濟寧市森林培育與經(jīng)營管理措施探討

摘 要 山東省濟寧市在森林資源培育與經(jīng)營管理中面臨天然林更新困難、人工林結(jié)構(gòu)單一、林分更新時期判斷不準(zhǔn)確、森林經(jīng)營規(guī)劃不合理等問題。為提升森林質(zhì)量，增強生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，實現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展，提出促進天然林更新、調(diào)整人工林結(jié)構(gòu)、建立生長模型及預(yù)警機制、優(yōu)化經(jīng)營規(guī)劃等策略。

關(guān)鍵詞 森林培育；經(jīng)營管理；天然林更新；山東省濟寧市

中圖分類號：S750 文獻標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.14.076

近年來，山東省濟寧市大力推進森林培育，但天然林更新補植、人工林結(jié)構(gòu)調(diào)整、林分更新時期確定等方面仍存在問題，導(dǎo)致森林質(zhì)量較差。因此，深入分析濟寧市森林培育及經(jīng)營管理現(xiàn)狀，找出現(xiàn)存問題，探討多樣性天然林更新、人工林結(jié)構(gòu)調(diào)整等技術(shù)的應(yīng)用，制訂森林經(jīng)營規(guī)劃動態(tài)優(yōu)化策略，對于指導(dǎo)濟寧市森林培育實踐、提高森林質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、實現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

1 濟寧市森林資源分布與結(jié)構(gòu)特征

濟寧市森林資源豐富，分布廣泛。從結(jié)構(gòu)特征來看，濟寧市天然林以闊葉林為主，常綠闊葉林占18.7%，針葉林僅占3.2%。闊葉林中，櫟桐混交林是濟寧市的主要天然林類型，占天然林總面積的32.4%。人工林以馬尾松人工林為主，占人工林總面積的84.6%[1]?？傮w而言，濟寧市森林資源結(jié)構(gòu)較為單一，喬木層和灌木層簡單，生物多樣性較低。濟寧市地處暖溫帶，氣候條件決定了針葉樹種的適生性較差。同時，歷史上濟寧市林地多經(jīng)過2次以上采伐，天然林遭到不同程度的破壞，喬木層、灌木層生物多樣性降低。加之20世紀(jì)50—70年代濟寧市開展大規(guī)模綠化行動時，過度依賴速生樹種馬尾松的人工林建設(shè)模式，導(dǎo)致現(xiàn)有森林資源中馬尾松人工林面積占比過高。根據(jù)相關(guān)研究，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、物種多樣性高的森林生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能更加完善，如可發(fā)揮氣候調(diào)節(jié)、土壤保持、水源涵養(yǎng)等功能。因此，調(diào)整優(yōu)化濟寧市森林資源結(jié)構(gòu)，增加物種多樣性，是增強生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、實現(xiàn)林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。

2 濟寧市森林培育與經(jīng)營管理存在的問題

2.1 天然林更新困難

雖然濟寧市天然林面積占比較高，但經(jīng)多次采伐，原生態(tài)系統(tǒng)已遭到破壞，加之天然林更新能力較差，限制了林分的自然更新。同時，濟寧市部分森林受礦山開采、農(nóng)業(yè)活動等人為干擾影響較大，天然林生長環(huán)境惡化，更新補植面臨諸多困難。例如，汶上縣天然次生林中，喬木層優(yōu)勢種馬尾松、櫟類、紅豆杉等更新不良，同時礦山開采導(dǎo)致林地大面積裸露，采用常規(guī)人工更新技術(shù)難以獲得滿意效果[2]?？傮w來看，因采伐破壞和外界干擾較大，濟寧市天然林的更新能力較弱，主要優(yōu)勢樹種更新不暢，種群年齡結(jié)構(gòu)失調(diào)。

2.2 人工林結(jié)構(gòu)單一

濟寧市現(xiàn)有人工林中，馬尾松純林及其混交林面積占比過高。過度依賴馬尾松這一針葉樹種進行人工林建設(shè)，使得濟寧市人工林物種組成單一，生態(tài)系統(tǒng)脆弱。這些馬尾松人工林易發(fā)生蟲害或病害，生長遲緩，群體老化加劇。一旦遭遇干旱、低溫等極端氣候，馬尾松人工林枯頂率大幅提高，嚴(yán)重影響木材產(chǎn)出。例如，梁山縣東南部的某馬尾松人工林，林分密度過大，平均胸徑9 cm，平均樹高11 m，材積僅為82 m3·hm-2，同時林分內(nèi)部通風(fēng)性差，易發(fā)生各種病蟲害[3]。

2.3 林分更新時期判斷不準(zhǔn)確

濟寧市部分林業(yè)經(jīng)營主體對不同立地條件下林木生長規(guī)律把握不足，難以準(zhǔn)確判斷林分生長周期和合理更新時期，導(dǎo)致更新效果不佳。例如，采用徑級結(jié)構(gòu)法預(yù)測林木生長規(guī)律，根據(jù)胸徑級和年齡級關(guān)系建立回歸方程確定積累量的最大時期作為合理的更新時期。在氣候環(huán)境變化和森林經(jīng)營強度增大的今天，這種傳統(tǒng)方法的預(yù)測誤差較大，無法提供精細(xì)化的更新時期判斷。以曲阜市國有石門寺林場為例，該林場主要樹種為馬尾松。采用徑級結(jié)構(gòu)法預(yù)測該林分于25年生達生長峰值，所以規(guī)劃于26年采伐更新。但是實際調(diào)查發(fā)現(xiàn)，受氣候變化和病蟲害影響，該林分生長速率降低，25年生林木平均樹高僅15 m，平均胸徑20 cm，尚未達生長高峰，更新時機尚早?？梢?，現(xiàn)有林分生長預(yù)測方法無法準(zhǔn)確判斷更新時期，影響了林分更新效果。

2.4 森林經(jīng)營規(guī)劃不合理

濟寧市現(xiàn)行森林經(jīng)營規(guī)劃存在時間跨度過長、目標(biāo)指標(biāo)設(shè)置粗放、監(jiān)測評估體系不健全等問題，難以適應(yīng)快速變化的市場環(huán)境和氣候環(huán)境。例如，在當(dāng)前濟寧市10年一期的森林規(guī)劃框架下，規(guī)劃目標(biāo)難以體現(xiàn)林區(qū)生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟的動態(tài)變化特點。一些定量指標(biāo)如計劃年采伐量過于粗放，執(zhí)行中易偏離實際，影響森林資源的合理配置。同時，現(xiàn)有監(jiān)測預(yù)警體系不健全，信息反饋滯后，規(guī)劃實施過程中出現(xiàn)偏差時無法及時調(diào)整，降低了規(guī)劃執(zhí)行效率。以嘉祥縣為例，“十二五”期間其森林采伐量的年度計劃指標(biāo)為3萬m3，但2015年該縣木材價格暴漲，當(dāng)年當(dāng)?shù)貙嶋H采伐量達到了5萬m3，明顯超過計劃指標(biāo)，由于監(jiān)測預(yù)警體系不健全，超采行為未被及時制止，加劇了當(dāng)?shù)貑棠举Y源短缺和林地退化問題[4-5]。

3 濟寧市森林培育與經(jīng)營管理對策

3.1 促進天然林更新

1）在天然林破壞嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境惡化的區(qū)域，可實施人工輔助更新。例如，在微地形改造的基礎(chǔ)上，因地制宜補植馬尾松、櫟類等鄉(xiāng)土樹種，并輔以必要的撫育措施，加快林分的自然恢復(fù)進程。2）加強保護天然林，減少人為干擾。在天然林集中分布區(qū)，設(shè)立禁伐區(qū)、封山育林區(qū)等，嚴(yán)格限制林地開發(fā)利用強度。同時，定期監(jiān)測林分密度、郁閉度等指標(biāo)，掌握林分更新動態(tài)，適時采取疏伐、補植等撫育措施，確保林分結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。例如，在次生闊葉林中，每隔5年對林分進行一次調(diào)查，當(dāng)林分密度低于800株·hm-2時，及時補植櫟類等耐陰樹種，以維持林分的自然更新能力。3）在礦山廢棄地等生境條件差的區(qū)域營造天然林時，可采用多樹種混交、復(fù)層異齡配置模式，利用不同樹種的生態(tài)位互補作用，提高林分抵御外界干擾的能力，促進其健康生長。例如，在金鄉(xiāng)縣廢棄石料場，采用栓皮櫟、麻櫟、君遷子等本地樹種混交造林，通過種間互作增強林分穩(wěn)定性。

3.2 調(diào)整人工林結(jié)構(gòu)

濟寧市現(xiàn)有人工林以馬尾松純林為主，結(jié)構(gòu)單一，生態(tài)系統(tǒng)脆弱。為改善這一狀況，濟寧市應(yīng)大力推進多樹種混交造林，營造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能完善的人工林生態(tài)系統(tǒng)。在適宜區(qū)域營造落葉松、油松等其他針葉樹種人工林，豐富針葉林樹種組成；在馬尾松人工林中擇機補植櫟類、榆類等闊葉樹種，營造針闊混交林結(jié)構(gòu)。同時，注重林下植被培育，促進灌草層發(fā)育，構(gòu)建多層次立體結(jié)構(gòu)。例如，在低山丘陵區(qū)，采用馬尾松與麻櫟混交造林模式，通過兩種樹種在空間和時間上的生態(tài)位錯開，提高林分的資源利用效率和生態(tài)穩(wěn)定性。在林下撒播黃背草、白茅等草本植物種子，加快林下植被恢復(fù)，形成喬、灌、草復(fù)層結(jié)構(gòu)。

針對現(xiàn)有純林改造，可采用帶狀補植、大樹林窗等方式，漸進式引入伴生樹種，促進林分結(jié)構(gòu)趨于復(fù)雜化。例如，在中齡馬尾松人工林內(nèi)營造10 m×10 m的林窗，補植臭椿、黃連木等，打破林分的單一性，增加植物多樣性。在此基礎(chǔ)上，還應(yīng)加強林分撫育經(jīng)營，通過合理控制林分密度，促進林木健康生長。對郁閉度過大的林分及時實施間伐，調(diào)節(jié)林內(nèi)光照和通風(fēng)條件，減少病蟲害發(fā)生。

3.3 建立林分生長周期預(yù)測及更新時期預(yù)警機制

針對林分更新時期判斷不準(zhǔn)確的問題，濟寧市亟待建立精準(zhǔn)的林分生長周期預(yù)測模型和更新預(yù)警機制。傳統(tǒng)的徑級結(jié)構(gòu)法難以適應(yīng)當(dāng)前氣候變化和人類活動影響加劇的復(fù)雜環(huán)境。為此，應(yīng)充分利用3S技術(shù)，整合高光譜遙感影像、激光雷達點云等數(shù)據(jù)，構(gòu)建時空連續(xù)的林分三維結(jié)構(gòu)模型。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合樹木年輪分析、同位素示蹤等微觀技術(shù)，揭示林木生長過程中的物質(zhì)能量代謝規(guī)律，闡明環(huán)境因子對生長的影響機制。例如，引入基于樹干電阻抗斷層掃描的生長監(jiān)測新方法，測定樹干不同部位的電阻抗變化，推斷樹木生長狀況和內(nèi)部結(jié)構(gòu)異常情況，及時發(fā)現(xiàn)衰退或病變跡象。同時，應(yīng)用機器學(xué)習(xí)算法，如長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，融合林分生長監(jiān)測數(shù)據(jù)和氣象、土壤等環(huán)境因子，建立具有時間序列預(yù)測能力的林分生長模型。該模型能夠根據(jù)林分生長歷史和環(huán)境條件變化，對未來一定時期內(nèi)的生長趨勢做出預(yù)判?；谠撋L模型，結(jié)合林分健康評價和市場需求趨勢分析，構(gòu)建更新采伐預(yù)警機制。當(dāng)模型預(yù)測未來林分生長出現(xiàn)拐點且健康度下降到預(yù)設(shè)閾值時，自動生成采伐更新提示，確保在林木生長量達到最大時及時采伐，避免林分過熟或衰退。同時，在預(yù)警機制中應(yīng)納入木材市場動態(tài)分析，當(dāng)市場需求和價格有利于林農(nóng)增收時，及時給出采伐建議，以實現(xiàn)林業(yè)經(jīng)營效益最大化。

3.4 優(yōu)化森林經(jīng)營規(guī)劃

針對森林經(jīng)營規(guī)劃不合理的問題，濟寧市應(yīng)充分應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析和情景模擬等先進技術(shù)，建立涵蓋自然、經(jīng)濟、社會多維度的森林經(jīng)營數(shù)據(jù)平臺，在此基礎(chǔ)上開發(fā)一套靈活、高效的規(guī)劃編制與管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)應(yīng)具備自動獲取各類監(jiān)測數(shù)據(jù)、實時更新規(guī)劃參數(shù)的功能，能夠根據(jù)森林資源動態(tài)變化、林產(chǎn)品市場波動等因素，及時調(diào)整規(guī)劃目標(biāo)和實施方案，提高規(guī)劃的前瞻性和適應(yīng)性。同時，應(yīng)用元胞自動機、多智能體等人工智能模型，模擬規(guī)劃實施過程中的資源配置和利益相關(guān)者行為，評估不同情景下的生態(tài)效益、經(jīng)濟績效和社會影響，優(yōu)選最佳的規(guī)劃方案。例如，在森林規(guī)劃修編中，可引入隨機動態(tài)規(guī)劃理論，綜合考慮各林區(qū)樹種結(jié)構(gòu)、林齡分布、地位指數(shù)等因子的時空變異性，構(gòu)建基于不確定性的森林資源動態(tài)模型，預(yù)測不同經(jīng)營策略下森林生態(tài)系統(tǒng)的中長期演變趨勢，權(quán)衡生態(tài)保護與林業(yè)發(fā)展的關(guān)系，制訂兼顧近期需求和長遠(yuǎn)發(fā)展的滾動式規(guī)劃方案。在規(guī)劃實施過程中，建立健全監(jiān)測評估與反饋調(diào)控體系，綜合運用遙感解譯、地面調(diào)查、公眾參與等多種監(jiān)測手段，對規(guī)劃目標(biāo)完成情況進行跟蹤評估。一旦發(fā)現(xiàn)規(guī)劃執(zhí)行偏離預(yù)期軌道，及時采取強化資源管護、調(diào)整采伐限額等對策，確保規(guī)劃目標(biāo)落到實處。例如，利用散落指數(shù)等景觀生態(tài)指標(biāo)，對森林生態(tài)系統(tǒng)的連通性、破碎化程度進行監(jiān)測與評價，若發(fā)現(xiàn)森林斑塊破碎度超過規(guī)劃設(shè)定的閾值，應(yīng)及時優(yōu)化森林采伐布局，在關(guān)鍵區(qū)域?qū)嵤┩烁€林、植被恢復(fù)等工程，提升林區(qū)的空間連接度和景觀多樣性，增強森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和完整性。

4 結(jié)語

濟寧市應(yīng)針對當(dāng)前森林培育與經(jīng)營管理面臨的諸多挑戰(zhàn)，從促進天然林更新、調(diào)整人工林結(jié)構(gòu)、建立生長模型及預(yù)警機制、優(yōu)化經(jīng)營規(guī)劃等多個方面采取措施，努力提升森林質(zhì)量，強化生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，為地區(qū)可持續(xù)發(fā)展注入動力。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）