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森林成熟

/forest maturity/
条目作者亢新刚陈世清
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亢新刚

陈世清

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最后更新 2022-01-20
浏览 264
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森林或林木在生长发育过程中,达到经营目标时的状态。森林达到成熟的年龄称为森林成熟龄。

英文名称
forest maturity
所属学科
林业

由于人类经营森林有多种目的,同一森林达到不同目的的年龄不同,生长过程和结构也有所不同,因此分为不同的森林成熟。森林成熟的命名和分类以林种为基础,通过森林收获标的物的数量指标来确定。商品林的森林成熟主要有数量成熟、工艺成熟、更新成熟和经济成熟等,生态公益林的成熟主要有防护成熟和生理成熟等。

森林成熟在森林经营中起着重要的作用,标志着森林生长发育到了某个阶段或年龄,达到了经营者需要的某种结构和状态,是林分和林木收获利用的合理时间点,是确定林分龄组划分、森林经营周期(包括轮伐期、回归年)、主伐年龄、更新时间的重要依据,也是合理安排森林经营技术措施、充分利用林地生产力的重要依据。

森林成熟是由林学、生物学和经济学等方面的要素构成,具有种类多样、特征不明显和不易确定等特点。森林成熟依据经营目的而有不同的种类。

当林分或树木的经营标的物(蓄积或材积)平均生长量达到最大值时,称为林分或树木的数量成熟。达到此状态时的年龄称为数量成熟龄。数量成熟的对象可以是森林群体,也可以是单株林木。在此年龄采伐(皆伐)利用并及时更新,则能保证在单位时间单位面积上获得的木材产量最高。

数量成熟只是一种数量指标,没有质量要求。数量成熟主要是针对单株树木或条件基本一致的林分。影响数量成熟龄因素主要有树种组成、起源、立地条件及经营技术水平。确定数量成熟龄的常用方法:①生长过程表法。利用生长过程表(收获表)查出平均生长量最高的年龄。②标准地法。在没有适用的生长过程表(收获表)时采用。首先在树种各龄级林分中根据起源、立地质量、密度等选择标准地;其次调查测算各龄级标准地的蓄积量(或目标物数量)、平均年龄,计算出平均生长量;最后将计算的各龄级蓄积量、平均生长量列表,查出平均生长量最大值的年份。

影响数量成熟的因素有许多,阳性树种数量成熟较生长慢的阴性树种为早;软阔叶树比硬阔叶树生长快,数量成熟龄也早;萌生林的成熟较实生林的早;立地条件好的较生长在立地条件差的早等。 

有一定规格要求的木材种类称为材种,树种相同而材种不同时产品的价格或收益不同,例如同样立木或原条蓄积造材为不同规格的原木,如板材、锯材、纸浆材等,效益完全不同。很多情况下,仅考虑林分生产木材的最大化是不够的,还要根据市场需求生产一定规格要求的木材产量才能产生好的经济效益。因此,将林分生长发育过程中(通过皆伐)目的材种材积平均生长量达到最大时的状态称为工艺成熟,此刻的年龄称为工艺成熟龄。

工艺成熟和数量成熟都是衡量成熟的数量指标,但工艺成熟有材种规格要求,是数量成熟的特例,因此不仅是数量指标,而且是质量指标。

工艺成熟也为充分挖掘不同立地条件林地资源的潜力提供了依据,立地条件好的林地培育高价值的材种,立地条件差的林地要培育大径级的材种,工艺成熟龄可能永远不会出现。

确定工艺成熟龄常用的方法有生长过程表结合材种出材量表法、标准地法和马尔丁(Martin)法等。

当林木或林分的防护效能出现最大值后,开始明显下降时称为防护成熟,此时的年龄称为防护成熟龄。防护熟主要应用于防护林中。防护林是生态公益林的主要二级林种,是以发挥防护效益为主要经营目的森林,在中国,防护林包含的主要三级林种有:水源涵养林、水土保持林、防风固沙林、农田防护林、护岸林和护路林等。

防护林的主要目的是保护、稳定和改善生态环境,同时兼有生产木材及其他林产品的功能。因此,在计算防护林的成熟时,要以防护效益为主,兼顾经济效益。

无论哪种防护林,其防护效能的发展变化规律是基本一致的,即随着森林生长从幼龄林、中龄林、近熟林、成熟林到过熟林,防护效能由小到大,达到最高值后保持一定时间,然后逐渐下降。因此,可以参照用材林的数量成熟的理论,将防护林各年度所发挥的防护效能称为连年防护效能,将到某一年龄为止的防护效能与年龄的比看成平均防护效能,平均防护效能最大时是防护林经营最需要的状态,只有当其开始下降时更新,整个经营期内的整体防护效能最大。

生态公益林的采伐不是主伐,只能是更新采伐,即采伐主要目的是更新,使下降的公益效益恢复和提高。

林分或单株林木在正常生长发育情况下,都要经历从小到大、衰老,逐渐枯萎死亡的过程。当林分或树木生长到开始枯萎阶段时的状态称为自然成熟,又称为生理成熟,此时的年龄为自然成熟龄。

由于自然成熟状态下的森林已经不能较好的生长,结构和功能也差,林地目的效益生产率降低,平均年收获量减少。因此,中国《森林采伐更新管理办法及说明》中规定,自然成熟“是森林经营中确定主龄年龄的最高限”。

单株树木的自然成熟比较容易确定,通常可以从树木的形态上得到确认,达到自然成熟的树木,通常树高生长停滞、树冠扁平、梢头干枯、树心腐烂等;如果生长在较阴湿环境中,树干上常有大量的地衣、苔藓等植物附生。确定林分的自然成熟比单株树木的复杂许多。在林分生长发育过程中,有两种现象同时存在:一种是林分中的部分树木因竞争、分化、自然稀疏等原因而死亡,使林分蓄积减少;另一种现象是活着的林木继续生长又增加了林分的蓄积。当林分处于幼龄、中龄阶段,活立木生长增加的蓄积总是大于死亡林木减少的蓄积,因而林分的总蓄积不断增加。当到达一定年龄时,每年活立木增加的蓄积量与死亡林木减少的蓄积量相等,随后林分蓄积量开始出现负增长,即死亡林木的蓄积量大于活立木增加的蓄积量,此时就达到了自然成熟。到达自然成熟时,虽然林分的平均生长量不是最高的,但林分的蓄积量是最高的。

用森林产品数量表达森林成熟,是根据林地或林木所生产的木材数量与质量以及生理状态等指标来确定的,用以衡量森林经营的效果,用途十分广泛,但是不便于横向比较、统一度量和交换。由此产生出用货币收入表达森林效益计量成熟的方法,在市场经济中越来越广泛。

森林经济成熟正是从经济效益原则出发,用货币收益数量分析森林经营的效果,并确定最佳森林采伐年龄的一种技术。经济成熟的概念为:在森林正常生长发育过程中,货币收入达到最多时的状态,此时的年龄称为经济成熟龄。适宜的经济成熟龄,不仅可以测算经济收益最佳的主伐年龄,而且还可以通过适当地降低轮伐期,从而缓解可采资源不足等矛盾,并能调整改善龄级结构,逐步达到可持续经营的目的。

计量经济成熟常用的方法主要有:净现值法、内部收益率、土地纯收益最高成熟龄和指率式等。

在各种森林成熟中,一般是更新成熟到达最早,自然成熟最晚,数量成熟和工艺成熟介于前二者之间。数量成熟龄是确定轮伐期及主伐年龄的主要依据,自然成熟龄是最高限度。但由于平均生长量最高峰有一段持续时间,因此要尽量把数量成熟与工艺成熟以及经济成熟结合起来综合运用,以达到同时照顾土地利用、目的材种和经济收益各方面的要求。在市场经济条件下,不论是哪种森林的经营,都应考虑森林的经济成熟,以获得理想的经济效益。

森林成熟是近代林业完成了重要理论与技术之一,在19纪中叶就形成了完整的理论和技术体系,主要领域是用材林。现代以来,尤其是森林可持续经营成为全球林业人的共识后,森林成熟有了新的发展。

现代森林成熟的发展主要表现在生态公益林的成熟理论与技术的发展,人们经营森林不仅仅关注经济效益。对森林生态效益进行量化评价,特别是货币化评价日益成为重要的内容之一。

森林经营目标由单目标向多目标或多效益(多功能)目标发展,由此各个目标之间的关系和权重成为研究的重要领域。

由于现代数学、计算机、大数据和信息技术的发展,森林成熟模型化成为发展趋势。

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