增汇经营技术已成为杉木人工林培育的主要目标

以气温不断攀升、极端天气频现为特征的全球气候变化，深刻影响着人类生存和发展，是各国共同面临的重大挑战。实现“CO2排放力争2030年前达峰，2060年前实现碳中和”战略任务，已纳入我国生态文明建设的整体布局，“碳达峰”和“碳中和”研究成为广泛关注的热点。研究碳中和必须精确地估测现实条件下全国的碳排放和森林植被碳吸收能力，并预估2030年、2060年碳排放和森林植被碳吸收潜力，以此制定碳减排技术突破、碳吸收能力提升的具体方案，以及政策和技术创新领域。森林是陆地生态系统中最大的碳库，森林的生长过程就是吸收CO2并固定碳的过程，在降低大气中温室气体浓度，减缓全球气候变暖中具有十分重要的作用。扩大森林覆盖面积、提高森林生产力是许多国家和国际组织应对气候变化的重要措施，也是我国实现碳中和目标的最强有力行动，确定森林增汇潜力意义重大。

杉木（Cunninghamia lanceolata）是杉科古老的孓遗植物，我国特有的重要针叶用材树种，具有繁殖容易、生长迅速、产量高、材质优良、用途广等优点，栽培历史悠久，形成独特的群落结构和动态特征，与广大民众的经济文化生活、生态环境建设以及社会经济发展紧密关联。根据史料推测，我国杉木栽培至少有 3000 年以上的历史。早在宋朝我国就开始了规模化的杉木人工造林活动，并逐步建立了我国特有的一套森林管理体系，对世界林业发展产生了深刻影响，堪称现代林业制度的先驱，是世界种植园经济的鼻祖。根据第九次全国森林资源清查结果，目前全国杉木林面积达 987 万 hm2，成为面积和蓄积量世界第一的造林树种，杉木真正成了“木中之王”。

根据第九次森林资源清查结果，我省杉木林面积和蓄积量分别为42.92万hm2、4110.91万m3，分别占全省乔木林总面积和总蓄积量的13.9%、18.5%，表明杉木在我省林业产业及森林碳汇建设中占有重要地位。杉木资源中，幼、中龄林的面积和蓄积量分别占52.5%、31.1%。从我省杉木林面积变化来看，出现持续下降趋势，第九次森林资源清查结果比第八、七次清查结果分别减少了5.90万hm2、9.86万hm2，但林分蓄积量分别增长149.82万m3、493.64万m3。足见，经营好现有杉木林，其碳汇潜力巨大。

1 造林经营特点及其存在的问题

杉木属速生用材树种，生产上多采用高密度造林，短周期、单一树种经营，在一定程度上改善了生态环境，促进了区域林业产业和社会经济的发展。但是，目前杉木林普遍面临的问题是大量营建的人工纯林，树种单一、抚育管理粗放、结构简单、生物多样性减少、抗逆性差、生态服务功能低下等。加之多代连作经营，地力消耗严重，导致土壤酸化，生产力衰退，碳汇潜力难以有效发挥。这些问题制约了杉木林的可持续经营，对区域生态系统的稳定性和社会经济可持续发展构成了严重威胁，已引起政府部门和学术界的广泛关注。

2 增汇经营技术

目前，物种多样性维持、增汇经营技术已成为杉木人工林培育的主要目标，也形成研究热点。森林固碳能力与林分结构、林龄、生长状况、自然条件、经营状况等密切相关。基于长期的定位研究，杉木林增汇经营关键技术主要包括以下方面。

2.1 合理造林密度

造林密度是影响林分生长和生产力的重要因素。造林密度确定需充分考虑品种特性、立地条件、经营技术，尤其是选用杉木优良品种或无性系苗木造林，在I、II类立地上应适当稀植，造林密度可选择2.0 m × 2.5 m或2 m × 3 m。在庐江、旌德、黟县等地的调查发现造林密度过高，7～8年生就高度郁闭，基本上没有林下植被，因间伐不及时，自然整枝强烈，林分生长出现明显衰退。此外，初次间伐获得的小径材，其利用有限，大多丢弃林内。高密度造林会大幅增加育林成本。因此，基于立地质量确定合理造林密度极其重要。

图1  造林密度3333株/hm2的13年生杉木林（左：未间伐；右：间伐）

2.2 精准密度调控

造林后，随着幼林生长，逐渐进入郁闭，开始出现种群内个体间的强烈竞争。在充分掌握林分生长动态变化的基础上，适时适量抚育间伐，确保林分始终保持最佳结构。因此及时合理抚育间伐是促进林分生长、提高碳汇功能的重要经营措施。对II类立地上11年生杉木林（造林密度2500株/hm2）的间伐试验结果表明，间伐5年后，中（25%）、强度（35%）间伐林分平均胸径生长量分别提高26.0%、18.3%，树高生长量分别提高20.3%、11.8%；而弱度间伐对林分生长的影响效果较弱；林分生物量碳储量分别增长：弱度13.03 t∙hm-2、中度14.61 t∙hm-2、强度24.35 t∙hm-2；生态系统碳储量分别增加14.28 t∙hm-2、18.41 t∙hm-2和29.51 t∙hm-2。可见，不同间伐强度显著影响林分生长及生态系统增汇效应。而且，林下植被盖度达60%～80%，植物多样性显著增加。

2.3 必要的养分管理

在高立地质量下，应低碳经营模式，不考虑养分管理措施，中度及较差立地下，适当施肥，尤其是结合间伐进行施肥，促进林分生长和增汇效果更好。上述试验中，不同间伐强度加施氮肥（尿素100 kg N∙hm-2），连施2年，处理5年后，各处理林分碳储量均显著高于对照（不间伐、不施肥）( p < 0.01 )。强度间伐+施肥处理的林分碳储量比对照提高1.56倍，年均增汇7.11 t∙hm-2∙a-1，相当于26.03 t CO2−e∙hm-2∙a-1。可见，间伐后施肥促进林分生长及增汇效果显著。

2.4 合理经营周期

根据模型模拟分析，中等立地条件下造林密度为2500株/hm2的杉木林，按照短轮伐期（20年）和长轮伐期（30年），在120年间林分生物量碳储量及土壤碳储量变化，短轮伐期生物量固碳453.75 t∙hm-2、土壤碳储量118.07 t∙hm-2，总固碳量是长轮伐期的1.09倍。可见，短轮伐期经营增汇效应更好，这主要是通过生物量固碳实现的。另一方面，短轮伐期经营对土壤扰动更频繁，不利于土壤碳的稳定性，而长轮伐期经营则有利于土壤碳稳定。

根据杉木林不同轮伐期生态系统固碳总量变化及林分更新过程中地表凋落物及土壤层碳损失的分析，综合当前利率、碳价格和木材价格以及育林成本，利用模型估算，在II类立地上杉木碳汇林的最佳轮伐期为26年，达到碳汇效应与木材生产的权衡。表明人工林碳汇效应并非轮伐期越长越好。经营过程中值得注意的是须防止林地的过度扰动，避免土壤碳过多损失。

2.5 科学混交

根据现存人工混交林调查及历史混交林数据的整合分析得出，混交对杉木胸径、树高、林分蓄积量以及生物量生长均有明显的促进作用。在合理的混交比例、混交方式下，混交林分生物量比纯林提高达17.6%～41.2%；生态系统固碳量提高26.2%～52.4%。发展混交林特别是杉阔混交林，不仅促进林分生长，而且在维持立地肥力方面发挥显著作用，有助于提高土壤碳汇功能。我省适宜与杉木混交的阔叶伴生树种有檫树、栎类、枫香、红椿、光皮桦、黄檀、杜仲、桤木等，还可以选择针叶树种如马尾松、黄山松、柳杉等进行混交。伴生树种的比例依其竞争性强弱控制在15%～30%，以行带状混交为宜。

3  值得重视的几个问题

3.1 强化科技支撑

杉木是我省极其重要的经济树种，在良种选育方面虽有一些成果，仍难以满足生产需求。其实我省杉木种质资源相当丰富，有两片老龄林，还有早期杉木种源试验林，遗憾的是都没能很好利用，良种选育明显落后于杉木产区其他省份。目前从事杉木研究的科技人员匮乏，急需建立一支高效的杉木科研团队。值得一提的是杉木栽培史上，徽商曾在杉木规模化造林、建立我国杉木经营管理体系上做出了巨大贡献。

图2   霍山（左）和舒城（右）杉木老龄林

随着全球变化加剧，特别是2008年的特大冰雪灾害以及近年来长期高温干旱，导致杉木林遭受重大损失。因此，如何利用我省种质资源，加强杉木抗性育种刻不容缓。根据广西林科院戴俊等（2020）的报道，使用二代良种杉木壮苗造林，10年生林分年均蓄积生长量高达24.8 m3∙hm-2∙a-1，比对照提高1倍多。充分表明良种就是生产力。

其次，推进林业碳汇基础研究和技术攻关。人工林增汇经营技术还不完善，有待开展系统、长期定位的试验研究，在阐明人工林增汇机制的基础上，形成配套技术体系，高效服务于“碳中和、碳达峰”战略目标。

碳汇核算计量技术也有待进一步完善。一方面需要加强森林碳汇（包括地上部生物量碳及地下部土壤碳）监测，尤其是不同经营措施下增汇潜力的监测和核算；同时，需加强主要优势树种（组）生物量异速生长模型或生物量转换系数的研制。另一方面，木质林产品可将碳保存较长的时间，还具有材料替代效应（如使用木质林产品作为建筑材料或装修材料等而减少了水泥、塑料等材料生产过程中的CO2排放）和能源替代效应（如使用木质林产品作为能源燃料而减少了化石燃料使用过程中的CO2排放）。有关木质林产品碳储量核算方法学研究也需加强。

图3  杉木林生物量测定

3.2 重视立地保育

森林土壤碳库巨大，其稳定性受到诸多因素的影响，其中土壤扰动是造成土壤碳库损失的重要因素。因此，在森林经营中应重视立地保育，优化经营作业，特别是采伐和间伐作业，尽可能减少或降低不必要的扰动，维持土壤碳库稳定。为此需要维护立地凋落物层和林下植被，发挥两者在物种多样性维持、土壤增汇中的作用。试验和调查结果显示粗放经营不仅产量低，而且土壤碳库损失加大。重视集约管理，既能显著提高产量，又可维持土壤碳储量。

3.3 加强森林保护

不合理采伐以及火灾和病虫害等自然灾害严重降低森林生产力和森林固碳能力。因此，需加强森林保护，严防乱砍乱伐，破坏森林现象。同时，通过合理经营增强杉木林对自然干扰的抗御能力，还要提升森林灾害管理能力，有效遏制森林灾害发生。

撰　　稿 徐小牛（安徽农业大学） ；王晶晶（安徽省林业科学研究院）；毕光银（旌德县蔡家桥林场）

原标题：杉木人工林增汇经营技术

来源：安徽省林业局

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