路衛(wèi)華

(中國林業(yè)科學(xué)研究資源昆蟲研究所，云南 昆明 650224)

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元謀干熱河谷蘇門答臘金合歡×赤桉混交林的效益分析

路衛(wèi)華

(中國林業(yè)科學(xué)研究資源昆蟲研究所，云南 昆明 650224)

以元謀干熱河谷區(qū)赤桉、新銀合歡等純林為參照，對蘇門答臘金合歡×赤桉混交林進行調(diào)查和綜合生態(tài)經(jīng)濟效益分析。結(jié)果表明：蘇門答臘金合歡×赤桉混交林首伐期生物產(chǎn)出量(干物質(zhì))為19.20 t/hm2，按照其熱值折合標準煤約11.8 t/hm2，明顯地高于赤桉純林(7.08 t/hm2)、銀合歡純林(5.47 t/hm2)和蘇門答臘金合歡純林(2.97 t/hm2)；絕對經(jīng)濟效益(純收入)1.23 萬元/hm2，分別是赤桉純林(0.74萬元/hm2)的1.7倍、銀合歡純林(0.42 萬元/hm2)的3.0倍和蘇門答臘金合歡純林(0.14 萬元/hm2)的9.2倍；投入產(chǎn)出比為1.0∶5.9，略低于赤桉純林(1.0∶6.2)，但明顯高于銀合歡純林(1.0∶2.9)和蘇門答臘金合歡純林(1.0∶1.6)純林。此外，該混交林模式具有高度的穩(wěn)定性，并能實現(xiàn)天然更新。

干熱河谷；蘇門答臘金合歡；赤桉；混交林；效益分析

元謀干熱河谷區(qū)(海拔<1 350 m)面積約1 006.02 km2，占該縣總面積的70.15%，具有豐富的光熱資源、地勢平坦、易于灌溉、交通方便，盛產(chǎn)冬春反季、無公害蔬菜而聞名全國(每年農(nóng)民賣菜的收入近5億元)[1]，其植被恢復(fù)具有非常重要的意義。自20世紀60-70年代，相繼有許多科研單位、大專院校的專家學(xué)者在該地區(qū)進行植被恢復(fù)的相關(guān)研究，有關(guān)內(nèi)容先后納入國家林業(yè)部長江上游防護林體系建設(shè)和農(nóng)業(yè)部的長江流域水土保持建設(shè)，以及云南省的科技攻關(guān)等項目進行重點研究，并取得了重要成果[2-5]。針對元謀干熱河谷坡地形破碎、土質(zhì)低劣、地表水匱乏、土壤貧瘠的狀況[6]，有學(xué)者提出了構(gòu)建以喬木樹種為主的復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)，并在林帶內(nèi)進行胡同式的農(nóng)業(yè)耕種[7]；將植被恢復(fù)與生物產(chǎn)品開發(fā)結(jié)合，構(gòu)建了不同類型的植被恢復(fù)模式如薪炭林[8]、樹葉飼料林[9]、生物產(chǎn)品原料林[10]等；也有學(xué)者試圖通過減少群落植株密度和生物量，建立適度的喬木層密度和適度的灌草層組成的復(fù)層林，以促進該區(qū)域的植被恢復(fù)[11]。從而建立一個穩(wěn)定的生物群落，為元謀干熱河谷坡地植被恢復(fù)的最終目標，而生物群落穩(wěn)定性的重要標志，就是要能實現(xiàn)天然更新。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，除鄉(xiāng)土樹種車桑子(Dodonaeaviscosa)外，2011—2013年在元謀小橫山和嶺莊后山建立的蘇門答臘金合歡(Acaciasuma)×赤桉(Eucalyptuscamaldulensis)混交林已形成了一個比較穩(wěn)定的生物群落，其特點是在生產(chǎn)薪炭材和非木材林產(chǎn)品的同時，還可以實現(xiàn)天然更新、自我復(fù)壯[12-13]。本研究目的在于對該模式的生態(tài)經(jīng)濟效益進行剖析和比較，以供該地區(qū)植被恢復(fù)工程的建設(shè)作參考。

1 研究方法

研究地位于元謀縣城西北的小橫山，坡度5°～10°，土質(zhì)極差，石礫含量50%～70%。氣候類型為南亞熱帶干旱河谷氣候類型，年均溫22.8 ℃，年均降雨量610 mm，5月末至10月初為雨季，10月至翌年5月為旱季，干旱期近7個月，年蒸發(fā)量3 910 mm，為年降水量的6.4倍，年均相對濕度為53 %。

1.1 研究對象

以2011—2013年在元謀縣城西北的小橫山和老板莊后山建成的薪炭林試驗示范區(qū)(面積約200 hm2)內(nèi)的蘇門答臘金合歡×赤桉混交林為研究對象，與該混交林同時期建立的蘇門答臘金合歡、新銀合歡(Leucaenaleucocephala)和赤桉純林為參照對象。其中新銀合歡為元謀干熱河谷坡地沖刷溝治理中表現(xiàn)最好的1個樹種[14]。

在混交林中赤桉與蘇門答臘金合歡的混交比例為1∶2，栽2行蘇門答臘金合歡，栽1行赤桉；定植株行距均為1.5 m×1.5 m，即定植密度5 000株/hm2。作為純林參照，銀合歡、蘇門答臘金合歡定植株行距(密度)均與混交林相似，但赤桉純林定植株行距較大，為1.5 m×3.0 m(密度約2 300株/hm2)

調(diào)查時上述混交林及參照純林的林齡已達20 a，當年定植的第一代林木如赤桉、新銀合歡和蘇門答臘金合歡的高生長已基本停滯，但是在蘇門答臘金合歡 × 赤桉混交林中天然更新的植株生長卻很茂盛。

1.2 調(diào)查與測定方法

1) 樣地設(shè)置：生物量調(diào)查樣方大小為100 m2(10.0 m×10.0 m)，每類林分按“品”字形布置3塊?？葜β淙~收集樣方大小為1.0 m2(1.0 m×1.0 m)， 每類林分對角線布置3塊，每年取樣1次。

2) 生物量調(diào)查：對抽中的樣方實行皆伐，伐樁高10 cm，對伐倒木分別剔出的莖干、樹枝和樹葉進行稱量，以統(tǒng)計其新鮮生物量。同時，從伐倒木中選擇標準木分別抽取樹干、樹枝和樹葉一定數(shù)量(2～3 kg)新鮮樣品，帶回室內(nèi)風(fēng)干、粉碎，測定其風(fēng)干質(zhì)量。并進行第2次抽樣，將樣品裝入稱量品內(nèi)，送入烘箱內(nèi)105 ℃下烘至恒質(zhì)量，算出新鮮生物量的折干率，最后根據(jù)不同器官的折干率統(tǒng)計出生物量絕干質(zhì)量。

3) 枯枝落葉收集：林內(nèi)枯枝落葉量按照小樣方法收集和統(tǒng)計。

4) 熱能產(chǎn)值測定：采用氧彈式熱量計法[15]，先分別測出莖干、樹枝和樹葉的低熱值，然后根據(jù)薪炭林不同組成部分的生物量計算出單位面積的薪炭林熱能產(chǎn)值。

5) 樹葉營養(yǎng)成分分析：按照飼料分析標準方法[16-22]進行。

1.3 效益評價及成本核算方法

1.3.1 效益評價依據(jù) 投入/產(chǎn)出比，產(chǎn)品用途與價值，解決當?shù)匦枨蟮那闆r，系統(tǒng)營養(yǎng)循環(huán)。效益評價有2種方法：1)相對效益法，以投入/產(chǎn)出比表示。其中投入部分包括活勞動和物化勞動?；顒趧右怨べY(元)或單位時間工資(元/h)表示；物化勞動以原材料、燃料、動力等物資消耗數(shù)量乘以相應(yīng)的物資價格來表示。因此，投入的總和就可用統(tǒng)一的貨幣量來衡量。2)絕對效益法，就是林產(chǎn)品總產(chǎn)值(元)與總投入(元)之差。只有二者之差大于1，才有經(jīng)濟效益。對造林項目綜合效益的評價，通常是指對森林的經(jīng)濟、社會和生態(tài)三大效益進行評價。

1.3.2 效益評價方法[17]采用貨幣單位為主，自然單位為輔。貨幣單位為商品價值的比較，它可以把各行業(yè)各企業(yè)的經(jīng)濟效益通過貨幣的形式統(tǒng)一起來，以鮮明而具體的數(shù)字直接進行比較。自然單位為使用價值的比較，如原材料的變化以t、kg表示，動力變化以kW表示等。但是，自然單位只能表示特定的結(jié)果，不能反映多個項目使用價值總量，不同的自然單位不能比較和累加[23]。

1.3.3 林產(chǎn)品實物量的核算 按照對應(yīng)的食物計量單位，核算在一段時期內(nèi)各種林產(chǎn)品產(chǎn)出實物量。從效用的角度出發(fā)，本研究中林產(chǎn)品實物量核算范圍包括小徑材和非木質(zhì)的樹葉(飼料)、種籽、枯枝落葉等。其中小徑材可用作薪炭材，亦可用作礦柱用材；樹葉、種籽可做飼料，枯枝落葉是林木與土壤間能量轉(zhuǎn)換和營養(yǎng)循環(huán)的基礎(chǔ)。

1.3.4 林產(chǎn)品價值量核算方法 在抽樣調(diào)查林產(chǎn)品實物量的基礎(chǔ)上對其價值量的核算，采用的是市場價格法。

1.3.5 成本計算 活勞動(用工量)和物化勞動(種子、肥料、農(nóng)藥等的用量數(shù)據(jù)采自文獻[8]。價格參照目前市場價格。

2 結(jié)果與分析

2.1 生物質(zhì)能源林的投入及產(chǎn)出

混交林及新銀合歡、赤桉、蘇門答臘金合歡純林中主要薪炭林樹種投入及產(chǎn)出情況統(tǒng)計結(jié)果見表1～2。

表1 元謀薪炭林首伐期投入統(tǒng)計Tab. 1 Input of the fuel-wood forest in Yuanmou

注：種苗數(shù)包括按照設(shè)計密度需要投入苗木的數(shù)量和后期補植苗木數(shù)(約15%)。

表2 元謀薪炭林首伐期產(chǎn)出統(tǒng)計Tab.2 Output of the fuel-wood forest in Yuanmou

由表1～2可知，在干熱河谷區(qū)每營造生物質(zhì)能源林1 hm2，需要投入種苗數(shù)量混交林及新銀合歡、蘇門答臘金合歡純林均為5 150株(含15%的補植苗)，赤桉純林約需2 600株；物資方面，鈣鎂磷等化肥約50 kg，農(nóng)藥(包括硼肥、高丙體、百菌清、氧化樂果等)2.1 kg；勞動力200～350人。若以3 a為1個輪伐期計算，蘇門答臘金合歡×赤桉混交林首伐期單位面積生物質(zhì)產(chǎn)量(干質(zhì)量，下同)為19.20 t/hm2。其中薪材17.30 t/hm2，樹葉1.90 t/hm2；另外每年以枯枝落葉形式歸還林地的生物量達3.30 t/hm2。與純林相比較，混交林總生物產(chǎn)量分別是赤桉純林的1.70倍、新銀合歡純林的2.3倍和蘇門答臘金合歡純林的4.2倍；歸還林地的枯枝落葉量，分別是赤桉純林的1.9倍、新銀合歡純林的1.8倍和蘇門答臘金合歡純林的3.0倍。

2.2 混交林分的能源產(chǎn)出

作為生物質(zhì)能源林，主要產(chǎn)品生物量包括主干材、枝丫材和樹葉(表1～2)。由表2可知，蘇門答臘金合歡×赤桉混交林首伐期生物產(chǎn)出量(干物質(zhì))為19.20 t/hm2，其中包括主干材13.40 t/hm2、枝丫材3.90 t/hm2和樹葉1.90 t/hm2，另外還有枯落物3.30 t/hm2。

混交林及新銀合歡、赤桉、蘇門答臘金合歡純林能源產(chǎn)出(熱能產(chǎn)值)測算結(jié)果見表3。

表3 元謀薪炭林熱能產(chǎn)值測算結(jié)果Tab.3 Calculation of heat production value of the fuel-wood forest in Yuanmou

由表3可知，蘇門答臘金合歡×赤桉混交林首伐期單位面積生物質(zhì)能源林的總熱能產(chǎn)值為8.26×107kJ/hm2(合標準煤11.8 t/hm2)。其中主干材熱能產(chǎn)值5.64×107kJ/hm2(合標準煤8.05 t/hm2)，枝丫材1.62×107kJ/hm2(合標準煤2.32 t/hm2)，樹葉0.97×107kJ/hm2(合標準煤1.39 t/hm2)。此外，每年單位面積枯枝落葉尚能貯存能量大約1.69×107kJ/hm2(合標準煤2.42 t/hm2)。

2.3 混交林分的效益分析

2.3.1 經(jīng)濟效益分析 在元謀干熱河谷區(qū)，發(fā)展蘇門答臘金合歡×赤桉混交林的目標之一，就是要為當?shù)靥峁┬讲哪茉串a(chǎn)品，以緩解當?shù)鼐用竦哪茉葱枨蟆y定結(jié)果表明，首伐期可提供的薪材生物量為17.30 t/hm2，熱能產(chǎn)值為7.26×107kJ/hm2，折合標準煤為10.36 t/hm2。其中主干材生物量為13.40 t/hm2，熱能產(chǎn)值為2.64×107kJ/hm2，折合標準煤為8.05 t/hm2；枝丫材生物量為3.90 t/hm2，熱能產(chǎn)值為1.62×107kJ/hm2，折合標準煤為2.31 t/hm2(表3)。

蘇門答臘金合歡在干熱河谷薪炭林除薪材之外，一個重要的用途就是生產(chǎn)飼料，分析結(jié)果表明，蘇門答臘金合歡作為飼料的潛力很大。上述5個樹種除赤桉外，粗蛋白含量達17 %～20 %，粗脂肪5 %～8 %，粗纖維10 %～30 %。在樹葉蛋白中含有18種氨基酸，其中6種禽畜生長發(fā)育所必須的氨基酸。另外，從所含微量元素看，樹葉飼料也具有一定的特色。蘇門答臘金合歡鐵(Fe)含量為50 μg/g，高于玉米(Zeamays)，低于酵母和苜蓿(Medicagodenticulata)；銅(Cu)含量為20 μg/g，處于樹葉飼料之首；錳(Mn)含量為10 μg/g，高于玉米，低于苜蓿和酵母；鋅(Zn)含量40 μg/g，高于苜蓿和玉米，低于酵母。

混交林及新銀合歡、赤桉、蘇門答臘金合歡純林經(jīng)濟效益綜合測算結(jié)果見表4。

表4 元謀經(jīng)濟能源林效益測算結(jié)果Tab.4 Evaluation of benefits of the economic energy forest in Yuanmou

注：桉樹苗價格為0.50元/株；銀合歡、蘇門答臘金合歡苗0.40元/株?；旖涣旨靶裸y合歡、赤桉、蘇門答臘金合歡純林鈣鎂磷費用為75 元/hm2；混交林及新銀合歡、赤桉純林硼肥費用為5.1 元/hm2，高丙體費用為9 元/hm2，百菌清費用為11.8元/hm2，氧化樂果費用為21.6 元/hm2。根據(jù)2013年薪柴零售市場分析報告，薪材價格750元/t，樹葉飼料1 000 元/t。

由表4可知，蘇門答臘金合歡×赤桉混交林首伐期生產(chǎn)成本(2 525.83 元/hm2)相對較高，其次是銀合歡純林(2 182.50元/hm2)、蘇門答臘金合歡純林(2 135.00元/hm2)，赤桉純林最低(1 422.50 元/hm2)。在其成本構(gòu)成中，混交林種苗費占95%，高于銀合歡純林(占94.39 %)和赤桉純林(占91.39 %)，低于蘇門答臘金合歡純林(占96.48%)。

混交林分的收入主要包括薪材和樹葉飼料，根據(jù)測算(表4)，混交林首伐期產(chǎn)值為14 875.00元/hm2，明顯高于純林赤桉(8 775.00元/hm2)、銀合歡(6 325.00元/hm2)和蘇門答臘金合歡(3 475.00元/hm2)。其中在產(chǎn)值構(gòu)成中，薪材(12 975.00元/hm2)/樹葉飼料(1 900.00元/hm2)比值為6.8。與純林相比，近似于赤桉純林(6.3)，但明顯低于純林銀合歡純林(62.3)和蘇門答臘金合歡純林(33.8)。

對絕對效益(如純收入和勞動力分紅)和相對效益(投入/產(chǎn)出比)進行分析，蘇門答臘金合歡×赤桉混交林的經(jīng)濟效益明顯地優(yōu)于純林。測算結(jié)果表明，混交林的投入(2 525.83元/hm2)∶產(chǎn)出(1 4875.00元/hm2)比為1.0∶5.9，略低于赤桉純林(1.0∶6.2)，但明顯高于新銀合歡純林(1.0∶2.9)和蘇門答臘金合歡純林(1.0∶1.6)；混交林的單位面積純收入(林產(chǎn)品總收入-總成本)為1 2349.17元/hm2，明顯高于赤桉純林(7 352.50元/hm2)、新銀合歡(4 142.50元/hm2)和蘇門答臘金合歡(1 340.00元/hm2)；經(jīng)營混交林的勞動力分紅值為47.72元/人，也明顯地高于赤桉純林(21.16元/人)、新銀合歡純林(12.46元/人)和蘇門答臘金合歡純林(6.25元/人)。

2.3.2 生態(tài)效益分析 在元謀干熱河谷區(qū)人工林的生態(tài)效益主要體現(xiàn)在增加土壤能量和調(diào)節(jié)小氣候2個方面。測算結(jié)果表明，蘇門答臘金合歡×赤桉混交林每年單位面積的落葉(絕干材)約3.30 t/hm2，按能量計算，相當于給土壤投入能量1.69×107kJ/hm2。分別是赤桉純林(0.77×107kJ/hm2)的2.2倍、銀合歡(1.14×107kJ/hm2)的1.5倍和蘇門答臘金合歡(0.60×107kJ/hm2)的2.8倍。在調(diào)節(jié)小氣候方面，據(jù)1991年末觀測，小橫山試驗示范區(qū)內(nèi)，12月中下旬林內(nèi)氣溫陰坡為13.8 ℃，陽坡為14.7 ℃，曠地為16.0 ℃；林內(nèi)日平均相對濕度，陰坡70 % ，陽坡61 % ，曠地50 %。

3 結(jié) 語

在元謀干熱河谷區(qū)多種植被恢復(fù)模式中，蘇門答臘金合歡×赤桉混交林綜合效益優(yōu)勢較大。與赤桉、銀合歡等干熱河谷常見純林比較，此種混交林顯示了較高的穩(wěn)定性，它在元謀干熱河谷幾乎所有的土壤類型(如膨脹土、石礫土，甚至土林土柱)上都能實現(xiàn)天然更新，而銀合歡僅能在濕潤地帶(如沖溝)實現(xiàn)天然更新[12-13，18]，其他類型赤桉混交林最終都演化成了赤桉純林。說明蘇門答臘金合歡×赤桉混交林是元謀干熱河谷及其類似地區(qū)值得推廣的植被恢復(fù)模式，尤其在元謀1 300多hm2因干旱缺水且被長期荒蕪的土地上優(yōu)勢更加明顯。

在當今資源日趨緊張、人口壓力劇增的情況下，利用樹木特有潛能，對干熱河谷土地資源實施開發(fā)利用具有重要的現(xiàn)實意義。在元謀干熱河谷區(qū)長期荒蕪的土地上，培育蘇門答臘金合歡×赤桉混交林，可生產(chǎn)薪炭材或礦柱用材，也可提供一部分特用小徑材(如瓜、豆棚架撐桿)[8]，滿足當?shù)胤醇臼卟朔N植的需求，還可以獲得部分樹葉飼料[9]，彌補牧羊、牧牛飼料的不足。另外，在該模式推廣中還可為當?shù)厥Ｓ鄤趧恿μ峁┎糠志蜆I(yè)機會。所有這些都符合當?shù)卣吧鷳B(tài)建設(shè)產(chǎn)業(yè)化，產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)化”的林業(yè)發(fā)展方向。由此說明，蘇門答臘金合歡×赤桉混交林在干熱河谷區(qū)有良好的產(chǎn)業(yè)開發(fā)前景。

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(責任編輯 韓明躍)

Benefit Analysis ofAcaciasumaMixed Forest withEucalyptuscamaldulensisin Yuanmou Dry-Hot Valley

Lu Weihua

(Research Institute of Resources Insects, Chinese Academy of Forestry, Kunming Yunnan 650224, China)

In this paper，taking pure forests of previously createdEucalyptuscamaldulensisandLeucaenaleucocephalain the Yuanmou arid-hot valley as a reference, the comprehensive ecological and economic benefit of previously builtAcaciasumamixed forest withEucalyptuscamaldulensiswas investigated. The results showed that in the first rotation the biomass output of theAcaciasumamixed forests was up to 19.20 t/hm2, according to the calorific value of about 11.8 t/hm2of standard coal equivalent, and significantly higher than that of pure forest Eucalyptuscamaldulensis(7.08 t/hm2),Leucaenaleucocephala(5.47 t/hm2) andAcaciasuma(2.97 t/hm2); Its economic benefits (net income,￥12 300 per hm2) were theEucalyptuscamaldulensispure forest of 1.7 times, theLeucaenaleucocephalapure forest of 3 times and theAcaciasumapure forest of 9.2 times, respectively. The ratios of input to output (1.0∶5.9) slightly lower than theEucalyptuscamaldulensispure forest, but significantly higher than the two pure forests of theLeucaenaleucocephalaforest and theAcaciasumaforest. In addition, the mixed forest model had a high degree of stability and realization of natural regeneration. The suggests that in the dry-hot valley areas popularization ofAcaciasumamixed forests not only provide firewood, and non-timber products, and also has important practical significance for vegetation restoration, reconstruction.

Yuanmou dry-hot valley;Acaciasuma;Eucalyptuscamaldulensis; mixed forest mode; comprehensive economic benefit

2015-04-06

國家自然科學(xué)基金項目(31270704)資助；“十一·五”國家科技支撐項目(2007BAD32B02)資助。

路衛(wèi)華(1962—)，女，工程師。研究方向：林業(yè)建設(shè)管理。Email：eastgeneva@126.com

10.11929/j.issn.2095-1914.2015.05.009

S759.3

A

2095-1914(2015)05-0046-06