大兴安岭林区森林抚育工程系统输入特性的研究

樊冬温 ，杨雪峰 ，李应珍李国英，庄 岩，丰兴秋，初兴国

（1.国家林业局哈尔滨林业机械研究所，哈尔滨150086;2.中国林业科学院森林工程研究中心，哈尔滨150086;3.内蒙古森工集团，内蒙古牙克石022150;4.国家林业局大兴安岭林业调查规划设计院，黑龙江加格达奇 165000）

森林抚育是从幼林郁闭到进入近熟封育前围绕着培育目标所进行的系统工程，森林抚育作业是以中幼龄林为对象，通过抚育间伐、人工修枝、割灌除草等进行的森林经营活动［1］，本文只对大兴安岭林区森林抚育工程中的抚育间伐工程系统的输入特性进行研究，以期为大兴安岭林区森林抚育工程技术要求标准的产出提供支撑。

森林抚育工程系统的输入特性是其工程系统运行的基础、动力和依据，其内容复杂，归结起来有:林分因子、立地因子、技术要求和抚育方法等。按工程的阶段可将输入特性划分为工程工艺设计过程的输入特性和工程运行系统的输入特性，按输入内容的特性可分为指导性、约束性和功能性三种输入特性［2］。

1 森林抚育工程工艺设计过程的输入特性

1.1 指导性特性

指导性特性包括:森林生态系统主体功能、生态系统服务功能和抚育目标。

1.1.1 森林生态系统主体功能

大兴安岭地区的森林资源是我国木材的重要产区和战略储备基地，是松嫩平原和呼伦贝尔草原的天然生态屏障，是嫩江等主要河流的发源地和水源涵养地。“全国森林资源经营管理分区施策导则”中对大兴安岭地区的生态系统主体功能的定位见表1。

表1 大兴安岭林区森林资源经营管理区森林生态系统的主体功能Tab.1 The main functions of the forest ecosystem in the forest resource management region of Daxing'anling

1.1.2 生态系统服务功能

参照现代生态学和LY/T 1721《森林生态服务功能评估规范》，森林生态服务的类型［3－6］归纳为:

（1）产品提供。木材资源、非木质林产品、药材、水和遗传基因等。

（2）调节与支持功能。涵养水源、净化大气环境、净初级生产力、固碳释氧、保育土壤、积累营养物质、防风固沙和物种保育等。

（3）文化功能。森林游憩、文化知识教育和美学等。

大兴安岭地区的主要林分的生态系统的服务功能是涵养水源、保育土壤、固碳、释氧、提供负离子、吸收二氧化碳等功能。大兴安岭地区针叶树种主要有兴安落叶松，阔叶树种主要有白桦和杨树。林分类型主要有针叶纯林、阔叶纯林、针阔混交和阔叶混交等。根据中国森林生态服务功能评估项目组著的《中国森林生态服务功能评估》所提供的数据，大兴安岭地区不同林分类型生态服务功能单位面积质量和总物质量，生态系统服务功能总价值比较高［7－8］。表2为大兴安岭地区主要林分类型生态服务功能单位面积价值。

表2 主要林分类型生态服务功能单位面积价值的比较Tab.2 Comparison of the value of ecological function per unit area for major stand types

由表2可以看出，除落叶松林分类型单位面积价值偏低外，其余林分类型均3.35～6.19万元/hm2·a－1之间。

虽然落叶松纯林分类型在某些功能单位面积物质量和单位面积价值偏低，但是落叶松林分类型是大兴安岭地区的主要林分类型，其功能的总物质量和功能总价值是相当大的。

1.1.3 抚育目标

森林抚育工程的抚育目标是确定抚育对象、抚育方法和抚育技术要求的重要依据。在森林抚育工程实施前就应确定森林抚育工程的抚育目标。抚育目标的确定是以生态系统主体功能为导向，以符合生态系统服务功能要求为原则，依据抚育林分的森林类别、林种及其功能要求、树种及其生长特性和生长现状而确定的。

1.2 约束性特性

约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抚育工程系统的环境条件，因此也是环境特性，是“工程系统”运行的基础。

1.2.1 立地因子

（1）地貌类型。山地阳坡、山地阴坡、山地脊部、山地沟谷、丘陵、岗地、阶地、河漫滩和平原等。

（2）地形。坡向、坡度、坡长、坡位和坡度级等。

（3）土壤因子。土壤干湿度、土壤硬度、土壤组成、土壤质量、土壤的环境特征、土壤退化和土壤多样性。

（4）区域环境因子。海拔、降水量和温湿度变化等。

1.2.2 林分因子

（1）森林资源发展目标。森林覆盖率、有林地面积、蓄积量、林地生产量、有害生物防治和森林防火程度。

（2）森林群落因子。群落结构 （平均树高、平均胸径、树种构成、郁闭度、林下植被均高和盖度、动植物种类）、森林群落乔木层生物量和林木生长量 （树高年生长量和胸径年生长量）。

（3）森林生态系统服务功能因子。涵养水源（调节水量、净化水质）、保育土壤 （固土量、保肥）、固碳释氧 （固碳、释氧）、积累营养物质、净化大气环境 （负离子量、吸收污染物、降低噪声和滞尘）和森林防护 （农田防护、防风固沙和河岸防护）。

（4）森林生态系统健康因子。病虫害发生与危害、火灾、气候灾害 （包括风、雪、水和旱灾）、水土资源的保持、污染对森林的影响，与森林有关的灾害和生物多样性等。

2 森林抚育工程运行系统的输入特性

通过调查立地因子和林分因子，将获取的信息通过工艺设计将其转化为定性的或定量的因子，作为森林抚育工程运行系统的输入特性，即抚育工程运行的条件、抚育的对象、抚育的技术要求和抚育方法等［8］。

图1为抚育间伐工程运行系统［9］，系统中有采伐、集材、归装和清林4个分系统，每个分系统又由若干个单元过程构成，分系统、单元过程相互关联，构成一个有层次的整体，其目的就是实现抚育伐工程的总体目标，其中“间伐”分系统是“系统”核心，其余3个分系统是“间伐”分系统的延伸。在此只对森林抚育工程运行系统核心的输入特性进行研究。

图1 抚育采伐工程运行系统Fig.1 The system of forest tending engineering

2.1 约束性特性

工程运行系统的约束性特性包括抚育条件和抚育对象。抚育条件 （范围）、抚育对象是森林抚育前对林分形态的要求。抚育条件是森林抚育前应具备的条件，抚育对象是森林抚育前确定去除的对象，如灌草、藤条、霸王树、残留木、枯立木、生长不良或无培育前途的林木等，所以说抚育条件和抚育对象也是工程运行系统的环境输入特性。

抚育条件 （范围）、抚育对象是森林抚育前对林分形态的要求。林种及其功能、树种及其生长特性、林分的立地条件是确定抚育条件 （范围）和抚育对象的基础，综合GB/T 15781《森林抚育规程》、国家林业局《森林抚育作业设计规定》等相关标准和文件法规，森林抚育前林分应具有的条件和抚育对象主要体现在如下方面［1，9］:

（1）抚育条件 （范围）。包括:林木生长量、枯立木、濒死木数量下层木或植被受光程度;幼树高度/株数、更新频度、幼苗、幼树和植被盖度要求;林分林木郁闭度、郁闭后目标林木受灌草等压制程度。

（2）抚育对象。包括:有害木、过密或受害的辅助树;影响树木生长的灌木、霸王树和上一代的残留木;生长落后无培育前途的林木;易引起病虫害的枯立木、风折木、濒死木。

大兴安岭林业集团公司和内蒙古大兴安岭林业管理局森林抚育工程运行过程系统抚育条件 （范围）、抚育对象规定的相关因子见表3（摘自“内蒙古大兴安岭林区中幼龄林抚育补贴试点作业设计规定”和“大兴安岭林业集团公司中幼龄林抚育作业设计标准”）。

表3 大兴安岭林区森林抚育工程运行系统约束性输入特性Tab.3 The constraint input characteristics of the forest tending engineering in Daxing'anling

2.2 功能性特性

功能性特性包括抚育技术要求和抚育方法。

抚育技术要求确定的基础是林分的形态要求，即抚育条件和抚育对象，如林种及其功能要求、树种及其生长特性要求、林下植被盖度及其结构、立地条件、区域的海拔高度、降水温湿度、区域的生态规划和社会经济状况等，因此，在确定抚育技术要求时，不仅要考虑生态要求，而且还要考虑实现的可能性［10］。

森林抚育工程运行系统技术要求 （间伐技术要求）主要体现在如下方面:

（1）林分群落结构的调整。

（2）抚育后保留株数、郁闭度、一次间伐强度。

（3）抚育后林分蓄积和平均胸径。

（4）抚育时间和作业次数。

大兴安岭林业集团公司和内蒙古大兴安岭林业管理局在森林抚育经营活动中确定的森林抚育工程运行系统抚育技术要求 （间伐）的相关因子见表4（摘自“内蒙古大兴安岭林区中幼龄林抚育补贴试点作业设计规定”和“大兴安岭林业集团公司中幼龄林抚育作业设计标准”）。

表4 大兴安岭林区森林抚育工程运行系统功能性输入特性Tab.4 The functional input characteristics of the forest tending engineering in Daxing'anling

抚育方法是为实现抚育的林分指标要求 （抚育技术要求）而设定的方法，是林分指标转化技术系统的设计依据，因此抚育工程运行系统抚育方法的输入不仅关系到抚育工程运行系统的转化特性和工程能力，还关系到工程的作用效应，特别是关系到实现工程总目标的长效作用效应。表5是GB/T 15781、LY/T 1646和大兴安岭林区森林抚育采用的抚育方法。

表5 大兴安岭林区森林抚育方法Tab.5 Forest tending methods in Daxing'anling

5 结束语

森林抚育是从幼林郁闭到近熟封育围绕培育目标所进行的漫长而复杂的系统工程，工程系统的输入特性是系统运行的基础、动力和依据。采用系统工程的方法，通过对大兴安岭林区森林抚育工程中的抚育间伐工程系统的输入特性进行的分析和研究，可以科学地和系统地梳理出大兴安岭林区森林抚育工程技术要求的标准内容，从而为大兴安岭林区森林抚育工程技术要求标准的产出提供基础和支撑。

】

［1］GB/T 15781－2009，森林抚育规程［S］.北京:中国标准出版社，2009.

［2］敖 景.基于过程的质量管理体系策划［M］.北京:中国标准出版社，2004.

［3］戈 峰.现代生态学［M］.北京:科学出版社，2008.

［4］LY/T 1721－2008，森林生态系统服务功能评估规范［S］.北京:中国标准出版社，2008.

［5］GB/T 18337.3－2001，生态公益林建设技术规程［S］.北京:中国标准出版社，2001.

［6］LY/T 1646－2005，森林采伐作业规程［S］.北京:中国标准出版社，2005.

［7］中国森林生态服务功能评估项目组.中国森林生态服务功能评估［M］.北京:中国林业出版社，2010.

［8］樊冬温，桂鹏东.森林工程生态控制.北京:中国林业出版社，2010.

［9］国家林业局.森林抚育作业设计规定.［林选发2012.191号文］2012.

［10］樊冬温，杨学峰，李应珍，等.基于森林工程生态系统作用的抚育采伐工程设计审核的探计［J］.森林工程，2011，27（6）:65 －68.