随着社会发展和人民生活水平的提高, 人们对木材质量和种类的需求也在不断的提高, 传统的商品材种已不能满足市场的要求, 市场对于优质阔叶用材树种的需求量日益增加(沈国舫, 1992; 沈照仁, 1994)。但长期以来, 由于对天然林的不断砍伐利用, 许多珍贵用材树种, 特别是珍贵阔叶用材树种资源严重匮乏。加上近年来国家实施天然林保护工程, 划出大量的生态公益林, 可作为商品林经营的天然林非常有限, 这更加剧了珍贵阔叶用材树种资源的短缺。因此如何扩大我国南方林区阔叶人工造林规模已成为当前林业生产中急需解决的问题。

目前福建珍贵阔叶用材树种的人工造林面积还很小, 许多地方只是进行了小规模的阔叶树造林试验(周东雄, 1994; 庄孟能, 1994; 刘春华, 1993; 陈水龙, 1997; 李建光, 1997; 黄龙法, 1997), 缺乏比较成功的阔叶树造林经验, 特别是对珍贵阔叶树种的速生丰产性、适应性及经济性状等综合性状了解甚少, 因此急需筛选出福建适宜的阔叶树造林树种, 促其规模化、产业化发展, 以满足市场对珍贵阔叶树用材的需求。有鉴于此, 本文应用多目标决策方法, 对福建有一定栽培面积的10种珍贵用材阔叶树种的速生丰产性、适应性及经济性状进行综合评价, 以筛选出适宜福建推广的珍贵阔叶用材树种, 为福建阔叶树种人工造林提供科学依据。

1 试验地概况

闽楠(Phoebe bournei)、樟树(Cinnamomum camphora)、福建青冈(Cyclobalanopsis chungii)、青钩栲(Castanopsis kawakamii)、木荚红豆(Ormosia xylocarpa)、红豆树(Ormosia hosiei)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)和沉水樟(Cinnamomum micranthum)8个树种的试验林设在三明莘口教学林场(北纬26°11′30″, 东经117°26′00″), 莘口位于武夷山脉中段向东延伸的山系与玳瑁山西北段之间的沙溪河谷坳陷地段, 海拔150 ~ 650 m, 坡度25 ~ 35°, 属中亚热带季风型气候, 年平均气温19.1 ℃, 年均降水量1 749 mm, 年均蒸发量1 585.0 mm, 年均相对湿度81 %, 无霜期300 d左右, 土壤是由砂页岩发育的红壤; 檫树(Sassafras tsumu)试验林设于建瓯东安, 海拔150 m, 年平均气温19.4 ℃, 年均降水量1 726.6mm, 全年无霜期270 d, 坡度为20 ~ 25°; 刺栲(Castanopsis hystrix)试验林设于华安县利水林场鹅山工区。各试验林的立地等级基本相同, 均为Ⅱ类地。

2 材料来源 2.1 试验树种的选择

在福建可供选择的阔叶树种中, 根据实践经验和市场价格, 并考虑到试验地所能提供的树种, 选择闽楠、樟树、福建青冈、青钩栲、木荚红豆、红豆树、青冈、沉水樟、檫树、刺栲等10个珍贵用材树种。

2.2 材料的收集

在对10种阔叶树人工林进行全面踏查基础上, 选择立地条件一致并且具有代表性的林分, 在每一个树种林分内设置2块20 m ×20 m标准地, 对标准地内的所有树木进行每木检尺, 测定胸径、树高、枝下高和冠幅。计算各树种林分的平均树高、平均胸径、平均枝下高和平均冠幅, 通过二元材积表, 求单株材积和蓄积量, 10个阔叶树种人工林的基本情况列于表 1。

3 综合评价指标的确定(陈存及等, 1986; 方玉霜, 1995)

珍贵用材树种除了有材质优良、经济价值高的特性外, 还应具有速生丰产和适应性强的特点。如果某一树种的材质优良、木材价格昂贵, 但其生长速度慢, 成材所需的周期长, 适应性差, 不能大面积推广造林, 那么经济价值也难以迅速转化为经济效益。因此, 本文选择速生丰产性、经济性状和适应性3大指标对福建10个珍贵用材阔叶树种进行综合评价, 各评价指标确定如下。

速生丰产性:包括速生和丰产因子, 主要指标有胸径年均生长量、树高年均生长量、单株材积年均生长量、蓄积年均生长量和平均冠幅。经济性状:包括干材形质指标和木材价格, 主要指标有通直度、高径比、分叉性、侧枝粗细、节疤情况和价格, 木材价格按照目前市场价格标准进行评定。适应性:由于所调查的资料有限, 仅对供试树种的耐瘠性和抗病虫害能力等适应性进行了分析比较。

经济性状和适应性这两个定性指标采用专家调查法确定后, 对其中的非数量化因子进行量化处理。通直度、分叉性、侧枝粗细、节疤、耐瘠性、抗病虫害能力等指标划分为3个等级, 其中1级为最好; 木材价格按照市场价格进行划分, 分为10个等级, 10级为最好。按照上述评价标准, 得到10种阔叶树各评价指标的等级(表 2)。

4 目标层权重确定(洪伟等, 1995; 林思祖等, 2000; 刘新宪, 1990)

珍贵用材树种的优劣受许多因素的影响, 单独用某一因素指标进行评价时, 很难对其做出全面客观的评价, 因此本文利用多目标决策方法, 综合速生丰产性、经济性状和适应性等指标进行综合评价。

应用多目标决策的一维比较法, 首先将不同量纲的目标项目换算成统一的效用单位, 先求出每一个目标的最大值V_max和最小值V_min, 效用单位的最大值为U_max, 最小值为U_min。令U_min =1.0(当目标值为V_max); U_min =0.1(当目标值为V_min), 其余效用单位值U的换算公式为:

(1)

(2)

(1) 式为递增关系, (2)式为递减关系, 由此得到10种阔叶树各目标的效用值(表 3)。

采用相对比较法确定权重系数λ, 假设有N个目标, 对N个目标中的两目标进行比较, 采用专家调查法获得各自的相对权重系数, 由此确定的各目标权重系数(表 4)。

比较次数R =C_N²。这些值之间具有下列关系:λ_ij +λ_ji =1, λ_ij, λ_ji ≥0,

每一个目标的权重，总和。

当目标数较多时, 将N个目标进行归类合并, 形成M个主目标(M < N)。先用相对比较法计算出M个主目标相对权重。求出每个目标的权重λ_i后, 再求各个方案的综合评价值, 记第i个方案的综合评价值为, 根据W_i值的大小可选出优化方案。

5 综合排序结果

通过调查数据(表 2), 求出每一个目标评价指标的效用值(表 3), 根据相对比较法确定评价指标的权重系数(表 4), 得出各评价指标的评价值(V)(表 5)。从表 5看出, 在10种阔叶树种中, 檫树的胸径、树高和单株材积的年生长量均最大, 在18 a生时平均树高17.2 m, 平均胸径22 cm, 单株材积0.310 0 m³, 其年均生长量分别是1.007 m、1.294 1 cm和0.017 2m³; 但檫树的蓄积年均生长量并不是最大的, 最大的是刺栲, 为11.386 5 m³·hm^-2, 这与不同林分的现存密度差异有关, 刺栲的现存密度为1 245株·hm^-2, 而檫树仅为450株·hm^-2。在10种阔叶树种中, 干形材质最优的是闽楠, 与其它9种供试树种相比, 其价格从目前市场上来看也是最高。

各单个评价指标最优并不能说明这个树种的好坏, 还需对各评价指标进行综合评价, 因此得到主目标的综合评价值(表 6)。从表 6看出, 檫树的速生丰产性评价值最高, 闽楠的经济性状评价值最高, 福建青冈、青钩栲、刺栲的适应性评价值最高。3大评价指标综合评价值最高的是刺栲, 其次是闽楠, 综合评价值最低的是青冈。根据综合评价值, 采用极差分级法将10个树种划分为3个等级, 评价值在0.66~ 0.85之间为1级阔叶造林树种, 评价值在0.46 ~ 0.65之间的为2级阔叶造林树种, 评价值在0.25 ~ 0.45之间的为3级阔叶造林树种。其中刺栲、闽楠为福建适宜的阔叶造林树种, 檫树、青钩栲、沉水樟、福建青冈为福建次适宜的阔叶造林树种, 樟树、木荚红豆、红豆树、青冈为第3级阔叶造林树种。

6 小结与讨论

应用多目标决策原理对福建10种珍贵阔叶树种进行综合评价结果表明:刺栲、闽楠作为1级阔叶造林树种, 是福建适宜的阔叶造林树种, 檫树、青钩栲、沉水樟、福建青冈为2级阔叶造林树种, 樟树、木荚红豆、红豆树和青冈为3级阔叶造林树种。建议目前大力发展1、2级树种的人工造林, 3级树种应慎重对待。

刺栲是最好珍贵阔叶用材树种, 其综合评价值高于闽楠, 这已为生产实践所证明。福建华安18 a生的刺栲杉木混交林试验表明:其树高年生长量可达0.867 6 m以上, 胸径年生长达0.970 6 cm以上, 其速生性明显。此外木材坚硬, 可与世界著名珍贵用材柚木相媲美, 而且刺栲的适应性广, 除石灰岩发育的土壤及过于贫瘠的立地均可成林成材(朱积余, 1991; 1990)。闽楠的综合评价值略小于刺栲, 因其木材的高附加值而成为近年来闽北山区重点推广的珍贵阔叶用材树种。此次调查的36 a生闽楠纯林生长状况良好, 种间关系协调。

多目标决策原理考虑到了各个影响因素, 又借鉴层次分析的思路, 将多个目标进行归类合并, 形成几个主目标, 进而根据主目标得分值的大小进行综合评价, 因此在有不同立地、不同栽植密度、不同年龄等众多因子的情况下, 多目标决策方法不失为一种比较理想的评判方法。但分析过程中采用了专家评价法来确定权重系数存在一定的主观性, 可能会使分析结果与实际情况间存在一定的误差。同时分析结果只是一个静态值, 而木材价格是随市场供求关系、税收政策而变化的, 因而该分析结果应用有一定的时间界限。

福建的阔叶树种资源十分丰富, 有待开发的珍贵阔叶用材树种资源很多, 鉴于目前开展该试验的时间短, 树种少, 造林面积不大, 栽培模式单一, 故本文只选择有一定基础的10种珍贵阔叶用材树种开展研究, 旨在为珍贵阔叶用材树种的规模化、产业化发展推出几个成熟的树种。