效益方面有明顯優(yōu)勢，但過度種植也會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生一定破壞。保持森林資源的可持續(xù)增長是森林經(jīng)營的基本原則和理想狀態(tài)，質(zhì)量精準提升重在森林的長期可持續(xù)經(jīng)營，重視森林生態(tài)系統(tǒng)平衡以及經(jīng)濟、社會、生態(tài)系統(tǒng)協(xié)同增效。森林質(zhì)量精準提升工程典型技術(shù)模式設計了多樹種混交等經(jīng)營模式，其能否在優(yōu)化樹種結(jié)構(gòu)、獲得良好生態(tài)效益的同時，提高經(jīng)濟效益和社會效益，尚需要進一步跟蹤監(jiān)測。

(3)樂山市森林質(zhì)量精準提升工程所采用的樹種多為中生或慢生樹種，幼苗、幼樹期較長，受灌草壓迫影響大，需要在較長的幼齡林期間加強撫育管理，這就增加前期投入成本，影響部分林農(nóng)參與項目的積極性，使得一部分森林質(zhì)量精準提升工程模式設計雖然合理，但是實施方面存在制約屏障，導致最終林分質(zhì)量精準提升效果不明顯。需要進一步在監(jiān)測評估的基礎上，發(fā)現(xiàn)問題，探索新的技術(shù)模式，改進經(jīng)營措施，加大工程投入，爭取政策支持。

(4)新《森林法》強調(diào)國土綠化與森林保護經(jīng)營的重要性，要求縣級以上政府重視森林資源保護和林業(yè)發(fā)展，并將其納入到國民經(jīng)濟和社會發(fā)展規(guī)劃，并要求和鼓勵做好森林經(jīng)營方案編制工作，提出森林培育和管護的經(jīng)營措施，嚴格按照方案規(guī)劃開展經(jīng)營活動。森林質(zhì)量精準提升工程是當前和今后一段時期加強森林經(jīng)營的一項重要工程，可以很好地實現(xiàn)興林與富民的雙重效果，各地政府要提高認識，高度重視，將其納入到重點工作之中。此外，森林質(zhì)量精準提升工程要堅持問題導向和目標導向，在不斷創(chuàng)新經(jīng)營模式的同時，也需要立足實際，著眼長遠，結(jié)合森林經(jīng)營方案的編制和實施開展工作，以保持項目的科學性、連續(xù)性和可操作性。

3.2 結(jié)論

3.2.1 經(jīng)營區(qū)監(jiān)測分析

4個經(jīng)營區(qū)域林地和有林地面積總體變化不大，灌木林地和特灌林地面積有增有減；4個經(jīng)營區(qū)域的喬木林總蓄積量(夾江縣除外)均有所增加，喬木林單位面積蓄積量均持續(xù)增長。喬木林林齡結(jié)構(gòu)分布總體狀況是以中、近、成熟林居多。

3.2.2 小班及樣地監(jiān)測分析

(1) 土壤養(yǎng)分變化 初測和復測的結(jié)果對比可知，土壤養(yǎng)分、土壤pH值和土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生了一些變化。這些變化與工程技術(shù)模式有關(guān)，退化人工商品純林更替修復模式變化明顯，特別是巨桉林的多樹種混交模式改造尤其明顯。土壤養(yǎng)分(氮磷鉀和有機質(zhì))有不同程度的提高，土壤結(jié)構(gòu)也得到了一定程度的改良。

(2)植被生長變化 初測和復測的結(jié)果對比可知，不同工程技術(shù)模式、不同經(jīng)營區(qū)域、不同樹種、不同樣地的林分生長情況不同。喬木林關(guān)鍵指標如胸徑、樹高、蓄積、年生產(chǎn)量等方面都有不同程度的增長，以蓄積漲幅和年生長量漲幅最為明顯。樹種方面，以巨桉的漲幅最快，遠遠高于楠木和柳杉。這與森林質(zhì)量提升工程實施以前的年份相比，增長速度明顯加快。

3.2.3 森林質(zhì)量精準提升典型技術(shù)模式分析

橫向與縱向的結(jié)果對比表明，幾種工程技術(shù)模式所采取的各種經(jīng)營措施都取得了較好的效果。多樹種混交模式、林茶套種模式、珍貴林木大徑材培育模式、柳杉大徑材培育模式、人工中幼齡林撫育模式各自有不同的特點，在一定條件下都可以取得良好的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益，要因地、因林、因人而宜，適地適樹，擇機決策，多種經(jīng)營。

處理組與對照組的結(jié)果對比表明，采取工程技術(shù)模式措施的處理組，與對照組相比，產(chǎn)生了更高的綜合效益。這些工程技術(shù)模式更加注重多樹種混交林、大徑材培育、中幼林撫育，具體體現(xiàn)在：一方面通過結(jié)構(gòu)調(diào)整和近自然管理，改變了森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和健康狀況，增加了生物多樣性；另一方面通過長期投資和目標樹經(jīng)營，提高了單位面積的森林蓄積量，增加了林農(nóng)收入。

初測與復測的結(jié)果對比表明，目標樹種的生長量，與以前的年份相比，增長速度明顯加快。這與森林質(zhì)量精準提升工程實施帶來的投資增長和精細管理是分不開的。