元谋干热河谷苏门答腊金合欢×赤桉混交林的效益分析

路卫华

(中国林业科学研究资源昆虫研究所，云南 昆明 650224)



元谋干热河谷苏门答腊金合欢×赤桉混交林的效益分析

路卫华

(中国林业科学研究资源昆虫研究所，云南 昆明 650224)

以元谋干热河谷区赤桉、新银合欢等纯林为参照，对苏门答腊金合欢×赤桉混交林进行调查和综合生态经济效益分析。结果表明：苏门答腊金合欢×赤桉混交林首伐期生物产出量(干物质)为19.20 t/hm2，按照其热值折合标准煤约11.8 t/hm2，明显地高于赤桉纯林(7.08 t/hm2)、银合欢纯林(5.47 t/hm2)和苏门答腊金合欢纯林(2.97 t/hm2)；绝对经济效益(纯收入)1.23 万元/hm2，分别是赤桉纯林(0.74万元/hm2)的1.7倍、银合欢纯林(0.42 万元/hm2)的3.0倍和苏门答腊金合欢纯林(0.14 万元/hm2)的9.2倍；投入产出比为1.0∶5.9，略低于赤桉纯林(1.0∶6.2)，但明显高于银合欢纯林(1.0∶2.9)和苏门答腊金合欢纯林(1.0∶1.6)纯林。此外，该混交林模式具有高度的稳定性，并能实现天然更新。

干热河谷；苏门答腊金合欢；赤桉；混交林；效益分析

元谋干热河谷区(海拔<1 350 m)面积约1 006.02 km2，占该县总面积的70.15%，具有丰富的光热资源、地势平坦、易于灌溉、交通方便，盛产冬春反季、无公害蔬菜而闻名全国(每年农民卖菜的收入近5亿元)[1]，其植被恢复具有非常重要的意义。自20世纪60-70年代，相继有许多科研单位、大专院校的专家学者在该地区进行植被恢复的相关研究，有关内容先后纳入国家林业部长江上游防护林体系建设和农业部的长江流域水土保持建设，以及云南省的科技攻关等项目进行重点研究，并取得了重要成果[2-5]。针对元谋干热河谷坡地形破碎、土质低劣、地表水匮乏、土壤贫瘠的状况[6]，有学者提出了构建以乔木树种为主的复合农林系统，并在林带内进行胡同式的农业耕种[7]；将植被恢复与生物产品开发结合，构建了不同类型的植被恢复模式如薪炭林[8]、树叶饲料林[9]、生物产品原料林[10]等；也有学者试图通过减少群落植株密度和生物量，建立适度的乔木层密度和适度的灌草层组成的复层林，以促进该区域的植被恢复[11]。从而建立一个稳定的生物群落，为元谋干热河谷坡地植被恢复的最终目标，而生物群落稳定性的重要标志，就是要能实现天然更新。通过调查发现，除乡土树种车桑子(Dodonaeaviscosa)外，2011—2013年在元谋小横山和岭庄后山建立的苏门答腊金合欢(Acaciasuma)×赤桉(Eucalyptuscamaldulensis)混交林已形成了一个比较稳定的生物群落，其特点是在生产薪炭材和非木材林产品的同时，还可以实现天然更新、自我复壮[12-13]。本研究目的在于对该模式的生态经济效益进行剖析和比较，以供该地区植被恢复工程的建设作参考。

1 研究方法

研究地位于元谋县城西北的小横山，坡度5°～10°，土质极差，石砾含量50%～70%。气候类型为南亚热带干旱河谷气候类型，年均温22.8 ℃，年均降雨量610 mm，5月末至10月初为雨季，10月至翌年5月为旱季，干旱期近7个月，年蒸发量3 910 mm，为年降水量的6.4倍，年均相对湿度为53 %。

1.1 研究对象

以2011—2013年在元谋县城西北的小横山和老板庄后山建成的薪炭林试验示范区(面积约200 hm2)内的苏门答腊金合欢×赤桉混交林为研究对象，与该混交林同时期建立的苏门答腊金合欢、新银合欢(Leucaenaleucocephala)和赤桉纯林为参照对象。其中新银合欢为元谋干热河谷坡地冲刷沟治理中表现最好的1个树种[14]。

在混交林中赤桉与苏门答腊金合欢的混交比例为1∶2，栽2行苏门答腊金合欢，栽1行赤桉；定植株行距均为1.5 m×1.5 m，即定植密度5 000株/hm2。作为纯林参照，银合欢、苏门答腊金合欢定植株行距(密度)均与混交林相似，但赤桉纯林定植株行距较大，为1.5 m×3.0 m(密度约2 300株/hm2)

调查时上述混交林及参照纯林的林龄已达20 a，当年定植的第一代林木如赤桉、新银合欢和苏门答腊金合欢的高生长已基本停滞，但是在苏门答腊金合欢 × 赤桉混交林中天然更新的植株生长却很茂盛。

1.2 调查与测定方法

1) 样地设置：生物量调查样方大小为100 m2(10.0 m×10.0 m)，每类林分按“品”字形布置3块。枯枝落叶收集样方大小为1.0 m2(1.0 m×1.0 m)， 每类林分对角线布置3块，每年取样1次。

2) 生物量调查：对抽中的样方实行皆伐，伐桩高10 cm，对伐倒木分别剔出的茎干、树枝和树叶进行称量，以统计其新鲜生物量。同时，从伐倒木中选择标准木分别抽取树干、树枝和树叶一定数量(2～3 kg)新鲜样品，带回室内风干、粉碎，测定其风干质量。并进行第2次抽样，将样品装入称量品内，送入烘箱内105 ℃下烘至恒质量，算出新鲜生物量的折干率，最后根据不同器官的折干率统计出生物量绝干质量。

3) 枯枝落叶收集：林内枯枝落叶量按照小样方法收集和统计。

4) 热能产值测定：采用氧弹式热量计法[15]，先分别测出茎干、树枝和树叶的低热值，然后根据薪炭林不同组成部分的生物量计算出单位面积的薪炭林热能产值。

5) 树叶营养成分分析：按照饲料分析标准方法[16-22]进行。

1.3 效益评价及成本核算方法

1.3.1 效益评价依据 投入/产出比，产品用途与价值，解决当地需求的情况，系统营养循环。效益评价有2种方法：1)相对效益法，以投入/产出比表示。其中投入部分包括活劳动和物化劳动。活劳动以工资(元)或单位时间工资(元/h)表示；物化劳动以原材料、燃料、动力等物资消耗数量乘以相应的物资价格来表示。因此，投入的总和就可用统一的货币量来衡量。2)绝对效益法，就是林产品总产值(元)与总投入(元)之差。只有二者之差大于1，才有经济效益。对造林项目综合效益的评价，通常是指对森林的经济、社会和生态三大效益进行评价。

1.3.2 效益评价方法[17]采用货币单位为主，自然单位为辅。货币单位为商品价值的比较，它可以把各行业各企业的经济效益通过货币的形式统一起来，以鲜明而具体的数字直接进行比较。自然单位为使用价值的比较，如原材料的变化以t、kg表示，动力变化以kW表示等。但是，自然单位只能表示特定的结果，不能反映多个项目使用价值总量，不同的自然单位不能比较和累加[23]。

1.3.3 林产品实物量的核算 按照对应的食物计量单位，核算在一段时期内各种林产品产出实物量。从效用的角度出发，本研究中林产品实物量核算范围包括小径材和非木质的树叶(饲料)、种籽、枯枝落叶等。其中小径材可用作薪炭材，亦可用作矿柱用材；树叶、种籽可做饲料，枯枝落叶是林木与土壤间能量转换和营养循环的基础。

1.3.4 林产品价值量核算方法 在抽样调查林产品实物量的基础上对其价值量的核算，采用的是市场价格法。

1.3.5 成本计算 活劳动(用工量)和物化劳动(种子、肥料、农药等的用量数据采自文献[8]。价格参照目前市场价格。

2 结果与分析

2.1 生物质能源林的投入及产出

混交林及新银合欢、赤桉、苏门答腊金合欢纯林中主要薪炭林树种投入及产出情况统计结果见表1～2。

表1 元谋薪炭林首伐期投入统计Tab. 1 Input of the fuel-wood forest in Yuanmou

注：种苗数包括按照设计密度需要投入苗木的数量和后期补植苗木数(约15%)。

表2 元谋薪炭林首伐期产出统计Tab.2 Output of the fuel-wood forest in Yuanmou

由表1～2可知，在干热河谷区每营造生物质能源林1 hm2，需要投入种苗数量混交林及新银合欢、苏门答腊金合欢纯林均为5 150株(含15%的补植苗)，赤桉纯林约需2 600株；物资方面，钙镁磷等化肥约50 kg，农药(包括硼肥、高丙体、百菌清、氧化乐果等)2.1 kg；劳动力200～350人。若以3 a为1个轮伐期计算，苏门答腊金合欢×赤桉混交林首伐期单位面积生物质产量(干质量，下同)为19.20 t/hm2。其中薪材17.30 t/hm2，树叶1.90 t/hm2；另外每年以枯枝落叶形式归还林地的生物量达3.30 t/hm2。与纯林相比较，混交林总生物产量分别是赤桉纯林的1.70倍、新银合欢纯林的2.3倍和苏门答腊金合欢纯林的4.2倍；归还林地的枯枝落叶量，分别是赤桉纯林的1.9倍、新银合欢纯林的1.8倍和苏门答腊金合欢纯林的3.0倍。

2.2 混交林分的能源产出

作为生物质能源林，主要产品生物量包括主干材、枝丫材和树叶(表1～2)。由表2可知，苏门答腊金合欢×赤桉混交林首伐期生物产出量(干物质)为19.20 t/hm2，其中包括主干材13.40 t/hm2、枝丫材3.90 t/hm2和树叶1.90 t/hm2，另外还有枯落物3.30 t/hm2。

混交林及新银合欢、赤桉、苏门答腊金合欢纯林能源产出(热能产值)测算结果见表3。

表3 元谋薪炭林热能产值测算结果Tab.3 Calculation of heat production value of the fuel-wood forest in Yuanmou

由表3可知，苏门答腊金合欢×赤桉混交林首伐期单位面积生物质能源林的总热能产值为8.26×107kJ/hm2(合标准煤11.8 t/hm2)。其中主干材热能产值5.64×107kJ/hm2(合标准煤8.05 t/hm2)，枝丫材1.62×107kJ/hm2(合标准煤2.32 t/hm2)，树叶0.97×107kJ/hm2(合标准煤1.39 t/hm2)。此外，每年单位面积枯枝落叶尚能贮存能量大约1.69×107kJ/hm2(合标准煤2.42 t/hm2)。

2.3 混交林分的效益分析

2.3.1 经济效益分析 在元谋干热河谷区，发展苏门答腊金合欢×赤桉混交林的目标之一，就是要为当地提供薪材能源产品，以缓解当地居民的能源需求。测定结果表明，首伐期可提供的薪材生物量为17.30 t/hm2，热能产值为7.26×107kJ/hm2，折合标准煤为10.36 t/hm2。其中主干材生物量为13.40 t/hm2，热能产值为2.64×107kJ/hm2，折合标准煤为8.05 t/hm2；枝丫材生物量为3.90 t/hm2，热能产值为1.62×107kJ/hm2，折合标准煤为2.31 t/hm2(表3)。

苏门答腊金合欢在干热河谷薪炭林除薪材之外，一个重要的用途就是生产饲料，分析结果表明，苏门答腊金合欢作为饲料的潜力很大。上述5个树种除赤桉外，粗蛋白含量达17 %～20 %，粗脂肪5 %～8 %，粗纤维10 %～30 %。在树叶蛋白中含有18种氨基酸，其中6种禽畜生长发育所必须的氨基酸。另外，从所含微量元素看，树叶饲料也具有一定的特色。苏门答腊金合欢铁(Fe)含量为50 μg/g，高于玉米(Zeamays)，低于酵母和苜蓿(Medicagodenticulata)；铜(Cu)含量为20 μg/g，处于树叶饲料之首；锰(Mn)含量为10 μg/g，高于玉米，低于苜蓿和酵母；锌(Zn)含量40 μg/g，高于苜蓿和玉米，低于酵母。

混交林及新银合欢、赤桉、苏门答腊金合欢纯林经济效益综合测算结果见表4。

表4 元谋经济能源林效益测算结果Tab.4 Evaluation of benefits of the economic energy forest in Yuanmou

注：桉树苗价格为0.50元/株；银合欢、苏门答腊金合欢苗0.40元/株。混交林及新银合欢、赤桉、苏门答腊金合欢纯林钙镁磷费用为75 元/hm2；混交林及新银合欢、赤桉纯林硼肥费用为5.1 元/hm2，高丙体费用为9 元/hm2，百菌清费用为11.8元/hm2，氧化乐果费用为21.6 元/hm2。根据2013年薪柴零售市场分析报告，薪材价格750元/t，树叶饲料1 000 元/t。

由表4可知，苏门答腊金合欢×赤桉混交林首伐期生产成本(2 525.83 元/hm2)相对较高，其次是银合欢纯林(2 182.50元/hm2)、苏门答腊金合欢纯林(2 135.00元/hm2)，赤桉纯林最低(1 422.50 元/hm2)。在其成本构成中，混交林种苗费占95%，高于银合欢纯林(占94.39 %)和赤桉纯林(占91.39 %)，低于苏门答腊金合欢纯林(占96.48%)。

混交林分的收入主要包括薪材和树叶饲料，根据测算(表4)，混交林首伐期产值为14 875.00元/hm2，明显高于纯林赤桉(8 775.00元/hm2)、银合欢(6 325.00元/hm2)和苏门答腊金合欢(3 475.00元/hm2)。其中在产值构成中，薪材(12 975.00元/hm2)/树叶饲料(1 900.00元/hm2)比值为6.8。与纯林相比，近似于赤桉纯林(6.3)，但明显低于纯林银合欢纯林(62.3)和苏门答腊金合欢纯林(33.8)。

对绝对效益(如纯收入和劳动力分红)和相对效益(投入/产出比)进行分析，苏门答腊金合欢×赤桉混交林的经济效益明显地优于纯林。测算结果表明，混交林的投入(2 525.83元/hm2)∶产出(1 4875.00元/hm2)比为1.0∶5.9，略低于赤桉纯林(1.0∶6.2)，但明显高于新银合欢纯林(1.0∶2.9)和苏门答腊金合欢纯林(1.0∶1.6)；混交林的单位面积纯收入(林产品总收入-总成本)为1 2349.17元/hm2，明显高于赤桉纯林(7 352.50元/hm2)、新银合欢(4 142.50元/hm2)和苏门答腊金合欢(1 340.00元/hm2)；经营混交林的劳动力分红值为47.72元/人，也明显地高于赤桉纯林(21.16元/人)、新银合欢纯林(12.46元/人)和苏门答腊金合欢纯林(6.25元/人)。

2.3.2 生态效益分析 在元谋干热河谷区人工林的生态效益主要体现在增加土壤能量和调节小气候2个方面。测算结果表明，苏门答腊金合欢×赤桉混交林每年单位面积的落叶(绝干材)约3.30 t/hm2，按能量计算，相当于给土壤投入能量1.69×107kJ/hm2。分别是赤桉纯林(0.77×107kJ/hm2)的2.2倍、银合欢(1.14×107kJ/hm2)的1.5倍和苏门答腊金合欢(0.60×107kJ/hm2)的2.8倍。在调节小气候方面，据1991年末观测，小横山试验示范区内，12月中下旬林内气温阴坡为13.8 ℃，阳坡为14.7 ℃，旷地为16.0 ℃；林内日平均相对湿度，阴坡70 % ，阳坡61 % ，旷地50 %。

3 结 语

在元谋干热河谷区多种植被恢复模式中，苏门答腊金合欢×赤桉混交林综合效益优势较大。与赤桉、银合欢等干热河谷常见纯林比较，此种混交林显示了较高的稳定性，它在元谋干热河谷几乎所有的土壤类型(如膨胀土、石砾土，甚至土林土柱)上都能实现天然更新，而银合欢仅能在湿润地带(如冲沟)实现天然更新[12-13，18]，其他类型赤桉混交林最终都演化成了赤桉纯林。说明苏门答腊金合欢×赤桉混交林是元谋干热河谷及其类似地区值得推广的植被恢复模式，尤其在元谋1 300多hm2因干旱缺水且被长期荒芜的土地上优势更加明显。

在当今资源日趋紧张、人口压力剧增的情况下，利用树木特有潜能，对干热河谷土地资源实施开发利用具有重要的现实意义。在元谋干热河谷区长期荒芜的土地上，培育苏门答腊金合欢×赤桉混交林，可生产薪炭材或矿柱用材，也可提供一部分特用小径材(如瓜、豆棚架撑杆)[8]，满足当地反季蔬菜种植的需求，还可以获得部分树叶饲料[9]，弥补牧羊、牧牛饲料的不足。另外，在该模式推广中还可为当地剩余劳动力提供部分就业机会。所有这些都符合当地政府“生态建设产业化，产业发展生态化”的林业发展方向。由此说明，苏门答腊金合欢×赤桉混交林在干热河谷区有良好的产业开发前景。

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(责任编辑 韩明跃)

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

国家自然科学基金项目(31270704)资助；“十一·五”国家科技支撑项目(2007BAD32B02)资助。

路卫华(1962—)，女，工程师。研究方向：林业建设管理。Email：eastgeneva@126.com

10.11929/j.issn.2095-1914.2015.05.009

S759.3

A

2095-1914(2015)05-0046-06