次生林是我国森林的主体,次生林经营问题是我国林业发展中最重要的主题之一。然而次生林面对林木个体非健壮、林分密度大、目的树种缺失或萌生世代遗传退化、先锋树种聚生或丛生等造成的生产力低下等现状。与此同时,传统森林经营体系在表达和利用森林空间结构特征等方面存在一定的缺失。基于以上这些问题,“天然次生林结构化经营技术”开展了针对次生林的目标个体、树种和林分群体结构优化技术研究。研究团队从1999年开始,恪守结构决定功能的系统法则,在天然次生林中开展了以培育健康稳定、优质高效森林生态系统为目标,系统地提出了基于4株最近相邻木空间关系的森林结构优化技术。研究过程分为三个阶段,即1999年至2005年为基础理论研究阶段,重点开展了森林空间结构量化分析方法研究,解决了如何量化分析森林空间结构,如何有效获取结构信息,如何根据所获得的信息指导森林经营等问题;2005年至2008年为结构化森林经营中试阶段,不断进行求证,验证其可行性,并系统提出基于4株相邻木空间关系的森林结构优化的经营方法;第三个阶段为2009年至2015年,为结构化森林经营完善、发展、熟化和推广应用阶段。
天然次生林结构化经营技术主要成果体现在以下几个方面:(1)进一步完善和发展了基于相邻木关系的森林空间结构量化分析方法,提出了一种用树种混交度判别种群分布格局的新方法、扩充了森林空间结构量化分析方法,提出了密集度概念、同时丰富了空间结构量化分析方法,提出了空间结构参数二元分布方法;(2)科学地提出了空间与非空间结构信息一体化调查与分析技术;(3)创建了拥有自主知识产权的林分空间结构分析与优化经营软件系统。(4)完善、熟化和推广了基于4株相邻木空间关系的森林结构优化的经营方法,并进行了大面积示范推广。
本项目研究成果已被载入森林经理和森林培育研究生教材,被国内352篇相关专业的硕博论文、743篇学术论文采用,有85个学习参观团900余人次赴结构化森林经营示范区观摩学习,《科技日报》、《中国绿色时报》和《中国科学报》对该成果进行了专题报道,并被60多家网络媒体转载,产生了显著的生态、经济和社会效益。项目在我国多个地区建立长期定位监测样地100多块,试验示范林面积5000多亩,推广总面积90多万亩。17年的研究和经营实践表明,结构化森林经营既能准确地描述林分的状态,确定森林经营方向,又能够指导经营者制定有针对性的经营措施,在实际生产中操作简单,合理可行,能明显改善林分健康状况,提高森林质量和生产力,促进森林多种效益发挥。与对照相比,森林每公顷年生长量增加1.4立方米,年生长率提高30%以上。项目共出版专著7部,发表论文100篇(外文20篇),其中,SCI收录16篇,EI收录3篇。获得发明专利5项,实用新型专利1项,软件登记2项,获国际领先水平的鉴定成果2项,培训基层科技人员700余人次。