202008目录

  目的  长期以来,我国森林经营研究主要集中在林分（或样地）尺度上,以期总结出适用于各种林型的最优经营模式,而忽略了不同经营选项的时空配置问题。因此,本文将在传统木材收获规划模型的基础上引入碳增量目标建立能够兼顾不同择伐强度时空配置的多目标空间经营规划模型,以期为我国森林资源的多目标经营管理提供理论依据和技术支撑。  方法  本研究在森林分类经营思想指导下,以大兴安岭塔河林业局盘古林场为研究对象,以规划周期内木材生产和地上乔木层碳增量的经济收益为经营目标,以规划期内木材均衡收获、期末碳储量及择伐措施时空分布为主要约束,最后采用模拟退火算法建立经营单位尺度森林多目标空间经营规划模型;基于该模型,在我国当前碳贸易和木材市场的双重约束下,确定盘古林场50年规划期内最优森林经营方案,分析最优森林经营方案内各分期木材收获量、碳增量以及择伐措施的时空分布特征。  结果  当碳价格为120元/t时,盘古林场50年规划周期内碳汇木材复合经营的经济收益可达1.54 × 108元,其中木材收益1.37 × 108元,碳收益0.17 × 108元;规划期内木材产量累计达1.78 × 106 m3,碳增量达1.68 × 106 t,期末碳储量达5.99 × 106 t,单位面积平均碳储量较规划期初增加了约38.98%;规划期内受保护面积44.36%,总择伐面积48.01%,未经营面积7.63%,其中重度择伐面积约占研究区域总面积的41.78%;同时,各分期内不同择伐作业方式的配置存在显著差异,其中重度择伐作业的收获蓄积、择伐面积以及择伐小班数量均占各自总体的90%以上;最优森林经营方案具有显著的空间分布特征,但均符合规划模型的各项约束条件。  结论  森林碳汇木材复合经营规划结果具有多方面优势:（1）均衡收获能够保证整个经营单位在规划期内始终获得相对稳定的经济收入,从而保障林区经济社会的可持续发展;（2）期末碳储量约束能够有效避免森林资源的过度采伐,进而确保森林碳汇效益的持续发挥;（3）规划模型能够在兼顾森林木材生产和碳汇功能的同时合理安排经营措施的时空分布,这些均对我国森林资源的多目标经营管理具有重要借鉴意义,但进一步研究和确定恰当的约束参数是构建切实可行的森林多目标经营规划的关键。      

兼顾碳贮量和木材生产目标的森林经营规划研究

以吉林省汪清林业局金沟岭林场为对象,基于小班调查数据,以木材生产和碳增量净现值最大为规划目标,考虑采伐量不大于生长量、均衡采伐、生长模型等约束,建立了多目标规划模型。通过LINGO软件求解,得到了50a规划期的最优经营方案,并进行了灵敏度分析。结果表明:各个森林类型在不同分期间伐强度在1%～15%之间,择伐强度在1%～35%之间。规划期木材总采伐量为182.33万m3,规划期末地上碳贮增量为47.92万t;规划期总收益为95 434.40万元,其中木材净现值91 895.10万元,碳贮增量净现值3 539.30万元。多目标经营方案可以同时满足对木材生产和碳贮增量的需求,是一个折衷的方案。与木材生产经营方案相比,多目标经营方案和碳贮增量经营方案在规划期内的木材净现值分别减少2.67%、45.43%,但地上碳贮增量净现值分别增加29.88%、50.42%。因此增加碳贮增量要以减少木材采伐量为代价。分析了低、中、高3种碳价格对多目标经营方案的影响,表明整个规划期内木材采伐量随着碳价格的增加而减少,而碳贮增量随着碳价格的增加而增加。     

依据不同空间约束的人工林森林经营规划模拟

以孟家岗林场人工落叶松林和人工樟子松林为研究对象，基于2016年森林资源二类调查数据，建立4种不同约束条件的森林规划模型，分析不同空间约束对规划结果的影响。4种规划模型均以规划期内木材产量最大化为经营目标，均含有最小收获年龄、蓄积均衡收获、各分期蓄积收获限额、采伐次数及[0-1]型决策变量等约束，其中非空间模型仅包含以上非空间约束，其他3种空间模型除上述约束外，邻接模型不允许相邻小班在同一规划分期内同时采伐，T_m=1模型不允许相邻小班在相邻的一个分期内被采伐，T_m=2模型不允许相邻小班在相邻的两个规划分期内被采伐。基于Lingo11.0软件求解的结果分析可知，与非空间模型相比，3种空间规划模型的目标函数值分别较非空间模型减少了约0.53%、4.39%和18.12%,经T检验可得，非空间模型、邻接模型及T_m=1模型之间无明显差异，T_m=2模型与其余3种规划模型之间均差异显著，4种约束条件下规划期末龄级面积分配均有所改善，其中T_m=1模型龄级调整效果最好。在森林规划过程中加入空间信...     

应用Hooke&Jeeves算法对长白落叶松人工林多目标经营的优化

根据长白落叶松人工林单木生长模型,运用HookeJeeves求解算法确定了林分初植密度为3 300株/hm~2时,以不同立地的林分木材价值和碳储量同时最大为经营目标的最优经营模式,并分析经营目标对优化结果的影响以及经济参数的敏感性。结果表明:林分初植密度为3 300株/hm~2时,各立地条件下林分最优间伐次数为3次。地位指数16、18、20 m的林分多目标优化的轮伐期分别为50、46、43 a;木材平均产量分别为7.897、9.429、11.070 m~3·hm~(-2)·a~(-1)。随着碳储量权重的增大,碳储量对经营目标最为敏感。在相同立地条件下,随着贴现率的增大,轮伐期延长,净收入、净现值和碳储量减少,木材产量增加。对于相同贴现率,立地质量越好,木材产量、净现值、年均净收入和碳储量越大,轮伐期越短。年均净收入和净现值受木材价格的影响较大,且与木材价格呈现正相关关系,而木材产量和碳储量受木材价格的影响不大。碳储量、净现值、木材产量和年均净收入对营林成本不敏感,木材价格提高或者营林成本降低均能缩短轮伐期。     

阔叶红松林乔木地上碳储量和碳增量对采伐强度的响应

  目的  采伐是影响森林植被固碳能力最主要的森林管理方式之一。目前对异龄复层混交林植被碳储量和碳增量对采伐干扰的响应规律尚缺乏足够的认识。本研究旨在揭示不同强度采伐下阔叶红松林乔木地上碳储量和碳增量的动态变化,为合理选择采伐强度,促进阔叶红松林“固碳增汇”提供理论依据。  方法  在吉林蛟河天然阔叶红松林内建立轻度（胸高断面积平均采伐强度17.3%）、中度（34.7%）、重度（51.9%）采伐以及对照（不采伐）样地,对样地内所有胸径大于1 cm的乔木进行连续监测,比较不同采伐强度下保留木、进界木、枯死木碳储量的变化,以及采伐对不同径级树木碳增量的影响,探究采伐干扰后林分碳储量恢复的一般规律和限制因素。  结果  采伐10年后,轻度采伐样地内的乔木地上碳储量已经恢复到伐前水平并超过对照样地,而中度和重度采伐造成的碳储量损失在短期内难以恢复,分别需要约22年和44年才能恢复到伐前水平。乔木地上碳增量在4个采伐强度中有显著差异。轻度采伐使得林分碳年增量显著高于对照,而重度采伐却明显降低了碳增量的增速。这是因为尽管采伐显著提高了林分保留木和进界木的生长量,但高强度采伐造成的林内环境变化、树木受伤等增加了样地内树木的死亡率,使得净碳增量较低。采伐对小径级树木（胸径小于20 cm）的生长（碳增量）有显著的促进作用,而大径级树木（胸径大于30 cm）的碳增量在不同采伐处理之间没有显著影响。将采伐强度与碳增量进行拟合,得到采伐强度为28.4%时碳储量年增量达到最大值。  结论  从本研究结果来看,阔叶红松林的采伐强度在15% ~ 30%是较为合理的。轻度到中度的采伐尽管在短期内会引起植被碳储量一定程度的降低,但通过对林分结构进行调整,加速了保留木和进界木的生长,使得碳增量较快。同时,胸径在20 ~ 30 cm的树木对整个林分的碳增量贡献最大,生长潜力也较大,意味着森林经营时应特别考虑保留这一径级的树木。总之,采伐强度的设定应综合考虑木材生产、生态系统恢复、森林植被碳汇功能等多种因素。      

基于空间约束的村级森林收获调整研究

【目的】探索建立具有空间相邻约束的森林收获调整模型的方法,为制定乡村集体林的采伐规划、实现森林资源的可持续利用提供方法和依据。【方法】以福建省永安市洪田村的杉木用材林为研究对象,利用森林资源档案数据,将空间相邻约束纳入到森林采伐作业中,运用混合整数规划方法,构建村级森林收获调整的空间优化模型。【结果】在未来10年内,洪田村杉木用材林的最大允许采伐量为8 623.5m3;根据最优可行解可以确定各小班的采伐决策和具体地点,有效阻止采伐相邻斑块,保证利用成熟林、过熟林而避免采伐未成熟林;2个分期的木材收获量分别为4 106.5和4 517m3,实现了木材的均衡生产。【结论】村级森林收获调整的空间优化模型在保证最优采伐量的同时,有效保护了当地生态环境,促进了森林保护与利用的良性循环。     

林分碳贮量测算方法的研究

利用换算因子连续函数法构建了林分蓄积量与生物量的转换模型.首次提出了木材气干密度与全干密度的不同及对碳密度求算的影响,并给出了修正系数.由木材的化学物质构成比例和分子量导出了由林分生物量估算林分碳贮量的实用模型,从而实现了在林分尺度上由二类调查的小班每公顷蓄积量到小班碳贮量的转换.利用该模型计算得到研究地区的有林地平均碳密度1994年为85.06 t/hm2,2002年为88.13 t/hm2,将其间因抚育采伐损失的碳贮量158 785 t计入其中,则碳密度的增长量为1.10 t/ (hm2#8226;a).利用GIS对1994年和2002年的碳密度的分布进行了表示和叠加,结果显示碳密度增加的面积略大于减少的面积,森林抚育采伐和非法采伐是碳密度减少的主要原因.      

云南省建水县不同石漠化治理模式下碳储量功能评估

目的石漠化综合治理引起的土地利用变化改变了土壤呼吸条件和地表植被,进而对生态系统的碳储量功能产生影响。本文为揭示区域不同发展模式下石漠化综合治理对碳储量功能的影响。方法本文以云南建水县为案例,基于Dyna-CLUE和InVEST模型,以2015年为基期,模拟和预测了县域未来10年3种发展情景(快速发展、石漠化治理、规划发展)下土地利用变化对碳储量影响。结果(1) 石漠化治理情景下,相比2015年,2025年乔木林、建设用地、园地、水域面积均有所增加;而未利用地、耕地、草地和灌木面积有所减少。快速发展情景下,相比于2015年,耕地、园地、建设用地、乔木林和水域的面积有所增加。未利用地、灌木和草地面积有所减少。规划发展情景下,相比2015年,耕地、园地、草地、建设用地、灌木和水域面积有所增加。未利用地和乔木林面积有所减少。(2)2025年,石漠化治理情景下建水县的碳储量为318.72×105 t,相比于2015年,增加23.94×105 t,该情景为研究区提升了最多的碳储存量;快速发展情景延续之前趋势,碳储量总量为301.07×105 t,相比于2015年增加了6.29×105 t;规划发展情景下,碳储量总量为284.89×105 t,相比于2015年损失了9.89×105 t。结论研究反映了不同石漠化综合治理发展模式对土地利用格局及其岩溶生态系统碳储服务的影响,可为政府管理人员区域发展模式的确定,和利益相关者实施石漠化治理策略提供参考。      

暖温带-亚热带过渡区鸡公山不同海拔天然松栎 混交林生态系统碳库特征

河南省鸡公山位于暖温带-亚热带过渡区,马尾松(Pinus massoniana Lamb)栎类混交林是该区域的典型林分类型。分别在鸡公山海拔200、400和600 m的天然松栎混交林分中设置样地,调查分析松栎混交林生态系统土壤碳密度和碳储量,测定林下植被层和凋落物层碳储量,用生物量方程法估测了乔木层各组分的生物量及碳储量,并与鸡公山天然落叶栎林生态系统总碳储量作了比较分析。结果表明,松栎混交林生态系统总碳储量为179.74t·hm-2,空间分布特征表现为乔木层(97.57 t·hm-2)土壤层(70.56 t·hm-2)凋落物层(10.57 t·hm-2)灌木层(0.83 t·hm-2)草本层(0.21 t·hm-2)。在不同采样层次上碳含量存在显著差异。200、400和600 m 3个海拔高度上,松栎混交林生态系统仅在土壤层碳储量存在显著差异(P0.05),其他各层次差异均不显著;土壤层碳储量随着海拔升高而显著增加,随着土层深度增加而显著降低(P0.05)。松栎混交林生态系统总碳储量与林分密度正相关,随着样地林分密度的增加而呈现上升趋势。松栎混交林总碳储量高于落叶栎林,但二者之间没有显著差异。这些结果揭示了该地区松栎混交林生态系统碳储量的分布特征,也为当地碳汇林业的经营提供了依据。     

碳汇目标下农户森林经营最优决策及碳汇供给能力——基于浙江和江西两省调查

增加森林碳汇已成为应对气候变化的重要举措.基于浙江和江西两省农户调研数据,以杉木为案例树种,引用生长模型、修正的Faustmann模型碳密度和价格数据,对单一和碳汇木材复合经营目标下的杉木最佳轮伐期和林地期望值进行比较研究,并模拟了不同碳价格和利率水平下的变化,同时绘制了农户的碳汇供给曲线.可以发现,在碳汇林经营模式下,基于目前的杉木市场价格远高于碳价格的现实,农户的经营采伐决策并不会发生明显改变,从而导致在大范围的碳价格变动下碳汇的供给也没有显著增加,这也说明木材收益和碳收益的两个不同经营目标是协调的.同时,基于碳汇经营模式下的杉木林地期望值增长迅速,碳汇林地潜在投资价值巨大,也意味着森林碳汇对于土地利用改变可能会产生巨大影响.     

杉木人工林碳汇木材多功能经营的最优轮伐期

  目的  探讨不同条件下杉木人工林碳汇木材多功能经营的最优轮伐期及收益的变化，为杉木人工林多功能经营和决策提供科学依据。  方法  以江西省崇义县杉木人工林为研究对象，基于31块固定样地的多期调查数据，以Faustmann-Hartman模型为基础，设计了3种模拟情景，情景1只考虑木材收益，情景2和3分别在情景1的基础上依次纳入地上生物量碳汇收益和死亡有机质碳汇收益，不同情景分析了不同碳价格、利率和立地质量对杉木人工林的最优轮伐期和林地期望值的影响。  结果  基准条件下（地位指数15 m、利率5%和碳价格77 元/t），林地期望值随着林分年龄的增加表现为先增加后减小，情景1和情景2的最优轮伐期均为21年，情景3为20年，最优轮伐期下情景2和3的林地期望值对比情景1分别增加了23%和35%。随着碳价格的增加，最优轮伐期和林地期望值分别呈现缩短和增加的趋势；同一碳价格下，3种情景的最优轮伐期最多相差达4年，且随着碳价格的增加，最优轮伐期的差异也在逐渐增大。随着利率的增加，最优轮伐期和林地期望值均呈现减小趋势；当利率增至7%时，林地期望值大幅降至10%以下，情景1甚至出现了负数。随着地位指数的增加，3种情景下林地期望值均显著增加，最优轮伐期则逐渐缩短。  结论  当前杉木经营的环境下，碳汇收益的增加对最优轮伐期的影响不明显，但能显著增加林地期望值，因此有利于增强经营者从事人工林多功能经营的积极性。碳价格、利率和立地质量可显著影响最优轮伐期和林地期望值。      

基于森林空间收获问题的模拟退火算法邻域搜索技术比较

邻域搜索是当前提高启发式算法求解效率的核心技术之一,然而近期关于该搜索策略的性能却产生了较大争议。模拟退火算法作为一种典型的启发式算法,已广泛应用于一系列的林业规划问题。为此,本研究以模拟退火算法为例,系统评估2种不同邻域搜索技术在森林空间收获安排问题中的应用效果。规划模型以50年规划周期(10个规划分期)内的最大化木材收获为目标函数,以蓄积均衡收获、蓄积期末存量、单位限制模型和绿量限制等为主要约束条件。测试方法以模拟退火算法为原型,以每次优化过程中随机选择的小班数量为标准,共包括1-邻域和2-邻域2种不同的搜索技术。模拟规划数据由3个假设的栅格数据集组成,其共产生了3293个(林分Ⅰ)、29536个(林分Ⅱ)和81625个(林分Ⅲ)0-1型决策变量。研究结果表明:模拟退火算法2-邻域搜索技术能够提高各规划问题的最大目标函数值;但当规划问题的决策变量数(或小班数量)较大时(即林分数量≥3600),单纯增加邻域范围并不能提高规划问题的平均目标函数值。因此,鉴于模拟退火算法的优化结果对规划问题具有较高的敏感性,因此森林经营决策人员应慎重选择模拟退火算法邻域搜索作为相关规划问题的优化求解技术。      

基于分类分析的中国碳交易价格变化分析——兼对林业碳汇造林的讨论

目的为了加强对中国碳交易市场价格的管理,推动林业碳汇造林的发展,调动碳汇造林者的积极性,本文对2013年以来中国碳交易试点的碳交易价格进行了分析,以期为相关管理决策提供参考。方法研究选取2013年6月至2018年3月中国碳排放权交易市场的实际交易数据,采取分类分析中聚类分析和判别分析的方法对2013年以来中国碳交易试点的碳交易价格进行分析。结果我国的碳排放权交易市场价格存在明显的波动性和规律性,每年6月或7月和1月及2月份是碳市场最为活跃的时期,且在周期性波动中,交易价格明显发生变化。碳交易价格共分为3类,即1—5月份交易价格为第1类;6—7月份交易价格为第2类;8—12月份交易价格为第3类。另外,在碳交易价格周期性波动中,每年4月份、9月份的碳交易价对价格划分的影响较大,且对交易价格类型的划分的影响显著。另外,研究还对林业碳汇造林进行了讨论,指出按目前的碳市场价格进行林业碳汇交易,其收益远低于当前的林业碳汇平均造林成本。目前的林业碳汇造林平均成本约为28 812.08元/hm2,造林30年的林业碳汇平均收益为14 102.58元/hm2。这是在目前的碳汇管理中迫切需要解决的问题。结论我国的碳排放权交易市场价格存在明显的波动和规律性,且价格的波动幅度较大。一年中的碳交易价格呈现3次近似的“Ⅴ”字型变化。目前,我国林业碳汇造林的平均成本远高于按目前碳市场交易价格所获得的平均收益,从经济上来说是十分不划算的,这种情况应该引起人们的注意。      

基于LUCC的承德市域生态系统服务价值演变分析与优化研究

  目的  城市市域范围绿色空间生态系统服务价值的量化评估是国土空间规划中重要的工作基础,在价值测度的基础上对其进行演变预测,更有助于规划者了解并衡量城市市域范围内现有生态存量与未来发展趋势和潜在问题,从而预先进行规划回应。  方法  为明确承德市域土地空间利用演变对区域生态系统服务价值的影响,结合RS与GIS技术,对承德市市域范围内土地利用/覆被变化（Land Use/Land Cover Change, LUCC）演变特征进行分析,同时利用单位面积价值当量因子法对承德市域范围生态系统服务价值进行测算,在此基础上运用CA-MARKOV模型预测2026年承德市域土地利用演变趋势和生态空间存量和生态系统服务价值变化情况。  结果  承德市域生态系统服务价值总体呈现明显下降趋势。1980—2018年间（1980、1990、2000、2010、2018年,共5期）承德市域生态系统服务价值总量分别为1 038.51亿、1 035.93亿、1 036.09亿、1 009.71亿、999.36亿元。同时,模拟结果显示,2026年承德市域预测服务价值仍将处于下降趋势,价值降幅约为9.97亿元。  结论  承德市域生态系统服务价值空间维度呈现明显斑块状分布,核心服务功能集中在西北部和南部林地区域,时间维度出现显著功能缩减,核心缩减区域集中在各市县已建成区边缘区域。本研究从空间分布、时间演变和发展预测等多方面总结了承德市域生态系统服务功能演变和空间变化规律,从而为承德市域后续国土空间发展规划和管控策略的拟定提供依据。      

森林经理学:继承与发展

经过数百年的发展,凝结人类森林经营思想的森林经理学形成了根深于古典自由经济学地租理论,以木材永续收获为目标,立地、密度、生长为基本原理,法正林为理论模型,收获调整为技术核心,森林经营规划为综合体现的适用于商品林经营的森林经理学知识体系。但是,随着人类发展观的改变,在森林经营的思想上也发生了深刻的变化,这种变化主要体现在森林经营的目标从木材永续收获转向了以生物多样性为本质特征的生态系统完整性的维持。已有的森林经理学知识体系已经不能适应这一森林经营思想转变的需要。基于上述认识,认为需要在继承的基础上建立新的森林经理学知识体系,包括确立以生态系统完整性为森林经营的目标,吸收尺度、等级系统、干扰、异质性和生物多样性为森林经营的基本原理,发展适应生态系统完整性维持的自然干扰模型为森林经营的理论模型,形成以现代生态科学为基础的集时空优化为一体的森林经理规划方法和技术,接受森林认证机制为森林经营行为价值取向的判断机制。     

山东省木材供需系统计量经济联立方程模型的应用研究

本文利用已建立的计量经济联立方程模型对山东省木材供需系统的结构进行了详细的弹性分析,揭示了其中的内在规律性.同时,预测了“八五”期间以至本世纪末山东省的木材供给最、需求量及木材的市场价格,为制定山东省林业经济与技术的发展规划提供了有价值的参考依据.     

碳达峰碳中和背景下中国森林碳汇潜力分析研究

[目的]核算我国森林资源碳储量和价值量,摸清我国森林资源家底,了解森林资源状况,合理制定林业发展规划.预测森林碳储量及碳汇潜力,提高森林经营管理水平,为我国实现碳达峰碳中和的林业发展目标提供参考.[方法]利用1973?2018年间9次森林资源清查数据,采用森林蓄积量法核算我国森林资源总碳储量及其变化情况,并按照不同林种...