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红椎大径材目标树单株择伐经营模式

2023-03-09   来源:国家林草局资源司

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一. 森林对象或适用条件

适用于主导功能为高价值大径级珍贵用材生产兼顾水源涵养的我国南亚热带的红椎人工林经营类型,可采用目标树单株择伐作业法经营。其立地条件宜选择我国南亚热带低山丘陵地区,海拔高度为900m以下,土壤为花岗岩、砂页岩、变质岩等母岩发育的酸性红壤、黄壤、砖红壤性土。以河(沟)谷地、山坡下部,土壤厚度为80cm以上,质地疏松,湿润肥沃立地为佳。

二.目标林相(或发展类型)

红椎大径材人工林经营的目标林相,以追求森林的稳定性、高价值、多样化和美景化的森林特征为基本目标。通过目标树选择和干扰树的多次择伐,注重诱导和保护目的种(红椎)为主,以当地经济、生态价值较高的乡土乔木种天然更新为辅,逐步将红椎人工纯林、红椎-杉木人工混交林(红椎-杉木混交比例为1:4)、红椎-西南桦人工同龄混交林等林分类型(红椎-西南桦混交比例为1:1),导向以红椎为主,混交天然更新的火力楠、米老排等乔木树种,形成多树种复层混交林,红椎初植480株/h㎡,目标树株数90-120株/h㎡,大径材目标直径60cm,培育周期约40年,杉木平均胸径大于25cm,西南桦目标树株数90-120株/h㎡,目标直径60cm,红椎第一代目标树成熟时,累计每公顷生产蓄积量400m³左右。主伐方式为目标树单株择伐,即目标树胸径达60cm以上方可采伐利用。

三.全周期经营过程表

  表1  红椎人工林全周期培育过程表

四.全周期各阶段森林经营目标及措施(以红椎杉木同龄混交林全周期经营设计为例)

1. 建群阶段

从植苗造林开始至林分郁闭阶段为森林建群阶段,是全光照下的林木个体单株生长期。

 抚育目标:采取最佳抚育技术措施,提高幼树成活率,促进幼树个体生长,使林分尽快郁闭以形成良好的森林环境,增强森林稳定性。造林后第5年~7年郁闭度达到0.5以上,林分优势木平均高达7m~10m。

抚育措施:种苗后的3年内,每年幼林抚育2次~3次。抚育方法:实施带状抚育,即第1年砍抚,砍除种植带内所有恶性杂草及灌木,原则上不影响种植带幼树生长的原生植被带内植物一般不予砍除,任其生长;第2年结合砍抚松土扩坑1次,将各植坑相连成带状,松土深度约20cm。第3年砍抚2次,并修剪红椎和杉木过多的萌芽及粗大侧枝,如原生植被带内的乔木树种或萌条树冠过于高大,影响种植带林木生长则适当修枝或断梢。林分幼树平均高达2.0m后,即其树高超过杂草灌木后,停止抚育活动,让林木自然生长。

2.竞争生长阶段

林分郁闭后,约于8年生开始,林木间的生长竞争是相互促进的互利竞争关系,红椎和杉木树高和胸径连年生长量均进入了生长高峰期。郁闭度达到0.8后,林木冠幅增长趋缓,树高连年生长量达到第1次高峰后林木顶端优势仍然明显,红椎和杉木树冠均呈尖塔状,后期个别红椎优势木也开始出现自然整枝。

抚育目标:通过合理疏伐,控制林分密度,培育尽可能多的树高生长快、侧枝条细小、通直圆满的优良林木。

 抚育措施:此阶段林分抚育前期实施透光伐,后期进行适当的疏伐抚育。郁闭度达0.8以上,林龄约8年生时适当开展透光伐,伐除生长过于旺盛,影响目的树种生长非目的种杂灌木及萌条;伐除形质不良红椎多干木、低分叉木;阶段后期(11年左右)开始间伐影响红椎生长的部分杉木,间伐株数强度20%-30%。

3.质量选择阶段

林龄15年~25年期间,红椎和杉木的径向生长仍处于高速期,林木大小分化稳定,优良木和劣质木可明显区分,林木单株材积生长也处于快速增长期。林分郁闭度0.8以上,林木分化明显,红椎和杉木的优势木均出现自然整枝,混交林的种间关系和种内林木间关系由互利关系向互害竞争关系转变,植丛内红椎林木间也出现较为剧烈的竞争。阶段后期林分中红椎优势木树高可达25m,杉木林木达到数量成熟期并全部间伐利用,林冠下大量出现红椎天然更新小苗小树。

 抚育任务:选择有培育大径材潜力的目标树及实施相应的培育技术措施。通过间伐收获杉木和红椎中小径级材,取得短期经济收益。

 抚育措施:实施目标树单株作业法选择培育红椎目标树。目标树选择完成后即开始选伐干扰树。干扰树包括红椎和杉木两树种影响目标树生长的林木。采伐杉木、红椎干扰树可收获中小径级材。主要方法:林分优势树高达15m以上(约为林龄15年)开始实施一次性的目标树选择且开始选伐干扰树,以后每5年进行一次干扰树选伐。目标树选定后在其胸高处作永久标志,并视自然整枝情况,进行适当的人工修枝,保持9m以下无侧枝;此外,适当修水肥坑等措施对其进行单株定向培育。具体技术方法与要求如下:

(1)目标树选择:在生长最优植丛中选择红椎优势木为目标树,最终确定每公顷目标树90-120株。根据林木的生活力、干形质量、冠幅发育和健康程度进行目标树选择,达到以下所有条件的林木可选为目标树:

——生活力旺盛。目标树为林分中的特优木和优势木。此类林木的树体高大通直,树高优势明显,即树冠位于林分最上层,胸径和冠幅明显大于林分的平均木。

——干形质量优良。干形通直或少弯,树体圆满、纽纹少、皮薄,无低分叉或分叉高度6m~8m以上,枝条细且分枝低。

——树冠匀称,顶端优势明显。顶梢生长速度明显大于侧枝,略呈宝塔形,树冠形匀称、饱满,各水平方向分布均匀,林木冠高比大于0.5以上。

—健康无损伤。即主干8m以下自然因素或人为因素造成的损伤或仅有轻度损伤。主干较低部位,尤其树干基部因虫蛀、自然整枝或人工整枝留下较大的蛀洞或难愈合的疤痕,有较大腐烂残桩等林木,不能选作目标树。

目标树应选择林分中各因子指标等级较高的优良林木,如达到各指标的1级或2级。

(2)目标树标记:在选择出的目标树胸高处作永久性标记。标记物可刷红漆或选用具有长期保存作用的各种材料做成的条带,并将其做成活环挂于胸高处。一是要求标志物色彩醒目;二是能从林分不同方向均可发现。

(3)目标树培育:抚育管理以高效促进目标树径级生长,缩短工艺成熟龄,提高木材质量为目标。主要有树冠管理、干形管理和立地管理三方面。

——树冠管理:根据目标树冠形变化及其与邻近树冠接触情况决定干扰树的选伐。在干扰树采伐后的3年~5年期间,对林分进行例行性巡查,如发现大部分目标树树冠与其周边林木树冠发生相接或镶嵌,并发现目标树冠下部枝叶因侧光缺乏而发生稀疏或干枯的情况时,应立即启动下一轮干扰树选伐。

——干形管理:通过人工修枝培育无节或少节优质材。在确定目标树后并完成首次干扰树伐除时即可进行。修枝季节宜在红椎生长季节内,即4月~10月间修枝为宜,以保证切口尽快愈合。技术要求与方法:一次性修除主干9m以下所有活枝及枯枝,枝条基径3cm以下的,使用枝剪修枝,好的切口在树枝明显突起外开始并且离开树干向下,避免对枝瘤的伤害。使切口尽可能接近枝腋里的树干,但要在枝皮脊梁的外部,以便树干组织不被伤害并且创口能在尽可能短的时间内封闭。

——立地管理:为了促进目标树径级增长,在经营条件许可的情况下,在完成目标树选择及干扰树伐除后1年~2年内在目标树基部根际范围内修筑水肥坑(或集水肥小平台)。小平台规格及修建方法:目标树上坡方向修长宽为3.0m×1.3m小平台,挖土方向为树木的上坡方向,离树干基部1.0m左右,挖下的表土均匀归集到目标树基部下方并摊平,呈外高内低的小平台,挖土注意不伤及粗大的树根。枯落叶归集方法:完成平台开挖修筑后,立即铺上坡位的枯枝落叶。将目标树上坡周围3m~5m范围内所有枯落叶归集到小平台内,厚度达20cm左右。

(4)干扰树选择

目标树作业过程中,一旦选择出目标树,便需要立即确定影响其正常生长的竞争林木——干扰树。干扰树须在本经理期内(一般为5年)选出及标记并于近期内伐除的林木。随着林木生长,林木间生长空间会产生新的变化,干扰树也会不断出现,因此干扰树选伐会一直持续到目标树主伐。杉木干扰树及采伐木的抚育作业技术要求与红椎大体相同,由于其生长衰老期比红椎早,为了提高林分经济效益,当杉木处于明显生长衰退阶段时,应全部采伐利用。

选干扰树时,应绕视目标树一周,仔细观察目标树冠形状及自然整枝情况,判断其是否受到距离最近的相邻木树冠的压抑,以及预测未来5年内目标树与相邻木竞争的趋势来确定干扰树,具体方法:

目标树冠形判断(水平方向):已对目标树的树冠产生较严重挤压,即已经造成目标树偏冠的,则在树冠受压方向最近,且生长势较为旺盛、树冠发育较好的最近相邻木为干扰树。

    目标树自然整枝判断(垂直方向):林分平均高为15m以下,目标树自然整枝较度较高,冠高比大于0.5的高度郁闭林分,在目标树周围选出与其树冠最为接近,且目标树冠明显受压抑,侧枝生长不良,枝叶稀疏,甚至干枯的,该方向的近邻木为干扰树。

上坡木判断(邻木部位):在坡地上,位于目标树上方的最近相邻木的树冠的水平面明显高于目标树,且出现上方部分覆盖或近期内将覆盖目标树冠的林木确定为干扰树。

劣质霸王木:林分在出现少数生长势特别旺盛,但属于干形不良的低分叉.多分叉木和或侧枝特别粗大,树冠面积较大且与目标树树冠相交镶嵌的目标树种或非目标树种林木称为霸王木,确定为干扰树。此类林木如不出现在目标树周围,也要作为初伐除的对象,这样可为一般木提供良好生长环境,增加优良木的产量。

在林分的速生期前阶段选择目标树时,若两棵相互干扰却都是干形较好的优势木且难以区分时,可同时保留,待下一经理期再做决定。

(5)干扰树采伐

采伐木倒向控制:采伐干扰树时应严格控制树倒方向,充分考虑对目标树和特殊目标树的保护。伐木者应认真观察被伐的干扰树冠形状,树干是否腐朽、倾斜、弯曲,风向和风力,判断树木的自然倒向;根据上述诸因素和周围其他树种,尤其的目标树的位置,有无挂枝、枯枝和其他危险因素,正确选定干扰树伐倒方向。

伐木操作:采用留弦借向、锯下口以及锯楔和支杆方法,控制采伐木倒向伐区规定的树倒方向。

安全要求:确认危险区内无其他作业人员方可伐木;伐木时应喊山,并喊出树倒方向;使用油锯时,伐木工人不应一人单独作业,伐木时助手不应在另一树下清理作业场。

搭挂树处理:树木搭挂时,应由现场安全技术人员指挥并及时进行处理,不应私自摘挂或把搭挂树遗留在伐区;不应采取伐倒支撑树或树砸树的方法处理树木搭挂;树木坐殿时,伐木工人不应私自离开,应及时采取措施使其倒地。(详细要求与方法参照《森林采伐作业规程(LY/T 1646-2005)》相关规定。)

采伐木制材利用

根据采伐木的经济利用价值决定其处理方式:

——采伐木径级较大,具有较好的经济利用价值的,可按市场要求就地制材并归楞。归楞方法与要求参照《森林采伐作业规程(LY/T 1646-2005)》相关规定。

——采伐木径级较小或经济价值不高,采伐时将主干及粗枝断成长度为2m左右的木段或枝桠,然后将其归集到目标树基部周围。

4.近自然林阶段

林龄在26年~60年期间,红椎优势木平均高达25m~30m,红椎天然更新小树或其他乔木树种逐渐进入次林层,此阶段后期形成红椎异龄复层林,目标树径级逐步达到目标径级60cm以上。

抚育措施:阶段前期定期选伐干扰树,后阶段部分目标树进入成熟期,可以进行择伐利用。目标树采伐前应采取措施促进天然更新及天然更新幼树的光照,同时选择继代目标树并进行定株培育,目标树数量90-120株/h㎡。继代目标树培育技术措施与第一代相同。干扰树采伐方法与3(5)节相关内容相同。

成熟目标树采伐利用方法如下:

(1)采伐对象:根据树木生长及市场需求,可采伐利用达到目标胸径60cm以上的目标树。

(2)采伐方式方法:采用择伐方式砍伐成熟的目标树。采伐方法同干扰树采伐。

(3)注意事项:

标记第二代目标树:在天然更新红椎幼树中选择生长势好、通直度高、整枝良好和健壮树木为目标树,目标树数量90-120株/h㎡,并做好明显标记。

目标树的保护:采伐倒向设计及控制以保留的现有目标树受到伤害最小化为原则设计采伐木的倒向。采伐木制材及集材过程中也要十分注意目标树保护,有条件的地方建议采取索道集材方式将制材后的原木运出林外。使用油锯适当处理采伐剩余物,以免过高的枝桠影响保留的目标树生长。

目标树制材:目标树伐倒后,应根据市场要求的规格制材,并标记优质材木段(少节或无节的木段)。    


五.示范林小班作业法设计(红椎大径材目标树单株择伐作业法)

1.林分现状

示范林小班位于广西凭祥热林中心伏波实验场第5林班,面积10h㎡,海拔520~600m,花岗岩发育的红壤,土层较深,达150cm以上,地位级为I级。林分为以红椎为主的多树种、多层次异龄混交林。据2016年8月调查结果显示,林分立木密度315株/h㎡; 33年生林分平均树高26.6m,平均胸径34.2cm,目标树最大树高30.1m,最大胸径50.0cm,林分蓄积324.6m³/ h㎡。细根生物量为4.3t/h㎡,凋落量年产量为5.8t/h㎡,林下天然更新除红椎外,还有乡土树种米老排、火力楠等。

2.经营历史

1983年在杉木采伐迹地上营造的红椎纯林,初值密度2500株/ h㎡, 1年生裸根苗,植穴规格:50cm×50cm×30cm;造林后连续3年抚育管理,每年除草抚育2次,直至林分郁闭,第7年进行透光伐,间伐株数强度30%-40%;第11.16.21年进行3次生长伐,间伐株数强度30%-40%;第26年(2009年),按目标树作业法进行间伐抚育,选择目标树90~120株/h㎡,并进行标记,对目标树修枝整形,伐除干扰树。

3.目标林相

通过目标树选择和干扰树的多次择伐,诱导和保护目的种红椎为主,以当地经济、生态价值较高的乡土乔木种天然更新为辅,逐步将红椎人工纯林,导向以红椎为主,混交天然更新的火力楠、米老排等乔木树种,形成多树种复层混交林,每公顷红椎目标树株数90-120株,培育大径材的目标直径60cm以上,培育周期约40年。红椎第一代目标树成熟时,培育周期内,累计每公顷生产木材(蓄积量)600m³左右,其中目标径级以上的蓄积量达250 m³/ h㎡。主伐方式为目标树单株择伐,即分阶段择伐胸径达60cm以上的目标树。林分呈以红椎为主的多树种、多层次异龄混交林。林分的经营以追求森林的稳定性、高价值、多样化和美景化的森林特征为基本目标。

4.全周期培育过程设计

(1)建群阶段(1~7年):采用广西浦北优良种源的良种育苗、造林,初植密度2500株/ h㎡。

(2)传统生长伐(10~25年):由于历史原因,该示范小班的经营并非按设计的模式在质量选择阶段进行目标树作业,实际上在造林后第10~25年,是按传统生长伐进行抚育管理的。即第11年进行第1次间伐,以后每隔5年进行一次抚育间伐,第25年生进行第4次间伐。

(3)目标树作业(26~40年):此时开始按目标树作业法培育高价值大径材林。大径材目标直径为60cm。每公顷目标树数量的控制,可根据目标树直径与冠幅面积等关键因子相关规律的研究结果,确定目标树株间距离为目标直径20~25倍计算。以后每5年左右进行一次干扰树标记和间伐,为目标树创造最优的生长环境;目标树选定后即适当修枝,修枝高度约修至主干高度9~12m,以培育优质无节材,提升木材价值。采伐成熟目标树时,注意保护天然更新的下一代的目标树,并诱导向多树种、多层次混交林方面发展。

5.当前经营措施描述

(1)干扰树伐除

干扰树选伐:根据目标树的树冠形状和自然整枝程度来判断,在水平方向上是否均匀分布,如出现偏冠,则出现被干扰的现象,干扰树在树冠受压抑的一侧;垂直方向上,如出现树冠自然整枝强度或枝叶发育有方向性差别,则干扰树的位置在整枝较强、枝条细小及叶子稀疏的一侧。干扰树选定后用颜色鲜明,但与目标树标记有明显差别的油漆或细绳,约在干扰树胸高部位作环状线标志,以便在林分不同方位均可明显看到。每次间伐干扰树的株数一般为总株数的25%~40%,或林分蓄积量的20%以内。间伐后林分郁闭度保持在0.6~0.7。

(2) 目标树采伐

根据市场需求,培育目标胸径达60cm时,按择伐方式采伐目标树。采伐时要注意并控制伐倒方向,尽量避免压倒其他目标树及尽量减小林下更新小树伤害。

(3) 天然更新及异龄复层林的引导

经营过程中,每次采伐干扰树或收获目标树均要注意选择并保护好有培养前途天然更新小树(备选下一代潜在的目标树)。

六.本作业法的基本原理 

红椎是南亚热带顶极群落建群种,树种的生态适应性强,阳性但幼树耐荫,天然群落及人工群落的种子和萌芽天然更新较为容易,常能形成稳定的单树种单优群落;红椎在土壤水肥条件优越的立地,林木生长快速;幼林阶段密度适当大可以形成较为通直、圆满的良好干形;红椎落叶量较大,且可形成有机质丰富的肥沃土壤。利用以上生物生态性状,采取近自然林经营的单株择伐作业法,通过干扰树和目标树采伐,创造适当大的林窗,能够完成天然更新及群落演替;利用密度效应,减少人工修枝培育优良干材;采用长周期作业培育超大径级用材,自然培肥效果良好,使林地生产力逐步提高。 

实施的难点:干扰树选伐强度与天然更新的关系把控技术。天然更新的引导及更新小树保护及生长促进的精准抚育定向采伐作业。

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