王洪榮, 張文, 劉波, 王紀(jì)杰

四川省林業(yè)和草原調(diào)查規(guī)劃院，四川 成都 610081

天然林是層次最合理、結(jié)構(gòu)最完整、生物多樣性最豐富的陸地上最穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，是我國(guó)森林資源的主體，在維護(hù)生態(tài)平衡，提高環(huán)境質(zhì)量及保護(hù)生物多樣性等方面發(fā)揮著不可替代的作用[1]。其中喬木是森林植被的主體，是衡量天然林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素[2]，可作為反映區(qū)域生態(tài)安全的重要指標(biāo)，相同年齡下，天然林的生態(tài)服務(wù)功能強(qiáng)于人工林，占森林生態(tài)服務(wù)功能的主體地位[3]。

四川省是我國(guó)西南林區(qū)（云南、貴州、四川、重慶）天然林資源的重要組成部分，其面積和蓄積分別占全國(guó)的9.65%、11.75%；占西南林區(qū)的36.64%、42.93%[4]。自新中國(guó)成立以來(lái)，我省天然林資源主要經(jīng)歷了無(wú)節(jié)制采伐期、控伐恢復(fù)期、全面禁伐保護(hù)期，但天然林資源在不同的歷史時(shí)期發(fā)生著什么樣的變化，天然林的齡組、林種結(jié)構(gòu)是否合理等，無(wú)報(bào)道。

天然林資源動(dòng)態(tài)變化研究是一大熱點(diǎn)，早期可追溯到上世紀(jì)90年代，根據(jù)研究尺度可歸為兩方面：一是林分尺度的研究，主要針對(duì)林分結(jié)構(gòu)因子、土壤肥力和微生物、林下凋落物等的動(dòng)態(tài)變化；二是區(qū)域尺度的研究，即天然林資源的動(dòng)態(tài)變化[5]。其中，區(qū)域尺度的天然林資源動(dòng)態(tài)變化研究主要基于森林資源連續(xù)清查數(shù)據(jù)，其優(yōu)點(diǎn)在于調(diào)查數(shù)據(jù)連續(xù)、完整、認(rèn)可度高[6]。我省自1978年第一次全省森林資源清查以來(lái)，已進(jìn)行了8次森林資源連續(xù)清查，數(shù)據(jù)資料完整可靠，可用于天然林資源的動(dòng)態(tài)變化分析。

本研究以四川省跨度近40年的森林資源連續(xù)清查結(jié)果為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)天然林資源面積、蓄積、年齡、林種、森林類型等指標(biāo)空間分布及其隨時(shí)間演變的統(tǒng)計(jì)分析，摸清天然林變化原因，旨在為我省天然林保護(hù)修復(fù)工作提供重要參考和科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

四川省地處長(zhǎng)江上游，是我國(guó)重要的生態(tài)屏障，地理坐標(biāo) 97°21′—108°12′E，26°03′—34°19′N，面積 48.6萬(wàn) hm2，海拔 220~7 556 m，年均降雨量1 000~1 400 mm，土壤有紫色土、黃壤、森林土、草甸土等。全省天然林森林類型豐富多樣，可劃分為以冷云杉為主的冷云杉類，以馬尾松、云南松為主的松類，以柏木為主的柏木類，以杉木、柳杉為主的杉類和以櫟類、樺木為主的闊葉類等5大類型。按經(jīng)營(yíng)目的可劃分為公益林和商品林，其中公益林包括防護(hù)林和特用林2類，商品林包括用材林和薪炭林2類。

1.2 研究方法

資源數(shù)據(jù)來(lái)自四川省8次森林資源連續(xù)清查（1979年、1988年、1992年、1997年、2002年、2007年、2012年、2017年）成果報(bào)告、四川省天保一期實(shí)施方案（2000—2010年）、四川省天保二期實(shí)施方案（2011—2020年）、四川省林地保護(hù)利用規(guī)劃（2011—2020年）和四川省林地變更調(diào)查成果（2017年）[7-18]、四川省退耕還林等相關(guān)資料。

通過(guò)天然林面積、單位面積蓄積和齡組結(jié)構(gòu)等指標(biāo)，分析森林資源可持續(xù)經(jīng)營(yíng)及永續(xù)利用的可行性[19]，結(jié)合姜孟霞[20]提出的齡組結(jié)構(gòu)和蓄積量比分析四川天然林現(xiàn)狀及對(duì)策。

數(shù)據(jù)處理中，對(duì)于缺失數(shù)據(jù)采用各期樣地和樣本數(shù)據(jù)及相關(guān)參考資料進(jìn)行計(jì)算獲得，作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。所有數(shù)據(jù)通過(guò)整理、清洗、入庫(kù)等過(guò)程建立四川省天然林資源數(shù)據(jù)庫(kù)，篩選天然喬木林資源進(jìn)行分析。采用 SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、SAS9.2、OFFICE2016等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 天然林資源數(shù)量

從圖1看，近40年間，全省天然喬木林總體呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，面積由1979年的766.07萬(wàn)hm2增加到2017年的956.49萬(wàn)hm2，凈增24.86%；蓄積由1979年的 122469.30 萬(wàn) m3增加到 2017 年的 160 652.53萬(wàn)m3，凈增31.18%。其中1992—1997年和2012—2017年是面積的快速增長(zhǎng)期，分別是近、成、過(guò)熟林面積的大幅增加和天然次生中、幼齡林面積增加而致。

圖1 四川省1979—2017年天然喬木林面積和蓄積的動(dòng)態(tài)變化Fig.1 Dynamic changes of area and volume of natural forest from 1979 to 2017 in Sichuan province

天然林資源增長(zhǎng)趨勢(shì)在1988年出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)，即1979—1988年期間，天然喬木林因無(wú)限制采伐導(dǎo)致面積、蓄積均呈下降趨勢(shì)，1988年的面積、蓄積分別比1979年減少1.48%、2.23%；1988—2017年期間，天然林適采資源殆盡，采伐受限，加之天然林保護(hù)工程、退耕還林工程、停伐政策等的實(shí)施，面積和蓄積處于逐年增加階段，2017年的面積、蓄積分別比1988年增加26.73%、34.16%。

另外，2012年面積略低于2007年，蓄積增幅較低，這是因?yàn)槭?008年“5·12汶川地震”的影響而致，經(jīng)過(guò)積極的森林恢復(fù)，2017年的面積和蓄積分別比2012年提高了8.90%、5.67%。

從圖2看出，天然林面積和蓄積占森林的比例均持續(xù)下降，分別從1979年的89.09%和98.76%下降到2017年的71.79%和86.33%。這說(shuō)明天然林面積和蓄積增幅遠(yuǎn)低于人工林。

圖2 四川省1979—2017年天然喬木林面積和蓄積占森林的比例Fig.2 Area and volume ratio of natural forest on total forest in Sichuan province from 1979 to 2017

僅以面積為例，在不計(jì)其他造林任務(wù)的前提下，以1999—2017年退耕還林工程人工造林任務(wù)來(lái)看（見(jiàn)表1），1999—2017年間人工造林面積總增幅是天然林的2.33倍?？梢?jiàn)，天然林保護(hù)工程區(qū)內(nèi)天然林禁伐和退耕還林工程的實(shí)施對(duì)增加天然林和人工林資源總量成效顯著，但天然林面積增幅低于人工林，下階段可對(duì)重點(diǎn)生態(tài)區(qū)域的人工林進(jìn)行近自然馴化，引導(dǎo)其向天然林發(fā)展。

表1 四川省 1979—2017 年退耕還林工程造林及天然林增加面積表Tab.1 Increased area of natural forest and artificial forest from the conversion of cropland to forest project

2.2 天然林資源質(zhì)量

1979—2017 年間，四川省天然林公頃蓄積提高5.0%。其變化可劃分3個(gè)階段（見(jiàn)圖3），分別以1997年和2012年為界，表現(xiàn)為“降-升-降，總體升高”的趨勢(shì)。其中，1997—2012年，天然林公頃蓄積直線上升，這是由于天然林保護(hù)工程、退耕還林等生態(tài)工程的實(shí)施，使天然林資源得到休養(yǎng)生息，公頃蓄積達(dá)近40年來(lái)最高值。1992—1997年和2012—2017年是天然林公頃蓄積的下降階段，同時(shí)也是其面積激增的2個(gè)階段，分析發(fā)現(xiàn)，1992—1997年期間，面積增幅最大的集中于近熟林33.81%、成熟林24.23%和過(guò)熟林34.24%，說(shuō)明這期間增加的近、成、過(guò)熟林面積都是無(wú)節(jié)制采伐時(shí)剩余的中幼齡林，其林木質(zhì)量較差，導(dǎo)致單位蓄積量不升反降；2012—2017年期間影響單位蓄積的主要因素是天然幼齡林面積大幅增加，其次是成、過(guò)熟林的質(zhì)量差而致?？梢?jiàn)，天然林生產(chǎn)力仍有較大提高空間。

圖3 四川省 1979—2017 年天然林公頃蓄積動(dòng)態(tài)變化Fig.3 Dynamic changes of volume per hector from 1979 to 2017 in Sichuan province

2.3 齡組結(jié)構(gòu)變化

由圖4(a)、(b)分析發(fā)現(xiàn)，1979—2017年期間，除成過(guò)熟林的面積、蓄積是隨時(shí)間增加而增加外，其他齡組均表現(xiàn)為“下降-上升”的總體趨勢(shì)。其中天然幼齡林和成過(guò)熟林的面積、蓄積增加，天然幼齡林面積、蓄積分別增加10.11%和57.46%、成過(guò)熟林分別增加81.88%和104.92%；中齡林和近熟林的面積、蓄積下降，中齡林分別下降6.38%和24.53%、近熟林分別下降9.95%和40.69%。從天然林資源質(zhì)量看，1979—2017年期間，幼齡林公頃蓄積增加43.59%、成過(guò)熟林增加12.80%、中齡林降低19.29%、近熟林降低33.97%。

圖4 a 四川省1979—2017年各齡組面積隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化(a)Fig.4a Dynamic changes of different age groups’ area with time from 1979 to 2017 in Sichuan province (a)

圖4 b 四川省1979—2017年各齡組蓄積隨時(shí)間的動(dòng)態(tài)變化(b)Fig.4b Dynamic changes of different age groups’ volume with time from 1979 to 2017 in Sichuan province (b)

天然幼齡林及成過(guò)熟林?jǐn)?shù)量和質(zhì)量提升的主要源于1988年以來(lái)天然林控伐恢復(fù)及1998年以來(lái)天保工程、退耕還林工程等生態(tài)工程的實(shí)施，且中齡林向成過(guò)熟林的演替過(guò)程較順暢；而中齡林和近熟林?jǐn)?shù)量和質(zhì)量的下降主要因?yàn)榍捌跓o(wú)節(jié)制采伐導(dǎo)致，其中中齡林下降的最低值在1988年、近熟林在1992年，次要原因是中齡林向近熟林演替及幼齡林向中齡林演替的過(guò)程均欠順暢。

另外，從各齡組面積、蓄積占比來(lái)看，幼、中、近熟林面積、蓄積占比總體呈減小趨勢(shì)，成過(guò)熟林呈增加趨勢(shì)，中齡林和近熟林占比減小幅度較大，成、過(guò)熟林占比增加幅度較大且遠(yuǎn)離合理比例。可見(jiàn)，在禁伐與保護(hù)的措施實(shí)施下，以原始林為主的成過(guò)熟林自然恢復(fù)能力較強(qiáng)，但齡組結(jié)構(gòu)欠合理，近熟林比例過(guò)低、成過(guò)熟林比例過(guò)高，如不加干涉，自然更新將可能會(huì)出現(xiàn)障礙（見(jiàn)表2）。

表2 四川省 1979—2017 年各齡組在各年度的占比表Tab.2 Area and volume ratio of different age groups in each year from 1979 to 2017 in Sichuan province

2.4 林種結(jié)構(gòu)變化

從圖5(a)、(b)看出，近40年間，天然防護(hù)林、特用林和薪炭林面積、蓄積呈增加趨勢(shì)，用材林面積、蓄積總體呈減少趨勢(shì)，公益林和商品林面積、蓄積分別從3:7和1:9演變?yōu)?:2、9:1的比例。其中防護(hù)林和特用林面積、蓄積總體呈上升趨勢(shì)，自1979年至2017年分別增加了1.97倍和8.66倍；特用林的面積、蓄積分別增加19.01倍和27.48倍，防護(hù)林和特用林面積合計(jì)占天然喬木林面積的80.67%。天然商品林中，用材林面積、蓄積自1979年至2017年分別下降67.52%和81.71%，1998年以后，62.43%的用材林調(diào)整為防護(hù)林或特用林；薪炭林面積、蓄積略有增加，但中面積占比不足0.55%、蓄積占比不足0.3%，用材林和薪炭林面積合計(jì)占天然喬木林面積的19.33%。

圖5 a 四川省 1979—2017 年天然林種面積和蓄積數(shù)量動(dòng)態(tài)變化(a)Fig.5a Volume dynamic changes of different components in natural forest from 1979 to 2017 in Sichuan province (a)

可見(jiàn)，隨著天然林保護(hù)工程的實(shí)施，公益林和商品林之間的比例、林種結(jié)構(gòu)都在不斷優(yōu)化，這是因?yàn)樘烊涣直Ｗo(hù)工程實(shí)施后，對(duì)天然林的經(jīng)營(yíng)方式逐步從木材利用轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)保護(hù)，符合四川省的生態(tài)區(qū)位特點(diǎn)。

2.5 森林類型變化

從圖6(a)、(b)看出，近40年間，冷云杉和松類呈“降-升-降-升”趨勢(shì)，柏木和闊葉類呈持續(xù)上升趨勢(shì)，杉類呈總體下降趨勢(shì)，到2017年下降幅度達(dá)91.02%。其中冷云杉、松類、杉類的最低值都出現(xiàn)在1988年，表明在無(wú)節(jié)制采伐天然林的年代，冷云杉、松類、杉類是主要采伐樹種，與1979年比，面積分別減少8.21%、51.09%、92.56%；蓄積量分別減少7.61%、53.29%、91.89%。此后，隨著采伐強(qiáng)度逐步降低及天然林保護(hù)工程的實(shí)施，到2017年，柏木類和闊葉林分別比1979年增加了87.41萬(wàn)hm2、386.20 萬(wàn) hm2。

圖6 b 四川省 1979—2017 年天然林不同森林類型的蓄積量動(dòng)態(tài)變化(b)Fig.6b Volume dynamic changes of different forest types from 1979 to 2017 in Sichuan province (b)

圖6 a 四川省 1979—2017 年天然林不同森林類型的面積動(dòng)態(tài)變化(a)Fig.6a Area dynamic changes of different forest types from 1979 to 2017 in Sichuan province (a)

從各優(yōu)勢(shì)樹種組占比來(lái)分析，冷云杉類、松類、柏木類、杉類、闊葉類的面積、蓄積比例分別由1979年的38∶45∶0∶17∶0.2 和69∶26∶0∶5∶0演變?yōu)?017年的30∶19∶9∶1∶41和52∶15∶5∶0.6∶28，針葉林、闊葉林結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，雖仍以冷云杉為主的針葉樹種為主，但闊葉類樹種正逐漸增加，針:闊的面積比從10∶0演替到6∶4，符合合理林分結(jié)構(gòu)要求[20]，體現(xiàn)了四川省天然林資源保護(hù)的成效。

3 結(jié)論與討論

3.1 繼續(xù)保護(hù)

全省天然喬木林資源自1979年以來(lái)，經(jīng)歷了無(wú)節(jié)制采伐的資源損失期、1984年開始的控伐恢復(fù)期、1998年開始的全面禁伐保護(hù)期，期間經(jīng)歷了2008年“5·12汶川地震”帶來(lái)的資源損害期，天然林資源變化規(guī)律基本與各時(shí)期吻合。2017年的天然林面積、蓄積分別比1979年凈增24.86%、31.18%。自1998年實(shí)施天然林保護(hù)工程以來(lái)，全省天然喬木林面積增加了10%，蓄積增加了20%。因此，保護(hù)的重要性不言而喻，我省的天然林資源需繼續(xù)加大保護(hù)力度。

3.2 提高質(zhì)量

近40年來(lái)，前期無(wú)節(jié)制采伐后剩余的質(zhì)量較差的天然林在后期逐步演化為近、成、過(guò)熟林，使其面積、蓄積增加，但單位面積蓄積反而較低，同時(shí)幼齡林和中齡林分別向中齡林和近熟林的演變相對(duì)較遲緩，亟須采取措施，提高林分質(zhì)量。另外，2017年的天然林單位面積蓄積雖高出全國(guó)平均水平的50%以上，但與世界林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大差距。因此，我省的天然林生產(chǎn)力仍有較大增長(zhǎng)空間，有必要采取措施提高天然林質(zhì)量。

3.3 優(yōu)化結(jié)構(gòu)

根據(jù)姜夢(mèng)霞[20]的研究成果，合理的林分結(jié)構(gòu)指標(biāo)是：天然林∶人工林面積=7∶3；幼、中、近、成過(guò)熟林面積各占1/4，蓄積比0.5∶1.5∶3∶5；針葉林與闊葉林的比例4∶6~6∶4。四川省自1979—2017年以來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，天然林與人工林的面積占比從1979年的9∶1優(yōu)化到2002年的8∶2再到2017年以來(lái)的7∶3；幼、中、近、成過(guò)熟林面積比 0.15∶0.23∶0.14∶0.48，蓄積比 0.5∶1.5∶1.2∶6.8；針∶闊=6∶4。其中齡組結(jié)構(gòu)不合理，尤其是近熟林的面積、蓄積均有待提高。

因此，我省應(yīng)繼續(xù)加大力度保護(hù)天然林資源，提高天然林質(zhì)量，注重天然幼、中林撫育，加快中幼林向近熟林演變進(jìn)度，優(yōu)化天然喬木林林分結(jié)構(gòu)，提高天然林生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力，筑牢長(zhǎng)江上游天然林生態(tài)屏障。