森林营造技术：树种组成设计

任务2　树种组成设计

任务目标

【能力目标】

会根据造林目的、立地条件等选择主要树种和混交树种；会设计混交比例和混交方法；会混交林种间关系的调解措施。

【知识目标】

了解纯林和混交林的特点及应用条件；掌握混交树种选择的原则及条件；掌握混交树种选择的方法及混交比例；熟悉混交类型及混交方法。

任务提出

通过对现有人工林或天然林树种组成调查，根据拟造林地的立地条件和造林目的，设计合理的树种组成、混交比例、混交类型、混交方法及培育措施。

任务分析

在造林工作中，合理的林分结构，是林分生长稳定，提高森林生产率的重要手段。人工林的组成一般分为纯林和混交林，纯林可以是同龄纯林和异龄纯林，混交林可分为乔木混交型、主辅混交型、乔灌混交型、综合混交型等。混交林首先要选好主要树种和混交树种，重要的是主要树种和混交树种之间能确实起到生态关系上互补，对目的树种没有大的危害，且两者之间的关系可以调节。其次要确定好合理的混交比例，设计合理的混交类型、混交方法。

相关知识

一、纯林和混交林的特点及应用条件

树种组成　构成林分的树种及其所占的比例。

纯林　由一种树种组成，或虽由多种树种组成，但主要树种的株数或断面积或蓄积量占总株数或总断面积或总蓄积量80%（不含）以上的森林称为纯林。

混交林　由两种或两种以上树种组成，其中主要树种的株数或断面积或蓄积量占总株数或总断面积或总蓄积量的80%（含）以下的森林称为混交林。

（一）纯林与混交林的特点

1．纯林　造林技术较简单，目的树种产量高，采伐利用方便、经营技术简单。但纯林不利于充分利用空间，林分病虫害较多。

2．混交林

（1）充分利用光能和地力，单位面积产量高　不同生物学特性的树种适当混交，能充分地利用营养空间。如将喜光与耐阴、深根型与浅根型、速生与慢生、针叶与阔叶、常绿与落叶、宽冠幅与窄冠幅、喜肥与耐瘠薄等树种混交在一起，可以占有较大地上、地下空间，有利于各树种分别在不同时期和不同层次范围内利用光能、水分及各种营养物质，能充分地利用光照和土壤肥力，提高林地生产力。如杞木×柏木，增产30．5%；加杨×刺槐，增产60%；杉木×檫树，增产15．4%；马尾松×火力楠303．5 m³/hm²（累计3次间伐量），纯林马尾松153．5 m³/hm²，纯林火力楠137．3 m³/hm²；加杨×刺槐，纯林杨树135．7m³/hm²；混交林杨树135．7 m³/hm²。

（2）更好地维持和提高地力　混交林所形成的复杂林分结构，有利于改善林地小气候（光、热、水、气等），使树木生长的环境条件得到较大改善；混交林较纯林积累更多的枯枝落叶，这些含有多种营养成分的枯枝落叶经分解后，可以增加表土层中营养元素的含量，有利于形成柔软的腐殖质，从而改良了土壤的结构和理化性质，提高土壤肥力。

（3）混交林具有更高的生态效益和社会效益　混交林常呈复层结构、冠层厚，枝叶茂密，能更好地截留大气降水。林下枯枝落叶层和腐殖质较厚，林地土壤质地疏松，持水能力与透水性较强，减少了地表径流，防止水土流失。

混交林由多个树种组成，结构层次分明，增强了森林的美学价值、游憩价值，混交林净化空气、吸毒滞尘、杀菌隔音等保健功能优于纯林。

（4）具有抵御病虫害及火灾的作用　混交林由多树种组成，营养结构多样，有利于各种动物栖息和寄生性菌类繁殖，众多的生物种类相互影响、相互制约，改变了林内环境条件，使病原菌、害虫丧失了生存的适宜条件，同时招来各种天敌和益鸟，从而减轻和控制了病虫的危害。

针阔混交林的林冠层次多，枝叶互相交错，而且根系较纯林发达，深浅搭配，且在干热季节林内温度较低，湿度较大，所以抗风、抗雪和抗火灾能力较强。

（5）提高造林成效　由于混交林树种之间的相互辅佐和防护作用，一些营造纯林生长差的树种通过混交能获得成功。如杨树与刺槐混交，不仅促进了刺槐的生长，也使杨树生长良好，解决了杨树纯林病虫害多等生长不良的问题。

与纯林相比，混交林也有一定的局限性，主要表现在：

（1）造林技术复杂　混交林的造林技术比纯林复杂，培育难度较大。混交林选择造林树种时不仅要做到地树相适，还要做到树种间关系协调；在造林施工时要根据混交方法分配好苗木；在出现种间矛盾后既要调节好种间矛盾，又要保持良好的混交状态。凡此种种，培育难度增大。特别是我国对培育混交林的科学研究和生产实践历史较短，对混交林树种间关系和林分形成规律等方面尚缺乏深入的认识，在实际工作中往往没有充分把握。相比之下，营造纯林的技术比较简单，容易施工，在培育短轮伐期的速生人工林时这一优势更明显。

（2）要求立地条件较高　在立地条件较差的造林地上，能良好生长的乔木树种本来就少，而在有限的树种中树种间关系又协调的树种就更少，很难做到合理搭配树种。

（二）纯林和混交林的应用条件

1．造林目的　生态公益林强调最大限度地发挥森林的防护作用和观赏价值，应营造混交林；用材林要求将木材收益与生态效益很好地结合起来，所以用材林只要条件允许应尽量多造混交林。果用经济林要求树冠充分见光，一般不宜混交（除非是短期混交）。

2．立地条件　特殊的造林地，如沙荒地、盐碱地、水湿地、高寒山区或极端贫瘠的地方，只有少数树种能够适应，一般不适合营造混交林。

3．树种特性　某些树种直干性强，生长稳定，天然整枝能力良好，单产高，甚至在稀植的条件下，这些优良特性也能表现得很突出，对这类树种可营造纯林，也可营造混交林；有些树种造纯林容易发生虫害（如落叶松），还有一些阔叶树种造纯林树木多分杈、干形较差，则应营造混交林，特别应营造针、阔混交林。

4．经营条件　对人工林实行集约经营，经常采取中耕除草、施肥、灌水、防治病虫害及其他抚育管理等措施，不一定要通过树种混交来达到营造目的，可以多造些纯林。但必须注意，生长再好的纯林，其综合效益是不能与混交林相比的。

二、混交树种分类及混交类型

（一）混交树种分类

混交林中的树种，依其所起的作用可分为主要树种、伴生树种和灌木树种3类。

1．主要树种　亦称目的树种，是经营对象，经济价值高，防护效能好，在林分中数量最多（至少≥50%），一般为高大乔木，生长中后期林冠居于上层。

2．伴生树种　在一定时期与主要树种相伴而生，并为乔木树种生长创造有利条件。伴生树种是次要树种，经济价值较低，在林内数量上一般不占优势，多为中小乔木，林分生长中后期占据第二林冠层。伴生树种主要有辅佐、护土和改良土壤等作用。辅佐作用是给主要树种造成侧方庇荫，使树干长得通直，自然整枝良好。护土作用是以自身的树冠和根系，遮蔽地表，固持土壤，减少水分蒸发，防止杂草丛生等。改良土壤作用是将森林枯落物回归土壤，或利用某些树种的生物固氮能力，提高土壤肥力，改善其理化性质。

3．灌木树种　在一定时期与主要树种生长在一起，并为其生长创造有利条件的树种。是次要树种，经济价值大都不太高，在林内的数量依立地条件的不同不占优势或稍占优势，林分生长中后期往往自行消失或处于林冠最低层。灌木树种的主要作用是护土和改土，这是由于它们分枝多，树冠大，叶量丰富，根系密集，耐干旱瘠薄，有些有较强的萌芽能力和固氮能力，覆盖地表，抑制杂草，增加土壤有机质和氮素含量，并能够分散地表径流，防止土壤侵蚀。

（二）混交树种选择的条件

选择混交树种总的原则是既要尽量使混交树种与主要树种在生长特性和生态要求等方面协调一致，以便避害就利，合理混交。又要考虑混交树种本身的适地适树问题。选择适宜的混交树种是发挥混交作用及调节种间关系的主要手段，对保证顺利成林，增强稳定性，实现培育目的具有重要意义。

选择混交树种的具体条件如下：

1．混交树种应具有良好的辅佐、护土和改土作用或其他效能，给主要树种创造良好的生长环境，提高林分的稳定性。如为了改善主要树种的干形，加速自然整枝，就要选用能发挥辅佐作用的树种与其伴生。

2．在生物学、生态学特性上与主要树种有一定的差异，能够互补，尤其应具有耐阴性或一定的耐阴性；

3．具有较强的抵御自然灾害的能力，特别是耐火和抗虫性，且不应与主要树种有共同的病虫害或转主寄生关系。

4．具有一定的经济和美学价值。在可能的情况下，应尽量选用经济价值高的树种。

5．具有较强的萌蘖能力或繁殖能力。

6．如果是培育用材林，最好是与主要树种大体在预定的轮伐期内成熟，以便组织主伐，降低成本。

北方常见混交效果较好的树种有：油松与侧柏、栎类、刺槐、元宝枫、椴树、桦树、胡枝子、黄栌、沙棘、紫穗槐、荆条等；侧柏与元宝枫、黄连木、臭椿、刺槐、黄栌、沙棘、紫穗槐、荆条等；杨树与刺槐、紫穗槐、沙棘、柠条、胡枝子等。红松与水曲柳、核桃楸、赤杨、紫椴、黄菠萝、色木槭、蒙古栎等；落叶松与云杉、冷杉、红松、樟子松、桦树、山杨、水曲柳、赤杨、胡枝子等。

南方混交效果较好的树种有：杉木与马尾松、香樟、柳杉、木荷、檫树、火力楠、红椎、柠檬桉等；桉树与大叶相思、台湾相思、木麻黄、新银合欢等；毛竹与杉木、马尾松、枫香、木荷、红椎、南酸枣等。

（三）混交类型

根据经营目的和树种的生物学特性，混交林类型可划分为四大类，即主要树种与主要树种混交，主要树种与伴生树种混交，主要树种与灌木树种混交，主要树种、伴生树种与灌木的混交。

1．主要树种混交　指两个或两个以上的主要树种混交，这种类型森林对立地质量要求较高。根据树种的耐阴和喜光又可分为：

（1）耐阴与喜光树种混交　两个主要树种分别为阳性和阴性树种时，多形成复层林，种间的有利关系持续时间长，林分比较稳定，种间矛盾易于调节。常见的如华北落叶松×云杉、白桦×云杉混交。

（2）喜光树种与喜光树种混交　主要树种都是阳性树种时，多构成单层林，种间矛盾出现得早且尖锐，调节难度较大；北方大部分树种为喜光树种，常见的如油松×栎类混交、杨树×刺槐、油松×侧柏等。

（3）耐阴树种与耐阴树种混交　种间矛盾出现晚而且缓和，树种间的有利关系持续时间长，林分十分稳定，种间关系较易调节。如云杉×冷杉等。

（4）针阔混交类型　如落叶松×水曲柳、油松×元宝枫、油松×刺槐、油松×栓皮栎；

（5）针针混交　油松×侧柏、油松×白皮松。

2．主伴混交　这种类型主要树种为乔木，居林分上层，较耐阴的中小乔木如椴、槭等，居于下层，形成复层林。主要树种与伴生树种的矛盾比较缓和，种间矛盾比较容易调节。林分的生产率较高，防护性能较好，森林稳定性也比较强。如落叶松×椴树、油松×槭树混交。

3．乔灌混交　主要树种与灌木树种混交，种间关系缓和，矛盾易于调节，林分稳定，灌木的辅佐作用明显。如油松×沙棘、柳树×紫穗槐、杨树×柠条等。乔灌混交类型多用于立地条件较差的地方，而且条件越差，灌木的比重越大。

4．综合混交　即主要树种、伴生树种与灌木的混交。综合混交类型兼有上述3种混交类型的特点，一般可用于立地条件较好的地方。如河谷阶地区的沙兰杨×旱柳×紫穗槐，丘陵山地油松×元宝枫×紫穗槐等。

不同类型混交类型应用性分析比较如表2-2。

表2-2　不同混交类型应用性分析比较

三、混交方法

混交方法是指各混交树种在造林地上配置和排列的形式。混交方法不同，各树种的位置不同、种间关系也会发生变化。常用的混交方法有以下几种：

（一）株间混交

在同一种植行内隔株种植两种或两种以上树种的混交方法（图2-2）。株间混交若树种选择适当，能充分发挥树种混交的有益性能，但不同树种的种植点相距较近，种间矛盾发生早而激烈，调节困难，难于形成相对稳定的混交林，且施工麻烦。这种混交方法大多用于水土保持林、农田防护林及四旁绿化。深根性乔木和浅根性的灌木混交、阴阳性树种混交及常绿树种与落叶树种混交时，也多采用此法。如松树与紫穗槐、杉木与油桐、油茶与油桐的株间混交。

图2-2　株间混交

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图2-3　行间混交

（二）行间混交

不同树种隔行交替种植的方法（图2-3）。行间混交种间矛盾比株间混交容易调节，施工也比较方便，适用于乔灌木混交或阴阳性树种混交。常用于防护林的营造。如马尾松与栎类、落叶松与水曲柳、刺槐与杨树的行间混交，但在种间矛盾过大时，此法仍不容易调节。

（三）带状混交

一个树种连续种植2行以上构成的带，与其他树种构成的带依次种植的混交方法。一般不同树种带的行数可以相等，也可以不相等（主要树种应多于混交树种）（图2-4）。带状混交的种间关系容易调节，栽植管理也都比较方便。常用于种间矛盾比较尖锐和初期生长速度悬殊的乔木之间混交，借以缓和种间竞争达到混交目的。在营造用材林、防风林时多用带状混交。

图2-4　带状混交

（四）块状混交

不同树种以规则（图2-5）或不规则的块状（图2-6）进行混交的方法。

图2-5　规则的块状混交

图2-6　不规则的块状混交

规则的块状混交，是将平坦或坡面整齐的造林地划为正方形或长方形的块状地，在相邻的地块上按一定的株行距栽种不同的树种。通常相邻块呈品字形交错排列，块状地的面积，原则上不小于成熟林中每株林木占有的平均营养面积，一般为20～25 m²。块的面积过大，就成了纯林，失去混交意义。

不规则的块状混交，是按造林地小地形的起伏状况分别成块的栽种同一树种，相邻地块栽种另一树种的混交方法。这种混交方法既能充分利用小地形，又可以按树种的生物学特性、立地条件的变化，因地制宜地进行混交，比较灵活，又达到了适地适树的目的。

块状混交造林施工比较方便，适用于喜光与喜光树种混交，也可用于幼林纯林改造或低价值人工林改造。

（五）星状混交

一个树种的植株分散地与其他树种的大量植株栽种在一起，或栽植成行内隔株（或多株）的一个树种与栽植成行状、带状的其他树种依次配置的混交方法（图2-7）。

这种混交方法既能满足喜光树种扩展树冠的要求，又能为其他树种创造适度庇荫的生长条件和改良土壤，种间关系比较融洽。

图2-7　星状混交

（六）行带混交

一个树种连续种植2行以上构成的带，与其他树种的种植行依次种植的混交方法。这种介于带状和行间混交之间的过渡类型，优点是保证主要树种的优势，削弱伴生树种（或主要树种）过强的竞争能力（图2-8）。

图2-8　行带混交

（七）植生组混交

种植点群状配置时的混交形式。即在一小块地上密集种植同一树种，与相邻块密集种植的另一个树种混交。这种混交方法，块状地内同一树种，具有群状配置的优点，块状地间距较大，种间相互作用出现很迟，且种间关系容易调节，但造林施工比较麻烦。主要适用于次生林改造和风沙区小流域的治沙造林（图2-9）。

图2-9　植生组混交

株间混交和行间混交施工麻烦，种间矛盾易趋于尖锐，较难成功；行带混交、带状混交和块状混交施工容易，种间矛盾较缓和，较容易成功；而星状混交种间矛盾也较缓和，较易成功，但施工较麻烦。从现有混交林的成功经验看，用材林多数采用后四种混交方法，生产中应根据不同的需要选择适当的混交方法（表2-3）。

表2-3　混交方法应用情况表

四、树种比例

指造林时各树种的株数占混交造林总株数的百分比。混交树种所占比例，应以有利于主要树种生长为原则，因树种、混交类型及立地条件而有所不同，一般造林初期，主要树种所占比例应保持在50%以上，伴生树种和灌木树种所占比例应占全林总株数的25%～50%，但个别混交方法或特殊立地条件，可以根据实际需要对混交树种所占比例适当增减。立地条件优越的地方，混交树种所占比例宜小，其中伴生树种应比灌木多；立地条件恶劣的地方，适当增加灌木比例。

五、混交林种间关系的调节

混交林中种间关系总是在不断变化，在整个育林过程中，要采取一定措施，使种间关系向符合于经营要求的方向发展。

（一）造林前

根据立地条件和造林目的，慎重选择造林树种，合理搭配混交树种，确定合适的混交方法、混交比例及配置方式，从林分整体上调节好种间关系。确保混交林在一定的时期以有利互助的种间关系为主，减少种间不利作用的发生。

（二）造林时

通过控制造林时间、造林方法、苗木年龄和株行距等措施，调节树种种间关系，缓和种间矛盾。如果采用生长速度上差别较大的树种混交造林，可以错开混交造林年限，把速生树种晚栽3～5年，或采用不同年龄的苗木、或选用播种、植苗等不同的种植方法，以缩小不同树种生长速度上的差异。如果两树种种间矛盾过于尖锐而又需要混交时，可引入第三个树种—缓冲树种，缓解两树种之间的矛盾，推迟种间有害作用出现的时间，缓冲树种一般多为灌木树种。

（三）抚育调控种间关系

在林分生长发育过程中，随着林龄的增长，种间及个体之间的竞争将加剧，当阴性树种或混交树种的生长即将超过阳性树种或主要树种，由于树高、冠幅过大造成光照不足抑制阳性树种或主要树种生长时，可以采取平茬、修枝、抚育间伐等措施进行调节，也可以采用环剥、去顶等方法加以处理。另一方面，当次要树种与主要树种对土壤养分、水分竞争激烈时，可以采取施肥、灌溉、松土，以及间作等措施，不同程度地满足树种的生态要求，推迟种间尖锐矛盾的发生时间，缓和矛盾的激烈程度，使种间关系继续维持相互有利状态，保证混交成功。

任务实施

【准备工作】

GPS、皮尺、钢卷尺、工具包、钢铲、锄头、土壤袋、指示剂、比色板、橡皮、测高器（或测杆）、调查记录表、记录本、铅笔等。

【树种组成调查与设计】

一、立地条件类型调查

选择宜林地，进行立地条件各因子调查，并进行立地分类及立地质量等级评价。

二、现有人工林或天然林树种组成调查

设置有代表性的标准地，要有一定面积或株数，视林地面积而定，调查项目如附表2-4：

附表2-4　树种组成调查表

三、设计内容

（一）选择主要树种

根据当地树种资源和造林地的立地条件，遵循市场需要的原则、满足造林目的的原则和适地适树的原则，选择主要树种。

（二）选择混交树种

根据当地树种资源和造林地的立地条件，遵循市场需要的原则、满足造林目的的原则、适地适树的原则及生长特性和生态要求与主要树种协调的原则，借鉴现有混交林成功经验或天然林成功的树种搭配，选择适宜的混交树种。

（三）设计混交比例和混交方法

有利于主要树种生长和主要树种占多数为前提，兼顾森林的三大效益，综合考虑到树种的林学特性、立地条件的差异和混交树种的经济价值。

（四）设计造林密度和种植点配置

（五）设计造林季节和方法

（六）设计种苗规格

（七）设计造林地清理和整地技术

（八）设计幼林抚育技术

思考与练习

一、根据调查结果，分析现有混交林林分生长状况、混交林设计措施是否适宜，种间关系是否合理，并提出合理化建议。

二、以调查的不同立地条件类型宜林地为基础，请设计不同的混交林技术方案，且方案应科学可行。设计表如附表2-5：

附表2-5　混交林设计表