树种选择与配置对森林多重服务功能的影响机制及模拟优化研究

According to the latest national forest inventory,the productivity of forestland in China is very low due to huge area of degraded secondary natural forest and monocultural plantation, which causes serious challenges in meeting the societal demands on forest goods and services.It is urgent to find the solution in improving tree species seletion and allocation to achieve multipurpose forest management.This proposed project selects the typical tree species in south subtropical area such as Castanopsis hystrix, Michelia macclurei, Mytilaria laosensis, Betula alnoides, Pinus massoniana and Eucalyptus, and the plots established in Fubo Experimental Forest of the Experimental Center of Tropical Forestry(ECTF), Chinese Academy of Forestry for empirical study. Nine models of tree species allocation have been preliminarily designed under four options including pure short rotation crop stand, pure valuable tree species stand, mixed valuable tree species stand, and mixed valuable tree species and short rotation crop stand.The project will explore the impact of tree species seletion and allocation on the stucture and function of forest community using the longterm experiment and monitoring data complemented with field survey and measurements,simulate how the multiple use including timber, carbon and biodiversity change over time within 100 years under the nine models applying a modified Forest Ecosystem Hybrid Patch Model (PICUS v2.0), and compare the economic performance of different models in achieving forest multiple use through an integrated ecological and economic evaluation.The optimization of various options in tree species and allocation will be developed for multipurpose forest management, which will provide good reference to the small-scale forest management with decentralized forest ownership in South China, and even for the national forest tending and management programme.

针对大量天然次生林退化、人工林质量低下和经济社会发展对森林多重服务功能的需求现状，如何正确选择树种并科学管理实现多目标经营是当前亟待解决的科学问题。本项目拟以南亚热带优良乡土阔叶树种红椎、米老排、西南桦、火力楠和典型乡土针叶树种马尾松及对照速生树种桉树为研究对象，通过对广西凭祥伏波实验林场的长期监测与实验，研究短轮伐期纯林、长轮伐期阔叶纯林、长轮伐期阔叶混交林和长、短轮伐期树种搭配的混交林4种林分类型下9种具体配置模式对森林群落结构和功能的影响及响应机制；用改进的森林斑块混合模型（PICUS v2.0）模拟不同树种配置模式下木材生产、固碳和生物多样性等多目标的长期动态变化和平衡关系；结合市场调查，运用生态经济学方法比较不同树种配置模式下实现森林多目标的经济绩效，从而提出实现多目标森林经营的树种配置优化方案及机理，为南方集体林改后小规模森林经营乃至全国森林抚育经营工程提供科学依据和决策参考。

针对天然次生林退化、人工林质量低下和经济社会发展对森林多重服务功能的需求现状，如何正确选择树种并科学管理实现多目标经营是当前亟待解决的科学问题。本项目以南亚热带优良乡土阔叶树种红椎、米老排、西南桦、火力楠和典型乡土针叶树种马尾松及对照速生树种桉树为研究对象，通过对广西凭祥伏波实验林场的长期监测与实验，研究了6个树种的11种具体配置模式对森林群落结构和功能的影响及响应机制；用森林斑块混合模型（PICUS v1.5）对经筛选的5种典型树种配置模式包括马尾松纯林常规经营（M1-1）、马尾松纯林密植经营（M1-2）、红椎纯林（M2）、马尾松-红椎同龄混交（M3）与马尾松-红椎异龄混交（M4）的木材生产和固碳等多目标进行了模拟分析；运用生态经济学方法比较不同树种配置模式下实现森林多目标的经济绩效，提出实现多目标森林经营的树种配置优化方案及建议。主要结果表明：（1）不同树种配置模式下森林群落结构与功能有显著差异。相对于纯林来说，混交模式均显著提高了林分的物种多样性。（2）不同树种配置模式下经济绩效有明显差别。年均单位面积木材生产量排序M1-2（13.41 m3 / ha / a）>M4（13.21 m3 / ha / a）>M1-1（13.11 m3 / ha / a）>M3（8.00 m3 / ha / a）>M2（6.83 m3 / ha / a），年均单位面积碳储量排序M4（2438.12 kg / ha / a）>M1-1（1624.62 kg / ha / a）>M1-2（1581.94 kg / ha / a）>M3（1490.81 kg / ha / a）>M2（1049.62 kg / ha / a），净现值排序M3（106697 元/公顷）>M2（103044 元/公顷）>M4（96285元/公顷）>M1-2（91261 元/公顷）>M1-1（88952 元/公顷）。（3）在敏感性方面，木材价格提高1%，净现值提高1.41%；采伐成本下降1%，净现值提高0.27%；贴现率下降，会引起净现值指数级上升，且贴现率越低，净现值越敏感。马尾松-红椎异龄混交模式对于木材价格最敏感，马尾松纯林模式对于采伐成本最敏感，马尾松纯林模式对贴现率最敏感，马尾松-红椎同龄混交模式对贴现率最不敏感。总体来看，马尾松-红椎同龄混交模式能更均衡地发挥森林经济与生态效益，具有较好的推广性。