樊冬溫 ，楊雪峰 ，李應珍李國英，莊 巖，豐興秋，初興國

（1.國家林業(yè)局哈爾濱林業(yè)機械研究所，哈爾濱150086;2.中國林業(yè)科學院森林工程研究中心，哈爾濱150086;3.內(nèi)蒙古森工集團，內(nèi)蒙古牙克石022150;4.國家林業(yè)局大興安嶺林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設計院，黑龍江加格達奇 165000）

森林撫育是從幼林郁閉到進入近熟封育前圍繞著培育目標所進行的系統(tǒng)工程，森林撫育作業(yè)是以中幼齡林為對象，通過撫育間伐、人工修枝、割灌除草等進行的森林經(jīng)營活動［1］，本文只對大興安嶺林區(qū)森林撫育工程中的撫育間伐工程系統(tǒng)的輸入特性進行研究，以期為大興安嶺林區(qū)森林撫育工程技術要求標準的產(chǎn)出提供支撐。

森林撫育工程系統(tǒng)的輸入特性是其工程系統(tǒng)運行的基礎、動力和依據(jù)，其內(nèi)容復雜，歸結起來有:林分因子、立地因子、技術要求和撫育方法等。按工程的階段可將輸入特性劃分為工程工藝設計過程的輸入特性和工程運行系統(tǒng)的輸入特性，按輸入內(nèi)容的特性可分為指導性、約束性和功能性三種輸入特性［2］。

1 森林撫育工程工藝設計過程的輸入特性

1.1 指導性特性

指導性特性包括:森林生態(tài)系統(tǒng)主體功能、生態(tài)系統(tǒng)服務功能和撫育目標。

1.1.1 森林生態(tài)系統(tǒng)主體功能

大興安嶺地區(qū)的森林資源是我國木材的重要產(chǎn)區(qū)和戰(zhàn)略儲備基地，是松嫩平原和呼倫貝爾草原的天然生態(tài)屏障，是嫩江等主要河流的發(fā)源地和水源涵養(yǎng)地。“全國森林資源經(jīng)營管理分區(qū)施策導則”中對大興安嶺地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)主體功能的定位見表1。

表1 大興安嶺林區(qū)森林資源經(jīng)營管理區(qū)森林生態(tài)系統(tǒng)的主體功能Tab.1 The main functions of the forest ecosystem in the forest resource management region of Daxing'anling

1.1.2 生態(tài)系統(tǒng)服務功能

參照現(xiàn)代生態(tài)學和LY/T 1721《森林生態(tài)服務功能評估規(guī)范》，森林生態(tài)服務的類型［3－6］歸納為:

（1）產(chǎn)品提供。木材資源、非木質(zhì)林產(chǎn)品、藥材、水和遺傳基因等。

（2）調(diào)節(jié)與支持功能。涵養(yǎng)水源、凈化大氣環(huán)境、凈初級生產(chǎn)力、固碳釋氧、保育土壤、積累營養(yǎng)物質(zhì)、防風固沙和物種保育等。

（3）文化功能。森林游憩、文化知識教育和美學等。

大興安嶺地區(qū)的主要林分的生態(tài)系統(tǒng)的服務功能是涵養(yǎng)水源、保育土壤、固碳、釋氧、提供負離子、吸收二氧化碳等功能。大興安嶺地區(qū)針葉樹種主要有興安落葉松，闊葉樹種主要有白樺和楊樹。林分類型主要有針葉純林、闊葉純林、針闊混交和闊葉混交等。根據(jù)中國森林生態(tài)服務功能評估項目組著的《中國森林生態(tài)服務功能評估》所提供的數(shù)據(jù)，大興安嶺地區(qū)不同林分類型生態(tài)服務功能單位面積質(zhì)量和總物質(zhì)量，生態(tài)系統(tǒng)服務功能總價值比較高［7－8］。表2為大興安嶺地區(qū)主要林分類型生態(tài)服務功能單位面積價值。

表2 主要林分類型生態(tài)服務功能單位面積價值的比較Tab.2 Comparison of the value of ecological function per unit area for major stand types

由表2可以看出，除落葉松林分類型單位面積價值偏低外，其余林分類型均3.35～6.19萬元/hm2·a－1之間。

雖然落葉松純林分類型在某些功能單位面積物質(zhì)量和單位面積價值偏低，但是落葉松林分類型是大興安嶺地區(qū)的主要林分類型，其功能的總物質(zhì)量和功能總價值是相當大的。

1.1.3 撫育目標

森林撫育工程的撫育目標是確定撫育對象、撫育方法和撫育技術要求的重要依據(jù)。在森林撫育工程實施前就應確定森林撫育工程的撫育目標。撫育目標的確定是以生態(tài)系統(tǒng)主體功能為導向，以符合生態(tài)系統(tǒng)服務功能要求為原則，依據(jù)撫育林分的森林類別、林種及其功能要求、樹種及其生長特性和生長現(xiàn)狀而確定的。

1.2 約束性特性

約束性特性包括立地因子和林分因子。立地因子和林分因子是森林撫育工程系統(tǒng)的環(huán)境條件，因此也是環(huán)境特性，是“工程系統(tǒng)”運行的基礎。

1.2.1 立地因子

（1）地貌類型。山地陽坡、山地陰坡、山地脊部、山地溝谷、丘陵、崗地、階地、河漫灘和平原等。

（2）地形。坡向、坡度、坡長、坡位和坡度級等。

（3）土壤因子。土壤干濕度、土壤硬度、土壤組成、土壤質(zhì)量、土壤的環(huán)境特征、土壤退化和土壤多樣性。

（4）區(qū)域環(huán)境因子。海拔、降水量和溫濕度變化等。

1.2.2 林分因子

（1）森林資源發(fā)展目標。森林覆蓋率、有林地面積、蓄積量、林地生產(chǎn)量、有害生物防治和森林防火程度。

（2）森林群落因子。群落結構 （平均樹高、平均胸徑、樹種構成、郁閉度、林下植被均高和蓋度、動植物種類）、森林群落喬木層生物量和林木生長量 （樹高年生長量和胸徑年生長量）。

（3）森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能因子。涵養(yǎng)水源（調(diào)節(jié)水量、凈化水質(zhì)）、保育土壤 （固土量、保肥）、固碳釋氧 （固碳、釋氧）、積累營養(yǎng)物質(zhì)、凈化大氣環(huán)境 （負離子量、吸收污染物、降低噪聲和滯塵）和森林防護 （農(nóng)田防護、防風固沙和河岸防護）。

（4）森林生態(tài)系統(tǒng)健康因子。病蟲害發(fā)生與危害、火災、氣候災害 （包括風、雪、水和旱災）、水土資源的保持、污染對森林的影響，與森林有關的災害和生物多樣性等。

2 森林撫育工程運行系統(tǒng)的輸入特性

通過調(diào)查立地因子和林分因子，將獲取的信息通過工藝設計將其轉化為定性的或定量的因子，作為森林撫育工程運行系統(tǒng)的輸入特性，即撫育工程運行的條件、撫育的對象、撫育的技術要求和撫育方法等［8］。

圖1為撫育間伐工程運行系統(tǒng)［9］，系統(tǒng)中有采伐、集材、歸裝和清林4個分系統(tǒng)，每個分系統(tǒng)又由若干個單元過程構成，分系統(tǒng)、單元過程相互關聯(lián)，構成一個有層次的整體，其目的就是實現(xiàn)撫育伐工程的總體目標，其中“間伐”分系統(tǒng)是“系統(tǒng)”核心，其余3個分系統(tǒng)是“間伐”分系統(tǒng)的延伸。在此只對森林撫育工程運行系統(tǒng)核心的輸入特性進行研究。

圖1 撫育采伐工程運行系統(tǒng)Fig.1 The system of forest tending engineering

2.1 約束性特性

工程運行系統(tǒng)的約束性特性包括撫育條件和撫育對象。撫育條件 （范圍）、撫育對象是森林撫育前對林分形態(tài)的要求。撫育條件是森林撫育前應具備的條件，撫育對象是森林撫育前確定去除的對象，如灌草、藤條、霸王樹、殘留木、枯立木、生長不良或無培育前途的林木等，所以說撫育條件和撫育對象也是工程運行系統(tǒng)的環(huán)境輸入特性。

撫育條件 （范圍）、撫育對象是森林撫育前對林分形態(tài)的要求。林種及其功能、樹種及其生長特性、林分的立地條件是確定撫育條件 （范圍）和撫育對象的基礎，綜合GB/T 15781《森林撫育規(guī)程》、國家林業(yè)局《森林撫育作業(yè)設計規(guī)定》等相關標準和文件法規(guī)，森林撫育前林分應具有的條件和撫育對象主要體現(xiàn)在如下方面［1，9］:

（1）撫育條件 （范圍）。包括:林木生長量、枯立木、瀕死木數(shù)量下層木或植被受光程度;幼樹高度/株數(shù)、更新頻度、幼苗、幼樹和植被蓋度要求;林分林木郁閉度、郁閉后目標林木受灌草等壓制程度。

（2）撫育對象。包括:有害木、過密或受害的輔助樹;影響樹木生長的灌木、霸王樹和上一代的殘留木;生長落后無培育前途的林木;易引起病蟲害的枯立木、風折木、瀕死木。

大興安嶺林業(yè)集團公司和內(nèi)蒙古大興安嶺林業(yè)管理局森林撫育工程運行過程系統(tǒng)撫育條件 （范圍）、撫育對象規(guī)定的相關因子見表3（摘自“內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)中幼齡林撫育補貼試點作業(yè)設計規(guī)定”和“大興安嶺林業(yè)集團公司中幼齡林撫育作業(yè)設計標準”）。

表3 大興安嶺林區(qū)森林撫育工程運行系統(tǒng)約束性輸入特性Tab.3 The constraint input characteristics of the forest tending engineering in Daxing'anling

2.2 功能性特性

功能性特性包括撫育技術要求和撫育方法。

撫育技術要求確定的基礎是林分的形態(tài)要求，即撫育條件和撫育對象，如林種及其功能要求、樹種及其生長特性要求、林下植被蓋度及其結構、立地條件、區(qū)域的海拔高度、降水溫濕度、區(qū)域的生態(tài)規(guī)劃和社會經(jīng)濟狀況等，因此，在確定撫育技術要求時，不僅要考慮生態(tài)要求，而且還要考慮實現(xiàn)的可能性［10］。

森林撫育工程運行系統(tǒng)技術要求 （間伐技術要求）主要體現(xiàn)在如下方面:

（1）林分群落結構的調(diào)整。

（2）撫育后保留株數(shù)、郁閉度、一次間伐強度。

（3）撫育后林分蓄積和平均胸徑。

（4）撫育時間和作業(yè)次數(shù)。

大興安嶺林業(yè)集團公司和內(nèi)蒙古大興安嶺林業(yè)管理局在森林撫育經(jīng)營活動中確定的森林撫育工程運行系統(tǒng)撫育技術要求 （間伐）的相關因子見表4（摘自“內(nèi)蒙古大興安嶺林區(qū)中幼齡林撫育補貼試點作業(yè)設計規(guī)定”和“大興安嶺林業(yè)集團公司中幼齡林撫育作業(yè)設計標準”）。

表4 大興安嶺林區(qū)森林撫育工程運行系統(tǒng)功能性輸入特性Tab.4 The functional input characteristics of the forest tending engineering in Daxing'anling

撫育方法是為實現(xiàn)撫育的林分指標要求 （撫育技術要求）而設定的方法，是林分指標轉化技術系統(tǒng)的設計依據(jù)，因此撫育工程運行系統(tǒng)撫育方法的輸入不僅關系到撫育工程運行系統(tǒng)的轉化特性和工程能力，還關系到工程的作用效應，特別是關系到實現(xiàn)工程總目標的長效作用效應。表5是GB/T 15781、LY/T 1646和大興安嶺林區(qū)森林撫育采用的撫育方法。

表5 大興安嶺林區(qū)森林撫育方法Tab.5 Forest tending methods in Daxing'anling

5 結束語

森林撫育是從幼林郁閉到近熟封育圍繞培育目標所進行的漫長而復雜的系統(tǒng)工程，工程系統(tǒng)的輸入特性是系統(tǒng)運行的基礎、動力和依據(jù)。采用系統(tǒng)工程的方法，通過對大興安嶺林區(qū)森林撫育工程中的撫育間伐工程系統(tǒng)的輸入特性進行的分析和研究，可以科學地和系統(tǒng)地梳理出大興安嶺林區(qū)森林撫育工程技術要求的標準內(nèi)容，從而為大興安嶺林區(qū)森林撫育工程技術要求標準的產(chǎn)出提供基礎和支撐。

】

［1］GB/T 15781－2009，森林撫育規(guī)程［S］.北京:中國標準出版社，2009.

［2］敖 景.基于過程的質(zhì)量管理體系策劃［M］.北京:中國標準出版社，2004.

［3］戈 峰.現(xiàn)代生態(tài)學［M］.北京:科學出版社，2008.

［4］LY/T 1721－2008，森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能評估規(guī)范［S］.北京:中國標準出版社，2008.

［5］GB/T 18337.3－2001，生態(tài)公益林建設技術規(guī)程［S］.北京:中國標準出版社，2001.

［6］LY/T 1646－2005，森林采伐作業(yè)規(guī)程［S］.北京:中國標準出版社，2005.

［7］中國森林生態(tài)服務功能評估項目組.中國森林生態(tài)服務功能評估［M］.北京:中國林業(yè)出版社，2010.

［8］樊冬溫，桂鵬東.森林工程生態(tài)控制.北京:中國林業(yè)出版社，2010.

［9］國家林業(yè)局.森林撫育作業(yè)設計規(guī)定.［林選發(fā)2012.191號文］2012.

［10］樊冬溫，楊學峰，李應珍，等.基于森林工程生態(tài)系統(tǒng)作用的撫育采伐工程設計審核的探計［J］.森林工程，2011，27（6）:65 －68.