1、三、人工林长期生产力 （一）概述人工林仅100年历史，大面积造林开始于二战后，当前温带天然林仍是当今木材主要来源，但将向人工林发展。21世纪工业用材林很大一部分将由人工林代替。 人工林长期生产力，即“人工林第2代效应”，是林学家极为重视课题及争论热点。下降论：即第2代人工林生产力递减，生产速度和生产量下降。19世纪初，为提高林木生长量，德国林业专家将阔叶林改造成以云杉为主针叶人工林，1833年开始测定，1869年观察到第2代云杉人工林生长速度下降。瑞士（1943）、挪威（1947）、印度也得出相似结论，19世纪下半叶，成为主流思想，所以造林学家倡导营造混交林，认为营造纯林有危险性。,上升论：即
2、人工林通过集约经营，造林技术得当，第2代可超过第1代。 60年代，英国、丹麦、美国、澳大利亚等研究认为，适地适树，第2代生产力可高于第1代。英国造林学家Evans在国际林联第十九届大会上指出，在热带和亚热带，根据适地适树原则，营造人工林，其生长速度一般比天然林快37倍。没有证据证明人工林集约经营是导致下一代生长量下降直接原因。第2代人工林产量下降原因（1）杂草，尤其是禾本科植物以及它们在造林初期对土壤水分含量影响是第1位的重要因素。（2）土壤板结和两代林之间有机物质及采伐剩余物的损失是另一主要因素。,（二） 一些林业发达国家的解决方法1. 德国人工林风倒雪折多，将人工林改为混交林。如在云杉林中
3、或在人工林空地中混交槭、椴等阔叶树种。对一些天然阔叶林通过经营形成多世代复层的多树种的混交林，如山毛榉林中混交槭、椴、白腊、栎树。2.英国同龄林改为异龄林。每20公顷左右为一个小班，在小班之间更新期相差10年，并保留5的天然植被。在坡麓等地段种植10的阔叶树（主要是槭、椴、栎等），对沟谷溪流两边留作通道，作自然保留地，不允许长乔木。这种配置是一种景观多样性配置。3. 新西兰主要种辐射松，形成草、灌、乔的群落结构，很有利于生物多样性的发展和地力维护。同时还进行施肥。苗木来源于无性利用的优良家系。这种经营方法全国都是“标准化”的。为了辐射松人工林稳定性，全国还实行十分严格的检疫。因此新西兰辐射松种
4、植经久不衰，生产力与经济效益高。4.巴西，采用优良无性系培育高生产力的桉树林。规定在采伐后3年待枝叶腐烂后才准许更新造林。,（三） 我国人工林生产力低与不稳定的原因分析 中国人工林的不稳性，突出表现在病虫害严重，松毛虫及杨树天牛危害，年损失很大。地力衰退普遍存在，杉木、桉树、落叶松、柳杉、杨树生产力均发生一代不如一代的现象。 1.我国大多人工林目前大量采用的是优良种源及一代种子园种植材料，优良家系与无性系和多世代的遗传改良的种植材料还为数不多，改良水平与效果也有待提高。这是我国人工林生产力不高的一个重要原因。 2.适地适树适品种远没有做到，集中反映在千亩万亩集中连片造林，从山脚到山顶营造一个树
5、种。 3.造林树种过分单一。 4.一些营林措施不得当。 5 树种、林种结构不合理。 ,（四） 提高人工林稳定性与生产力的对策 1.加强良种选育，提高改良水平，大力推广优良种植材料； 2.发展多树种造林，调整树种林种配置，使之形成合理的景观结构； 3.在用材林基地，保护天然阔叶林，使之与人工林形成相嵌分布； 4.改变不合理的育林措施； 5.认真做到适地适树适品种。,四、接近自然林业理论1898德国林学家KGayer提出了“接近自然林业理论”，他要求按照永恒互栖的生命因子的必然结果来建设多样化森林生态系统。其理论是在经营区中使地区群落中主要本源树种得到明显表现，并不要求回归天然森林类型,而是尽可能
6、使林分建立、抚育、采伐同潜在天然森林植被的自然关系相接近;使林分能接近自然发生、达到森林生物群落的动态平衡，并在人工辅助下，使天然物质得到复苏。,二战后德国成立林业工作联盟（ANW）1989欧洲成立接近自然的林业工作联盟（Pro SILVA）：促进森林生物共栖生态规律的研究；协调林业研究项目；筹措研究基金，向欧盟提出建议；加强国际合作。 其发展以德国步伐最快，如北来因-威斯特法伦洲，1989年开始采用“接近自然林业经营 法”并附以四项措施 （1）保持一定的疏密度 （2）放弃皆伐 （3）发展天然更新 （4）实行蓄积抚育:单木采伐和目的直径采伐瑞士、匈牙利、波兰、挪威、比利时、奥地利、法国、开始不
7、同程度采用“接近自然林业”专家认为：人工林具有多样性低、稳定性差、虽速生但地力消耗大的弱点，与天然林相比，主要是抗性差。,五、无性系林业是在无性系繁殖和育种学基础上发展起来。即在现代遗传育种理论指导下，以无性系育种为基础，把经选择、测定的优良材料大量繁殖成无性系，组成一个人工林的经营体系。以巴西桉树无性系林业成效最为显著。其次新西兰的辐射松。 内容包括：无性系选育、无性系与立地搭配、无性系造林方式和经营措施。 优点：速生丰产、按需经营、轮伐期短、经营面积小、成本低。,有关理论（无性系林业是一项综合技术）幼化理论：控制繁殖体成熟及幼化，以便无性繁殖成功，常采用优良幼年实生苗、嫁接、平茬、修剪、组
8、培等手段。体细胞无性系变异：通过体细胞培养产生或诱导产生变异，利用体细胞无性系变异，发现速生、抗病、抗盐、抗旱、抗冻新基因型。林分遗传多样性：植物群落维持较大遗传变异性，这是生存重要因素。种内、种间均应具多样性。维持林分多样性可使林分更安全，生产力更高。,六、农用林业(农林复合经营)系统研究始70年代中期，Agroforestry是一种土地利用技术和系统（制度）的复合名称，是有目的把多年生木本植物（乔、灌、竹等）与农业和牧业用于同一土地经营单位，并采用同一或短期相同经营方式；Agroforestry系统中，不同组分之间存在生态学和经济学相互作用。亚洲（中国、泰国、印度大等）、非洲（肯尼亚、尼日
9、利亚、埃及）、欧洲（奥地 利、意大利、英国）等。目前，另一个进展是开展多用途树种研究,（一） 农林复合经营概念、意义与特征 1.概念（Agroforestry)农用林业、混农林业、农林业，指于同一土地上，在空间位置与时间顺序 上，将多年生木本植物与农作物和家畜动物结合在一起而形成的所有土地利 用系统的集合。 2.意义 充分利用土地；发展多种经济，以短养长；改善环境；充分利用剩余劳动力。 3.农林复合经营系统的基本特征（1）复合性，（2）系统性，（3）集约性，（4）等级性。达到的目标：增加生产（包括生物量、视频、饲料、薪炭、工业原料等）， 扩大土地利用面积，提高经济收益和农民的生活水平，优化利用
10、自然资源， 有效地保护生态环境。,（二）农林复合经营系统的分类及结构 1.分类林农复合：林农间作型，绿篱型，农田林网型，农林轮作型林牧（渔）复合型：林牧间作型，牧场饲料绿篱型，护牧林牧型，林渔结合型。林农牧（渔）多层复合型：林农牧多层复合型、林农牧庭 院兼营型、林农牧渔或林牧渔结合型、 特种农林复合经营：林木混交型（经济林）、林药间作型、林食 用菌结合型、林木资源昆虫结合型,2. 农林复合经营系统的结构 物种组成结构：乔、灌、草、菌、药、家畜、鱼类及其它 空间结构（1）垂直结构：单层结构、双层结构、平原多层结构（水陆交互系统、庭院 经营）、丘陵和山地多层次结构（2）水平结构：带状间作、团状混交
11、、均匀混交、水陆交互式、景观布局式、等高带混交式、镶嵌斑块混交等。 时间结构：轮作、连续间作、短期间作、替代式间作、间断间作、套种、复合搭配等。,丘陵梯田带状混交种植型,坡地梯田等高带种植型,坡地林农(牧)带状混交种植型,镶嵌式混交种植型,Po：杨树；Trench：壕沟； Agricultural of fodder crop：农作物或牧草 Rainfed agriculture：旱作农业；,Po:杨树混合无性系;Hi:沙棘,Fr: 果树 Sh: 灌木 Po: 杨树,作物,林木,轮作,作物,林木,连续间作,作物,杉木,短期间作型,油桐,作物,杉木,替代式间作型,玉米,杨树,间断间作,玉米,玉米
12、,泡桐,套种,小麦,12 2 4 6 8 10 12(月),七、森林生态与环境近20年，森林遭受严重破坏和大量利用石化燃料，世界面临人口、资源、环境、能源、粮食等诸问题，都与森林生态系统有关。近年来，CO2、酸雨、半干旱地区沙漠化日趋严重。而森林对CO2有明显调节作用，是缓解生态危机重要因素。保护森林和生态环境已成为共识。1992年6月巴西环发大会里约环境与发展宣言（又称地球宪章）、保护生物多样性公约以及森林公约，均反映出森林对改善环境的至关重要性。,八、现代技术及森林经理 （一）概述森林经理是研究实现森林永续利用理论和技术学科。现实林分结构次序往往不符合永续利用要求，因此，森林经理工作首先是
13、进行森林调整使其达到符合永续利用的理想状态。当今，北欧、北美、德国等发达国家的森林主要是进行连续清查，并连续建立森林连续清查体系。 （二）遥感技术与森林经理2030年代 瑞典等国家把航片用于调查50年代 在超大比例尺（1：5001：2000）航片上量树高、树冠、点测株数，配以实测依数理统计理论，以航片为工具进行抽样调查。60年代 计算机用于数据分析，彩色红外片和多光谱彩色合成片，丰富了判读效果和技术效果，增加了遥感资料在森林调查和资源检测，航片向超小、超大发展。,超小 成图，景观分类，划分森林类型 超大 提高判读、量测精度，用于样地样片设置，减少地面调查（直升飞机） 70年代：航天遥感可通过卫
14、星重复摄影，实现动态监测。林业遥感图象的计算机处理，可改善图象质量，提高目视判读精度，直接取得森林类型、森林资源数据和图面资料，及时掌握全国林区资源变化信息。同时，可以把遥感信息和计算机其他信息（如地理信息、林分生长信息和经营活动信息）匹配，进行系统分析，实现森林资源管理自动化。,（五）数学规划与森林经理信息论、系统论、数学规划方法对现代森林经理影响很大。借助这些理论，辅以计 算机，可实现复杂生产条件和较多经营目的下的最佳生产安排。如森林采伐量确定。 数学规划方法用于林业生产，一般经4个步骤：1.观察和分析各种因素（经济、自然）对生产作用、影响、相关关系并使之数量化2.建立数学模型3.导出模型
15、求解方法4求最优解或最优方案,（六）“3S”技术与森林经理 GIS（Geographic Information System）地理信息系统；RS（Remote Sensor)遥感；GPS(Globe Position System)全球定位系统,1.GIS 概念 GIS 是在计算机软件、硬件平台支持下，以采集、存贮、管理、分析、描述地球表面（包括大气层）与空间地理分布有关数据的空间信息系统。它由5个部分组成： （1）地理数据 包括图形数据或称空间数据， 属性数据或称非空间数据，对实体的描述数据 （2）硬件 计算机，数字化仪，绘图仪，打印机， （3）软件 （4）人才 （5）规范,基本功能（1）
16、数据的采集与编辑功能。GIS的核心是一个地理数据库，建立GIS的第一步就是将地面上的实体图形数据和描述其属性数据输入到数据库中，并能进行编辑。（2）地理数据库管理功能。数据管理系统对庞大的地理数据进行管理，其功能相当于图书馆对图书的分类与编目，以方便管理人员或读者快速查询到所需的图书。（3）制图功能。GIS是一个功能强大的数字化地图制图系统，它可提供：全要素地图； l 根据用户需要分层提供专题图，如行政区划图，林相图，森林资源分布图等；通过地学分析得到某种分析判别结果图，如坡度图，立地类型图等（4）空间查询与空间分析功能。GIS与普通数字化地图的根本区别在于GIS必须至少具备若干个实用的空间分
17、析功能，由此派生出新信息和新知识，并得出对于决策有重要基础和指导意义的依据。 在森林资源环境监测、管理、评价中，利用GIS的空间分析功能可以协调林区布局规划，实行林地适宜性分析，林区最佳运输线路，预测资源，环境状况和趋势等等。,应用范围 （1）对全球变化的动态监测 （2）为国家基础产业服务 （3）为城市建设服务 （4）为企业服务 （5）为商业服务 （6）为军事服务,2 RS（Remote Sensing）遥感主要是指从远距离高空及外层空间的各种平台上利用可见光、红外、微波等电磁波探测仪器，通过摄影或 扫描、信息响应、传输和处理，从而研究地面物体的形状、大小、位置及其与环境的相关关系的现代科学技
18、术。 森林资源监测 病虫害监测,3 GPS（Global Position System）全球定位系统 概述 长期以来，人们一直在为确定目标在地球上以及近地空间的位置而进行不懈的努力，传统方法包括：天文测量定位法，罗盘定位法，大地测量仪器定位法，惯性测量定位法等。 无线电技术出现后，各种无线电导航、定位系统相继出现，其基本原理是测量学中的多点测距前方交会，由于定位过程中存在着信号传播路径、气象元素覆盖面小等问题，难以获得理想精度。 受无线电导航定位系统的启发，1957年苏联发射第一颗卫星后，人们立刻把目光投向了以卫星发射无线电波源的卫星定位系统。 1958年美国开始研制海军导航卫星系统，196
19、4年建成，1967年美国政府批准解密，提供民用； 1973年美国开始研制新一代高科技PGS, 称为全球定位系统，80年代实施，90年代运营，耗资300多亿美元。,GPS定位特点 （1）全球地面连续覆盖24颗均匀分布的卫星保证地面上任何地点，任何时刻最少可以接收4颗以上卫星，最多可以接收11颗卫星，从而保障全球、全天侯连续、实时、动态导航、定位。 （2）多功能，精度高，可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维航速和时间信息。目前，单点实时定位精度为15100m,静态相对定位10-610-8, 测速0.1m/s，授时10纳秒。 （3）实时定位速度快，可在1秒内完成。 （4）抗干扰性能好，保密性
20、强。 （5）操作简单 （6）两观测点间不需通视 （7）可同时提供三维坐标 （8）全天侯作业 。,九、森林病虫害防治 （一）综述二次大战后，有机农药迅速兴起，化学防治成了主要防止手段。农药品种不断更新，用量倍增，但由于化学防治具有局限性，污染环境，近半个世纪以来，世界各国 主要采用化学防治、生物防治和抗病虫育种3种方法来防治森林病害。 （二）抗病虫育种：选育、杂交、组织培养、生物工程。,（三）病虫害治理 1.害虫综合治理（IPM，Integrated population management）把害虫作为生态系统一员，主张容忍哲学，人类与害虫共存。维持生物多样性，并 作 为天地杂物或寄主。 2.
21、全部种群治理（TPM）消灭哲学，杀虫剂作为主要手段，如美国70年代采用释放雄性不育昆虫来消灭害虫，把防治技术作为突破重点，对生物防治保留态度。 3.大面积种群治理（APM）介于上述二者之间，治理方法从局部种群治理发展到大面积种群治理。 4.合理害虫治理（RPM）是大面积种群治理一种改进方法。同时把害虫作为生态系统中一个组成成分，用系统分析方法进行发生预测及选择防治决策等；及生物防治又化学防治；合理用药， 注 意害虫产生抗药性；主张尽量彻底消灭害虫。,（三）病虫害治理1.害虫综合治理（IPM，Integrated population management）把害虫作为生态系统一员，主张容忍哲学，
22、人类与害虫共存。维持生物多样性，并 作 为天地杂物或寄主。2.全部种群治理（TPM）消灭哲学，杀虫剂作为主要手段，如美国70年代采用释放雄性不育昆虫来消灭害虫，把防治技术作为突破重点，对生物防治保留态度。3.大面积种群治理（APM）介于上述二者之间，治理方法从局部种群治理发展到大面积种群治理。4.合理害虫治理（RPM）是大面积种群治理一种改进方法。同时把害虫作为生态系统中一个组成成分，用系统分析方法进行发生预测及选择防治决策等；及生物防治又化学防治；合理用药， 注 意害虫产生抗药性；主张尽量彻底消灭害虫。,十、林产、林化工业 （一）林产工业 1.现状大径材原木日趋减少，小径材原木比重加大。发达
23、国家推行原木综合利用，提高锯材出材率和出材价值。（plywood）胶合板研究工业研究重点是扩大原木来源和利用率， 节约能源，减少污染（particleboard）刨花板和纤维板（fibreboard）重点是实现生产工艺高度连续化、自动化、控制环境污染。 2林木利用转向高度综合开发一方面保护现有森林资源，另一方面科学地引导木材消费，提高木材利用率，从树干利用发展到全树利用，从简单加工发展到深度加工。发展国家木材综合利用率在80%以上，加工剩余物工业利用率在50%以上。美国现在木材利用率大约为400%，即生产的4亿m3 可当16亿m3木采用。大幅度提高木材利用率关键在于造纸、人造板、木材用于建筑及
24、废木能源等的研究和开发，特别是纸、纸片和人造板。通过发展林产工业保护森林资源，既保护了森林资源又发展了林产工业。,3.林产工业研究新课题 （1）转向维持木材资源基地的研究发达国家主要通过科学研究及技术进步、提高林产品得率和价值。得率越高，对森林资源压力越小，林产工业生产率越高，产品竞争能力越大。发展中国家主要采取限制森林采伐的政策，来保护森林资源。 （2）转向控制工业人工林质量下降研究工业速生林木材节多，幼龄材、宽年轮，生长量大但质量劣于天然林，世界林产工业注重木材数量，而注重质量及潜在价值。拟从遗传育种、改善造林抚育技术、改进木材利用方法研究。 （3）转向提高木材利用率方面研究经济效益是林产
25、工业最主要的因素。与非木质产品比，要体现效益就要提高木材利用率，现正从提高木材资源利用率向提高木材加工利用率方向发展。,（二）林产工业1.现状 二次大战后，橡胶、水解工业衰退，70年代石油危机后，林化工业开始复苏，升温。2.主要进展 （1）制浆工艺 提高纸浆得率。（日）多硫代物制浆法（5%），（美等）无硫制浆法 （3080%）；AMP取代传统硫酸盐制浆工艺。（2）水解工艺 植物纤维素物质水解，改进稀酸高压渗滤，开展酶水解法研究，发展得率高，工艺 简化。水解原料在拓宽（农林废料外，高位低分解度的泥炭、含糖的工 业废水、城市纤维素垃圾、海洋植物等），发展水解工业，提供能源，也有益于环保。（3）活性炭理论研究：吸附动力学，液相吸附理论、表面化学性质等理论研究。（4）其它：美、加等木材汽化和液化研究，松香、橡胶、紫胶工业。,
