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森林收获量调整方法

根据原则和有利于森林结构的调整,确定在一定时期内每年允许采伐的森林面积和蓄积的方法。确定森林经理对象的收获量(即森林采伐量),要求在轮伐期内每年采伐量保持长期稳定,则必须调整现实林的森林结构。科学确定森林收获量是调整森林结构,实现永续利用的手段之一。发展历史森林收获量调整法最早是在14至16世纪德、法等欧洲国家出现的区划轮伐法。它是将全林面积用轮伐期年数等分区划,每年采伐相等的森林面积。

根据原则和有利于森林结构的调整,确定在一定时期内每年允许采伐的森林面积和蓄积的方法。确定森林经理对象的收获量(即森林采伐量),要求在轮伐期内每年采伐量保持长期稳定,则必须调整现实林的森林结构。科学确定森林收获量是调整森林结构,实现永续利用的手段之一。

发展历史

森林收获量调整法最早是在14至16世纪德、法等欧洲国家出现的区划轮伐法。它是将全林面积用轮伐期年数等分区划,每年采伐相等的森林面积。

1759年贝克曼(J.K.Beckmann)提出材积配分法。它是将现有蓄积量和各林分生长到轮伐期所期望生长量总和分配到轮伐期各年,从而使轮伐期各年间能得到相等的年伐蓄积。

18世纪末,在上述方法基础上由哈尔提希(G.L.Hartig)和柯塔(H.V.Cotta)相继提出材积平分法、面积平分法和折衷平分法(见平分法)。前两种方法是将轮伐期分为若干施业期,然后将全林材积或面积平分于各施业期。折衷平分法吸取了材积平分法和面积平分法的长处,要求实现材积永续收获的同时,还谋求在将来实现面积的法正状态。

到19世纪初,西欧与中欧的资本主义工业已有相当发展,木材需要量随之剧增,大量森林被毁。因此,要求实现森林永续作业的主张日益受到重视。1826年由德国林学家洪德斯哈根(J.C.Hundeshagen)提出法正林理论。这个理论对森林经理学的发展曾起到积极作用,并成为的理论基础。法正蓄积法龄级法的收获量调整方法,就是由法正林理论产生的。法正蓄积法是在测定现实林蓄积量和生长量的基础上,以理想森林结构的法正蓄积作为调整收获量的标准。龄级法的基本思想,是在按森林经营类型编制龄级表基础上,通过采伐与更新,将现实林不均匀分配的龄级结构调整为均匀分配的龄级结构。在调整过程中,收获量大小决定于现实林中成熟林数量和各龄级森林面积和蓄积的分配情况。

1871年德国林学家尤代希(J.F.Judeich)改良龄级法为林分经济法。此法是在龄级法基础上考虑经济收益,提出以林地纯收益最高的年龄为轮伐期。林分经济法是把经济收益放在第一位,而将调整森林结构要求放在第二位。林分经济法的原则,至今在资本主义国家广为应用。

1836年马尔丁(K.L.Martin)提出按材积平均生长量确定森林收获量。其基本思想是:当作业级内龄级结构调整到均匀分配状态时,用生长量来控制收获量。

的收获量调整方法,不同于。1847年顾尔诺(A Gurnud)提出对异龄林采用检查法调整收获量。此法在1880年又经毕奥莱(H.Biolley)加以改进,应用于瑞士云、冷杉异龄林。检查法的基本思想是要在异龄林各径级之间按蓄积保持一定比例关系,以获得目的材种最大生长量和优良树种。为此目的,采用定期调查全林蓄积,用定期平均生长量来控制和调节收获量。

中国从50年代开始大规模进行森林经理工作,在《国有林森林经理规程》中提出了按成熟度、林龄、林况、生长量等公式计算森林采伐量。

收获量调整方法

收获量调整方法按同龄林和异龄林分为两类。

同龄林收获量调整方法

又分为面积控制法和材积控制法。

面积控制法

同龄林实现森林永续利用的理想结构,是要求经营单位各龄级的林分面积相等。因此,同龄林收获调整的主要任务是调整现实林各龄级不合理的林分面积分配。收获量按森林面积计算和控制,是同龄林实现森林调整的具体手段。从林业生产实践看,按面积控制伐区也较按材积控制伐区简便。所以面积控制法是森林经理确定采伐量常用的方法。按面积控制年伐量,首先是计算和确定年伐面积,然后根据年伐面积再计算年伐蓄积。面积控制法常用的公式有按面积轮伐公式、按成熟度公式、按林龄公式和按Hiebs模型等。

①按面积轮伐公式(见区划轮伐法)。

②按成熟度公式:

森林年伐量

按成熟度公式计算年伐量,是在一个龄级期间采伐掉现有的成、过熟林资源。适用于龄级结构比较均匀或在缺少成熟林资源,而以幼、中龄林占优势的经营单位。

③按林龄公式:根据计算期的长短还区分为第一林龄公式和第二林龄公式。

第一林龄公式:

森林年伐量

第二林龄公式:

森林年伐量

如果经营单位中的中龄林包括两个以上龄级时,只取靠近近熟林的一个龄级纳入计算范围。上述两式的年伐蓄积为:

年收获量(蓄积)=年伐面积×成、过熟林平均每公顷蓄积量

林龄公式适用于成、过熟林占优势的经营单位。其目的是在2~3个龄级期间使采伐量保持稳定,并逐步调整龄级结构。

④哈耶布斯(Hiebs)模型:德意志民主共和国在1970年森林经理规程中提出计算年伐量的哈耶布斯模型。公式提出后,受到其他国家的重视,其公式如下:

森林年伐量

式中 n为以10年为单位的轮伐期(如轮伐期为80年,则n=8);f01为最近10年的总采伐面积;f11为龄级表中最大龄级的有林地面积;f21为比最大龄级小一龄级的有林地面积;……fn1为龄级表中最小龄级的有林地面积。利用本公式计算各种类型的龄级结构,经过整个轮伐期调整后,可以过渡到均匀分配的龄级结构。

材积控制法

主要特点是期望在轮伐期内有等量的年伐蓄积量,并用材积控制收获量。因此常用材积控制法结合面积控制法计算和调整收获量,以解决只用面积控制法造成年伐蓄积不稳的缺点。收获量调整方法大都出自法正林理论。影响年伐量大小的主导因子是现实林的蓄积量和生长量。近两个世纪来各国林学家提出按材积控制的收获量调整方法有几十种,以下介绍几种代表性的公式:

①平均生长量公式(见)。

②利用率公式(见法正蓄积法)。

③较差法(见法正蓄积法)。

④修正系数法(见法正蓄积法)。

⑤汉茨利克(Hanzlik)公式:

森林年伐量

式中 Vm为成熟林以上各林分总蓄积;ΣZ为成熟林以下林分平均生长量之和;U为轮伐期。ΣZ是根据收获表推算现有成熟林以下不同年龄的林分长到轮伐期时年平均生长量之和。本式是确定年伐量较为简便的公式。它也是考虑尽量延长现有成、过熟林的采伐年限和调整龄级结构,以实现永续利用。

⑥加拿大公式:

森林年伐量

这公式也是要求在一个轮伐期内采伐利用现有成、过熟林,适用于成、过熟林占优势的原始林。它不仅考虑了成、过熟林的蓄积量,而且还考虑了成、过熟林的生长量、枯损量及未成熟林的生长量。

异龄林收获量调整方法

在复层异龄林中,为保持林分的高生产力和森林的防护效益,应采用择伐作业。采伐林中一定比例的林木,伐后仍保持异龄林结构。异龄林收获调整的基本方法为检查法。它要求在异龄林各径级之间按蓄积保持一定比例关系,以获得目的树种最大生长量。为此,采用材积定期平均生长量来控制和调节利用量。这个方法是要定期对全林进行每木调查,测定各径级株数和材积,根据前后两次调查结果和统计两次调查期间的择伐量,计算林分定期平均生长量。(见检查法)。

发展趋势

上述各种收获量调整方法都属古典森林经理学范畴。各公式的计算因子都存在单一性的缺点,使计算结果带有局限性。事实上,确定森林收获量要受到许多因素的影响。随着计算技术的发展,近二十年来许多国家已广泛应用数学规划法和电子计算机确定最优森林收获量。从20世纪60年代以来,应用最广泛的是线性规划(见),先后在美国、日本、罗马尼亚、苏联等国家得到应用和推广。但是,用线性规划确定森林收获量仍有一定局限性。第一,现有各种数学模型中,还不能很好反映收获量的各种复杂因素,要取得完整可靠的数据还有一定困难。在数学模型中如何选择必要参数,并正确地确定它们之间的关系,这在多数的数学模型中没有很好解决。第二,当线性规划以简单形式出现时,它不能处理多目标方案。因此,当森林利用具有多目标时,只能规定一个目标作为目标函数,而其他目标转化为约束条件处理。所以线性规划的最优解,只是在一定约束条件的限度内表明为最优化而已。

数学规划法除线性规划以外,还有整数规划、非线性规划、目标规划和动态规划。自提出目标规划法之后,解决了多目标方案的最优化方法。近年来,美国还提出在国有林使用Forplan模型,以解决多目标规划,但由于模型涉及范围极广,所需多目标资料复杂且不易收集,目前尚属试验阶段。在日本,铃木太七提出的减反率法,在私有林已推广应用。