·学术研究·杉木人工林生态经济分析蔡德一钦森林是一个多)J能系统。只有把森林经营建立在生态平衡基础上。据以寻找森林的生态x效益、经济效益的最佳棍合,才能促进林业更好地发展。本文的杉木人工林生态经济分析宗旨在于提供一个生态经济最佳祸合模型,为杉木人工林的经营实践提供对策6一、原理与方法人工林的生态经济分析就是从森林生态学的观点,来研究人工林的经济问题。它要求我们在营林实践中必须正确处理人工林的生态效益和经济效益关系。从经济观点看,人工林的生态经济分析,首先是分析人工林所有功能的利用给国民经济带来的效益,即“产出”;分析人工林再生产需要的经济消耗,即“投入”。在此基础上,寻找人工林生态效益和经济效益的最佳祸合的办法。因此,人工林的生态经济分析的主要内容,如图一1所示。`,任何一片森林,从广泛的意义上说,都具有完整的潜在的多功能特性。森林功能的各项子系统具有各自的使用价值,这些使用价值在质上是不同的,在量上无法比较。因此,各项森林效益究竞为多少,是一项极为复杂的生态计量问题。森林生态经济研究工作刚起步,虽有人在森林生态效益上做过计量工作「1」「3」「4」「6」,但计量范围的确定以及计量标准,计量方法和手段上都还存在一定困难,有待今后进一步改进和(上接第4页)自我循环的“自给自足”体系,必须依靠系统外的其他生态系统来调节,人为的输入,满足以人为主体的生态系统的需要。,现代化的城镇建设,正在突破原来的老框框,特别是通过以森林为中心的绿地生态系统的建设,正在改变着和加强了城市中人工控制的自然部分的调节作用。不少国家都为城市规定了人均古有绿地面积。使城市中不仅有行道树、公园、街心公园、草地,还有城市森林公园和城郊森林,在城市中形成了一个逐步完善的子系统—森林生态经济系统。从绿色植物的组成看,它包括乔、灌、草和花卉,从功能来看,有空气净化林、防尘、防噪声林,污染监测林,疗养林以及环境美化等。从而在一定程度上促进城市以人为主体的生态系统加强了系统的自我调节能力。从近几年一些城市林种的发展看,城市森林生态经济系统,不仅具有防护效能,而且还有重要的生产功能,如有的城镇森林或部分行道树本身就是果树和经济林木,一些草本植物又是重要的中药材等等,都为改造旧城镇和建设新城镇增添了新的内容,从而使城市生态系统正在发生重大的变化。因此,如何把城市中的森林生态经济系统建设成多功能和多效益的系统,对建设新型城镇具有重大意义。(本文作者工作单位;福建林学院)
反石痴络元砂竹称再生人往套工-’^工分林;竹产决内分竹风沙防全谭汤水守挂净化乌它·枕魂抓养釜.朴产晶和抓剧夕晶叫l缈住套禾位偶合图一1人工林生态经济分析示意图完善。受条件的限制,本文采用专家调查法、辅以社会调查,对杉木人工林的各种效益进行评价,用此来反映社会对杉木人工林的各种效能的需求程度。森林生态经济原则要求我们对森林资源进行最优配置,而按传统的经济分析方法,是找不到最优方案的资源配置的。传统的方法先假定有一个生产函数,说明投入与产出间关系,再假定有一个成本函数,说明投入与成本之间关系。根据成本函数和生产函数间关系,用拉格朗日乘数法求解。这种分析是对现实的高度概括,从逻辑上说是正确的,但在实际工作中,由于林业生产水平发展的不平衡性,没有一个给定的生产函数。这样,用给定的生产函数为起点的分析方法,就无从进行。因而,本文采用了线性规划方法。二、杉木人工林`生态经济分析杉木人工林是人工干预下的生态系统,其目的主要是提供木材,以满足国民经济需要。但任何一种森林都存在应保持良好生态环境的问题,特别在南方丘陵山地、地势复杂、气候温和湿度大、淋溶作用强、养分容易流失等,这代问题就显得更加重要。受条件限制,本文对杉木人工林多功能进行估价时,只选择了其中的用材功能、涵养水源功能,固持土壤功能等三项功能进行评价。、1用材功能的评价据调查,以我省为例,以25年为一个轮伐期的杉木林,每亩平均蓄积分别为中心产区.1875立方米,一般产区15立方米,边缘产区10立方米「5」。取算术平均值则每亩为.1458立方米,按经济材出材率70肠计算,每亩可出材.1021立方米,按新林价杉木每立方米95元,每亩6为.5元,以加年为成熟龄,则5年间平均每亩年用材功能估价为.3元。919999
、涵养水源功能的估价2森林涵养水源功能、通常是指森林蓄养水分,滋润土壤和补给地下水调节河川流最的功能。据估算,每亩杉木林降水贮存量为48吨「4」这种涵养水源的作用主要表现在从径流形成的起点开始。由林冠与林下植物截留降水’,在径流形成过程中分散、削弱径流,再通过死地被物层士壤层蓄水拦洪,使其变为重力水下渗,毛管水上行,计量时,取工程水库蓄水一立方米的最低工程费用。.3元,作为估价涵养水源功能一吨的经济指标,则每亩涵养水源功能估价值为.144元。、3固持土壤功能的估价据估算,杉木林经开垦的裸露地每亩土壤侵蚀量为.201”公斤,林地内每亩土壤侵蚀量为.218公斤.,r7)差额19981公斤。为固土可采用其它措施,如沟头防护工程,护坡工程等。按当地每立方米最低费用.04元计算,为.008元。上述杉木人工林各种功能计量结果表明,每年每亩功能估价值为.20847元。这种功能估价只是生态经济分析的一种方法,生态经济分析的最终目的在于探索怎样在改良杉木人工林整个生态环境条件下,获得较大的、永续的经济效益。怎样寻找生态经济的最佳藕合,对此,有三种主张;一是只用主要的价值指标(即经济收益+生态收益)去评价生态经济综合效益,二是认为在一整套反映生态经济效益的指标体系中存在一个可以“统帅和综合”其它指标的主要指标,以这一主要指标为主。其它指标为辅,去评价生态经济综合效益,三是主张用一套指标体系同时反映生态经济效果。我们认为上述各种主张都有一定道理,同时又存在一些缺陷。我们认为,一个全面评价杉木人工林的最佳藕合的生态经济效益的指标应满足下列基本要求:、l能全面反映杉木林的生态经济效益,、2能对不同地区、不同性质、不同条件的生态经济活动的效益进行对比,、3尽可能消除价格因素的影响,、4能体现宏观生态经济效益对微观经济效益的要求,便于营林单位对各种营林活动进行有效控制,、5能反映杉木人工林的各种功能被社会所承认的程度,、6能反映杉木人工林生态经济效益的特殊性f、7能指导今后的营林实践,8亏方法简便,易于推广。为了寻找杉木人工林生态经济效益的最佳藕合,使杉木人工林经营建立在良性生态平衡的基础之上,以指导营林实践,本文在生态经济最佳祸合’Iq题上做一初步尝试,提出森林生态经济综合指数,作为衡量人工林生态经济综合效益的一种方法。受计量条件限制,我们无法得到各项生态效益的准确估计值,故用专家调查法,收集专家们对杉木人工林各项功能的相对重要值评价的材料,具体方法如下:(1)发调查表给有关专家,当面交谈,请他们填写对杉木人工林的各项子功能的重要比率,受条件限制,本文把杉木人工林的功能系统分为五项子功能。、a经济收益。、b固持土壤。。、涵养水源。、对土壤肥力影响。e、d对土壤微生物影响,要求根据它们的重要性
分别填写百分比。(2调查表汇总统计,算出每项子功能百分比的平均值,再用矩阵的办法把每一项功)育g和有关产区列出表格,并计算每一产区对功能的重要比率,实际调查结果见表一:1(3)调查各产区杉木人工林每亩计划成本或实际成本,折算为百分率,把成本百分率·作为分母,从上述调查表中算出的效益百分率作分子,据以计算森林生态经济综合指数ores(FtEeoolgiealEeononnrieSythetiene又。Id)缩写为FE。SIFE=森林各功能重要性比率SI成本百分率表一l杉木人工林各项子功能重要性一览表份妙拓’”“”固荀“’11一”’.l二土”土’壤”厂百一}里一互匕竺一色二生一竺扁竺一皿一二鲤一三}生兰竺遭一三上塾竺二一}一全竺竺一竺竺一一止竺`一`竺二一一生生`一止竺二一`竺二一止l}}止些竺止`兰上一一竺—`竺-一一二一竺一一二止兰二一}l边缘,。,“。,月,。。。n。。,l’匕`,”“`”!“”’`”“““!(4)最理想的FEsl值为,1因为这时所希望的生态经济效益的比率,刚巧是我们实际或计划成本比率,也就是我们的设计完全符合社会要求。当然,这样的巧合是极少的,一般是有差异的,因而我们在理论上假定一个较合适的幅度或区域,称之为可接受区域cce(AtPable。。area)见图一2图一2中,Q点形成的区域(即满足r,=l常数的哪些Q)可以用两条曲线组成,而这个区域可用下列公式表示:图一ZFESI可接受区域图一差异r=()其}矢量二(l)尸X*t+y积、r=`1,旅·一y::}}一我们假定.t二15。(注,Q值大小和图形形状无关,只影响图形大小,这里Q二,50只是为计算上的方便。)这两条曲线方程Y=士改五二而了.募蔽爵不各主区丝成本一一_三个产区的成本总和
介份厂根据这个作法,我们来计辣各产区移木人工林的生态经济综合指数、差异、矢量和积。我们据表一2计算的杉木各产区的FESI值,用此来评价其综合效益,通过分析希望能对今后的杉木发展提出努力方向。觅图一召二补表一2杉木人工林各产区的FE51值舞臼效益重几区卿尸林生厂`~\比率帕率帕综合指数户.’一中心产区....·..4052891483492984·`般产区’.1·.33032份,一认.917“.6巧.启价`时b,(r尸衬州的图一3杉木各产区FESI值.从图一3可以看出:、(1)杉木边缘产区所落下的点远离可接受区,在上限之上,说明在该产区,为取得这些生态经济效益而花费的经济投人是巨大的。从整体上考虑是不经济的,因在该产区,杉木生长生态环境较差,从表一工可以看出边缘产区社会对杉木人工林各项生态功能的需求售大于一般产区和中心产区.,分别为152肠、.91肠、.。52%在这种较低劣的生态环境中,用较高的经济投入仍不能有理想的生态经济效益,,这是生态限制条件对经济发展约束的一重要例
证。因而边缘产区大面积种植杉木是不符合生态经济规律的,必须改变这种现状,搞小块状税交,以改良杉木生长的环境,提高林分质量,实践证明这样做是可行的。、(2)中心产区也离开可接受区域,但在下限之下,要具体研究它占成本的比率可能太少,所产生的生态经济效益不符合社会的消费需要,因而要提高,这说明,在杉木中心产区,由于有较好的生态环境,杉木生长良好,生态经济效益相对提高,但是并没有充分利用当地的经济条件和自然条件,从投入产出角度看,总效益就不是最佳,还有潜力可挖。因而在中心产区,必须充分利用良好的生态环境,加强对杉木的抚育管理,精耕细作。有人研究结果表明,在集约管理条件下,会大大提高杉木叶绿素的含量r21」,这对促进林地生产力的提高起重要作用,至于一般产区,情况则限于中心产区和一般产区之间,实际工作中要具体进行分析。显然,这种理论比较圆满地解释现实杉木林的现状。现在,我们对FEsl再作几点说明:、(l)这种方法对指标的性质和个数没有任何限制,能够反映生态经济的综合效益。’、(2)这种方法能直接对比不同性质的生态效益、经济效益,避免了各类活动性质和任务不同,指标无法对比的困难。、(3)这种方法有利于消除价格因素的影响,因为使用’了百分比这一概念,这是其他经济指标难以办到的。、(4)这种方法可以区分各项生态经济指标的重要性,有利于根据宏观生态经济效益的要求,对微观经济进行控制,本方法在计量时不是对每项指标都同等对待,而是分别加上了指数权,指数权的大小可由有关部门根据宏观生态经济效益的要求和当地的经济政策作出统一规定,这样指数权可以从系统的观点出发,对微观经济活动实行有效的宏观控制。、(5)现阶段,在对森林多功能估价上,一般都认为森林的社会公益性比木材收益大几倍,甚至几十倍r1Jr6」。这种观点是正确的,对正确认识森林在国民经济中的地位无疑是一大进步。但是这些功能是否得到社会的承认,必须要有前提条件,那就是它的“稀缺性”。若某一地区的水源并不缺乏,却大谈森林的涵养水源的效益,显然这种功能是无法为社会所认可的。但在该方法中根据各地区的自然条件和社会经济条件,由专家或有关部门进行各种功能重要值的评分,就避免了上述弊处。、(6)这种最佳棍合的几何模型有一个特点,即当成本百分比率越大时,它所落下的区域就越接近于Y二X直线,可接受区域越窄小,要求精度越高,这种现象表明当经济投入很大时,我们更要细心决策,这是符合经济活动规律的。、(7)FESI有两大用途、:a作为造林规划的辅助工具。、b对现有林地进行调整。以上我们从理论上给出一个人工林生态经济最佳祸合的模型,把它运用于杉木人工林进.行模拟,结果表明,这一模型能客观地解释现实杉木人工林的状况,因而在理论上这一模型是可行的。既然人工林的生态经济分析其目的是要使人工林的永续利用建立在生态平衡的基础上,因而对杉木人工林的生态经济分析也同样离不开这一思想指导,我们必须从杉木林的现实生态状况分析入手,剖析这一问题。众所周知,针叶纯林在生态环境的改良上一般要比阔叶林或针阔混交林差,这无论从它对土壤水分、_上壤形成及腐殖质含量和土壤物理关系问题上,还是它对土壤微生物、营养元
素循环动态和病虫害等关系上都是如此,杉木纯林也必然是这样,例如,广西大明山林区的杉木林的枯枝落叶层厚度仅为3厘米,最大持水量仅为每公顷.275吨,而天然相林枯枝落叶层达20厘来,最大持水量每公项,270吨「4J相差7一10倍。据测定,杉木每年凋落物为.20318公斤/公顷,每年分解398公斤/公顷,分解率.484肠,粗灰分含量为.373肠,而百株枫香林每年调落物为.45816公斤/公顷,每年分解410公斤/公顷,分解率.895肠,粗灰分含量.71肠「9」。后者的各种数据皆为前者的两倍左右,而且杉木林还存在着长期种植导致严重土壤酸化的问题,在自然演替的过程中,它是一个极不稳定的生态系统,若停止人类干预,它很快被亚热带常绿阔叶林所代替,但杉木在商品材基地月封及中,占有举足轻重的地位,正是这种经济地位使杉木的栽培具有悠久的历史。那么,在现实的杉木人工林中,怎样利用最佳机合理论进行指导,达到改良生态环境,永续利用之目的呢?首先,我们从现实的杉木人工林的生态经济状况及社会环境(这主要指在一定的社会时期,一定的社会结构中对杉木的需求)出发。先抓一个方向性问题即营造杉木林的目的与用途问题。以福建省为例,根据最佳播合调查结果(见表一`,1)可知,各产区杉木林的各功能有不同地位,在中心产区生态环境相对较好,群众有悠久的经营杉木的历史,该区群众对杉木林用材功能要求很高(按产区计算·,占该产区尝助能的90肠。)我们必须充分利用这种潜力,集中劳力,投资、集约经营,建立基地,重点用来培育一批大径级,高产稳产的,优质的杉木人工林,而在边缘产区,生态环境相衬较差,即使集约经营,还是很容易出现早衰,因而在该区改良杉木林的生态环境,促进杉木人工林的生长,就显得十分重要,从调查结果看’,该区群众除了对杉木人工林的用材功能很需要外(按产区计算,占总功能的50肠左右,)还有相当一部分功能要作为对生态环境的需求而表现出来,从该区的社会经济条件看,该区人口多,建筑材料奇缺,群众造林积极性高,杉木早期生长较快,应充分利用这些优势,选择海拔较低的高丘或低丘谷地和阴坡下部,通过集约经营,搞小片栽种或小块状混交,培养中、小径级材,主要供当地使用,至于一般产区,可根据具体情况,参照中心产区和边缘产区作法,进行灵活的杉木人工林生产布局。对现有的杉木林我们初步设想是:对那些生长不良,但立地条件好的杉木幼林,要细心管理2~3年,这种株型很有潜力可挖’,对生长差,立地差的成林不成材的“小老头树林”,应积极进行改造,有条件的地方可进行松土,全翻,以改善土壤状况,或混种其它适应性较强的树种,逐步改良林地环境,根据具体情况看是否要用另一树种替代杉木林,例如在沿海山脊顶部生长的杉木幼林’,由于这里的环境条件较恶劣,杉木无法进一步生长发育,很易形成“小老头林”,这时就应混种马尾松或黑松等一些耐脊薄的树种,缓和并改善林地环境,最后代替杉木,对已郁闭的幼林要及时适量进行间伐,对中龄林也必须注意抚育管理。经济许可则可进行松土施肥等。实践证明,杉木的林粮间作是一种有效可行的方法,一般杉木常和玉米、山稻、烟叶等间作3~4年。这已成为保持地力和生态平衡,发挥杉木生产优势的必然趋势,闽南丘陵区,历来被认为不宜栽杉,但实践证明只要选择好伴生树种,杉木一样能正常生长。在立地较好的地方,可提倡搞杉松复层林,这样马尾松均匀分布在杉木周围,在遮荫林地,限制杂草侵人,改良土壤微生物状况等方面而起作用,同时对杉木的树干圆满和自然整枝起促进作用。怎样用最佳荆合理论指导造林规划,进行杉木林林地资源的最优配置,也是森林生态经济学中一个重大理论和实践问题。
传统的造林规划设计着重说明立地和产量间的关系,在一定时间内,生长在一定立地条件下的某一树种的产量是该树种对这一所有立地生态因子综合反映的最终表现。通常所说的适地适树正是基于这一出发点,从树种和立地关系上考虑问题。但是,各树种经济价值不一样,从产量上不能完全说明问题,集约程度不同,同一立地上的同一树种都会有不同的产量,因而,在造林规划中,除考虑上述的生态关系外,还需要兼顾经济原则。现以尤溪县经营林场为例,说明这一问题,抽取杉木小班样本20个,马尾松小班样本15个,林龄均为25年为准。从表一、3表一4可看户,用不同的指标衡量会出现不同的结论,用林地生产率和纯收入衡量,则全部地类应种杉木,若用成本利润率衡量,则全部地类应种马尾松。显然这两种结论都违背了基本的生态学和经济学原则。表一3不同立地类型的杉木、马尾松的年均产量曝1卜,!`一,,一,·树种\女杉木....05024046500肠...73033210230102243015毛。马尾松.......042810337503628032260271802325o192L表一4不同立地类型的杉木、马尾松经济指标树种杉木马尾松;认:嘿鬓:默)翼黯器)翼....1155925石1350942841536....I一连。..`.1141250708a170524I一...’.12958372110525魂54!77....109565171655954了0387!一万.37弓.467d146一.2004300传统的方法无法很好解决这一矛盾。那么,从最佳祸合理论出发,怎样在规划中做到既充分利用土壤潜力,又不浪费土壤肥力,真正做到适地适树呢?我们用线性规划解决这一问题。
................很洲,公艺盯小孔..`.```wel:户邢卜,j`,川一艺7万夕;。乙`,5“·,,t乙训州艺`.)砍}礼式中:N一总纯收入(元/年)nI一总投资N;:一活动纯收入(元/亩年)P;J一在1立地类型中种j树种的面积(亩)Cij一P;J的每亩成本(元)Sj一i地类总面积(亩)将有关数字:5x=;:=;=;S216S53655821。=;。=;:=;S235S58S36Ci二=、··102(l12一7)Ci=i=、32(12……7)。=I212753、”、N1512(i=;7lj一)代入计算机运算,.即可求出最优配置方案应为:P二210P二夕86P=582P=537P=P二98137P=58P=36这时,最大纯收入达。:。二.N=24570元/年。三、结论与讨论、1本文提出以FESI表示的森林生态经济最佳锅合模型,能比较圆满地解释杉木人工林的实际现状,并能为杉木人工林的经营管理提供对策。、2必须指出,森林的生态经济分析决不是简单地对森林的各种功能进行计量,森林各功能的计量只是生态经济分析的一种手段,而不是目的,目的是要通过各功能的计量分析,找出它们之间的相互关系(包括定性和定量。)为合理、持久地利用森林资源提供理论上的决策依据,离开这一点,生态计量只不过是一堆数字的堆积。、3本文提出的线性模型中,目标函数都是经济的,尚缺乏生态效益方面的约束条件,因而削弱了模型的实际价值。杉木人工林的生态经济模型从系统的观点来看,我们认为杉木人工林的经营有二个主要目的:长期的和短期的一,氏期的目的主要是指在满足一系列的生态的、经济的约束条件下,今后对杉木人工林资源怎样评价、怎样配置,短期的泊的可叙为确
定某种管理措施来管理现存的杉木人工林,这涉及到两个问题,一个是确定最优输入水平。如最优施肥量,最优投工数等(最优化控制问题,)另一个是在某一给定的模型中确定最优参数(最优化参数’。无论lQ题)是上述哪一类最优问题,下面的两个条件都是必要的:(l)给定的系统模式。(2)一个目标函数。目标函数可概括为下列形式:Max〔产量一外部损耗ex(te〔。aliteosyt)〕对杉木人工林来说,必须把外部损耗降低到生态学上能容忍的水平内,,从而提高对策的生命力,但是这些外部损耗用什么指标表示(定性)各种指标究竟要多少数量才达到容忍的水平(定量。)同一指标间又怎样进行细分等一系列问题都有待于今后不断探索。、4杉木林作为一个生态系统,各功能间是相互作用的,我们必须对其中的因果关系进行认真的研究,并可能进行数量化,本文设想是否可用结构模型的有关理论解决这一问题,结构模型指的是一类用图论工具建立的数学模型。六、七十年代,美国Rand等公司的研究人员把结构模型的应用推向高潮,在社会、经济、环境、生态等系统研究中,取得了空前的成果。为了描述方便,我们选择杉木人工林系统中的几个主要部分,将其相互关系简化为图一。4图一4杉木人工林生态系统结构横型图图中顶点:①一杉木林因开垦保护不当流失掉的养分含量;②一杉木林产量’③一土壤微生物数量;④一土壤动物数量;⑤一土壤肥力。图中,弧1一2表示流失掉的养分。①将直接导致产量。②下降。(故权数W::为负数)其它类推,权数将可取各项相互实验中的回归系数,该图权阵为。夕万卜月百`厂.L“入沐l|0000W:ZW一:W:.Ow汽0(c0(0000W一Wl当不断接受冲洗的输入,土壤养分含量每年都变化,由于因素间存在相互影响,一个因素的变化将不断引起其它因素的改变。如养分流失后,可直接导致杉木产量下降,同时会引起土壤微生物和土壤动物存活量的改变,从而又间接影响了杉木林土壤肥力,这一过程在结
构模型中称’,)J永冲过程”,这样就可以和用脉冲过程理论,求出土壤每年在流走定量的养分条件下,系统各因素的极限状态(稳定性问题)当我们对某些因素的极限值赋予一个图限(如产量下降10肠为阂值)时,就可反过来计算这些因素不超过阂值时的每年从系统中定量流出养分的最大允许量以及系统容量(容量模型问题。)随着工作的深入,得到因素间更为精确的关系表达式,则能更加全面地反映杉木人主林生态系统对养分流失的容量,结构模型也可随之发展为函数图模型协本文在这方面只是一种设想,尚待和这一问题有兴趣的同志进一步研究。参考文献fl」刘敬贤1983要科学地进行森林效益的计量及评价。,林业调查规划:(4)1一4rZ」马世骏1983华北棉区药剂防治二代铃虫经济生态学效益分析,生态学报:3(l)35一。45卜、「3」宋宗水1982森林生态效能的计量问题,农业经济问题,:。(6)29一3「4」阎树文1382广西大明山林区不同森林类型水源涵养机能的计量研究。林业科技通讯。,15(9)一15「污J俞新妥1982杉木。福建科学技术出版社,15一。17「6」张景宾1982关于计量森林效益的基础理论与程序的初步研究、林业调查规划:(3)1一。4「7」张先仪1983造林整地与水土保持。中国林科院林科所。「8」赵吉录、陈楚198。杉木人工林叶绿素含量的测定,杉木人工林生态学研究论文集,121一`0127「9」周崇连、许光辉`980年杉木人工林土笋微生物学特性的研究.杉木人工林生态学研究论文集,123一l连一。(本文作者工作单位:福建林学院)19
