（國家林業(yè)局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，北京100714）

森林采伐是森林收獲調(diào)整的重要技術(shù)措施，其目的是調(diào)整林分樹種組成和林分密度，改善林內(nèi)環(huán)境，提高林分生產(chǎn)力，提升林分綜合價值，增強林分抗性，也就是通過采伐與更新使現(xiàn)實林分達到森林可持續(xù)經(jīng)營和永續(xù)利用目標[1-4]。就森林采伐而言，人工林皆伐作業(yè)技術(shù)比較成熟，然而由于天然次生林樹種多樣、林木年齡大小不一，林冠層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，應(yīng)該采用擇伐技術(shù)，但有關(guān)天然林擇伐技術(shù)報道不多[5-8]。

擇伐（selection cutting）是每次在林中有選擇性的伐去一部分年齡大的林木，林地上始終保持多個年齡階段的林木，保留木可得以繼續(xù)生長，天然更新容易獲得成功。但擇伐后林分的生長、環(huán)境生態(tài)、更新恢復(fù)等都對擇伐作業(yè)提出嚴格的技術(shù)要求，其技術(shù)要素包括擇伐木的控制、擇伐強度與擇伐間隔期的控制，其中擇伐木的控制是天然林擇伐作業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)。

本研究依據(jù)天然次生林結(jié)構(gòu)特點、生長與演替規(guī)律及天然林經(jīng)營目標，選擇影響控制擇伐木最相關(guān)的4個獨立定量指標（成熟度、林木類別、林隙等級和可及度），作為林木被確定為“擇伐木的幾率”（以下稱擇伐幾率、selection cutting probability，簡稱：SCP）指標。利用層次分析法得到構(gòu)成擇伐幾率的4個指標的權(quán)重；再調(diào)查現(xiàn)實林分中每株林木成熟度、林木類別、林隙等級和可及度的指標值，根據(jù)各指標值與指標的權(quán)重得到每株林木的擇伐幾率大小并按其大小排序，當林分蓄積或密度達到擇伐要求時，制定擇伐技術(shù)方案時，就可以依據(jù)擇伐幾率大小來控制擇伐對象。

1 擇伐幾率的提出

1.1 擇伐幾率的定義

林木的擇伐幾率定義為：林分中每株林木被確定為擇伐對象的概率。擇伐幾率數(shù)值變化范圍[0，100]，林分中某林木擇伐幾率數(shù)值愈大，表示該林木被確定為擇伐木的概率就愈高，成為擇伐對象的可能性愈大，即根據(jù)擇伐強度和林分中各林木的擇伐幾率值的大小排序來選擇與控制擇伐木。

1.2 擇伐幾率的指標體系

結(jié)合森林結(jié)構(gòu)功能、擇伐理論、森林經(jīng)營目標和生產(chǎn)實踐的可操作性，選取了影響擇伐幾率的定量指標共4個：成熟度（mature standing）、林木類別（standing class）、林隙等級（expand gap）和可及度（accessible standing）。

1.3 指標體系的權(quán)重計算

應(yīng)用層次分析法求算成熟度、林木類別、林隙等級和可及度4個定量指標的權(quán)重，結(jié)果如表1。

表 1 天然林擇伐指標權(quán)重分配Table 1 Weight given for natural forest selection cutting

2 指標解釋與擇伐幾率表達

根據(jù)林木擇伐幾率（SCP）的指標的生物學意義，解析指標與擇伐幾率之間的關(guān)系，得到擇伐幾率表達式。

（1）成熟度(mature standing)

森林或林木在生長發(fā)育過程中，最符合經(jīng)營目標時的狀態(tài)稱為森林成熟，森林達到成熟時的年齡稱為森林成熟齡。成熟林木材質(zhì)好，擇伐時單株經(jīng)濟價值高。林木成熟度（Mi）表示林木是否達到成熟。一般用齡組表示，分為幼齡林、中齡林、近成熟林、成熟林和過熟林。《森林資源規(guī)劃設(shè)計調(diào)查技術(shù)規(guī)程》（GB/T 26424）對各樹種的齡組有明確劃分。林木年齡大，擇伐幾率就大，Mi取值就高。林木齡組可由樹皮、樹干和樹葉色澤，或是樹枝輪數(shù)、枝下高和樹冠濃密程度或林木直徑、樹高估測，也可以通過年齡分析儀、樹干解析等方法取得林木年齡。部分優(yōu)勢樹種的齡組劃分如表2。

表 2 我國主要天然林林齡組劃分及Mi值Table 2 Division of age groups for main natural forest species and Mi values

（2） 林木類別(standing class)

擇伐調(diào)查設(shè)計時，對林木分類，每一株林木有對應(yīng)的類別，林木類別(Ci)分4大類：目標樹、輔助樹、干擾樹和其它樹。按林木類別擇伐時，林木的保留順序為目標樹、輔助樹，其他樹、干擾樹，采伐順序則相反。確定為目標樹或輔助樹的林木，擇伐幾率低，Ci取值低。

（A）目標樹（Ci=20）

選擇目標樹的一般標準是：（1）屬于目的樹種，（2）生活力強，（3）干材質(zhì)量好，（4）沒有（或至少根部沒有）損傷，（5）優(yōu)先選擇實生起源的林木。根據(jù)不同的森林情況可以有所取舍以獲得更好的結(jié)果，在樹種價值差異不顯著的天然林內(nèi)，可以不苛求“目的樹種”而直接選擇“生活力強的林木個體”作為目標樹；選擇目標樹的基本原則是“與周邊其他相鄰木相比具有最強的生活力”，其生活力可以通過從芽、籽、葉、梢、根等生殖生長和營養(yǎng)生長規(guī)律調(diào)查得知。

（B）輔助樹（Ci=40）

又稱“生態(tài)目標樹”，是有利于提高森林的生物多樣性，保護瀕危或稀有樹種、改善森林空間結(jié)構(gòu)、保護和改良土壤等功能的林木；比如能為鳥類或其他動物提供棲息場所（鳥巢、蜂巢、動物巢穴、蛇洞等，大型動物啃食、避難）的林木、地處野生動物棲息地和動物廊道林木；與其它生物共棲共生的林木；國家或地方重點保護樹種或珍稀瀕危植物名錄上的樹種；有觀賞和食用藥用價值的林木；應(yīng)標記為輔助樹或目標樹保留，都可以通過調(diào)查確定或從國家野生植物保護名錄中查定。

（C）干擾樹（Ci=80）

影響保留木生長，或顯著影響林分衛(wèi)生條件的，需要盡可能采伐的林木，關(guān)系到林分健康生長以及擇伐收益等相關(guān)問題。如病腐木、蟲害木、火燒木、彎扭木、站干、霸王木、風倒、風折、雪害、斷梢、枯死、裸根、雙生木、干形不良的林木。

（D）其它樹（Ci=60）

林分中除目標樹、輔助樹、干擾樹以外的林木。

（3） 林隙等級(expand gap)

森林群落林冠層（主林層）中一株或一株以上的樹木死亡或伐除后所形成的林中空隙，是未來的林木得以活躍更新的場所。林隙用林冠層空隙周圍林木樹干圍成的土地面積，某一株林木擇伐后形成的林隙，用皮尺可測量其面積(m2)。林隙面積一般確定在4～1 000 m2，小于4 m2的間隙很難與林分中的樹枝間隙區(qū)分，不作林隙處理；而大于1 000 m2的范圍當作林中空地來處理，也就不須安排擇伐作業(yè)。按林隙面積來劃分林木林隙等級(Gi)，如果林木擇伐后形成的林隙等級有利更新生長，則該林木擇伐幾率就高，Gi取值就高。不同的林隙等級對應(yīng)的林隙面積不同，對森林更新所起有作用不同[9]，如表3。

（4）可及度(accessible standing)

指森林采伐時，開展采伐工作具備的工作環(huán)境條件，能完成林木采伐、制材和運輸?shù)碾y易程度。工作環(huán)境條件很容易判斷，林木可及度(Ai)分為3級：即可及、將可及和不可及。顯然，工作條件好，可及度取值高，擇伐幾率就大。

表 3 林隙等級劃分及 Gi 值Table 3 Division of forest gap class and Gi value

（A）即可及（Ai=100）：工作條件具備，能順利完成采伐、集材工序；能制材并運送至集材道、集材場或楞場。

（B）將可及（Ai=50）：制材或運輸現(xiàn)有條件不完全具備，但通過部分改善后，能夠完成制材和運輸工序。

（C）不可及(Ai=0)：采伐林木會有很大危險性，或不具備制材、運輸條件，以至于林木采伐后不可能入市利用。如林木地處壕溝、絕壁、石壁、直坡或險坡，或道路極為坎坷；或者森林糾紛問題重大。

擇伐幾率（SCP）的表達式為：

3 擇伐幾率計算

在需擇伐的楊樹林內(nèi)，設(shè)置調(diào)查樣地20 m×30 m，擇伐起測林木合計24株，其中，楊樹14株，楓樺3株，椴樹3株，水曲柳1株，色樹1株，榆樹1株，紅松1株。

依據(jù)表4，樣地各林木擇伐指標值與表1中指標權(quán)重，利用擇伐幾率表達式（SCP）得到楊樹樣地中各林木的擇伐幾率，按擇伐幾率大小來選擇與控制擇伐木，確定擇伐順序，如表5。

4 結(jié)果與討論

依據(jù)林分蓄積或密度，如果300 m2樣地的最少保留密度為21株，現(xiàn)實林分有24株林木，那該林分最大擇伐株數(shù)為3株，最大株數(shù)擇伐強度=（24-21）/24=12.5%。

樣地的擇伐強度為12.5%時，即需要擇伐3株林木，利用擇伐木的控制順序表，即表5來選擇與控制擇伐木。

表 4 試驗地楊樹林各林木擇伐指標值Table 4 Selection cutting index values for testing forest of Poplar

表 5 林木擇伐幾率排序及擇伐木控制順序Table 5 Selection cutting probability and selection cutting order of tested trees

（1）1號林木，樹種為楊樹，擇伐幾率=83.58。 1號楊樹的成熟度取值為100，屬過熟林木；林木類別取值為60，屬其它類林木，林隙等級取值80，說明該林木擇伐后形成的林隙對林木更新生長有利；可及度取值100，屬即可及，采伐后能順利制材、歸楞、運輸利用；擇伐木控制順序表中排列第一。

（2）21號林木，樹種為楊樹，擇伐幾率=78.54。21號楊樹的成熟度取值為100，屬過熟林木；林木類別取值為80，屬干擾類林木，林隙等級取值60，說明該林木擇伐后形成的林隙對林木更新生長比較有利；可及度取值50，屬將可及，采伐后能比較順利制材、歸楞、運輸利用;在擇伐木控制順序表中排列第二。

（3）18號林木，樹種為楊樹，擇伐幾率=72.26。18號楊樹的成熟度取值為100，屬過熟林木；林木類別取值為20，屬目標樹類林木，而林分中屬目標樹的林木多，擇伐時可以伐除少部分目標樹；林隙等級取值80，說明該林木擇伐后形成的林隙對林木更新生長有利；可及度取值100，屬即可及，采伐后能順利制材、歸楞、運輸利用；在擇伐木控制順序表中排列第三。

而5號林木，樹種為楊樹，擇伐幾率表達式的前3項為72.38，但可及度A5=0，屬不可及，則擇伐幾率=0。說明不可完成該林木的擇伐工序。雖然擇伐幾率指標值的前3項大于第18號林木，按擇伐木控制技術(shù)要求，該林木雖然其它3個指標取值很高，但可及度指標屬不及度（A5=0），則不能被擇伐利用，選擇與控制擇伐木時，該林木不得擇伐，可作為天然下種更新、林隙形成木、生態(tài)目標樹或參與森林自然演替過程而保留。

天然次生林擇伐要考慮林木的健康狀況、樹種組成、林分結(jié)構(gòu)、生長與演替、生物多樣性與生態(tài)環(huán)境、競爭與互利作用、自然稀疏、林木個體的生活力、發(fā)育階段及經(jīng)營目標等等。選擇的擇伐對象不同，擇伐效果與質(zhì)量差異很大，有可能造成森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、健康與活動、生物多樣性嚴重破壞。利用擇伐幾率來確定擇伐木，克服了憑經(jīng)驗選擇與控制擇伐木的不足，豐富了森林擇伐理論，有利于天然次生林收獲調(diào)整與經(jīng)營利用，在林業(yè)生產(chǎn)上可通過進一步規(guī)范和簡化擇伐木控制技術(shù)形成操作指南，降低生產(chǎn)應(yīng)用成本，提高技術(shù)推廣應(yīng)用價值。

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