一次間伐對速生桉樹大徑材增長影響及經濟效益分析

歐陽林男，蘭俊，陳少雄*，張磊，吳志華，何沙娥，張程，陳沫

一次間伐對速生桉樹大徑材增長影響及經濟效益分析

歐陽林男，蘭俊，陳少雄，張磊，吳志華，何沙娥，張程，陳沫

(1. 國家林業和草原局桉樹研究開發中心，廣東 湛江 524022；2. 廣西國有東門林場，廣西 扶綏 532108)

通過監測不同間伐強度桉樹人工林的不同材種生長情況，探討不同間伐強度下桉樹人工林的經濟效益，為桉樹大徑材培育經營提供參數。通過分析2008年設立于廣西東門林場的桉樹人工林7種間伐強度(200、300、400、500、600、700、800株·hm)和不間伐對照(1 250株·hm)12年的生長數據，以及第12年566株樣木伐倒后大徑材(鋸材，尾徑>16 cm)，中徑材(旋切板材，尾徑8～16 cm)，小徑材(紙漿材，尾徑4～8 cm)三個徑階的段木長度數據，計算了連年生長量、平均生長量、材種出材量、凈現值和內部收益率。結果表明：間伐3.5年后，大徑材出材總量和總增長量最大的均為間伐保留800株·hm，大徑材出材總量和總增長量分別達376.33和152.44 m·hm，比對照分別提高5.59%和10.48%，大徑材總增長率最大的是間伐保留400株·hm，達87.27%，比對照提高38.15%；間伐保留200、300、400、500、600、700、800株·hm和對照1 667株·hm的第二輪輪伐期分別為13、13、12.5、11.5、11.5、11、11和8.5年，這時的凈現值分別是65 933、69 220、65 743、75 343、80 103、77 737、78 847和70 830元·hm，內部收益率分別為37%、35%、34%、36%、37%、38%、38%和44%。林分數量成熟時，間伐保留600株·hm凈現值最高，比對照增加13.09%，是7種間伐強度中經濟效益最好的，其他凈現值大小順序是間伐保留800、700、500、300、200、400株·hm。

桉樹；大徑材；間伐；蓄積生長量；經濟效益

撫育間伐是人工林經營過程中的一種重要手段，在一定程度上能改變林分結構和功能。早在20世紀60年代，英國就通過間伐撫育來提高杉木()和松樹()人工林的營林利潤，維持樹木健康。有學者指出，在合適的立地條件下，早期間伐能消除樹冠發育的不規則性，刺激剩余樹木生長。

桉樹()的間伐研究于20世紀70年代在南非、津巴布韋等地開展。此后，對桉樹間伐的報道也多數集中于樹木生理和森林生態系統方面的影響，如間伐能顯著提高桉樹林分的徑流量，提高地下水位，增強水源涵養能力。間伐后，桉樹大徑材具有更大的水力傳導性和更高的葉面積與邊材面積之比，利于資源獲取和生長率提高。間伐能提高樹冠的光合速率，增大葉片氮和磷的濃度。對桉樹人工林進行間伐通常是為了培育用作鋸木、單板原木或傳輸線桿的大徑材桉樹。直至2003年起，SOARES等和CASSIDY等開始報道間伐能較大地提高桉樹人工林的經濟收益。

隨著社會經濟的發展和天然林保護工程的實施，世界各國對木材的需求不斷增加，對大徑材的需求也日益增強，桉樹因其速生性和優良的材性成為培育高質量大徑材的優良樹種。對我國而言，充分利用我國南部充足的水熱條件，短期內培育速生優質大徑材，是解決我國大徑材資源短缺的有效途徑。我國桉樹大徑材的發展目前還處于起步階段。2008年，陳少雄等報道了經濟收益最高的桉樹人工林初植密度，張金文提出了經濟效益最大的桉樹人工林二次間伐強度。之后的學者僅針對不同輪伐期、不同林齡的桉樹人工林報道了經濟效益差異。而結合間伐效應，對桉樹大徑材分徑階來衡量其經濟價值的研究報道甚少。為此，本研究選用2008年營造的尾巨桉(×)優良無性系林分，在12年經營中開展間伐試驗，通過徑階分為鋸材、旋切板和紙漿材，探討不同間伐強度下桉樹人工林的經濟效益。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西東門林場華僑分場24林班(22°35′N，107°87′E)，年平均氣溫為21.2～22.3℃，極端最高氣溫38～41℃，極端最低氣溫?0.1～1.9℃，年均降水量為1 000～1 300 mm，土壤為磚紅壤，土層厚度為100 cm。前作為尾巨桉。試驗地海拔135～157 m，向南坡，坡度2.3～6.5°。機耕全墾整地，開墾深度30～35 cm，苗木為無性系(DH32-28)扦插苗，苗高15～25 cm，以鈣鎂磷作基肥，1 000 g·株。于2008年5月定植，2個月后施追肥，追肥N、P、K的施用量分別為110、85、55 g·株；施用的N肥為含N 46%的尿素，P肥為含P 18%的鈣鎂磷肥，K肥為含K 60%的KCl。追肥方法為在距離樹基20 cm處挖掘15 cm見方的小穴，施完3種肥之后再蓋土。第二次追肥在定植后第3年，追肥施用量和追肥方法與定植當年第一次追肥相同。在林齡為8.5年時進行間伐，間伐后5個月進行追肥，追肥N、P、K的施用量分別為220、170、110 g·株，使用的肥料與間伐前的相同，間伐后每年追肥一次，共計經營12年，至2020年7月，將小區樣木全伐倒進行每木測量。

1.2 試驗設計、間伐與觀測

試驗林于2008年定植，株行距2 m × 4 m，密度為1 250株·hm。生長8.5年后對試驗地進行每木調查，隨后開展間伐試驗，采用完全隨機區組設置標準地共24塊，每塊標準地面積為0.04 hm，間伐強度分別編號為1、2、3、4、5、6、7和對照，分別指間伐后保留200、300、400、500、600、700、800和1 250株·hm。每個間伐處理重復3次，共有樣木566株。間伐前，對標準地進行每木檢尺、編號，并用油漆把間伐林木作上記號，然后進行間伐施工。間伐采用下層疏伐法，按照去小留大，去劣留優和適當均勻的原則。間伐后，逐年對各標準地進行每木胸徑、樹高測量，持續3.5年。

1.3 伐木施工和統計

2020年7月，將24個標準地的所有立木566株全部伐倒，測量立木底部直徑，根據市場對不同規格材的需求，對伐木分三種規格(原木尾徑>16 cm、8～16 cm、4～8 cm)木材產品進行測量和統計，所對應的產品分別為鋸材、膠合板材和紙漿纖維材，分段測量木材長度，計算各木材產品的出材量。

1.4 計算方法和依據

1.4.1 營林成本

營林成本主要包括：(1)機耕整地，2 700元·hm；(2)基肥(包括肥料和施工)，鈣鎂磷肥1 000 g·株，基肥成本為4 167.5元·hm；(3)造林(包括苗木、運輸及定植)，1 200元·hm；(4)間伐之前每年追肥，1 042元·hm；(5)間伐之后每年追肥，上述從1至7號間伐強度和不間伐對照的追肥費用分別為250、375、500、625、750、875、1 000和2 084元·hm；(6)撫育，2 250元·hm。

1.4.2 數量成熟年齡計算

當林分連年生長量等于年平均生長量時，達到數量成熟年齡，即達到輪伐期。本研究使用林分單株材積和林分蓄積公式計算得出從間伐實施當年開始直到全伐期間林分的逐年林分蓄積量，再計算得出林分連年生長量和年均生長量，通過作圖分析獲得林分數量成熟年齡。

單株材積的計算公式采用平均實驗形數法：

=f××(+3) (1)

式中，為材積(m)；f為桉樹實驗形數，取0.4；為胸高斷面積(m)；為樹高(m)。

林分蓄積為各標準地內所有立木單株材積之和，換算為每公頃蓄積量(m·hm)。

林分連年生長量等于當年林分蓄積減去前一年林分蓄積的差值，林分年平均生長量為當年林分蓄積除以當年林齡所得值。

1.4.3 單株和林分出材量計算

根據測量所得的566株樣木底部直徑、各徑階的木材長度、胸徑和樹高，使用圓錐體積公式分別計算出>16 cm、8～16 cm、4～8 cm三個徑階的段木體積，作為不同徑階出材量數據。利用計算得到的556份徑階出材量數據，結合樣木胸徑和樹高測量值，利用DataFit 9.0軟件模擬出各徑階的出材公式，見式(2)至式(4)，以此來模擬計算間伐當年(8.5年)、伐后1年(9.5 年)、伐后2年(10.5年)、伐后3年(11.5年)各徑階的間伐收獲出材和全部采伐出材量。

=0.812+0.125×?0.006×+0.00008×?0.316×+0.017×?0.0002×(2)

=1.496?0.363×+0.03×?0.001×+0.00002×?1.709×+0.042×?0.002×+0.00003×(3)

=0.017××(4)

=++(5)

式中，、、分別為≥16 cm、8～16 cm、4～8 cm徑階段木的出材量(m)，為單株立木的出材量(m)，為胸徑(cm)，為樹高(m)。

1.4.4 木材銷售價格

砍伐當年的木材市場價格：(1)大徑材(鋸材)，尾徑>16 cm并且長度≥2 m，價格1 000元·m；(2)中徑材(旋切板材)，尾徑范圍為8～16 cm，長度≥2 m，價格500元·m；(3)小徑材(紙漿材)，尾徑4～8 cm，長度≥2 m，價格250元·m。

1.4.5 采伐成本

采伐成本包括砍伐人工費80元·m，運輸等費用30元·m。

1.4.6 凈現值

凈現值指逐年收益值的總和減去逐年開支現值的總和。凈現值如為正值，代表的是除去開支后的利潤；如為負值，營林所得收益將不夠償還成本。

式中，指凈現值，C指在周期內的凈現金流量，指包括的年數，i指貼現率(林業取12%)。

1.4.7 內部收益率

內部收益率指當貼現率能使一項設計凈現值等于零時的內部收益率。

式中，為內部收益率，其他同公式(6)。

2 結果與分析

2.1 不同間伐處理對單株材積和林分蓄積的影響

在7種參試間伐強度中，立木單株材積隨著間伐強度的減弱，即隨林分密度的增大而減小，因此，間伐可明顯提高立木單株材積生長量；但林分蓄積的大小還是主要取決于林分密度的高低，間伐3.5年之內，間伐強度越大，林分蓄積量越小，盡管密度低的林分單株平均胸徑大，但由于株數少，也造成了林分總蓄積的減少(表1)。根據方差分析結果(表2)，8.5年生間伐前的林分蓄積在各處理間無顯著差異，間伐后3.5年之內，各間伐強度之間的林分蓄積量的差距均達到極顯著水平。伐后3.5年之內，不同間伐強度與不間伐對照的蓄積差距隨林齡增長的變化規律不同，間伐強度1、2和3與不間伐對照的蓄積差值逐年增大，間伐強度4與對照的蓄積差值先增大后減小，而間伐強度5、6和7與對照的蓄積差值逐年減小。

表1 7種間伐強度的林分單株材積和蓄積生長過程

表 2 7種間伐強度蓄積生長量差異顯著性逐年分析

注：*表示平均值差異在 0.05水平顯著。

2.2 數量成熟

圖1顯示，間伐強度1(200株·hm)和2(300株·hm)的數量成熟年齡均為第13年，間伐強度3(400株·hm)為第12.5年，間伐強度4(500株·hm)和5(600株·hm)均為第11.5年，間伐強度6(700株·hm)和7(800株·hm)均為11年，不間伐對照(1 250株·hm)為第8.5年。與不間伐對照相比，試驗采取的間伐撫育措施能將林分數量成熟的年齡延長了2.5～4.5年，間伐強度越大，數量成熟年齡延長越多。

圖1 7種間伐強度和不間伐對照連年與平均生長量

2.3 不同間伐處理對林分大徑材出材量、增長率的影響

表3為伐后3.5年期間，不同間伐強度對尾徑>16 cm的大徑材(鋸材)出材量和增長率的影響。基本結論是：(1)大徑材出材總量。不同間伐處理在間伐3.5年生后大徑材間伐+主伐出材總量的排名為間伐強度7>5>6>對照，大徑材間伐+主伐出材量分別為376.33、370.90、368.77和356.40 m·hm；比對照總量分別提高5.59%、4.07%和3.47%；其他間伐處理的間伐+主伐大徑材出材總量均小于對照。(2)大徑材的增長量。年增長量都是在間伐1年后開始大幅增加；第2年增長量達到峰值；第3年增長量又開始大幅下滑，第3年比第1年的增加幅度還小一些。不同間伐處理在伐后3.5年生長期間大徑材增加總量的排名為間伐強度7>5>6>對照，大徑材增加量分別為152.44、150.06、145.11和137.98 m·hm，比對照分別提高10.48%、8.75%和5.17%；其他間伐處理的大徑材的增長總量都小于對照。(3)大徑材的增長率。間伐后的第1年，間伐強度1、2、3、4的大徑材增長率就達到了最大值，分別為19.51%、22.14%、27.35%和20.61%，都明顯高于對照的17.23%；間伐后的第2年，間伐強度5、6、7和對照的大徑材增長率也達到了最大值，分別為23.75%、19.32%、21.29%和18.74%；不同間伐處理在伐后3.5年期間大徑材總增長率的排名為間伐強度3>2>5>4>7>1>6，大徑材增長率分別為87.27%、80.83%、79.19%、73.97%、73.16%、65.73%和65.65%，所有間伐處理的大徑材總增長率均大于對照63.17%。

表3 7種間伐強度和不間伐對照尾徑>16 cm木材的出材量、增長量和增長率

注：出材量、增長量、增長率單位分別為m·hm、m·hm、%。

表4 7種間伐強度和不間伐對照每年的營林成本 元·hm-2

2.4 經濟效益分析

2.4.1 營林成本與銷售收入

營林成本主要是指從造林當年開始至12年的整地、基肥、追肥、撫育和間伐等費用；銷售收入指間伐收益和采伐(主伐)后的銷售額減去采伐成本、運輸等成本后的毛利潤(表4～5)。

表5 7種間伐強度和不間伐對照分年采伐減去銷售成本后的毛利潤 元·hm-2

2.4.2 凈現值

7種間伐強度和不間伐對照在8.5年生采伐時，都有60 000～75 000元·hm的利潤；9.5年時(伐后1年)各間伐強度下的林分利潤開始增大，間伐強度5(600株·hm)的利潤最高，間伐強度7(800株·hm)次之；在10.5年時(伐后2年)所有間伐強度和不間伐對照林分利潤均出現一個最高峰，利潤達最大，這時間伐強度1～7的利潤在70 000～85 000元·hm，同樣以間伐強度5的利潤最高，達82 029元·hm，間伐強度7(800株·hm)和6(700株·hm)次之，間伐強度3(400株·hm)的利潤仍最小；10.5～12年期間，所有間伐強度和不間伐對照林分的利潤均逐漸下降，11.5年以后不間伐對照林分的利潤最小，且利潤下降最明顯(圖2)。

圖2 7種間伐強度和不間伐對照各年度凈現值

2.4.3 內部收益率

圖3為7種間伐強度和不間伐對照的林分內部收益率。各間伐強度的內部收益率均在8.5年時達到最高，然后逐年降低，體現了尾巨桉在8.5年時的速生性，其中間伐強度5(600株·hm)的內部收益率最高，達45%，其次為間伐強度7(800株·hm)。到9年(伐后0.5年)時，間伐強度1、2、4、6和7，以及間伐強度3和不間伐對照的內部收益率有一個明顯的交叉點，說明這時的內部收益率相等；9～12 年，各間伐強度的內部收益率逐漸拉大差距，不間伐對照的內部收益率變為最低，并呈現出間伐強度越大內部收益率越高的趨勢，間伐效應顯現；12年時，間伐強度1(200株·hm)的內部收益率仍有37%。間伐強度1～7內部收益率8.5～12年均超過30%，不間伐對照在12年最低，也超過29%，而杉木人工林至輪伐期時的內部收益率均低于25%。

圖3 7種間伐強度和不間伐對照的內部收益率

3 討論

3.1 林分生長量

3.1.1 7種間伐強度蓄積生長差距

間伐后7種間伐強度蓄積生長量為間伐強度越大，蓄積量越小。但不同間伐強度與不間伐對照的蓄積差距變化規律在伐后開始改變，間伐保留200、300和400株·hm與不間伐對照的蓄積差值逐年增大，而間伐保留600、700和800株·hm與對照的蓄積差值逐年減小，呈現出隨時間延長，保留600、700和800株·hm這3種間伐強度的蓄積量積累速度超過不間伐林分的趨勢，體現出林分在一定強度間伐后的生長優勢。有研究報道，間伐后桉樹大徑材具有更大的水力傳導性和更高的葉面積與邊材面積之比，利于資源獲取和生長率提高。適當的間伐強度能刺激林木生長，提高林分的生物量蓄積能力和林分結構穩定性。

3.1.2 7種間伐強度的數量成熟年齡

間伐保留200和300株·hm的林分數量成熟年齡均為13年，間伐保留400株·hm為12.5年，間伐保留500和600株·hm均為11.5年，間伐保留700株·hm和800株·hm為11年，不間伐1 250株·hm為第8.5年。CASSIDY等研究得出初植密度1 667株·hm的尾巨桉人工林的數量成熟年齡為6年。說明達到第一輪數量成熟年齡之后，間伐能使林分出現第二輪的數量成熟年齡，在第二輪數量成熟過程中，與不間伐對照相比，間伐可延長林分數量成熟年齡2.5～4.5年，間伐強度越大，數量成熟年齡延長越多。間伐能通過提高水源涵養能力，增強樹冠光合作用等生理過程來刺激樹木生長。本研究第二輪數量成熟年齡的出現也充分顯示出間伐對林分生長潛力的激發效應。

3.1.3 7種間伐強度的大徑材出材量和增長率

間伐3.5年后，大徑材間伐+主伐出材總量最大的是間伐保留800株·hm，達376.33 m·hm，比對照提高5.59%；伐后3.5年，大徑材的總增長量最大的是間伐保留800株·hm，達152.44 m·hm，比對照提高10.48%；伐后3.5年，大徑材的總增長率最大的是間伐保留400株·hm，達87.27%，比對照提高38.15%。可以看出，不同間伐強度對大徑材出材總量、總增長量、總增長率大小的影響規律不同。研究結果還發現，不同間伐強度下，大徑材的增長量和增長率在伐后2年內均達到峰值，說明伐后2年短期內對林分生長潛力的激發效應最強，這種激發效應隨林齡增長有所減弱。

3.2 經濟效益

3.2.1 材種出材

桉樹木材的價格隨徑階的增大而增大，各間伐強度下材種出材量的多少直接影響著林分經濟效益的高低。總體上，不間伐林分的蓄積生長量比大部分間伐林分高，但不間伐林分主要是小徑材(紙漿材)和中徑材(旋切板材)的出材比例高，而大徑材(鋸材)的出材比例小，因此，不間伐林分的經濟效益并不很高。間伐雖然在早期普遍降低了林分蓄積生長量，但大徑材(鋸材)的出材比例高，且隨林齡的增加，間伐強度較低的林分蓄積量積累速度優于不間伐對照，因此，經濟效益相對更高。

3.2.2 凈現值

7種間伐強度在8.5年生采伐時，均有60 000～75 000元·hm的利潤。9.5～12年，間伐保留600株·hm的利潤一直保持最高，為最佳的間伐強度，其次為間伐保留800株·hm和700株·hm。雖然間伐強度越高，大徑材(鋸材)的出材比例越高，但此時的林分密度小、蓄積小，利潤并不能達到最大，因此使林分的經濟效益最大化需要同時考慮林分大徑材的出材率和林分蓄積兩個因素，二者的綜合效益最顯著時才能使間伐對林分效益的提高作用發揮到最大程度，此時的間伐強度也最合適。10.5年時(伐后2年)，絕大部分間伐強度林分利潤出現一個最高峰，此時利潤最大，經濟效益最高。

3.2.3 內部收益率

各間伐強度林分的內部收益率在8.5年時達到最高值，間伐保留600株·hm的內部收益率最高，達45%，此后逐年降低。9年(伐后0.5年)，間伐保留200株·hm、300株·hm、500株·hm、700株·hm和800株·hm的內部收益率有一個明顯的交叉點，此時內部收益率相等。9～12年，各間伐強度內部收益率差距逐漸拉大，間伐強度越大，內部收益率越高，9.5年時，間伐保留200株·hm的內部收益率升為各間伐強度中最大，達42%，此后一直保持內部收益率最大，間伐對增大林分內部收益率效果明顯。

4 結論

間伐3.5年后，大徑材出材總量和總增長量最大的均為間伐保留800株·hm，大徑材出材總量和總增長量分別達376.33和152.44 m·hm，比對照分別提高5.59%和10.48%。大徑材總增長率最大的是間伐保留400株·hm，達87.27%，比對照提高38.15%。間伐保留200、300、400、500、600株·hm、700、800株·hm和不間伐對照1 250株·hm間伐后的第二輪數量成熟年齡分別為13、13、12.5、11.5、11.5、11、11、8.5年，這時的凈現值分別是65 933、69 220、65 743、75 343、80 103、77 737、78 847、70 830元·hm。林分數量成熟時，間伐保留600株·hm的凈現值最高，比對照增加13.09%，是7種間伐強度中經濟效益最好的間伐強度，其他凈現值的大小順序是間伐保留800、700、500、300、200、400株·hm。

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Economic Analysis of Eucalypt Sawn Log Production in Once Thinned Plantations

OUYANG Linnan, LAN Jun, CHEN Shaoxiong, ZHANG Lei, WU Zhihua, HE Shae, ZHANG Cheng, CHEN Mo

(1.;2)

Monitoring the growth ofplantations with different thinning intensities provided the basis for examination and discussion of the economic benefits of such plantations. For this study a thinning trial with 7 thinning intensities (200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 trees·hm) and also a control treatment(1 250 tree·hm) was established at Guangxi State-owned Dongmen Forest Farm in 2008. Growth data was collected from this trial up to age 12 years, as well as log segment length data of 566 felled sample trees with three diameter classes, including: large-diameter logs (saw logs, small end diameters >16 cm), middle-diameter logs (rotary veneer logs, small end diameters 8～16 cm) and small-diameter logs (pulp/fiber logs, small end diameters 4～8 cm). This data was used to calculate CAIs, MAIs, volumes by size classes, NPVs and IRRs. At 3.5 years after thinning, thinning down to 800 trees·hmprovided the highest yield of large diameter logs at 152.4 m·hmfrom a total volume of 376.3 m·hm, which represented increases relative to the control of 10.5% and 5.6% respectively. The highest growth rate of saw log volume was obtained at 400 trees·hm(after thinning), with 38.2% and 87.3% more than the control respectively. The second harvest rotations of 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800 and 1 250 trees·hmretained in thinning were 13, 13,12.5, 11.5, 11.5, 11, 11 and 8.5 years respectively and these provided NPVs of 65 933, 69 220, 65 743, 75 343, 80 103, 77 737, 78 847 and 70 830 RMB·hmrespectively, and IRRs of 37%, 35%, 34%, 36%, 37%, 38%, 38% and 44% respectively. The thinning intensity that left 600 trees·hmprovided the highest NPV and economic benefit among the 7 thinning treatments, with the order of the other treatments by NPV (from highest to lowest) being 800, 700, 500, 300, 200 and 400 trees·hm.

; sawn log; thinning; stand volume; economic benefit

S753

A

10.13987/j.cnki.askj.2021.03.001

國家重點研發計劃課題“桉樹大徑材定向培育技術”(2016YFD0600502)、廣東省林業科技創新重點項目“桉樹大徑材與林下經濟培育技術研究與示范”(2019KJCX005)、湛江桉樹培育國家長期科研基地運行補助(2020132509)

歐陽林男(1990— )，女，博士，助理研究員，主要從事桉樹培育研究，E-mail:ouyanglinnan0208@163.com

陳少雄(1965— )，男，博士，研究員，主要從事桉樹培育和經營研究，E-mail:sxchen01@163.com