低质林改造对资源消耗及生态环境的影响1)

孔琳琳 吴金卓 董希斌 陈小帆 龙占璐

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

低质林改造对资源消耗及生态环境的影响1)

孔琳琳 吴金卓 董希斌 陈小帆 龙占璐

(东北林业大学，哈尔滨，150040)

依据生命周期评价理论，应用清单过程的分析方法，对小兴安岭地区低质林改造作业系统产生的资源消耗、能源消耗以及污染物排放进行了量化分析；应用Eco-indicator 99生态指数分析方法，对低质林改造过程中产生的资源消耗以及环境影响进行分析评价。结果表明：在10 m×100 m水平改造带、保留带宽为10 m的改造模式下，低质林改造林地平均出材量为36 m3/hm2；低质林改造作业过程中，对自然资源消耗最多的是原油(29.79 kg/hm2)，其次是N、P、K、石灰石、生铁、原煤；对环境排放最多的物质是CO2(131.45 kg/hm2)，其次是NOx、CO、PM、SO2、HC、CH4。低质林采伐改造过程产生的环境负荷，占全过程产生环境负荷的79%，约为更新抚育过程产生的环境负荷的4倍。其中：运材过程和运苗过程产生的环境负荷，分别是低质林采伐改造和更新抚育2个作业系统中对环境负荷产生影响最大的作业过程，共占低质林改造作业全过程产生环境负荷的63.9%。低质林改造生命周期，生态环境指标分数为5.751/hm2，三大类环境影响损害值，从大到小依次为：资源消耗(3.250/hm2)、人体健康(2.400/hm2)、生态环境(0.101/hm2)，表明低质林改造作业过程对资源消耗的影响大于对生态环境的影响。

低质林改造；资源消耗；生态环境；清单分析；生命周期

低质林改造，主要是对树种组成不合理、林地生产力低下、森林郁闭度较低或生长衰退的残次林分进行经营改造，使之成为价值较高的用材林，并能充分发挥森林生态系统的综合效益[1]。关于低质林改造方面的研究，很多学者已经从改造后的土壤理化性质、生物多样性、枯落物持水性能、改造效果指标等方面对低质林改造展开了研究[2-9]。但是，在低质林改造环境影响评价方面的相关研究较少。生命周期评价(LCA)，是一种评估产品在其整个生命周期过程中对环境影响的技术和方法[10-11]。通过确定和量化生命周期各个阶段内的物质消耗、能源消耗以及污染物排放，可进一步评估某一产品生产过程或生产活动产生的环境影响，通过改进不合理的流程或活动最终实现改善环境的目的[12]。生命周期评价方法，已经被广泛地应用到林产品的环境足迹分析中[13-15]，这种分析使得森林资源管理决策与环境影响紧密地联系到一起，并贯穿到林产品整个生命周期中，为实现林业资源可持续化利用提供了科学的依据。本文以小兴安岭地区低质林改造项目为例，分析低质林改造作业系统全过程产生的资源消耗、能源消耗以及污染物排放，并进一步分析这一改造过程对资源消耗、人体健康以及生态环境产生的影响，旨在为低质林改造作业的经营管理提供参考。

1 研究区概况

研究区位于黑龙江省铁力林业局马永顺林场500林班内低质林改造带。该林场位于小兴安岭南麓，公里坐标为(0456249，5227854)，海拔117～284 m，除南部地势稍有斜坡外，其它方向地势逐渐平缓，平均坡度为10°。该研究区属于典型的大陆季风性气候；水系为松花江支流；年平均气温1.1 ℃；年降水量600 mm左右；早霜期和晚霜期分别在9月中旬和5月中旬，年无霜期约119d[12]。地被物主要为山茄子(Brachybotrysparidiformis)、三棱草(Carexphacota)等，下木层主要为白丁香(Syringaoblata)、刺五加(Eleutherococcussenticosus)等。2007年，对研究区内的低质林设置了不同带宽的改造模式。在改造过程中，将改造带内的所有非经营目的树种伐除，同时在各采伐改造带间设置同等宽度的保留带。2008年，在各个皆伐改造带内分段栽植红皮云杉(Piceakoraiensis)、落叶松(Larixgmelinii)、红松(Pinuskoraiensis)等幼苗，造林密度约为4 000株/hm2。造林时原则上与原有林分边缘间隔1 m左右，株行距配置为1.5 m×1.5 m[16]。

2 研究方法

2.1 清单分析方法

从空间角度看，低质林改造作业系统，涵盖作业区内的森林资源和森林环境；从时间角度看，低质林改造作业系统，包括采伐改造阶段的伐木、打枝、造材、集材、装车、运材、迹地清理以及更新抚育系统的造林、抚育等活动；从技术经济角度看，低质林改造作业系统，涉及人力、物力、财力以及机械设备的投入等。为了全面、系统地分析低质林改造作业系统全生命周期过程对资源消耗以及生态环境的影响效应，需要对改造系统内的各个作业单元进行定性和定量的清单分析。

2.1.1 依据清单过程的矩阵符号表达法

截至目前，清单分析的方法已发展比较成熟，主要有依据过程的分析方法、输入-输出分析方法以及将两者结合的混合分析方法[14]。本文采用清单过程分析方法中的矩阵符号表达法，对低质林采伐改造阶段进行清单分析。以燃料、电、钢材过程为例，介绍清单分析的具体步骤。

1)确定燃料、电、钢材作业过程(见图1)。

定义任意过程向量(pi)，

pi=(r1r2r3e1)。

(1)

式中：i=1、2、3；p1为燃料单元过程、p2为电单元过程、p3为钢材单元过程；在每一个过程中，相对第i个单元过程的单位量分别为r1(燃料)、r2(电量)、r3(钢材)，并排放出一定量的CO2(e1)。

将图1中的过程数据代入式(1)得到过程矩阵(P)式(2)。

(2)

式中：矩阵(P)中的负号表示物质的输入或消耗。进一步将矩阵(P)划分为矩阵A和矩阵B，如式(3)、式(4)。

(3)

B=(m1m2m3)。

(4)

矩阵A为技术矩阵，表示燃料、电、钢材过程，直接应用于经济系统的物质输入或输出；矩阵B为交互矩阵，表示对自然资源的消耗和对环境的排放。

定义最终需求产品向量(f)，令

(5)

式中：z表示最终需求产品；φ为需求产品的数量；其它均为中间产品。如在钢材生产过程中，只有钢材为需求产品，燃料、电为中间产品，若生产钢材的数量为b，则：

(6)

m1为1 L燃料燃烧产生的CO2排放量；n12为生产1 kWh电消耗的燃料量；n21为生产1 L燃料消耗的电量；m2为生产1 kWh电产生的CO2排放量； n13为生产1 kg钢材消耗的燃料量；n23为生产1 kg钢材消耗的电量；m3为生产1 kg钢材产生的CO2排放量。

图1燃料、电、钢材作业过程流程

2)定义钢材生产过程中对资源的消耗及对环境的排放矩阵(e)式(7)，表示共有n种对自然资源的消耗和对环境排放。

(7)

在图1所示的钢材生产过程中，对环境的排放只考虑CO2，因此，

e=(e1)。

(8)

3)定义钢材生产过程中的生产矩阵(s)式(9)，表示共有m种产品。

(9)

在图1所示的钢材制造流程中，只有3种产品，因此，

(10)

式中：s1、s2、s3分别为燃料、电、钢材的数量，则CO2的总排放量为，

e1=m1s1+m2s2+m3s3。

(11)

即：

e=B·s。

(12)

若最终需求产品数量为式(6)，则有：

(13)

即：

A·s=f。

(14)

所以：

s=A-1·f。

(15)

将式(15)代入式(12)，可得：

e=B·A-1·f。

(16)

因此，可以通过式(16)求得生产钢材过程中对自然资源的消耗和对环境的排放。

2.1.2 清单分析框架

低质林改造作业系统单元过程包括燃料、电、钢材、伐木、打枝、造材、集材、装车、运材、迹地清理、运苗、造林、抚育共13个作业单元(见图2)。

2.1.3 低质林采伐改造阶段过程向量的确定

在低质林改造作业过程单元中，资源消耗包括原油、原煤、生铁、石灰石、土壤中的N、P、K元素；环境排放包括碳氧化物(CO2、CO)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SO2)、碳氢化合物(HC、CH4)、颗粒物(PM)。因此，低质林采伐改造系统过程向量可以定义为pi，即相对于第i个单元过程的单位量。

pi=(r1r2r3…r10e1e2e3…e14)。

(17)

式中：r1～r10为每一个单元过程中相对第i(i=1、2、…、13)个单元过程的物质输入或输出量，即燃料、电、钢材、伐木、打枝、造材、集材、装车、运材、迹地清理；e1～e7为对环境的排放量，依次为CO2、CO、NOx、SO2、HC、CH4、PM；e8～e14为对自然资源的消耗量，依次为原油、原煤、生铁、石灰石、N、P、K。

过程矩阵(P)可定义为：

P=(p1p2p3…p10)。

(18)

式中：p1～p10为低质林改造系统过程图中的过程单元，即燃料、电、钢材、伐木、打枝、造材、集材、装车、运材和迹地清理。

图2 低质林改造系统过程

2.1.4 低质林更新阶段清单分析

本研究中低质林更新阶段包括3个过程，即运苗、造林和抚育。与低质林采伐改造阶段不同，这一阶段中的所有过程没有木材产品输出，因此，不适宜用矩阵符号表达法进行清单分析。为了计算这一阶段不同过程对资源的消耗以及对环境的排放，采用过程流图法对低质林抚育进行清单分析，具体步骤参见文献[17]。

2.2 生命周期影响评价

生命周期影响评价(LCIA)是LCA的核心，是在清单分析结果的基础上，将清单分析的数据与周围的环境联系起来，对产品或行为过程全生命周期数据进行定量和定性的分析，计算出产品或行为过程全生命周期内对资源的消耗程度以及对环境产生的影响[17]。为了分析低质林改造作业系统从采伐改造到更新抚育各个阶段对环境产生的影响，可以对低质林改造作业系统全生命周期过程进行LCIA分析，进而确定低质林改造作业各个阶段对环境总负荷的相对贡献，并针对环境负荷较大的环节提出相应的改进措施，为进一步科学、高效地开展低质林改造作业提供必要的理论依据。

本文应用SimaPro7.3软件中的Eco-indicator 99 生态指数分析方法，对低质林改造过程中对环境产生的影响进行分析评价。该方法分为3个步骤：①特征化。Eco-indicator 99 生态指数分析方法，将清单结果划分为11种影响类型(致癌物、有机物对呼吸道影响、无机物对呼吸道影响、气候变化、辐射、臭氧层、生态毒性、酸化/富营养化、土地使用、矿产、化石燃料)，计算出每种影响类型特征化数值结果。②归一化和加权。归一化，是将各个影响类型的特征化结果除以一个基准值，得到环境负荷占系统内总影响的相对大小的过程。因此，经归一化计算后，各个影响类型之间可以进行比较与合并。各个影响类型的权重系数选用EI99(E)V2.08/EuropeEI99E/E中的默认缺省值。③生态环境指标分数计算。将得到的11类影响类型的加权结果，归纳到人体健康、生态环境和资源消耗三大类环境影响损害中，最后将其求和，得到低质林改造生命周期的生态环境指标分数。

3 结果与分析

3.1 清单分析与结果汇总

3.1.1 低质林改造系统技术矩阵的计算

①燃料。根据调查可知，低质林改造作业对燃料的消耗，主要体现在伐木、打枝和造材过程中使用的油锯、运材作业及苗木运输过程中使用的汽车以及电生产中产生的燃料消耗。伐木过程中使用的油锯，平均油耗量为0.030 kg/m3；打枝时间约为伐木时间的0.5倍，因此平均油耗量为0.015 kg/m3；造材作业过程中，油锯的使用时间为伐木时间的1.5倍，因此平均油耗量为0.045 kg/m3[18]。运材作业及苗木运输过程中，使用的汽车型号为解放140，平均油耗约为0.050 kg/(m3·km)。电生产中，每产生1 kWh的电能，消耗燃油0.003 kg[19]；钢材生产中，每生产1 kg的钢材，消耗燃油0.080 kg[20]。

②电量。低质林改造作业电量消耗，主要体现在改造过程所需工人的生活用电，因此，确定低质林改造作业过程各阶段的需工数，即可估测耗电量。本文根据《黑龙江省森林工业总局铁力林业局低质林结构与功能优化调查设计资料》等相关文件及实际作业情况，统计出低质林改造作业各阶段的人工需工量：在低质林采伐改造过程中，伐木需工量为0.20工日/m3；打枝需工量为0.10工日/m3；造材需工量为0.30工日/m3；畜力集材需工量为0.03工日/m3；装车需工量为0.20工日/m3；运材需工量为0.50工日/m3；迹地清理需工量为0.10工日/m3。在低质林更新抚育过程中，人力担筒的方式将苗木运至低质林改造作业区需工量为4工日/hm2，造林需工量为80工日/hm2。由于研究期内(2008—2015年)的苗木仍处于幼龄林阶段，且未达到抚育间伐的年龄，因此，抚育工作主要包括扶正苗木、松土除草等工作。根据实地调研，研究样地内，集中在更新抚育前3 a对林木进行此类抚育作业活动，且抚育强度逐年减半，因此，抚育需工量呈逐年降低趋势，即抚育第一年需工量为50工日/hm2、第二年需工量为25工日/hm2、第三年需工量为10工日/hm2。据国家统计局统计，在低质林采伐改造当年，即2007年，我国人均生活耗电量为0.80 kWh/d[21]；燃料生产和钢材生产耗电量，分别为0.06、4.00 kWh/kg[20]。

③钢材。尽管低质林改造作业过程中没有直接钢材消耗，但是，作为低质林改造作业过程的上游产品，其改造过程中使用的油锯、运材汽车等林业机械设备，在制造的过程中会消耗大量钢材，因此，为了结果的准确性与全面性，亦以设备折旧的形式将钢材纳入系统中(见表1)[22-25]。

表1 林业机械设备单位钢材消耗量

3.1.2 低质林改造系统交互矩阵的计算

低质林改造交互系统过程分为两部分，一部分为系统从自然资源中获取(即对自然资源的消耗)，另一部分为对自然环境的排放。

①自然资源消耗。低质林改造作业系统对自然资源的消耗，主要包括土壤中N、P、K营养元素的消耗；生产燃料对原煤和原油的消耗、生产电对原煤的消耗、生产钢铁对生铁和石灰石的消耗(见表2)[20,24-25]。

表2 燃料、电、钢材生产过程对自然资源的消耗

②环境排放。低质林改造作业系统内各单元物质对环境的排放，主要包括碳氧化物(CO2、CO)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SO2)、碳氢化合物(HC、CH4)和颗粒物(PM)。各种排放物质的来源及计算方法：燃料、电、钢材生产过程对环境的排放，取值于已发表的文献[20,24-25]。系统内单元物质排放到环境中的CO2，主要由燃料燃烧产生，与燃料的消耗量和设备有关。本文依据燃烧化学平衡关系式，确定CO2排放量和燃料消耗的关系，其中CO2排放因子来源于政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的数据：汽油的CO2排放因子为3 130 g/kg，柴油的CO2排放因子为3 170 g/kg[25]。汽油的SO2排放因子为0.627 g/kg，柴油的SO2排放因子为2.140 g/kg。CO的排放因子、PM排放因子及相关碳氢化合物、氮氧化物的排放因子，均来源于国家标准排放限值。上述环境排放物质的相关排放限制标准见表3，由此计算的低质林改造作业系统相关过程排放量单位值见表4。

表3 林业机械相关排放限制标准

表4 低质林改造作业系统相关过程排放量单位值

3.1.3 清单分析结果

在计算低质林改造系统技术矩阵及交互矩阵前，查阅研究区低质林结构与功能调查资料，并结合低质林改造样地实际情况，确定小兴安岭低质林水平10 m带宽改造样地(保留带宽度10 m)。采伐改造及更新抚育作业基本数据：在低质林采伐改造当年，改造林地平均出材量为36 m3/hm2；采用油锯伐木、打枝、造材；通过畜力集材的方式将采伐的原木运至楞场，运距为200 m；然后，用汽车运材的方式，将楞场内的原木运至林场，待进一步的加工利用，此过程运距为15 km；迹地清理采用自然堆腐的方式，此单元过程不消耗物质与能量。更新抚育阶段，在各个皆伐改造带内分段栽植红皮云杉、落叶松、红松等幼苗，根据造林密度(约4 000株/hm2)和已知的改造模式可知，栽植总株数约为2 000株/hm2，单株大小为地径5 mm和株高20 cm。用货运汽车将这些苗木从林场运至楞场，运距15 km；然后，用人力担筒的方式将苗木运至低质林改造作业区；在更新抚育前3 a，集中对林木进行扶正苗木、松土除草等抚育作业活动。

低质林采伐改造作业系统中，产生36 m3/hm2木材，因此，最终需求量为：

f=(0 0 0 0 0 0 0 0 36 0 0 0 0)。

(19)

结合低质林改造作业系统清单分析过程矩阵的计算结果，将式(19)代入式(16)即可计算出低质林采伐改造阶段的清单分析结果；与更新抚育阶段的清单分析结果合并后，得到低质林改造作业系统的清单分析结果(见表5)。由表5可见：低质林改造作业过程中，对自然资源消耗最多的是原油，其次为N、P、K、石灰石、生铁、原煤；对环境排放最多的物质是CO2(131.45 kg/hm2)，除CO2外，对环境排放量较多的是NOx，主要由于造材和运材过程中使用油锯和运材汽车所致。

表5 低质林改造作业系统清单分析结果 kg·hm-2

3.2 环境影响评价

3.2.1 低质林采伐改造阶段环境影响

①特征化结果。在10 m×100 m水平改造带、保留带宽为10 m的改造模式下，低质林采伐改造过程中，运材过程对气候变化、酸化/富营养化、化石燃料3方面的影响最大，均超过了60%，对化石燃料的影响高达78.3%；除此之外，运材过程对致癌物、生物毒性、土地占用的影响较大，均超过了40%。造材过程中产生的有机物对呼吸道的影响达48%，其次环境负荷较大的为产生的无机物对呼吸道的影响，为29.9%；造材过程，对辐射、臭氧层影响、生物毒性、矿物消耗4个方面的影响类型贡献度也较大，均超过20%。伐木过程中产生的有机物对呼吸道的影响达32%，其次环境负荷较大的为产生的无机物对呼吸道的影响，为19.9%；伐木过程，除对气候变化、酸化/富营养化、化石燃料影响类型的贡献度小于10%外，对其他方面的影响类型贡献度均介于10%～20%之间。打枝过程，除产生的有机物、无机物对呼吸道的影响分别达16.00%及9.96%外，对其他9个方面的影响类型贡献度均小于10%。采伐改造过程中的集材、迹地清理单元过程，对各影响类型贡献度均低于10%，对环境影响较小。

②归一化和加权结果。低质林采伐改造过程对环境影响贡献，前5类环境影响类型分别为化石燃料(2.650/hm2)、气候变化(0.785/hm2)、无机物对呼吸系统影响(0.630/hm2)、有机物对呼吸系统影响(0.215/hm2)、致癌物(0.167/hm2)。对其余6种环境影响类型影响不大，尤其是对臭氧层影响、土地占用、矿物消耗的影响几乎为0。

③生态环境指标分数。低质林采伐改造过程，3类环境影响损害值从大到小依次为：资源消耗(2.660/hm2)、人体健康(1.820/hm2)、生态环境(0.061/hm2)；3类环境影响损害值求和，得到低质林采伐改造生命周期生态环境指标分数(4.541/hm2)。在低质林采伐改造各个单元过程中，运材过程产生的3类环境影响损害总值最大(3.010/hm2)，其中，资源消耗程度所占比例高达66%；集材、装车、迹地清理过程，产生的3类环境影响损害值最小。

3.2.2 低质林更新抚育阶段环境影响

①特征化结果。在更新抚育阶段，运苗过程在有机物对呼吸道影响、气候变化、化石燃料3个影响类型中的贡献，均居更新抚育阶段3个单元过程之首；尤其在有机物对呼吸系统影响、气候变化2个影响类型方面，对环境产生的负荷远高于造林过程和抚育过程。造林、抚育过程，产生的有机物对呼吸系统影响均低于2%，对环境影响极小。

②归一化和加权结果。低质林改造更新抚育过程，对环境影响贡献最大的影响类型为化石燃料(0.587/hm2)，而运苗过程是造成这一环境负荷的主要因素；其次，无机物对呼吸系统的影响(0.194/hm2)、气候变化(0.156/hm2)、致癌物(0.180/hm2)，是低质林更新抚育过程对环境产生负荷的另外三大类影响。除此之外，低质林更新抚育过程，对环境产生的影响不大，尤其是对臭氧层产生的影响几乎为0。

③生态环境指标分数。低质林改造更新抚育过程，对资源消耗、人体健康、生态环境，分别产生0.596 0/hm2、0.574 0/hm2、0.040 1/hm2的环境影响损害，3者求和后得到低质林更新抚育作业生态环境指标分数为1.21 Pt。

3.2.3 低质林改造全过程对环境的影响

由图3可知：采伐改造过程产生的环境负荷，占全过程产生环境负荷的79%，约为更新抚育过程产生的环境负荷的4倍。其中：运材过程和运苗过程产生的环境负荷，分别是低质林采伐改造和更新抚育2个作业系统中对环境负荷产生影响最大的作业过程，共占低质林改造作业全过程产生环境负荷的63.9%；其次，是造材过程和伐木过程，对环境产生的负荷最大，分别为12.60%、8.43%；再次，对环境产生的负荷较大的为抚育过程(4.85%)、造林过程(4.56%)、打枝过程(4.21%)；集材、装车和迹地清理，对环境产生的负荷均未达到1%。

A为低质林环境负荷100%；B为采伐改造环境负荷占79%；C为更新抚育环境负荷占21%；D为采伐36 m3木材环境负荷占8.43%；E为打枝36 m3木材环境负荷占4.21%；F为造材36 m3环境负荷占12.6%；G为集材36 m3木材环境负荷占0.123%；H为装车36 m3木材环境负荷占0.821%；I为运材36 m3木材环境负荷占52.3%；J为迹地处理环境负荷占0.411%；K为2 000株苗木运输环境负荷占11.6%；L为2 000株苗木栽植环境负荷占4.56%；M为林木抚育环境负荷占4.85%；N、O、P为在低温环境下使用油锯的环境负荷，分别占3.23%、1.62%、4.85%；Q为脱蜡铸造钢铸件0.030 2 kg环境负荷占1.45%；R为汽车运输36 m3木材和2 000株苗木环境负荷占46.5%；S为冲压钢板2.51 kg环境负荷占1.65%；T为供应105 kWh电环境负荷占15.7%；U为原油加工成汽油3.24 kg环境负荷占9.7%；V为原油加工成柴油16.6 kg环境负荷占46.5%。

图3 1 hm2低质林改造作业系统生命周期环境负荷网络图

①特征化结果。低质林采伐改造作业，除对致癌物、辐射、臭氧层、矿场4类环境影响类别产生的环境负荷低于更新抚育作业外，采伐改造作业对其余7类环境影响类别产生的环境影响负荷均高于更新抚育作业。产生这一差距的主要原因是，与更新抚育过程相比，采伐改造过程更加复杂，使用的工具种类也比较多。例如，在低质林改造作业系统过程中，对化石燃料产生的影响高居11类环境影响类别之首，采伐改造作业过程，对化石燃料产生的影响约为更新抚育对环境产生影响的4倍；主要是因为采伐改造过程运材量材积约为更新抚育过程运苗量的5倍；除此之外，采伐改造过程中的伐木、打枝、造材单元过程，对油锯的使用也会对化石燃料产生影响；而在研究区更新抚育阶段，苗木正处于幼龄林阶段，未达到抚育间伐的年龄，对于更新林分主要进行扶正苗木、松土除草等工作，这部分工作主要消耗人力，并没有使用工具，因此产生的环境影响小。

②归一化和加权结果。低质林改造作业系统全过程，共对环境产生5.751/hm2的环境影响，其中包括采伐改造作业系统产生4.541/hm2的环境影响、更新抚育作业系统产生1.210/hm2的环境影响。对环境影响贡献最大的影响类型为化石燃料(3.240/hm2)，然后依次为气候变化(0.941/hm2)、无机物对呼吸道影响(0.842/hm2)、致癌物(0.347/hm2)、有机物对呼吸道影(0.217/hm2)，对其它环境影响类型影响不大，尤其是对臭氧层产生的影响几乎为0。

③生态环境指标分数。低质林改造作业过程3类环境影响损害值，从大到小依次为资源消耗(3.250/hm2)、人体健康(2.400/hm2)、生态环境(0.101/hm2)；3类环境影响损害值求和，得到低质林改造作业生命周期生态环境指标分数为(5.751/hm2)。

4 结论

在10 m×100 m水平改造带、保留带宽为10 m的改造模式下，采用油锯采伐、打枝、造材，畜力集材，汽车运材和运苗，人力担筒等工艺过程，低质林改造作业过程中对自然资源消耗最多的是原油(29.79 kg/hm2)，其次是N、P、K、石灰石、生铁、原煤；对环境排放最多的物质是CO2(131.45 kg/hm2)，其次是NOx、CO、PM、SO2、HC、CH4。

低质林采伐改造过程产生的环境负荷占全过程产生环境负荷的79%，约为更新抚育过程产生环境负荷的4倍。其中，运材过程和运苗过程产生的环境负荷，分别是低质林采伐改造和更新抚育2个作业系统中对环境负荷产生影响最大的作业过程，共占低质林改造作业全过程产生环境负荷的63.9%。低质林改造作业过程3类环境影响损害值，从大到小依次为资源消耗(3.250/hm2)、人体健康(2.400/hm2)、生态环境(0.101/hm2)；3类环境影响损害值求和，得到低质林改造作业生命周期生态环境指标分数(5.751/hm2)，表明低质林改造作业过程对资源消耗的影响大于对生态环境的影响。

本文在研究过程中仅考虑一种低质林改造模式，在下一步的研究中，还将考虑不同的低质林改造模式(水平带状改造/垂直带状改造，不同的改造带宽)、不同的工艺设备组合对清单分析结果以及生态环境指标分数的影响。

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EffectofLow-qualityForestTransformationonResourcesConsumptionandEcologicalEnvironment

Kong Linlin, Wu Jinzhuo, Dong Xibin, Chen Xiaofan, Long Zhanlu

(Northeast Forestry University, Harbin 150040, P. R. China)Journal of Northeast Forestry University，2017,45(12)：1-7.

Low-quality forest; Transformation; Inventory analysis; Life cycle

1)国家自然科学基金项目(31400539)。

孔琳琳，女，1991年7月生，东北林业大学工程技术学院，硕士研究生。E-mail：linlinkong1991@163.com。

吴金卓，东北林业大学工程技术学院，副教授。E-mail：wujinzhuo1980@163.com。

2017年7月10日。

张 玉。

S756.5

According to the life cycle assessment theory, the analytical method based on inventory process was adopted to quantitatively analyze the resource consumption, energy consumption as well as pollutants emissions of low-quality forest transformation operation system in the Xiaoxing’an Mountains. The Eco-indicator 99 method was used to analyze the environmental impacts caused by the low-quality forest transformation activities. Under the transformation mode of 10 m×100 m horizontal harvesting strips with retention strip width of 10 m, the average timber production was 36 m3/hm2, and the most consumed natural resource was crude oil (29.79 kg/hm2), followed by N, P, K, limestone, crude iron, and coal. The most emissions come from CO2(131.45 kg/hm2), followed by NOx, CO, PM, SO2, HC, and CH4. The environmental load caused by harvesting activities accounted for 79% of the total environmental load of the entire transformation process, which is 4 times of that caused by the regeneration activities. The wood transportation and seedling transportation process were the largest operation process, respectively, in the harvesting and regeneration & tending stages, accounting for 63.9% of the total environmental load. The value of the ecological indicator was 5.751/hm2, including 3.250/hm2for resources consumption, 2.400/hm2for human health, and 0.101/hm2for ecological environment, indicating that the environmental impact on resources consumption was far beyond that on ecological environment.