長白落葉松人工林輪伐期的研究

李 夢

(黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱 150081)

輪伐期通常表示林木經(jīng)過正常生長發(fā)育到可以采伐利用所需要的期間，它是確定森林利用量非常重要的指標(biāo)。輪伐期不但決定了林分的年齡，而且在某種程度上決定了林木的大小、株數(shù)和質(zhì)量，決定了在一個經(jīng)營單位內(nèi)的齡級分布，決定了充分利用土地及合理利用森林資源的程度，決定了經(jīng)營單位內(nèi)木材的收獲量和經(jīng)濟(jì)收益。關(guān)于輪伐期的研究，自從1849年德國林務(wù)官馬丁·福斯特曼關(guān)于土地期望值的研究發(fā)表以來，各國林學(xué)界開展了大量的輪伐期研究工作。我國在這方面的研究起步較早，取得了豐富的研究成果。這些研究成果往往側(cè)重某一方面，比較零散， 沒有系統(tǒng)地按立地、密度、材種及經(jīng)濟(jì)分析要求確定輪伐期，不利于在林業(yè)生產(chǎn)上，特別是短周期工業(yè)用材林推廣使用。因此，分別立地、密度、材種及經(jīng)濟(jì)分析要求進(jìn)行綜合論證，確定合理輪伐期，為建立林分經(jīng)營模型和林業(yè)生產(chǎn)服務(wù)。

1 研究數(shù)據(jù)

研究數(shù)據(jù)取自黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所承擔(dān)的國家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目《長白落葉松紙漿與建筑材栽培模式的研究》和黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所主要參加的“十一五”國家科技支撐計劃重點(diǎn)項(xiàng)目《落葉松速生豐產(chǎn)林培育關(guān)鍵技術(shù)研究與示范》等課題，采用了臨時樣地188塊，固定樣地31塊及經(jīng)濟(jì)等其他數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的統(tǒng)計特征：年齡6～40a，密度400～6 000n/hm2，地位指數(shù)12～16m。

2 研究方法

確定輪伐期必須研究森林成熟。森林成熟有多種，對用材林主要是數(shù)量成熟、工藝成熟和經(jīng)濟(jì)成熟。

2.1 林分?jǐn)?shù)量成熟齡的確定

林分材積平均生長量與其連年生長量相等時的年齡為林分?jǐn)?shù)量成熟齡，此時林分的材積平均生長量最大。數(shù)量成熟齡通過研究林分的材積生長規(guī)律確定，經(jīng)過計算分析，結(jié)果見表1。

表1 長白落葉松人工林林分?jǐn)?shù)量成熟統(tǒng)計表

注:統(tǒng)計結(jié)果含義：最大平均生長量→林齡范圍

從表1看出，林分?jǐn)?shù)量成熟與地位指數(shù)、密度成負(fù)相關(guān)，即地位指數(shù)高，密度大的林分?jǐn)?shù)量成熟到來得早，且有一定的持續(xù)期，隨著地位指數(shù)和密度的降低，持續(xù)期逐漸加大。地位指數(shù)相同，小徑木、中徑木的數(shù)量成熟齡基本不變，隨著地位指數(shù)的變化，數(shù)量成熟齡也隨之變化，但變化范圍不大。數(shù)量成熟齡林分28～37a，小徑材15～19a， 中徑材29～37a，大徑材40a還未達(dá)到。

2.2 林分工藝成熟齡的確定

林分某材種材積平均生長量最大時的年齡為工藝成熟齡。工藝成熟齡是林分生長過程中的質(zhì)量指標(biāo)，有別于數(shù)量成熟齡。數(shù)量成熟齡是確定輪伐期的基礎(chǔ)，工藝成熟齡則是確定輪伐期的主要依據(jù)之一。確定工藝成熟齡的方法有多種，本研究采用自然生長收獲表與相應(yīng)的林分材種出材率表，求出不同年齡大、中、小徑材的林分出材量序列，進(jìn)一步算出材種材積平均生長量序列，按材種材積平均生長量最大確定林分工藝成熟齡，結(jié)果見表2。

表2 長白落葉松人工林林分工藝成熟統(tǒng)計表

注:統(tǒng)計結(jié)果含義：最大平均生長量→林齡范圍

從表2看出，林分的工藝成熟齡與地位指數(shù)、密度成反比，即隨著地位指數(shù)和密度的增大，林分工藝成熟齡縮小，且有一定的持續(xù)期，隨著地位指數(shù)和密度級的降低，持續(xù)期逐漸加大。地位指數(shù)相同，密度對小徑材、中徑材的工藝成熟齡影響不大，但地位指數(shù)對小徑材、中徑材的工藝成熟影響較大。工藝成熟齡林分28～38a，小徑材18～23a，中徑材33～39a，大徑材40a還未達(dá)到。與數(shù)量成熟相比，工藝成熟齡到來的時間要略晚一些。

2.3 經(jīng)濟(jì)成熟齡的確定

數(shù)量成熟和工藝成熟是從林分的材積數(shù)量和材種質(zhì)量方面考慮確定，而經(jīng)濟(jì)成熟是從經(jīng)濟(jì)角度考慮森林成熟。經(jīng)濟(jì)成熟齡采用世界林業(yè)發(fā)達(dá)國家評價營林投資效果的貼現(xiàn)法(貼現(xiàn)率：6%、10%、14%、18%)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析，用凈現(xiàn)值最大和內(nèi)部收益率最大確定。在確定諸成熟齡過程中，由于年齡距1a，平均(材種)材積生長量或經(jīng)濟(jì)收益量最大值對應(yīng)的年齡為一范圍(2～5a)，本研究取其平均值做為成熟齡，結(jié)果見表3。

從表3看出，凈現(xiàn)值確定經(jīng)濟(jì)成熟齡，隨著貼現(xiàn)率的提高，主伐年齡逐漸縮小，隨著地位指數(shù)和密度的降低，主伐年齡相應(yīng)增大。內(nèi)部收益率確定經(jīng)濟(jì)成熟齡，隨著地位指數(shù)的降低，內(nèi)部收益率逐漸減小，大約相差4～5個百分點(diǎn)。隨著密度的減小，內(nèi)部收益率逐漸增加，達(dá)到最大值后逐漸縮小。

表3 長白落葉松人工林林分經(jīng)濟(jì)成熟統(tǒng)計表

注:統(tǒng)計結(jié)果含義：最大純收益現(xiàn)值或內(nèi)部收益率→林齡

栽植密度4 400n/hm2和3 300n/hm2具有較高凈現(xiàn)值和內(nèi)部收益率。凈現(xiàn)值和內(nèi)部收益率確定經(jīng)濟(jì)成熟齡具有一致性。綜合確定經(jīng)濟(jì)成熟齡，林分14～18a，小徑材14～17a，中徑材27～35a，大徑材經(jīng)濟(jì)成熟齡超過40a。

3 輪伐期的確定

確定主伐年齡，主伐年齡加上更新期(2a)即為輪伐期。數(shù)量成熟是林分的材積平均生長量最大時的年齡，是評價林木生產(chǎn)力的數(shù)量指標(biāo)。工藝成熟是林分某規(guī)格材種的最大平均生長量時的年齡，是評價林木生產(chǎn)力的質(zhì)量指標(biāo)。經(jīng)濟(jì)成熟是從最大經(jīng)濟(jì)收益的經(jīng)濟(jì)角度考慮的一種森林成熟。因此，確定適宜主伐年齡的原則是根據(jù)培育目標(biāo)，以經(jīng)濟(jì)收益最大為前提，在充分發(fā)揮立地潛能的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考慮經(jīng)濟(jì)成熟和工藝成熟，兼顧數(shù)量成熟。

確定主伐年齡，現(xiàn)在還沒有適用的模型。有的學(xué)者把經(jīng)濟(jì)成熟做為主伐年齡，有的學(xué)者則在某種森林成熟(經(jīng)濟(jì)、工藝)許可范圍之內(nèi)，擇優(yōu)選取另一種森林成熟(經(jīng)濟(jì)、工藝)做為主伐年齡。這兩種確定主伐年齡的方法都有充分的依據(jù)，本研究綜合上述方法，定義決策系數(shù)的概念，提出輪伐期模型。

在經(jīng)濟(jì)成熟和工藝成熟之間取其一點(diǎn)做為主伐年齡。由于經(jīng)濟(jì)成熟與工藝成熟的非一致性，很難從理論上找到這一點(diǎn)的確切位置。設(shè)X1為經(jīng)濟(jì)成熟齡，X2為工藝成熟齡，Z為主伐年齡，且X1≤X2，X1≤Z≤X2，Z為X1和X2之間一動點(diǎn)，做線段有下式成立：

(1)

Z=X1+(X2-X1)·S

(2)

(2)式即為確定主伐年齡模型，S為決策系數(shù)。因?yàn)閄1≤Z≤X2，所以0≤S≤1，當(dāng)S由0逐漸變到1的過程，也就是凈現(xiàn)值或內(nèi)部收益率緩慢下降而材種質(zhì)量逐漸上升的過程。公式(2)的意義，當(dāng)S=0時，主伐年齡為經(jīng)濟(jì)成熟齡，當(dāng)S=1時，主伐年齡為工藝成熟齡，當(dāng)0

L=X1+(X2-X1)·S+G

(3)

(3)式即為輪伐期模型。G=2，S=0.4，用(3)式確定的林分輪伐期見表4。

表4 長白落葉松人工林林分輪伐期表

注:計算結(jié)果含義:輪伐期→收益率—生長量

從表4看出，輪伐期隨著地位指數(shù)和密度的降低而變長，林分22～26a，小徑材17～21a，中徑材31～35a，大徑材輪伐期超過40a。

4 結(jié)論

定義了決策系數(shù)的概念，提出了輪伐期模型，為科學(xué)確定輪伐期提供了一種新方法。數(shù)量成熟林分28～38a，小徑材15～19a，中徑材29～37a，大徑材40a還未達(dá)到。工藝成熟齡林分28～38a，小徑材18～23a，中徑材33～39a，大徑材40a未達(dá)到。經(jīng)濟(jì)成熟齡林分14～18a，小徑材14～17a，中徑材27～35a，大徑材40a未達(dá)到。長白落葉松人工林輪伐期綜合確定林分21～26a，小徑材17～21a，中徑材31～36a。

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