林业科学  2000, Vol. 36 Issue (1): 15-20   PDF    
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丁贵杰.
Ding Guijie.
马尾松人工纸浆材林采伐年龄初步研究
THE PRELIMINARY STUDY ON OPTIMUM CUTTING AGE OF PULPWOOD STAND FOR MASSON PINE PLANTATION
林业科学, 2000, 36(1): 15-20.
Scientia Silvae Sinicae, 2000, 36(1): 15-20.

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收稿日期:1998-08-31

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丁贵杰

马尾松人工纸浆材林采伐年龄初步研究
丁贵杰     
贵州大学造林生态研究室 贵阳 550025
摘要: 为建立马尾松人工林生物量预测方程和解决纸浆材林合理采伐年龄问题, 用265株径阶生物量标准木, 建立了各种规格树干带皮、去皮生物量预测方程, 解决了纸浆材林各种规格树干生物量的预测问题; 根据立地和栽培措施的不同, 为每个指数级设计了15种纸浆材林培育模式, 并分别求出了它们的数量、工艺、经济成熟龄, 以3种成熟龄为基础, 分别确定了各指数级最佳采伐年龄, 使最佳采伐年龄比目前采伐规程中规定的采伐年龄(31~40a)下限缩短了12~15a, 内部收益率提高了4.22%~9.47%。研究了立地、经营状况(初植密度、间伐)、经济条件与采伐年龄的关系, 结果表明:随立地指数的提高, 数量成熟、经济成熟均提前; 随着造林密度增加, 数量成熟提前; 间伐可推迟数量成熟和经济成熟; 随着贴现率提高, 经济成熟提前, 每提高3%, 约提前2a;每降低3%, 约推迟1~2a。
关键词: 马尾松    纸浆材    采伐年龄    成熟龄    
THE PRELIMINARY STUDY ON OPTIMUM CUTTING AGE OF PULPWOOD STAND FOR MASSON PINE PLANTATION
Ding Guijie     
Research Group of Planting and Ecology, Guizhou University Guiyang 550025
Abstract: In order to establish the biomass forecast equation and solve cutting age of pulpwood stand for Masson pine (Pinus massoniana Lamb.)plantation, forecast equations of various stem economic biomass with and without bark were established with 265 diameter grade biomass sample tree in this paper, forecast problems of various stem economic biomass of pulpwood stand were resolved.According to the differnces in site index and cultivation measures, 15 silviculture patterns of pulpwood stand were given for each site index.The stand quantitative, technical and economic mature ages of various silviculture patterns were calculated, then optimum cutting age of various site index were determined, it was 12~15 years shorter than cutting age being used, and it's IRR was raised 4.22%~9.47%.The relations between cutting age and site, silvicultural condition(planting density, thinning), economic condition were studied.The results showed that quantitative and economic mature ages reduce with the raising of site index, the quantitative mature ages reduce with planting density increase, the quantitative and economic mature ages postpone with thinning times increase.The economic mature age reduce with discount rate increase, while discount rate was raised 3% the economic mature age reduce about 2 years, otherwise, the economic mature age put off about 1~2 years.
Key words: Masson pine    Pulpwood    Cutting age    Mature age    

由于造纸原料的短缺我国每年不得不花几十亿美元进口纸浆纸纸板等随着经济的发展和人民生活水平的提高, 人们对纸张的需求量将日益增多, 纸浆原料供需矛盾将更加突出。据联合国粮逐组织预测, 今后一段时间内, 纸浆需求量在林产品总需求量中的比例将逐年提高, 因此, 加速发展纸浆材林势在必行。马尾松(Pinus massoniana Lamb.)除枝材外, 全树均属较好的长纤维造纸原料(孙成志, 1982), 在提供造纸原料方面占有十分重要地位。因此, 马尾松纸浆材林也必将大力发展。采伐年龄确定是森林培育过程首先要解决的问题之一, 确定合理与否, 直接关系到林地资源是否能得到最佳合理利用, 直接影响经营者的经济利益, 因此, 许多学者进行了建筑材或通用材采伐年龄研究(Chang, 1983; Nautiyal, 1990; Taylor, 1991; 盛炜彤, 1991, 丁贵杰, 1998a), 但对纸浆材采伐年龄研究的报道很少, 特别是以经济收益最大为前提, 研究纸浆材采伐年龄的更是少见, 目前仅见从纤维形态角度来研究纸浆材最低采伐年限的报道(陈天华, 1990)。为此, 在贵州龙里林场对培育纸浆材林的合理采伐年龄作了初步研究。

1 研究区概况

研究区概况见文献(丁贵杰, 1998b)。

2 材料和方法 2.1 材料

为研究不同立地条件、不同造林密度、不同林龄林分生物量的生长变化规律, 为确定纸浆材林合理采伐年龄, 先后在龙里林场分立地、造林密度、林龄调查生物量标准地12块, 做径阶生物量标准木265株(各径阶标准木数量见表 1), 其中有8块生物量样地, 还进行了不同规格经济生物量的调查。样地及林分状况, 调查测定方法、取样方法及室内测定处理方法见文献(丁贵杰, 1998b)。

表 1 各径阶标准木数量 Tab.1 Sample tree number of each diameter grade

为进行经济分析和确定经济成熟龄, 收集了贵州龙里林场马尾松人工林营林生产、木材生产、木片加工和销售及各种管理费用等经济指标。其中林地清理费525元/hm2, 整地、栽植、苗木费分别为0.20、0.10、0.07元/株(穴), 补植费30元/hm2, 抚育费:第1年300元/hm2、第2年和第3年均为450元/hm2, 间接费用:第1年210元/hm2, 以后各年均为180元hm2。木片生产销售经济指标:木片加工费47.0元/t绝干, 运输费100元/t绝干, 其它费用(主要包括:设计、管护、营林设施建造、管理、折旧、差旅费) 505元/t绝干, 木片价格850元/t绝干 (木片生产销售经济指标, 参考了广西现行指标, 运距以100km计算)。

2.2 研究方法

根据文献(丁贵杰, 1997, 1998b)所建立的一整套生长与收获相容性模型和部颁二元材积公式, 以平均立木蓄积量最大时的林龄作为纸浆材林的数量成熟龄; 根据近年对马尾松材性的研究, 认为马尾松造纸原料林的最低采伐年龄定为15a是比较合适的(陈天华, 1990), 故本研究以15a作为最低采伐年限, 在适当考虑经济生物量数量成熟的基础上, 确定纸浆材林的工艺成熟; 采用动态经济评价方法, 以净现值(NPV)最大为标准, 适当兼顾内部收益率(IRR)的方法确定经济成熟。最后以15 a为基限, 以经济成熟为主, 数量成熟为辅的原则, 并适当考虑马尾松生物学特性、生长潜能, 采伐年前后生物量和内部收益率(IRR)的变化, 来确定纸浆材林的采伐年龄。

2.2.1 净现值(NPV)

是现金流入现值与现金流出现值的差额, 它能明确反映未来所产生效益的现在价值, 是衡量经济效益的主要指标。它既可评判项目可行与否, 又可在多个项目中择优, 计算公式为:

式中:Btt年现金流入; Ctt年现金流出; i为贴现率; t为现金流出发生年份。

2.2.2 内部收益率(IRR)

是指使增量净效益流或增量现金流的现值等于0时的贴现率, 它能明确反映投资项目的盈亏界限, 当它大于社会选择收益率时, 项目可行; 小于社会选择收益率时, 项目不可行。可采用下式计算:

式中:IL为偏低的贴现率; |NPVL|为用偏低贴现率IL计算的净现值的绝对值; IH为偏高的贴现率; |NPVH|为用偏高贴现率IH计算的净现值的绝对值。

3 各类生长模型和经济生物量模型的建立

各类林分生长、结构、收获量模型的建立及结果见文献(丁贵杰, 1997; 1998b)。

在文献(丁贵杰, 1998b)已建立单株各种规格经济生物量绝干重预测方程的基础上, 考虑到有些厂家直接收购自然干重木片的需要, 又分别以(1)式为预测模型, 建立了各种规格经济生物量的单株自然干重带皮、去皮预测方程, 结果见表 2

表 2 经济生物量带、去皮气干重预测方程计算结果 Tab.2 Calculation results of forecast equations of air seasoning economic biomass with and without bark
(1)

经拟合精度和相对误差检验, 各方程的拟合精度均达极显著水平, 最大相对误差只有-2.03%, 表明所建各类预测方程可以在研究区内应用。

研究表明, 用“相对生长关系测定法”推测林分各器官生物量, 不仅理论上比平均木优越, 而且实际预测误差也较小(丁贵杰, 1998b; 冯宗炜, 1982; 严仁发, 1984; Statoo, 1974), 因此, 相对生长关系式估算乔木层物量是比较可靠和可行的。

4 各种成熟龄的计算

各种成熟龄的计算方法很多, 由于所用计算方法和指标的不同, 计算结果也不同。此外, 成熟龄除与立地因素有关外, 还与经营状况(如初植密度、间伐等)和各种经济因素(价格、劳力等)有密切关系(丁贵杰, 1998a)。根据马尾松的树种特性、纸浆材林的培育特点, 龙里林场的立地条件和实际情况, 设计了15种纸浆材林培育模式。按研究方法所制定的计算原则和方法, 按照文献(丁贵杰, 1997, 1998b)所建立的一整套较为完整、系统的林分生长、林分结构、林分收获模型和规格为4 cm (即小头去皮直径大于4 cm的树干生物量)的绝干材经济生物量预测方程, 采用“相对生长关系法”, 分不同立地条件, 不同经营状况(造林密度、间伐)计算了各种成熟龄, 主要计算结果见表 3

表 3 不同栽培模式成熟龄计算结果 Tab.3 Calculation results of mature age of various cultivation patterns

表 3可知, 立地条件、初植密度、间伐次数、贴现率不同, 经济成熟和数量成熟也不同。总的趋势是随着立地指数的提高, 数量成熟和经济成熟均提前; 在不间伐的条件下, 随着造林密度的增加, 数量成熟龄减小, 经济成熟龄略有减小, 但不十分明显; 在同一造林密度条件下, 随着间伐次数和间伐强度的增加, 数量成熟和经济成熟龄均增大; 随着贴现率的升高, 经济成熟龄减小, 在目前的经济条件下, 每升高3%, 约减小2 a; 相反, 每降低3%, 成熟龄约推迟1~2 a; 上述结论与Chang (1983), Taylor (1991)的研究结论基本一致。

5 采伐年龄的确定

采伐年龄受很多因素制约, 如培育目标、立地状况、经营方式、经济条件等, 随着这些因素的不同, 其采伐年龄也不同。因此, 国外学者Chang、Nautiyal探讨了经济因素变化对轮伐期(采伐年龄)的影响, 但对栽培方式与采伐年龄的关系研究不够, 特别是纸浆材林经营方式与采伐年龄的关系, 研究的更少, 几乎未见公开报道。为此, 本研究以龙里林场为对象, 探讨了立地状况、造林密度、间伐、经济因素等对采伐年龄的影响。将15 a为基限, 以经济成熟为主, 数量成熟为辅的原则, 分别求出了龙里林场各指数级纸浆材林主要培育模式的最佳采伐年龄(表 4仅列出了16指数级计算结果)。

表 4 16指数级纸浆材林不同培育模式的采伐年龄及状况 Tab.4 Cutting age and condition of various cultivation patterns for pulpwood stand in 16 site index

综合分析各指数级计算结果, 采用中高造林密度(3000~4500株/hm2)培育马尾松人工纸浆材林, 各指数级的合理采伐年龄见表 5

表 5 各指数级合理采伐年龄 Tab.5 Rational cutting age of various index class

本研究确定的纸浆材林采伐年龄, 较现行采伐规程(贵州省林勘院, 1989)中规定的马尾松人工林采伐年龄(31~40a)的下限缩短12~15a, 内部收益率提高4.22%~9.47%, 经济效益十分明显, 说明目前不分立地、不考虑经济状况, 采用同一采伐年龄的作法十分不合理, 应及时加以纠正, 否则将会造成重大经济损失和林地资源的浪费。

据本课题组研究, 在中等立地和正常密度下, 贵州15a生马尾松人工林的木材化学组成特性如下:苯醇抽出物0.93%~1.37%、1%NaOH抽出物11.6%~13.9%、酸不溶木素24.72%~28.7%、酸溶木素0.22%~0.37%、多戊糖11.56%~15.23%、综纤维素68.99%~80.53%;另据本课题组夏玉芳1)(1999)等人研究, 贵州15a生马尾松人工林的木材基本密度0.39~0.41, 管胞长度3050~3130μm, 纤维的长宽比88~94, 壁腔比0.38~0.44。据陈辉(1990)研究, 林龄对管胞长度无显著影响。据秦国峰(1995)等人研究, 木材化学组份和浆纸性能在产地间存在着较大差异, 12a生马尾松人工林(30个产地平均)木浆的Kappa值37.37, 粗、细浆得率分别为:46.21%和45.05%, 纸张的抗张指数、耐破指数、撒裂指数分别为93.60, 8.52和11.40。

1) 夏玉芳.不同造林密度马尾松人工林材性研究.

上述研究结果表明, 马尾松人工林在15a时, 其材性和造纸特性均很优良, 说明本研究确定的纸浆材合理采伐年龄15~19a是可行的。

表 5给出的是现行经济条件下, 各种培育模式的最佳采伐年龄, 但由于木材价格、劳力、贷款利率等经济因素经常发生变化, 从而导致采伐年龄也要发生相应变化。但只要以本研究所确定的采伐年为基础, 按经济变化规律作造当调整即可。

6 结论

本研究建立的单株各种规格自然干燥材的生物量预测模型, 经检验可试用。

依据所建立的生物量预测模型和生长模型系统, 解决了不同立地、不同造林密度、不同时间林分各类生物量的预测, 经预测结果与实际调查资料比较, 二者基本吻合, 表明林分生长过程的预测结果是可靠的, 将两种模型溶为一体, 进行林分生物量的动态预测和确定合理采伐年龄是可行的。

依据立木平均蓄积量最大和材积生长率不低于4.0%~5.0%为基限, 确定森林数量成熟龄; 用贴现方法(基准贴现率12%), 以净现值(NPV)最大, 适当考虑内部收益率, 确定经济成熟龄, 均是合理可行的。根据纸浆材林的培育特点和马尾松的树种特性以及龙里林场的立地状况, 为各指数级(14~20)所设计的15种主要培育模式, 基本可反映林场的主要栽培情况。根据目前纸浆厂利用水平和对木片的要求, 把规格为4 cm的去皮绝干重经济生物量预测方程与生长收获模型相结合, 将15 a作为最低采伐基限, 以经济成熟为主, 数量成熟为辅的原则, 分别求出了各指数级各种栽培模式的最佳采伐年龄, 结果比目前采伐规程中规定的采伐年龄31 a, 缩短了12~15 a, 盈利率提高了4.22%~9.47%。说明目前不分立地条件、培育目标、经营状况和经济效益等因素, 仍沿用采伐规程中的采伐年龄(31~40 a)是十分不合理的, 必须及时加以改进。

随立地指数的提高, 数量成熟、经济成熟均提前; 造林密度增加, 数量成熟提前; 间伐可推迟数量成熟和经济成熟; 随着贴现率提高, 经济成熟减小, 每提高3%, 约减小2 a, 每降低3%, 约推迟1~2 a。

参考文献(References)
陈天华. 1990. 马尾松木材性状过渡年龄及造纸材最低伐龄的确定.马尾松种子园建立技术论文集. 北京: 学术书刊出版社, 289-293.
陈辉, 蔡启运, 林光先. 1990. 马尾松两个木材性状的变异规律和造纸原料林经营措施探讨. 福建林学院学报, 10(4): 319-327.
丁贵杰. 1998. 贵州马尾松人工建筑材林合理采伐年龄研究. 林业科学, 34(3): 40-46. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.1998.03.006
丁贵杰. 1998. 马尾松纸浆商品用材林生物量变化规律和模型研究. 林业科学, 34(1): 33-41. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.1998.01.005
丁贵杰. 1997. 马尾松人工林生长收获模型系统研究. 林业科学, 33(sp.1): 57-66.
冯宗炜, 等. 1982. 湖南会同地区马尾松林生物量的测定. 林业科学, 18(2): 127-134.
贵州省林业勘察设计院等.贵州省森林经理资料汇编.1989, 294 ~295
秦国峰, 周志春, 李光荣, 等. 1995. 马尾松造纸材最优产地的确定. 林业科学研究, 8(3): 266-271. DOI:10.3321/j.issn:1001-1498.1995.03.003
孙成志, 等. 1982. 马尾松全树材性与制浆研究. 林业科学, 22(1): 45-52.
盛炜彤, 惠刚盈, 等. 1991. 大岗山杉木人工林主伐年龄的研究. 林业科学研究, 4(2): 113-121.
严仁发, 朱守谦.马尾松人工林生物量测定方法研究.贵州农学院丛刊, 1984, (4) : (马尾松专集Ⅰ) 101 ~105
Chang SJ. 1983. Rotation age, management intensity, and the economic factors of timber production:Do changes in stempage price, interest rate, regen-eration cost, and forest taxation matter?. For.Sci., 29(2): 267-277.
Nautiyal JC, Williams JS. 1990. response of optimal stand rotation and management intensity to one-time changes in stumpage price, mangement cost, and discount rate. For.Sci., 36(2): 212-223.
Statoo T. 1974. 产量法研究综述.植物生态译丛. 北京:科学出版社: 26-29.
Taylor R G, Fortson JC. 1991. Optimum plantation planting density and rotation age based on financial risk and retuyn. For.Sci., 37(3): 886-902.