森林培育對森林生態效益的影響研究

初守軍

(濱州市博興縣自然資源和規劃局，山東 濱州 256500)

1 引言

森林資源作為人類生存的基礎，不僅可以提供人們木材、食物、化工材料等原料產品，還可以改善氣候環境，抵御風沙，滋養水源，凈化空氣[1～3]。在森林培育過程中，可以保護物種的多樣性，打造完整生態鏈。但隨著時代的發展，人類對森林大肆砍伐，造成全球森林面積縮減，生態環境隨之下降[4]，導致土地沙化現象嚴重，我國政府提高了對森林保護的重視度，并減少木材的使用，提出相關森林生態效益補償政策[5,6]。為了減少土地嚴重沙化的現象，森林培育成為關鍵。森林培育是指森林公益林的建設，對涵養水源、防止水土鹽堿化、減少霧霾，以及延緩全球變暖等方面具有深遠的意義。

隨著森林生態效益不斷惡化，不僅影響人們的生活環境，對國民經濟的發展也產生較大的阻礙[7,8]。森林屬于公共資源，只有政府的介入，才會從根本上解決森林被大肆砍伐的問題[9]。為此，我國也在不斷完善相關法規，落實相關森林政策，加大財政投入，令森林恢復原有狀態。森林的生態效益體現為經濟林與公益林[10]，經濟林的建設也就是通過種植樹木獲取經濟收益[11]；公益林的建設可以保護生態物種，減少土地沙化現象，提高空氣質量，為科研與環保提供物質基礎[12,13]。本文研究了森林培育對森林生態效益的影響，旨在通過森林培育，為森林生長創造良好的環境。

2 試驗區域概況

為了保證本次試驗的真實性，本文以X地區的森林為例，該地質構造屬于第三紀與第四紀不斷抬升形成，在長期侵蝕之下，植被資源較少，土地沙化較嚴重，生態效益急劇惡化[14]。在此區域內，存在兩個水系，流域面積約3000 km2，每年徑流量7000 萬m3。試驗區為季風氣候，年均氣溫約8.5 ℃，其中7月份的平均溫度<25 ℃，1月份最冷，平均溫度>-7.1 ℃；年降水量<500 mm，降水集中在下半年，導致土地沙化分布不均。該地區由于森林面積稀少，經常出現暴雨、低溫、冰雹，以及干旱等災害天氣，對該地區的生態環境與生態效益影響巨大。

此外，該地區植被種植限制極大，僅存在山楊、白樺、油松、狼牙刺、沙棘等樹種，森林培育狀態較差[15]。本文對X地區的優勢樹種進行統計，結果如表1所示。

表1 X地區的優勢樹種統計結果

如表1所示，由于X區域的土地受到沙化的限制，僅能種植易存活的樹種，種植面積與蓄積區域差距嚴重，對森林生態效益的影響極大。

3 試驗方法

本文以培育油松為例，研究油松對森林生態效益的影響。為了保證試驗成效，將樣地的種植距離設置為20 m，避開河流、道路、坡度較大等區域，隨機選取邊長為30 m×30 m，面積為900 m2的樣地，對樣地進行森林培育措施，樣地周圍30 m不作森林培育措施，保證試驗的嚴謹性。利用GPS測定樣地的坐標、坡向、土壤類型等參數，樣地詳細概況如表2所示。

表2 樣地詳細概況

如表2所示，選取的試驗樣地坐標為(19269066.0,4013792.0)，在海拔為1401 m處，初始植株為65 株，在沒有培育措施的前提下，郁閉度為0.5。在此條件下，對初始植株進行健康等級區分，結果見表3。

表3 初始植株進行健康等級

如表3所示，本文選取的試驗樣地，初始植株健康的僅有15 株，死亡的存在20 株，也就是說，可以正常繁殖的植株僅有35 株左右。

綜上所述，本文使用生物多樣性測定方法，對樣地多樣性指數進行測定，測定公式如下：

(1)

(2)

式(1)與式(2)中，A為Shannon-weiner指數；B為Simpson多樣性指數；Pi為第i個生物數量占相同生物總數的比值；N為所有生物總數；x為自然底數；Ni為第i個生物占總量的比值。此外，本文對樣地的土壤指標進行測定，采用機械分層取土法，將土層厚度設定為0～10 cm 、10～20 cm、20～40 cm、40～60 cm，電子天平的精準度在0.01 g，最大程度地保證樣土的原狀，對其含水量、容重、持水量、毛管孔隙度，以及非毛管孔隙度等指標進行測定，測定公式如下：

(3)

(4)

(5)

(6)

F=(Z-K)×100%

(7)

式(3)～式(7)中，S為土壤容重指標；D為土壤干重；R為土壤體積；W為土壤含水量指標；Wc為土壤濕重；C為土壤中持水量指標；JD為浸入5 cm水中12 h后土壤干土重；JR為樣品土壤初始重量；K為土壤中毛管孔隙度指標；Wca為土壤浸入水中2～3 mm12 h后的濕土重；F為土壤中非毛管孔隙度；Z為土壤總孔隙度。

4 結果與討論

在上述環境下，本文對樣地進行劃分，分為D1、D2、S1、S2，其中D1與S1為樣地的平均等份；D2與S2為樣地周圍土地。對D1、D2、S1、S2的多樣性指數進行計算，得出結果如表4所示。

表4 樣地的多樣性指數

如表4所示，樣地D1與S1的多樣性指數與Shannon-weiner指數均較高，可以提高樣地植株的生存量，減少林內光照條件的競爭，加速植株的生長繁殖，為植株的多樣性、穩定性、固定性創造了良好的條件。在計算樣地的多樣性指數后，本文將進一步研究森林培育對森林生態效益中的固碳釋氧功能的影響。樣地進行森林培育后的固氮價值與釋氧價值結果如表5所示。

表5 森林培育后的固碳價值與釋氧價值

如表5所示，D1與S1的釋氧量與固碳量較多，相對應的釋氧價值與固碳價值也較高。按照森林業的標準，固碳價格為1200 元/t，式樣價格為1000 元/t，進行森林培育的樣地釋氧價值為1539 元與1553 元，固碳價值為788 元與648 元；X地區的原始土壤中，釋氧價值為117 元與645 元，固碳價值為50 元與291 元。因此，森林培育后的生態效益更佳。

除了固碳釋氧功能的影響之外，研究森林培育對土壤容重與孔隙度指標的影響，結果如表6所示。

如表6所示，為培育后的土壤容重與孔隙度指標，原始土壤的土壤容重與孔隙度指標如表7所示。

表6 森林培育后土壤容重與孔隙度指標

表7 原始土壤的土壤容重與孔隙度指標

結合表6與表7可知，在原始土壤中，土壤各項指標較小，無法為植株提供養分，導致土壤沙化嚴重；而通過森林培育后的土壤各項指標較高，平均值在原始土壤的一倍以上，植株的種植可以得到更好的環境，避免了土地沙化的加重(表8)。

表8 森林培育對土壤持水能力指標

如表8所示，以D1與D2作為對照，森林培育后的土壤持水量超過了原始土壤持水量，可以保證森林生態效益。

5 結論

原始土壤中固碳價值、釋氧價值較低；土壤容重與孔隙度指標較低；土壤持水能力較差，因此原始土壤的森林生態效益較差。通過森林培育后，土壤中固碳價值、釋氧價值得到提高；土壤指標也相對提高；土壤持水能力相應提高，可以保證森林生態效益。

6 結語

森林培育理論體系早在11世紀就已被提出，通過多年的研究與實踐，可以得出某一樹種進行系統化與定性的理論，對森林的建設與發展提供了較大的助益。隨著科技的進步，各種高科技手段層出不窮，在森林培育方面提供了更加優質的環境。通過研究不同樹種的培育過程，分析樹木種植密度與林分生長之間的關系，從而在樹木培育的不同階段，保留最為合理的培育方式，改善森林的內部環境，形成較為完整的生態鏈。通過本文森林培育對森林生態效益的影響研究，分析森林培育的影響因素，為森林的進一步建設提供參考。