杉木适宜多用途伴生树种的选择
林思祖
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陈锡桓
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吴淑芳
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曹光球
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俞新妥
林业科学 ![]() ![]() |
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多用途树种,原义特指在农林牧土地综合利用体系中栽培的木本植物,能够生产木材和其它多种林产品,但主要目的并非生产工业用材,同时在生态系统中具有良好的环境效益(王豁然,1991)。我们把混农林业中“多用途树种”的名词,引进混交林伴生树种中使用。我们对此提出下列定义:在混交林生态系统中,伴生树种应不仅能够生产木材,而且还能够生产多种非木质产品;同时在混交林系统中具有良好的生态效益如肥土、固氮等。具有上述特征的树种,又适宜与目的树种混交,我们称之为多用途伴生树种。
以往在伴生树种选择中,往往忽略其多用途重要性,多从辅佐目的树种生长和生态效益等方面如是否能促进生长等等,判定伴生树种优劣。事实上,混交林之所以难以发展,而纯林尽管有众多弊端,然而却盛行不衰,这是因为除了营造混交林技术难度大、成本高有关外,与忽略伴生种“多用途性”有很大关系。如果伴生树种不具多用途性,仅起辅佐目的树种生长等的作用,又因为在调整种间关系时,往往将伴生树种作为调整对象,这时伴生树种往往幼小,其木材利用价值极低甚至没有经济价值。因而,在经济利益驱动下,人们也缺乏营造混交林的热情。但是若伴生树种具有“多用途性”,比如它是食用菌栽培优良原料,既使其幼年被间伐,其干、枝仍可以加工成木屑,用于培育食用菌,故仍具有经济价值。同时若在营造混交林头几年就能产生经济价值,还能加快营造混交林的资金周转,降低成本,提高收入,进而提高林农营造混交林的热情。
以往的多用途树种研究方法多采用牛津标准法(王豁然,1991),即对某一种多用途树种的优劣,根据其生长和收获量来评价。由于不同树种的产品不同,产量也不同,其经济价值也不同,就是同一树种不同产品其产量和经济价值也不一样,因此无法进行多个多用途树种的优劣比较。有鉴于此,本文试图从以天然杉木混交林为分析基础的杉木生态种组中并参考杉木混交林生产实践经验,预选21个潜在伴生树种,接着从经济、生态及可行性3方面出发,利用Delphi专家评价法对影响上述多用途伴生树种选择决策的22个因素即评价因素进行评价,最后运用层次分析法构造综合评价模型,为快速、全面、经济地筛选多用途伴生树种提供新方法。
1 材料与方法潜在多用途伴生树种主要来自在闽西北梅花山、龙栖山及武夷山自然保护区杉木天然混交林及顺昌县高阳乡虎头山的杉木半天然混交林中调查的48块样地(调查面积达18600 m2,伴生种数达388个),经生态种组分析,并挑出与杉木种间关系密切且相容的潜在多用途伴生树种和杉木混交林生产实践中已被证明混交效果较好的潜在多用途伴生树种(林思祖,2000;1997;王宏志等,1993;沈国舫等,1997;俞新妥等,1991;1992;1997;翟明普,1993;刘发茂,1988;马祥庆等,1998;王九龄,1986;张小平等,1991;李晓储,1989;福建省混交林科协组,1978)1),预选出21个潜在多用途伴生树种(见表 1)。
1) 林思祖.杉木伴生树种选择的生态学途径及其机制。南京林业大学博士论文, 2000, 1~130。
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对各潜在多用途伴生树种的经济效益、生态效益和可行性因素的评价,采用Delphi专家评价方法(洪伟等,1993;林思祖,1989)。依研究内容(见表 2),共聘请生态、经济、造林、林工等专业18位专家,经过两轮评价。在Delphi专家评价的基础上,再进一步采用下列层次分析方法(洪伟等,1993)对各潜在多用途伴生树种进行综合评价。
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杉木多用途伴生树种的选择必须综合考虑多用途伴生树种的经济、生态及可行性3方面的因素,要求多用途伴生树种的经济效益、生态效益高,同时具有良好的可行性。
根据杉木适宜多用途伴生树种选择的总目标(A)及子目标(B1、B2、B3),按因素间的相互关系及隶属关系分层次组合,构成层次分析的决策结构模型,(见图 1)。
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图 1 杉木多用途伴生种选择层次结构图 Fig. 1 The constructive chart for selecting multi-purpose associated tree species for Chinese fir L1 — Object layer; L2 — Subobject; L3 — Rule layer; L4 — Index layer; L5 — Project layer; C1 — Industrial purpose; C2 — Non-industrial purpose; C3 — Integrated utilization; C4 — Maintain the productivity of land; C5 — Stability; C6 — Condition of technique; C7 — Condition of market; C8 — Condition of ecology; D1 — Resin; D2 — Vegetable oil; D3 — Spice; D4 — Tannin extract; D5 — Paper making; D6 — Timber; D7 — Medicinal avail; D8 — Edible; D9 — Firewood; D10 — Material for cultivating edible germs; D11 — Multi-avail; D12 — Exploitation potential; D13 — Ability to fertilize soil; D14 — Soil and water conservation; D15 — Fireproof property; D16 — Resistance to diseases and insect pests; D17 — Source of settling; D18 — Cultural technique; D19 — Market demand of all over the world; D20 — Local market demand; D21 — Interspecific relationship; D22 — Interspecific relationship under cultivation; S1 — Pinus massoniana; S2 — Pinus taiwanensis; S3 — Schima superba; S4 — Michelia maudiae. |
由于各层次因素均无统一的度量指标,只能采用成对因素进行比较判断,即应用1~9标度方法,综合专家意见构造判断矩阵,S1~S25对于指标D1~D22用表 1专家评判结果构造判断矩阵,计算判断矩阵存在最大特征根λmax及其所对应的特征向量(即权值,权值也是由上述的18位专家提出,并用Delphi方法进行构建),计算单排序权值后,自上而下计算层次总排序权值。例如,计算出C层因素对于B层因素单排序权值后,要用B层因素本身权值加以综合,得到C层因素相对A的权值,以此类推,计算D对A的权值,最后计算S层对A的权值。然后进行排序计算(洪伟等,1993)。限于篇幅,判断矩阵不能一一给出。
经计算得子目标层的经济用途、生态用途和可行性单排序后的权重值分别为0.3324,0.3030,0.3646,再综合其他层次的权重值,就可计算总目标的排序值。经检验杉木多用途伴生树种总排序满足一致性原则,求得到21个多用途伴生树种的总排序值,以总排序权重值大者为优,结果见表 3。
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通过上述分析结果可以看出,在前7名的适宜多用途伴生树种有:马尾松、丝栗栲、毛竹、木荷、苦槠、上杭锥、三年桐,这些杉木多用途伴生树种具有良好的经济、生态效益及可行性,其他多用途伴生树种次之,分析结果与实际经验基本相符,如马尾松除了是良好的三板材、造纸等工业材料之外,还可采脂,松花粉可食用,松针尚可利用,松皮可制胶料;其根系穿透能力强,树冠透光度大,与杉木利用地下和地上营养空间的生态位不同,同时生产实践中已证明其与杉木混交效果好,各地已具有较丰富的营造松杉混交林的经验;丝栗栲是优良的食用菌原料和薪炭用材,防火性能强,较抗病虫害,种子可食,与杉木同属一个生态种组,种间关系较协调;毛竹,不仅是优良的用材树种,而且也是优良的造纸用材,笋可食,种苗来源和营造技术丰富,市场需求量大,与杉木种间关系较好,并为生产中所证实;木荷是优良的特种用材,又是特好的防火树种,具有较好的肥土和水土保护能力,种苗来源和营造技术成熟,与杉木种间关系较好;苦槠是良好的用材,肥土和水土保护能力较高,有菌根,较好的食用菌用材,可提取栲胶,肥土和水保能力较强,防火性能较高,市场需求量大;上杭槠,与杉木同属一个生态种组,是良好的用材树种,可提取栲胶,果可食,并是优良的薪材和食用菌用材,防火性能较强,市场需求量较大,与杉木种间关系较好;三年桐,种子可榨油,落叶量大,肥土能力高,可做食用菌原料,种子来源和营造技术丰富,市场需求量大,长期生产实践证明:与杉木栽培种间关系良好。上述7个适宜的多用途伴生树种中,除三年桐只能在杉木幼、中龄林阶段混交外,其余的皆能长期混交,在混交中,应注意造林地区经济、生态等条件的差异,故有必要从适宜多用途伴生树种中进一步选择适合该特定地区的适宜树种,如在有水土流失的地方,林地肥力又一般,经济较差,我们可以选择具有水土保持能力、水源涵养,且稍耐瘠薄的适宜种,如毛竹、三年桐等;如当地劳动力多,食用菌原料和薪炭材又较缺的地方,可以选择能作为食用菌原料的树种,如苦槠、丝栗栲等与杉木混交,这样既可以得到部分食用菌原料和薪材,又可以与杉木互相促进生长,如在肥力不高(Ⅳ类地)的造林地,当地又需要大量的造纸用材,可选马尾松等(王宏志,1993;林思祖,2000;刘明宜等,1998)1)。这说明运用层次分析方法建立杉木多用途伴生树种选择的决策模型是可行的。本研究方法的应用为选择多用途伴生树种提供了新方法。
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