我國人工林生態(tài)輪伐期探討

趙曉敏

摘要：人工林作為獨特的森林生態(tài)系統(tǒng)，為人們提供了大量的木材，同時也具有森林的多種生態(tài)功能。早期人們只注重木材生產功能，不斷縮短人工林輪伐期，使得地力衰退，危及人工林的可持續(xù)經營。本文針對人工林的生態(tài)功能，提出生態(tài)輪伐期的概念，及其評估框架，最后展望了人工林的未來經營策略。旨在為人工林的經營管理提供新思路。

關鍵詞：人工林；輪伐期；成熟齡；生態(tài)功能

森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)最重要的組成部分，為人類生存提供保障。我國森林資源總量不足，且分布不均，難以滿足人們的木材需求和國家生態(tài)安全屏障，因此，我國營造了大量的人工林，目前面積為0.62億hm²，居世界首位。長期以來，我國人工林經營主要以生產木材為主，普遍采用高投入、高產出的集約經營方式，然而，越來越多的實踐表明，不考慮生態(tài)效應的人工林經營無法實現(xiàn)可持續(xù)。輪伐期是人工林經營中的關鍵參數(shù)，縮短輪伐期有利于收獲更多的木材，短期經濟效益更高。但是，短輪伐期容易導致地力衰退、長期生產力下降。其實，人工林不僅具有木材生產功能，還具有價值更高的生態(tài)功能。在全球氣候變化背景下，人們對森林吸收CO₂、釋放O₂、防風固沙等眾多生態(tài)功能更加關注。當考慮人工林的這些生態(tài)功能時，基于木材生產和經濟效益的輪伐期將不再適用。本文針對人工林的生態(tài)功能，提出生態(tài)輪伐期的概念，及其評估框架，最后展望人工林的未來經營策略。

1生態(tài)輪伐期的概念

輪伐期也就是林分主伐年齡，指同一類型森林（主要指人工林）達到成熟而進行主伐的年齡。世界各國對輪伐期的定義略有不同，有些國家的輪伐期還包括更新期，我國一般主伐后立即更新，因此更新期為零。輪伐期是為保護人工林的可持續(xù)發(fā)展，而提出的概念。現(xiàn)實中，人們?yōu)樽非蠼洕?，采用高強度經營管理措施不斷縮短輪伐期。例如，培育造紙用的小徑紙漿材，楊樹輪伐期可縮短到3～5年，而培育制膠合板用的大徑材，楊樹輪伐期至少10～12年。

經營目標不同的林分，其輪伐期也不同。以前，人工林的經營目標主要是木材生產功能，如今考慮人工林的生態(tài)功能時，其輪伐期概念將發(fā)生根本改變。近年來，已有研究開始關注人工林的碳匯功能，發(fā)展了基于碳成熟齡的輪伐期。因此，本文綜合考慮人工林的生態(tài)功能，將人工林生態(tài)效益成熟時的年齡定義為生態(tài)輪伐期。其中，生態(tài)效益指人工林所產生的可計量的經濟、社會和環(huán)境效益的總稱。成熟表示某一效益（如生物多樣性）平均增長量達最大值時的狀態(tài)。

2生態(tài)輪伐期的評估框架

森林成熟不僅是簡單的生物學問題，而且涉及到與森林利用有關的工藝要求和經濟收益問題，因此森林成熟的判定具有一定的復雜性，采用數(shù)量成熟、工藝成熟和經濟成熟中的任何單一評價標準都是不科學的。傳統(tǒng)的人工林輪伐期，盛煒彤等（2004）曾在確定杉木人工林最佳輪伐期時提出：以工藝成熟為基礎，重點考慮經濟成熟，適當兼顧數(shù)量成熟。生態(tài)輪伐期的確定，比傳統(tǒng)輪伐期更加復雜，需要建立完善的人工林生態(tài)效益評估體系。

生態(tài)效益成熟齡是確定生態(tài)輪伐期的核心，人工林的生態(tài)效益多種多樣，且成熟過程千差萬別，因此，生態(tài)輪伐期的確定面臨著挑戰(zhàn)。首先，要明確人工林的生態(tài)效益及可測定指標。人工林的生態(tài)效益，主要包括涵養(yǎng)水源、防風固沙、保持水土、固碳釋氧、積累營養(yǎng)物質、凈化大氣環(huán)境、林副產品、供人游憩、維持生物多樣性、美化環(huán)境、調節(jié)氣候等多種效益。其中，有些效益（如，美化環(huán)境），很難找到具體指標進行衡量，因此，現(xiàn)階段應抓住主要可測指標（如，涵養(yǎng)水源量、固土量、吸收CO₂量、釋放O₂量、積累NPK量、滯塵量、林產品收入、旅游收入）進行評估。其次，指標明確后，要了解每個指標隨林齡的變化過程（即成熟過程），采用經驗模型或具有生物學意義的生長模型進行擬合，計算其平均生長量最大時的年齡。如，吸收CO₂量，一般隨林齡的增加呈“S”型曲線變化，即幼齡林吸收速率較慢，中齡林迅速增加，成熟林增速變緩，過熟林后吸收速率減慢，最后吸收速率與釋放速率達到平衡，這一過程可用Richard生長模型成功描述。最后，建立多目標決策、評估體系。根據(jù)人工林的主要培育目標，分配權重給不同的生態(tài)效益指標，權重大小反應其與培育目標的遠近關系。例如，在江河源頭，以涵養(yǎng)水源為培育目標的人工林，兼具保持水土、固碳釋氧、凈化大氣等多種公益效應，其權重的60%可分給涵養(yǎng)水源量成熟齡，20%分給保持水土成熟齡，10%分給固碳釋氧，10%分給凈化大氣等效益的成熟齡，這樣通過權重分配得到綜合的成熟齡，評估其生態(tài)輪伐期。綜上，生態(tài)輪伐期的評估相對繁瑣和復雜，但是隨著各生態(tài)效益指標研究的深入，人工林的各種生態(tài)效益得到量化，為我們評估人工林的生態(tài)輪伐期提供了條件。

3未來人工林的經營策略

針對現(xiàn)有人工林，明確培育目標。以木材生產為培育目標的人工林，應繼續(xù)保持高投入的集約經營，注重培育土壤肥力，提高長期生產力。以防風固沙為培育目標的人工林，應適當改造，變純林為混交林，變單層林為復層林，變同齡林為異齡林，總之采用人工干預措施使其可持續(xù)發(fā)展。以生態(tài)公益為培育目標的人工林，要保證其各種生態(tài)效益的發(fā)揮，不再主伐，引導其朝向當?shù)仨敿壢郝浒l(fā)展。

針對新造林和退耕還林，根據(jù)當?shù)赝寥篮蜌夂驐l件進行詳細區(qū)劃。立地條件好的地方，一方面可開展速生豐產林，緩解我國木材需求與供給的矛盾；一方面可適當引入鄉(xiāng)土先鋒樹種，封山育林，使之自然生長形成穩(wěn)定的生態(tài)公益林。環(huán)境惡劣和立地條件差的地方，不宜營造薪炭林和紙漿林等用材人工林，應循序漸進，適當引入草本、灌木和先鋒樹種，人工輔助目的樹種更新，形成發(fā)揮生態(tài)效益為主的人工林。新造林，要權衡木材生產和生態(tài)功能之間的關系，使二者協(xié)同發(fā)展，獲取優(yōu)質木材的同時，維持好人工林的各種生態(tài)效益。