森林可持续经营是现代林业发展的必然选择，实现森林可持续经营的基础是拥有健康稳定的森林(惠刚盈等，2007)。森林经营模式即是培育森林或利用森林的一系列经营措施的组合。一个有效的经营模式不仅能充分地发挥林地生产力，而且能充分发挥森林的生态和社会效益。以往对森林经营模式的评价通常采用产量对比法(Hom et al., 2002; Colin，1989; 马蔷，1995)或投入产出分析法(LeBel et al., 1998; Viitala et al., 1998; Salehirad et al., 2006)。由于森林生态效益货币化计量(Costanza，1997; Daily，1997; Ian，1991; Knetsch et al., 1967; Mitchell et al., 1989; Farber et al., 2002)的艰难性，导致传统的评价方法偏重森林的直接物质生产功能，虽涉及生态效益但对其评价不尽合理。实际上，传统的方法仅注重了生产可行性即森林的功能比较，而完全忽视了体现技术先进性的重要方面即森林结构状态分析。可见，在森林经营模式评价方面目前还缺乏简洁有效的科学方法。本研究试图从模式的技术先进性和生产可行性2方面，以甘肃省小陇山为例，给出森林经营模式有效性评价方法。

1 森林经营模式评价方法

森林是以乔木为主体、占有相当大的空间、密集生长并能显著影响周围环境的生物群落。经营森林必须充分考虑森林的寿命长、个体高大、构成成分复杂、作用多样以及天然更新能力等特点。对森林经营模式的评价不能仅从生产的角度分析投入与产出，还应从技术的角度考虑经营措施对森林自身健康的影响。一种好的经营策略应该是在保障森林健康的前提下获取最大的效益。可见，好的经营模式应该是既在技术上先进又在生产上可行，即有效的经营模式必须同时具备技术先进性和生产可行性。

技术先进性(T_a)可通过给定经营模式下的林分现状分析获知，先进的模式应使所经营的林分更加接近顶极群落的特征，这种接近意味着二者之间有小的差异(D)。差异可用遗传绝对距离(具有分布属性)(Bergmann，1974; Gregorius，1974; 1984)或相对差异比率(非分布属性)来表达。

本研究将技术先进性(T_a)定义为给定经营模式下每投入一个工(W_d)能使所经营林分更加接近地带性顶极群落(1-D)，用公式表示为:

(1)

将生产可行性(P_a)定义为给定经营模式下每投入一个工(W_d)能使所经营林分在经营时段(t)内的木材生产能力(V_m)提高，用公式表示为:

(2)

经营模式的有效性(M_e)体现的是技术上先进性和生产上可行性的统一，用二者的和表达，即:

(3)

M_e的数值越大，说明经营模式越有效。

式(1)中的D是指经营林分与原始群落或地带性顶极群落在组成与结构上的差异，计算公式为:

(4)

式中: y_j为原始群落或地带性顶极群落的第j个特征; x_j为现有林的第j个特征; m为非分布类型的数目; n为分布类型的数目; ，其中，x_i为群落X中遗传类型i的相对频率，y_i为群落Y中遗传类型i的相对频率，k为遗传类型的数量。

需要指出的是:式(1)中(1-D)的值在0~1之间，所以，在应用W_d，V_m和t值时均要进行归一化处理，方法是将所有经营模式下的W_d，V_m和t值分别除以各自其中最大的值。

模式的评价从森林现状、历史上的经营收获和投入3个方面来进行。森林现状既是森林经营历史的体现，也是未来森林发展的基础。森林现状从林分空间利用程度、物种多样性、建群种的竞争态势、林分组成以及林分蓄积生产力等方面进行描述，经营收获用经营过程中获取的木材来表示，投入通过用工量来表达。其中，空间利用程度用乔木覆盖度(郁闭度)和林木分布格局(惠刚盈等，2007; Hui et al., 2002; Aguirre et al., 2003; Albert，1999; Pommerening, 1997; Pogoda et al., 1999; Staupendahl，2001)来表达; 物种多样性用Shannon-Wiener指数(Hurlbert，1971; Pielou，1975; 张金屯，1995)和树种隔离指数(惠刚盈等，2001; 2007;Gadow et al., 1992; Gadow, 1993; Pielou，1961; Füldner，1995)来表达; 建群种的竞争态势包括建群种的竞争压力和树种优势度2个指标，建群种的竞争压力通过大小比数(惠刚盈等，1999; 2007;Lewandowski et al., 1997; Albert，1994)来表达，树种优势度用相对显著度和树种大小比数几何均值(惠刚盈等，2007)来表达; 林分组成通过树种组成、林层数和直径分布来描述; 树种组成用树种断面积组成表示; 直径分布用各径阶林木株数比例表示; 林层数被定义为由参照树及其周围的4株最近相邻木构成的结构单元中，该5株树按树高(相差5 m)可分层次的数目(惠刚盈等，2007)。

2 应用实例

小陇山林区位于甘肃省东南部，地处秦岭西端，地理坐标为104°23′—106°43′E，33°31′—34°41′N，是暖温带向北亚热带过渡的地带，兼有我国南北气候特点，大多数地域属暖温湿润-中温半湿润大陆性季风气候类型。区域面积辽阔、山体垂直变化大，所以从西北到东南、由高海拔至低海拔，具有寒温、中温、暖温、高温特征。一般亚高山、中山地带寒阴温润，低山、盆地、河谷一带温暖较干旱。年平均气温7~12 ℃，极端最高气温39.2 ℃，极端最低气温-23.2 ℃，年平均降雨量600~900 mm，相对湿度林区达78%，无霜期130~220天，干燥度0.89~1.29。小陇山林区处于我国华中、华北、喜马拉雅、蒙新四大自然植被区系的交汇处，由于特殊的地理位置，加上特殊的环境条件，生物的地理成分、区系成分复杂多样，天然林主要以锐齿栎(Quercus aliena var. acuteserrata)和辽东栎(Quercus liaotungensis)为主; 在栎类林带内有华山松(Pinus armandii)、白桦(Betula platyphylla)、山杨(Populus davidiana)、漆树(Rhus verniciflua)、冬瓜杨(Populus purdomii)、千金榆(Carpinus cordata)、甘肃山楂(Crataegus kansuensis)、刺楸(Kalopanax septemlobus)等乔木树种，灌木有美丽胡枝子(Lespedeza thunbergii)、光叶绣线菊(Spiraea japonica var. fortunei)、中华绣线菊(Spiraea chinensis)、胡颓子(Elaeagnus pungens)、华北绣线菊(Spiraea fritschiana)、连翘(Forsythia suspensa)、卫矛(Euonymus alatus)、山豆花(Lespedeza tomentosa)等，是甘肃生物种质资源最丰富的地区之一。

小陇山林区现有林可分为地带性顶极群落(赵中华等，2008)、天然次生林(含乔木林、灌木林)和人工林三大类。地带性顶极群落为至今没有或极少受到人为干扰、近乎自然生存的森林群落; 天然次生林为受到不同程度人为干扰形成的乔木林或灌木林; 人工林则为天然林皆伐后经人工栽植或荒山造林后形成的林分。除地带性顶极群落外，按照不同的经营目的和措施可将现有林经营模式划分为如下5大类9个经营模式(表 1)。

1) 天然乔木林皆伐-天然更新模式

① 天然乔木林皆伐-天然更新模式;

2) 天然乔木林皆伐-人工更新模式

② 天然乔木林皆伐-人工更新华山松模式;

③ 天然乔木林皆伐-人工更新油松模式;

3) 天然乔木林择伐模式

④ 天然乔木林采育择伐模式;

4) 天然灌木林全面改造模式

⑤ 人工造林-华山松模式;

⑥ 人工造林-油松模式;

⑦ 人工造林-日本落叶松模式;

5) 天然灌木林带状改造模式

⑧ 人工造林-华山松模式;

⑨ 人工造林-油松模式。

3 结果与分析

表 2展示了地带性顶极群落样地及9个经营模式林分的调查结果。从表 2可知:地带性顶极群落林分(模式0)树种组成、树种隔离程度、混交度以及树种多样性在所有调查林分中是最高的，其平均角尺度为0.489，在[0.475, 0.517]之间，林木水平分布格局为随机分布; 在5株树构成的结构单元中，地带性顶极群落的平均树种个数最多，达到了3.547个，林分的垂直结构为复层结构。天然林皆伐-天然更新模式(模式1)和天然林采育择伐模式(模式4)树种数相对较多，分别达到了29种和20种，树种隔离程度、混交度和树种多样性均高于人工林改造模式; 天然林皆伐-天然更新模式的平均角尺度为0.520，林木水平分布格局为轻微的团状分布，而天然林择伐采育模式为0.487，属于随机分布; 结构单元中树种数也高于人工林改造模式，林分层次结构为复层结构。在人工林改造经营模式中，除天然灌木林带状改造华山松模式(模式8)的林木水平分布格局为随机分布外，其他模式的分布格局均为均匀分布; 天然灌木林带状改造模式(模式8和9)的树种组成相对丰富，但林分的树种隔离程度并不高，林分的垂直结构简单，结构单元中的平均树种个数较少; 天然乔木林皆伐-人工更新模式(模式2和3)的树种组成个数虽然较少，但林分的树种隔离程度、混交度和结构单元中的树种组成个数较天然灌木林改造模式高，林木的水平分布格局为均匀分布，垂直结构简单，为单层林向复层林过渡的状态; 天然灌木林全面改造模式(模式5、6和7)的树种组成个数、树种隔离程度、混交度以及树种多样性等指标相对较差。各模式的木材生产能力以天然林皆伐-天然更新模式(模式1)最高，其次为天然乔木林皆伐人工更新油松和华山松模式，天然灌木林带状改造华山松模式的最差，经营模式生产可行性还取决于投入的用工量。

表 3为各经营模式下林分状态与地带性顶极群落(模式0)的差异程度。由表 3可见:天然林皆伐-天然更新模式(模式1)在树种多样性和林分组成方面与地带性顶极群落相差最少，分别为9.5%和24.3%，其次为天然林采育择伐模式(模式4);空间利用程度与地带性顶极群落差异最小的是天然林采育择伐模式(模式4)，差异为5.2%;建群种竞争势与地带性顶极群落差异最小的为天然灌木林全面改造华山松模式(模式5)，差异为24.2%。从各模式林分的平均差异来看，天然林皆伐后天然更新模式与地带性顶极群落的差异最少，但也达到了19.7%;其次是天然林采育择伐模式，相差26.1%;天然灌木林全面改造日本落叶松模式(模式7)相差最大，达49.9%，该模式在各个方面与地带性顶极群落均有差异，而其差异主要是在物种多样性和林分组成上，分别达到了76.2%和58.1%;天然灌木林全面改造华山松模式(模式5)虽然建群种竞争势最接近地带性顶极群落，但在物种多样性和林分组成上差异很大，分别达到了72.7%和53.7%。总体来看，天然林经营模式与地带性顶极群落的差异主要集中在建群种竞争势和林分组成2个方面，而人工林改造模式则主要集中在树种多样性与林分组成2个方面; 所有经营模式中，天然林皆伐-天然更新模式和天然林择伐采育模式与地带性顶极群落的林分状态相差最少。表 4进一步详细列出了各经营模式下的林分与地带性顶极群落的状态相似性、技术先进性和生产可行性以及模式有效性。

由表 4可见:在各经营模式与地带性顶极群落的林分状态相似方面，天然乔木林择伐模式和皆伐天然更新模式(模式4和1)比天然乔木林人工更新模式和天然灌木林人工林改造模式更接近自然，天然林皆伐-天然更新模式(模式1)状态特征与地带性顶极群落的相似程度最接近; 在天然乔木林人工更新模式和天然灌木林人工改造模式中，天然灌木林全面改造华山松模式(模式5)较其他模式更接近自然，天然灌木林全面改造日本落叶松模式(模式7)与地带性顶极群落差距最远。在技术先进性方面，天然乔木林择伐模式和皆伐天然更新模式明显优于现有天然乔木林人工更新模式和天然灌木林人工改造模式，天然林采育择伐模式(模式4)较天然林皆伐-天然更新模式(模式1)更先进，天然灌木林带状改造模式较天然乔木林皆伐-人工更新模式和天然灌木林全面改造模式更先进。在生产可行性方面，天然林采育择伐模式(模式4)在生产上最可行，其次为天然林皆伐-天然更新模式(模式1)，天然灌木林带状改造模式较天然乔木林人工更新模式和天然灌木林全面改造模式更可行，而天然灌木林全面改造日本落叶松模式(模式7)最差。从各模式的有效性来看，天然乔木林择伐模式和皆伐天然更新模式远远大于天然乔木林人工更新模式和天然灌木林人工改造模式，天然林采育择伐模式(模式4)最有效，其次为天然林皆伐-天然更新模式(模式1)，天然灌木林带状改造油松模式(模式9)较其他人工改造模式更有效，天然灌木林全面改造日本落叶松模式(模式7)的有效性最差。

4 结论与讨论

1) 现代森林经营已体现出从功能评价向状态评价转变的趋势，而以研究区的原始林或顶极群落的结构特征为模板，从林分空间利用程度、物种多样性、建群种竞争态势和树种组成等方面对现有林分的状态进行评价，能够明确地反映出现有林分与原始群落的差异，体现经营模式的技术先进性。对于一个有效的经营模式来说，它不仅要体现木材的生产能力，更重要的是它的生态效益和社会效益。从技术先进性与生产可行性2个方面提出森林经营模式有效性评价方法，以现有森林经营模式与顶极群落的林分状态差异体现经营模式的技术先进性，以生产投入与产出反映经营模式在实际生产中的可行性，将二者相结合来评价经营模式的有效性，及时总结已有经营模式在实际生产中优劣，对于评价森林经营决策正确与否、确定合理的森林经营方向具有重要的实践意义。

2) 在甘肃小陇山自然条件下，天然林采育择伐模式无论技术先进性还是在生产可行性方面均优于天然乔木林皆伐-天然更新和人工更新模式，是现有林经营模式中最为有效的森林经营模式。

3) 天然灌木林改造模式中带状割灌模式明显优于全面割灌模式。从树种选择上看，华山松、油松明显优于日本落叶松。