摘 要：【目的】為量化不同間伐策略對長白落葉松人工林碳匯木材復(fù)合經(jīng)營中木材產(chǎn)量、碳儲量及其經(jīng)濟效益的綜合影響。通過比較不同的管理方案，優(yōu)化林業(yè)管理以增強其碳匯功能和木材產(chǎn)量，從而提升林地的總體經(jīng)濟價值?！痉椒ā恳悦眱荷綄嶒灹謭鲩L白落葉松人工林為研究對象，以CO2FIX模型為基礎(chǔ)，結(jié)合氣象數(shù)據(jù)、調(diào)查數(shù)據(jù)和文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，探討由間伐起始期（11、13 a）、間隔期（5、8和10 a）和間伐強度（10%、20%和30%）組成的不同間伐方案（即起始期、間隔期、間伐強度）對長白落葉松人工林木材產(chǎn)量、碳儲量、碳流通以及經(jīng)濟效益的影響?！窘Y(jié)果】1）較早的間伐起始期有助于提升林分木材產(chǎn)量和碳儲量，起始期11 a的林分比13 a的林分木材產(chǎn)量、碳儲量增加了約6%和2%；輕度間伐優(yōu)化碳匯，重度間伐則可提前獲得經(jīng)濟效益，10%間伐強度下的林分木材產(chǎn)量、碳儲量相較于間伐強度30%的增加了約28.9%和13.2%；而30%間伐強度下林分的經(jīng)濟效益比10%強度下林分增加了19.5%。短間伐間隔（5 a）在木材收獲、提升碳匯能力和經(jīng)濟效益比較長的間伐間隔（10 a）增加了10%、5.3%和1.4%。2）當(dāng)以碳匯和木材為經(jīng)營目標(biāo)時，方案A1（11 a，5 a，10%）的效果均為最佳，其木材蓄積、碳儲量和經(jīng)濟效益分別為758.49 m3/hm2、124.28 Mg /hm2、32.48萬元；當(dāng)以碳匯木材復(fù)合經(jīng)營為目標(biāo)時，方案D3 （13 a，5 a，30%）效果最佳，其木材蓄積、碳儲量分別比方案A1減少了187.8 m3/hm2、13.5 Mg /hm2，但經(jīng)濟效益卻比A1方案高9.62萬元。3）當(dāng)以碳匯和木材為最優(yōu)先考慮時，長白落葉松人工林每公頃儲碳約246.11 Mg /hm2，49%的碳進(jìn)入土壤碳庫，51%的碳進(jìn)入木材加工。一個輪伐期后，42%的碳進(jìn)入大氣，20%的碳由林產(chǎn)品分解釋放，31%的碳留存于木材產(chǎn)品碳庫，7%的碳仍存于土壤碳庫。而當(dāng)以碳匯木材復(fù)合經(jīng)營為目標(biāo)時，長白落葉松人工林每公頃儲碳約246.21 Mg /hm2，49%的碳進(jìn)入土壤碳庫，51%的碳進(jìn)入木材加工。一個輪伐期后，43%的碳進(jìn)入大氣，20%的碳由林產(chǎn)品分解釋放，31%的碳保存于木材產(chǎn)品碳庫，6%的碳仍存于土壤碳庫?！窘Y(jié)論】研究量化分析了不同間伐策略對長白落葉松人工林在碳匯、木材產(chǎn)量及其經(jīng)濟效益方面的影響，證明根據(jù)具體的經(jīng)營目標(biāo)（碳匯、木材產(chǎn)量或二者綜合經(jīng)濟效益），合理選擇和調(diào)整間伐策略的重要性。

關(guān)鍵詞：長白落葉松；CO2FIX模型；間伐方案；經(jīng)濟效益；碳儲量；木材產(chǎn)量

中圖分類號：S718.5 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1673-923X（2024）09-0201-10

基金項目：國家自然科學(xué)基金面上項目（32171778）。

Effects of thinning on the compound economic benefits of carbon and wood for planted Larix olgensis forests

XU Xinye， DONG Lingbo， CHEN Guanmou

（College of Forestry， Northeast Forestry University， Harbin 150000， Heilongjiang， China）

Abstract：【Objective】To quantify the comprehensive impact of different thinning strategies on the timber yield， carbon storage， and economic benefits in the composite management of Larix olgensis plantations. By comparing different management schemes， optimize forestry management to enhance its carbon sequestration function and timber production， thereby increasing the overall economic value of forest land.【Method】Taking the L. olgensis plantations in Maoershan Experimental Forest Farm as the subject， based on the CO2FIX model， and incorporating meteorological data， survey data， and literature data， this study explored the effects of different thinning schemes： composed of starting periods （11 years， 13 years）， intervals （5 years， 8 years， and 10 years）， and thinning intensities （10%， 20%， and 30%） [i.e.， [starting period， interval， thinning intensity]]—on the timber yield， carbon storage， carbon flux， and economic benefits of Larix olgensis plantations.【Result】（1） An earlier thinning starting period helped to increase the timber yield and carbon storage of stands， with stands starting at 11 years showing an approximate 6% and 2% increase in timber yield and carbon storage， respectively， compared to those starting at 13 years. Light thinning optimized carbon sequestration， while heavy thinning obtained economic benefits earlier， with stands under 10% thinning intensity showing about a 28.9% and 13.2% increase in timber yield and carbon storage， respectively， compared to those under 30% intensity； however， the economic benefits of stands under 30% intensity increased by 19.5% compared to those under 10% intensity. A short thinning interval （5 years） increased timber harvest， carbon sequestration capacity， and economic benefits by 10%， 5.3%， and 1.4%， respectively， compared to a longer interval （10 years）. （2） When carbon sequestration and timber were the management objectives， scheme A1 [11 years， 5 years， 10%] performed the best， with timber volume， carbon storage， and economic benefits of 758.49 m3/hm2， 124.28 Mg C/hm2， and 324 800 yuan， respectively； when aiming for composite management of carbon and timber， scheme D3 [13 years， 5 years， 30%] performed best， with timber volume and carbon storage decreased by 187.8 m3/hm2 and 13.5 Mg/hm2， respectively， compared to scheme A1， but the economic benefit was higher by 96 200 yuan.（3） When prioritizing carbon sequestration and timber， the carbon storage of L. olgensis plantations was about 246.11 Mg/hm2， with 49% of the carbon entering the soil carbon pool and 51% going into timber processing. After one rotation period， 42% of the carbon enters the atmosphere， 20% was released by decomposition of forest products， 31% remained in the timber product carbon pool， and 7% remained in the soil carbon pool. However， when aiming for composite management of carbon and timber， the carbon storage was about 246.21 Mg/hm2， with 49% of the carbon entering the soil carbon pool and 51% going into timber processing. After one rotation period， 43% of the carbon entered the atmosphere， 20% was released by decomposition of forest products， 31% remained in the timber product carbon pool， and 6% remained in the soil carbon pool.【Conclusion】The study quantitatively analyzed the impact of different thinning strategies on the carbon sequestration， timber yield， and their economic benefits in L. olgensis plantations， demonstrating the importance of appropriately selecting and adjusting thinning strategies based on specific management objectives （carbon sequestration， timber yield， or a comprehensive economic benefit of both）.

Keywords： Larix olgensis； CO2FIX model； thinning scenarios； economic benefits； carbon sequestration； wood production

隨著全球氣候變暖和碳排放問題的日益嚴(yán)重[1]，森林碳匯和木材產(chǎn)業(yè)的關(guān)系備受關(guān)注。中國作為全球最大的發(fā)展中國家之一，擁有豐富的森林資源。東北地區(qū)以廣袤的森林和多樣性的樹種而著稱，為國內(nèi)提供了大量的木材和非木材森林產(chǎn)品，同時也發(fā)揮了生態(tài)保護(hù)、水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)等重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[2]。黨的十八大以來，我國累計造林9.6億畝（約0.64億hm2），森林撫育12.4億畝（約0.83億hm2），森林覆蓋率提高至24.02%，為全球貢獻(xiàn)了約1/4的新增綠化面積，成為全球森林資源增長最快最多的國家[3]。

合理的間伐不僅能夠顯著改變林分環(huán)境，同時還能夠影響林木生長和碳匯過程，因此研究間伐對人工林碳匯、木材以及復(fù)合經(jīng)濟效益的影響，對于林業(yè)碳匯的發(fā)展具有重要意義。宋重生等[4]以福建峽陽的杉木人工林為研究對象，認(rèn)為大徑材培育下杉木人工林初始間伐期的確定應(yīng)考慮地位指數(shù)、初植密度和苗木品種等條件，在保證目標(biāo)樹正常生長發(fā)育的前提下使得經(jīng)濟效益最大化；李全明等[5]以北京周邊人工林為研究對象，認(rèn)為合理間伐能夠提高林木的生長速度和景觀效益，并且能夠有效降低病蟲害的危害；吳江等[6]以遼東山區(qū)的日本落葉松Larix kaempferi人工林為研究對象，認(rèn)為無論是依據(jù)胸徑連年生長量的下降年限、林分郁閉度的恢復(fù)程度、林木自然稀疏率還是林分胸徑的離散度，其日本落葉松人工林的撫育間伐間隔期均以5～7 a為宜。但上述研究并未考慮不同間伐方案對人工林碳匯和木材復(fù)合經(jīng)濟效益的影響。

長白落葉松Larix olgensis是我國東北地區(qū)的重要造林樹種，具有材質(zhì)堅硬、速生性好和適應(yīng)性強等特點。前期，已有部分學(xué)者以大徑材[7]、紙漿材[8]等為經(jīng)營目標(biāo)探討了長白落葉松人工林的經(jīng)營策略，但在氣候變化和碳交易背景下，該林分的木材產(chǎn)量、碳儲量以及復(fù)合經(jīng)營收益對不同間伐方案的響應(yīng)方式和程度仍不清楚。因此，本研究的主要目標(biāo)是借助CO2FIX模型量化不同間伐經(jīng)營方案對長白落葉松人工林經(jīng)營中木材產(chǎn)量、碳儲量以及復(fù)合經(jīng)濟效益的綜合影響，進(jìn)而提出不同經(jīng)營目標(biāo)下的最優(yōu)經(jīng)營方案。

1 研究區(qū)概況

本研究在東北林業(yè)大學(xué)帽兒山實驗林場進(jìn)行，研究區(qū)位于45°14′～45°29′N，127°29′～127°44′E，總面積達(dá)2.6萬hm2。研究區(qū)多為山地丘陵，坡度為5°～25°，海拔為200～800 m。氣候?qū)僦袦貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，年均氣溫2.4 ℃，最高溫可達(dá)34 ℃，最低溫可達(dá)-40 ℃，年有效積溫（≥10 ℃）2 300 ℃，年均降水量700 mm，無霜期125 d。研究區(qū)土壤以暗棕壤為主，也有部分谷地草甸土和沼澤土，原始植被為典型的闊葉次生林。林場主要天然喬木樹種為水曲柳Fraxinus mandshurica、胡桃楸Juglans mandshurica、蒙古櫟Quercus mongolica、椴樹Tilia tuan、白樺Betula platyphylla等；此外，還有較大面積的人工林，主要樹種為長白落葉松Larix olgensis、紅松Pinus koraiensis和樟子松Pinus sylvestris var. mongolica等。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

在全面踏查的基礎(chǔ)上，于2018—2019年選擇典型長白落葉松人工林設(shè)置固定調(diào)查樣地35塊，樣地的面積均為30 m×30 m。各樣地立地條件相似，其地位級指數(shù)為（18.1±1.1）m，初植密度均為3 333株/hm2。采用相鄰格網(wǎng)法對樣地內(nèi)胸徑≥5 cm的喬木進(jìn)行每木調(diào)查，記錄樹種、胸徑、樹高、冠幅、枝下高和坐標(biāo)等信息。樣地調(diào)查因子如表1所示。

2.2 模型概述和初始化

CO2FIX模型是由荷蘭瓦格寧根大學(xué)開發(fā)的林分級碳平衡動態(tài)模型，旨在模擬生態(tài)系統(tǒng)中森林、土壤和木質(zhì)林產(chǎn)品庫的碳儲量以及碳流動情況（圖1）。CO2FIX模型包括6個模塊，分別是：生物量模塊、林產(chǎn)品模塊、土壤模塊、碳核算模塊、生物質(zhì)能源模塊以及經(jīng)濟模塊。這些模塊的綜合運用使CO2FIX模型能夠更全面地考慮碳循環(huán)過程，包括植物生長、土壤碳儲量、木材產(chǎn)品庫存、生物質(zhì)能源利用以及碳核算和經(jīng)濟效益等多方面因素。

2.2.1 生物量模塊

生物量模塊負(fù)責(zé)監(jiān)測和模擬森林生物量的增長和變化。它通過分析樹木年齡、生長速率和林分結(jié)構(gòu)等因素，計算森林的總生物量。生物量模塊的輸入?yún)?shù)包括樹干年生長量、主要器官（枝、葉、根）相對于樹干的年生長量、年死亡量、種群間競爭指數(shù)、木材收獲和分配比例。研究采用了黑龍江省《DB23/T1377—2010市縣林區(qū)主要林分類型收獲表》[9]中的林分蓄積和木材密度數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。主要器官相對于樹干的生長系數(shù)則采用董利虎等[10]建立的黑龍江省落葉松人工林相容性模型進(jìn)行測算?；A(chǔ)參數(shù)包括：輪伐期（40 a）[11]、模擬期（120 a）、木材密度（530 kg/m3）[12]、各器官含碳率（干、枝、葉、根分別為51.6%、52.5%、51.1%、53.4%）[13]以及各器官周轉(zhuǎn)率（枝、葉、根分別為0.05、1.00、0.15）[14-15]。

2.2.2 土壤碳模塊

土壤模塊專注于分析森林土壤碳庫的變化，考慮土壤有機質(zhì)分解、微生物活動等因素，評估森林管理如何影響土壤碳儲存和釋放。土壤模塊輸入?yún)?shù)包括年有效積溫、生長季降水量、生長季潛在蒸散量、生長季總時長。氣象數(shù)據(jù)來源于世界氣候中心網(wǎng)站（http.worldclimate. com/），其中生長季時長由CO2FIX模型根據(jù)1980—2020年的月平均氣溫數(shù)據(jù)自動提取（圖2）。根據(jù)朱彪[16]的研究，造林前裸地土壤的碳密度設(shè)定為12.28 Mg/hm2。

2.2.3 林產(chǎn)品模塊

林產(chǎn)品模塊關(guān)注從林木采伐到最終產(chǎn)品形成的整個鏈條，它評估林產(chǎn)品在整個生命周期內(nèi)的碳足跡，提供了減少碳排放和提高林產(chǎn)品利用效率的策略。因此，林產(chǎn)品模塊的輸入?yún)?shù)應(yīng)考慮林產(chǎn)品的流通全過程，包括原材料的分配比例、林產(chǎn)品的期望壽命和分配比例、林產(chǎn)品廢棄后的回收和再利用情況，各參數(shù)值選取參考模型使用手冊[17]及史軍等[18]的研究，結(jié)果如表2和表3所示。

2.2.4 經(jīng)濟參數(shù)

財務(wù)模塊旨在分析森林管理決策與碳匯、經(jīng)濟效益之間的關(guān)系。CO2FIX模型可根據(jù)輸出的木材產(chǎn)品和碳儲量等數(shù)據(jù)計算森林經(jīng)營中的各項成本和收益。經(jīng)營成本包括：造林費用6 370元/hm2[19]，營林費用270元/hm2[20]，間伐費用2 475元/hm2[21]，主伐費用14 850元/hm2 [22]。經(jīng)營收益包括：間伐和主伐獲得的木材及經(jīng)營期內(nèi)的碳匯收益。本研究需要的原木（800元/m3）、木板（1 200元/m3）和木漿價格（5 820元/t）均來自中國木材網(wǎng)（http：// www.wood-china.com/），碳交易價格（70元/t）來源于碳排放交易網(wǎng)（http：//www. tanpaifang.com/），貼現(xiàn)率設(shè)為3%。

2.3 間伐方案的設(shè)置

本研究旨在探討由不同間伐起始期、間隔期和間伐強度組成的間伐方案對長白落葉松人工林碳匯、木材產(chǎn)量及其綜合經(jīng)濟效益的影響。間伐間隔期的長短對森林生態(tài)系統(tǒng)有顯著影響[23]。較短的間隔期可以促進(jìn)林下植被的快速更新，提高光照和通風(fēng)，從而加速林木的生長，然而過于頻繁的間伐可能導(dǎo)致生態(tài)失衡，增加病蟲害的風(fēng)險。相反，較長的間隔期有利于維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，但也可能會限制林木生長速度和林分更新。選擇合適的間伐起始期可以優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，促進(jìn)生長期林木的生長，并減少對成熟林分的干擾[24]。早期間伐有助于控制林分密度，提高光照和營養(yǎng)物質(zhì)的利用效率，有利于提高林分的生長速率和健康狀況。然而，過早或不適時的間伐可能會影響林木的自然成熟過程，降低林分的生物多樣性和生態(tài)穩(wěn)定性。間伐強度直接影響森林林分的密度、生長環(huán)境和生態(tài)平衡[25]。過高的間伐強度可能導(dǎo)致土壤侵蝕、生物多樣性下降，甚至影響林分的長期穩(wěn)定性。相反，較低的間伐強度可能不足以顯著改善生長條件，限制林分更新和樹木個體的發(fā)展。因此，根據(jù)周鈺淮[26]的研究和《DB21/ T706—2009森林經(jīng)營技術(shù)規(guī)程》[27]，設(shè)定長白落葉松人工林最大間伐次數(shù)為3次。翟秀春等[28]的研究認(rèn)為該林分間伐起始期應(yīng)在12 a左右，故而本研究模擬的間伐起始期分別為11和13 a。通過對薛衛(wèi)星等[29]和劉興良等[30]研究結(jié)果的分析，將間隔期定為5、8和10 a。基于任玉東等[31]對培育大徑材落葉松林的研究，間伐強度選擇為10%、20%和30%。據(jù)此，設(shè)計出了18種不同的間伐方案，同時將整個輪伐期內(nèi)不進(jìn)行任何間伐作為對照（表4）。考慮到木材產(chǎn)品損耗的長期性，每種間伐方案的模擬總時長均為120 a，即3個輪伐期。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同間伐方案對碳匯能力的影響

在長白落葉松人工林中，采用特定的經(jīng)營模式可以實現(xiàn)不同程度的固碳能力。本研究模擬120 a后各經(jīng)營模式可實現(xiàn)的固碳能力，結(jié)果（表5）表明，A1方案展現(xiàn)了最強的固碳能力，在模擬120 a結(jié)束時，該經(jīng)營模式的總固碳量達(dá)到了124.28 Mg/hm2。相比之下，F(xiàn)3方案在模擬結(jié)束時的總固碳量最低，僅為102.39 Mg/hm2。A1方案相較于F3方案總碳匯提高了21.4%，而這些方案的總碳儲量均低于對照組T。

隨著第一次間伐樹齡的增長、間隔時間的增加以及間伐強度的提高，林分的總固碳能力呈現(xiàn)下降趨勢。生物量碳庫和土壤碳庫中匯集的碳也隨之降低，但匯集在林產(chǎn)品碳庫中的碳與第一次間伐樹齡、間伐間隔和間伐強度呈正相關(guān)。具體而言，間伐起始時間越早，碳匯能力越強；間伐間隔越短，林分的固碳能力越強；間伐強度越低，模擬結(jié)束時林分的總碳匯越多。其中，間伐強度對長白落葉松人工林的總固碳能力影響最為顯著。

3.2 不同間伐方案對木材產(chǎn)量的影響

在長白落葉松人工林中，采用特定的經(jīng)營模式可以實現(xiàn)不同程度的木材收益。本研究模擬120 a后各經(jīng)營模式可實現(xiàn)的木材收益情況，結(jié)果（圖3）表明，A1方案下的林分模擬成果展現(xiàn)了最佳的木材產(chǎn)量，120 a后，該經(jīng)營模式的總木材蓄積達(dá)到了758.49 m3/hm2。相比之下，F(xiàn)3方案在模擬結(jié)束時的總木材蓄積最低，僅為503.04 m3/hm2。與對照組T相比，間伐會在一定程度上降低林分的總木材產(chǎn)量。

越早進(jìn)行間伐的林分（11 a），木材產(chǎn)量普遍高于較晚進(jìn)行間伐的林分（13 a）。而較短的間伐間隔也能帶來較高的總木材蓄積。間伐強度的變化對林分總木材產(chǎn)量的影響最為顯著，并且隨著間伐起始時間的推遲、間伐間隔的延長、間伐強度的提高，間伐蓄積在總蓄積量中的比例也不斷提高，F(xiàn)3方案的間伐蓄積占總木材蓄積的63.9%，而A1方案間伐蓄積僅占總蓄積的8.7%。

3.3 不同間伐方案對經(jīng)濟效益的影響

本研究模擬了120 a后不同經(jīng)營模式可實現(xiàn)的經(jīng)濟效益，結(jié)果（表6）顯示，在全部的模擬方案中，D3方案展現(xiàn)了最高的經(jīng)濟效益，120 a后該經(jīng)營模式的經(jīng)濟效益達(dá)到了39.67萬元/hm2；C1方案在模擬結(jié)束時的經(jīng)濟效益最低，僅為32.3萬元/hm2。各間伐方案的總經(jīng)濟收益均高于對照組T，這表明合理的間伐能夠提高林分的經(jīng)濟效益。

從各個經(jīng)營模式的不同間伐強度中可以看出：隨著間伐強度的增加，總經(jīng)濟收益呈現(xiàn)增加的趨勢。并且隨著間伐強度的提高，木材收益也逐漸提高，但碳匯收益呈逐漸降低的趨勢。較晚進(jìn)行間伐的林分表現(xiàn)出了更高的木材收益和較低的碳匯收益。

3.4 不同間伐方案下長白落葉松人工林的碳流通

由圖4可知，當(dāng)森林經(jīng)營目標(biāo)旨在最大化獲得林分的生態(tài)效益或提高木材產(chǎn)量時，在整個輪伐周期內(nèi)，每公頃的長白落葉松人工林中儲存的碳量約為246.11 Mg。其中約49%的碳以凋落物和采伐殘留物的形式進(jìn)入土壤碳庫，剩下51%的碳則進(jìn)入木材產(chǎn)品加工和利用過程。在一個輪伐期后，約42%的碳以土壤呼吸的形式進(jìn)入大氣， 20%的碳以林產(chǎn)品分解和能量燃燒的形式釋放到大氣，約31%的碳儲藏于木材產(chǎn)品碳庫中，剩下的7%的碳則存儲于土壤碳庫中。

由圖5可知，當(dāng)林木經(jīng)營的主要目標(biāo)是最大化獲得經(jīng)濟效益時，每公頃的長白落葉松人工林中截存的碳約為246.21 Mg，這是在整個輪伐周期內(nèi)的估算。在輪伐周期內(nèi)，約49%的碳以凋落物和采伐殘留物的形式進(jìn)入土壤碳庫，剩下51%的碳則進(jìn)入木材產(chǎn)品加工和利用過程。在一個輪伐期后，約43%的碳以土壤呼吸的形式進(jìn)入大氣，20%的碳以林產(chǎn)品分解和能量燃燒的形式釋放到大氣，約31%的碳儲藏于木材產(chǎn)品碳庫中，剩下的6%的碳則存儲于土壤碳庫中。

4 討 論

人工林在應(yīng)對全球氣候變化方面扮演著關(guān)鍵角色。因此，有效的人工林經(jīng)營和管理是提升其碳匯功能的核心途徑。本研究探尋了不同的間伐策略對長白落葉松人工林的碳匯、木材產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的綜合影響。通過使用CO2FIX模型，對不同的經(jīng)營方案在長時間尺度下對人工林的碳匯能力進(jìn)行了定量評估。A1方案在木材生產(chǎn)方面顯著優(yōu)于其他間伐方案，總碳儲量和木材收獲量分別達(dá)到了124.28 Mg/hm2和758.49 m3/hm2，在18種方案中名列前茅。A1方案也在生物量碳庫固碳量（87.65 Mg/hm2）、土壤碳庫固碳量（7.24 Mg/hm2）和主伐蓄積量（692.37 m3/hm2）方面取得最佳表現(xiàn)。從國際研究來看，如，Biber等[32]的研究顯示，不同的森林管理策略可以顯著影響生物多樣性、碳儲存和木材產(chǎn)量之間的關(guān)系，這與本研究中A1方案的表現(xiàn)相對應(yīng)，顯示出強度較高的間伐策略可以提高木材產(chǎn)量和碳儲存能力。這是因為林分實施間伐后，擴大了林木生長空間，光照、水熱條件改善，為林木的生長創(chuàng)造了一個適宜的生長空間，有助于發(fā)揮林木的生長潛力[33]。當(dāng)碳交易價格為70元/t時，D3方案脫穎而出，單位面積綜合經(jīng)濟效益達(dá)到了39.67萬元/hm2，其中木材產(chǎn)量價值高達(dá)36.86萬元/hm2，碳匯價值為2.81萬元/hm2。相反，C1方案表現(xiàn)最差，僅為32.30萬元/hm2，木材產(chǎn)量價值為29.23萬元/hm2，碳匯價值為3.07萬元/hm2。模擬結(jié)果顯示，推遲間伐起始時間、縮短間伐間隔和增強間伐強度有助于提升人工林的經(jīng)濟潛力，這與Schulze等[34]的研究一致，后者分析了可持續(xù)管理森林中木材收獲對碳循環(huán)的影響，強調(diào)了管理策略對碳存儲和木材生產(chǎn)的重要性。與對照組相比，不間伐的林分在碳儲量和木材生長方面可能具有一定的優(yōu)勢，但間伐組的經(jīng)濟效益高于對照組T，說明通過間伐措施可以增加林分的經(jīng)濟價值。因此，即使在碳儲存和木材產(chǎn)量上不是最優(yōu)的，間伐策略仍然可以通過提高木材的經(jīng)濟價值來實現(xiàn)林分經(jīng)營的綜合效益最大化。

通過使用CO2FIX模型進(jìn)行定量評估，本研究展示了間伐策略對長期碳匯能力的影響，對長白落葉松人工林在碳匯和木材生產(chǎn)方面的綜合經(jīng)營策略進(jìn)行了探索。此外，本研究還涉及到了綜合效益分析，即考慮生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的平衡，為氣候變化適應(yīng)下的森林管理提供了新的視角。針對長白落葉松人工林這一特定區(qū)域的森林管理提出了具體的建議，這種區(qū)域特定性的研究在以往的氣候變化和森林管理文獻(xiàn)中并不常見。本研究所使用的針對性的研究方法不僅增強了研究的適用性，也為未來在類似生態(tài)系統(tǒng)中實施有效的森林管理策略提供了重要參考。在研究中進(jìn)行的模擬過程中，我們采用了相對簡化的采伐方案，這主要涉及了一系列基本的參數(shù)設(shè)置，如起始間伐年齡、間伐周期及間伐強度等。然而，實際的林木采伐過程遠(yuǎn)比這更為復(fù)雜和動態(tài)，包括但不限于樹木的自然生長周期、在特定生長階段的最大生長速率、具體采伐強度的確定以及采伐后木材的移除和利用方式等多個方面。這些因素共同決定了森林管理的效率。因此，在條件允許的情況下，進(jìn)一步深化和完善采伐經(jīng)營方案的模擬顯得尤為重要。

為了使模擬過程更加接近實際林業(yè)經(jīng)營的復(fù)雜性，可以考慮引入更多細(xì)節(jié)和參數(shù)，例如：對不同主要樹種的具體選擇、不同徑階樹木的移除比例、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的維持需求等進(jìn)行詳盡規(guī)劃。這不僅涉及到森林的生物物理特性，也需要考慮到市場需求、木材價格波動以及森林生態(tài)服務(wù)的價值等經(jīng)濟社會因素。

通過結(jié)合高級優(yōu)化模型和決策支持系統(tǒng)，能夠在多目標(biāo)管理框架下，平衡生態(tài)保護(hù)、木材生產(chǎn)和其他森林生態(tài)服務(wù)的需求。優(yōu)化模型能夠提供一種機制，通過預(yù)設(shè)的目標(biāo)函數(shù)和約束條件，搜索最優(yōu)或近似最優(yōu)的森林經(jīng)營策略。這種方法不僅有助于評估不同經(jīng)營方案對森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的長期影響，而且能夠基于特定目標(biāo)（如最大化經(jīng)濟收益、碳儲存或生物多樣性保護(hù)）提出具體的管理建議。

5 結(jié) 論

研究綜合評估了不同間伐策略在長白落葉松人工林碳匯和木材生產(chǎn)復(fù)合經(jīng)營模式下的綜合影響，通過精確的模擬分析揭示了各種管理策略對木材產(chǎn)量、碳儲量以及經(jīng)濟回報的具體影響。模擬結(jié)果表明：較早的起始期（11 a）和較輕的間伐強度（10%和20%）有助于提高木材產(chǎn)量和總碳儲量，而較重的間伐強度（30%）和較短的間隔期（5 a）則可提供更頻繁的木材收獲，進(jìn)而有利于增加經(jīng)濟效益、木材產(chǎn)量和碳固定能力。因此，當(dāng)以碳匯為經(jīng)營目標(biāo)時，方案A1（11 a，5 a，10%）最佳，總碳儲量為124.28 Mg/hm2；當(dāng)以木材產(chǎn)量為經(jīng)營目標(biāo)時，方案A1的木材蓄積量最大（758.49 m3/hm2）。當(dāng)以碳匯木材復(fù)合經(jīng)營為目標(biāo)時，方案D3（13 a，5 a，30%）的綜合經(jīng)濟效益最大，約為39.67萬元/hm2，同時，其碳儲量和木材產(chǎn)量可分別達(dá)到110.78 Mg/hm2和570.69 m3/hm2。與對照組進(jìn)行比較的結(jié)果表明，間伐對提高林分的經(jīng)濟效益起關(guān)鍵作用，但進(jìn)行間伐會導(dǎo)致林分中的碳過早轉(zhuǎn)化為林產(chǎn)品或分解返回大氣，從而降低林分的總碳儲量。此外，本研究發(fā)現(xiàn)在模擬期末，仍有約31%的碳能夠在木材產(chǎn)品中保留下來，證明了通過增加優(yōu)質(zhì)大徑木材產(chǎn)品比例對于延長碳匯作用的重要性。

這些發(fā)現(xiàn)為長白落葉松人工林的多目標(biāo)經(jīng)營提供了科學(xué)依據(jù)，證明了通過合理的間伐管理不僅能夠優(yōu)化碳匯功能，還能夠提升木材產(chǎn)量及經(jīng)濟效益。合理規(guī)劃間伐策略是實現(xiàn)長白落葉松人工林可持續(xù)經(jīng)營的關(guān)鍵，有助于平衡生態(tài)保護(hù)和經(jīng)濟收益的雙重目標(biāo)。未來的森林管理實踐中，應(yīng)考慮到這些因素，以制定更為高效的經(jīng)營策略。

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[本文編校：謝榮秀]