全 文 ：农田防护林的可持续经营管理 3
曾德慧 3 3 　姜凤岐　范志平　(中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110016)
【摘要】　林带更新的时空布局对持续发挥林网的防护效益具有重要意义. 本文提出用拟法正林思想经营
农田防护林 ,以行政村为组织经营单位 ,通过逐步更新调整组织经营单位管理的林带 ,使整个林网体系形
成自幼龄到成熟龄各龄级林带条数基本相等、空间上均匀配置的格局 ,从而确保时间上农田防护林生态服
务的稳定和持续发挥.
关键词 　农田防护林 　拟法正林 　持续经营 　时空格局 　生态服务
文章编号 　1001 - 9332 (2002) 06 - 0747 - 03 　中图分类号 　S75912 　文献标识码 　A
Sustainable management for farmland shelterbelts. ZEN G Dehui ,J IAN G Fengqi and FAN Zhiping ( Institute
of A pplied Ecology , Chinese Academy of Sciences , S henyang 110016) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2002 ,13 (6) :747
～749.
The spatio2temporal pattern of shelterbelt regeneration is an important issue which determinates whether
shelterbelt network produces protective effects sustainably. This article developed a new method of imitating
“normal forest”to manage shelterbelts. Based on an administrative village as an organized management unit ,
each shelterbelt in the organized management unit will be individually regenerated and regulated , until the
number of the shelterbelts in each age2class from young to mature ones will be equal , and the shelterbelts in each
age2class will be spatially distributed uniformly in the shelterbelt network of an organized management unit .
Consequently , this method might temporally ensure sustainable and stable ecological services which are provided
by the shelterbelts in an organized management unit .
Key words 　Shelterbelt , Imitating normal forest , Sustainable management , Spatio2temporal pattern , Ecological
services.
3 国家“九五”科技攻关专题 (960070106)和中国科学院沈阳应用生
态研究所知识创新工程重大资助项目 (SCXZD0102201) .3 3 通讯联系人.
2001 - 12 - 30 收稿 ,2002 - 03 - 08 接受.
1 　引 　　言
如何维护、改善生态系统服务已成为近年来国际上普遍
关注的热点问题[1 ,6 ,7 ] . 农田防护林的功能主要集中体现在
对农田的生态服务上 ,以维持农田生态系统的生态健康. 截
止到 2000 年 ,三北防护林体系建设工程共计营造农田防护
林 21129 ×106 hm2 ,68 %的农田实现林网化 ,2113 ×107 hm2
农田得到了有效保护. 在我国三北地区 ,尤其是东北地区出
现了一乡或几乡连片 ,甚至一县或几县连片的大面积林网 ,
对当地气候产生了明显的影响 ,并形成了特有的防护林生态
系统边界层 ,其防护作用优于单条林带或单个林网 [18 ] . 如何
实现农田防护林林网体系防护效益的持续发挥成为农田防
护林经营的一个关键. 作为经营目标的防护效益取决于林带
(林网)的时空状态 ,而时空状态由空间布局、结构类型、防护
成熟与更新状况等基本因素组成 [9～11 ,13 ,17 ] . 以往的研究主
要集中在农田防护林的营造[2～5 ,15 ,16 ] 、林带/ 林网的效
益[4 ,5 ,14 ] 、林带的防护成熟 [12 ,14 ]及更新方式的选择[12 ]等方
面 ,在农田防护林的经营管理过程中 ,尚未见有关每年采伐
林带数量及更新林带的空间布局问题的研究报道 ,很显然这
一问题没有引起学术界和管理者的足够重视. 因此 ,解决林
带更新的时空布局问题对持续发挥林网的防护效益具有重
要的理论和现实意义.
2 　农田防护林可持续经营的内涵
营造农田防护林的主要目的是降低风速 ,改善农牧业生
产的微气候及土壤条件 ,维持农田生态系统的健康 ,确保农
牧业稳产高产 ,实现农田生态系统的可持续发展. 毫无疑问 ,
农田防护林的可持续经营就是通过一定的经营管理措施 ,使
一定空间尺度上的林网体系能够持续稳定地发挥防风固土
作用 ,改善当地气候、土壤等环境条件. 因此 ,农田防护林的
可持续经营的目标是长期能够保证农田防护林生态系统服
务 ,维持农田生态系统健康. 要实现农田防护林的可持续经
营 ,首先必须在宏观上采取统筹的经营措施 ,兼顾到整个林
网体系 ,使林带在时间和空间上有合理的布局 ,然后经营好
每一条林带 ,使每条林带发挥最佳的效益 ,才能确保整个林
网体系持续稳定地发挥防护功能 ,实现农田防护林的可持续
经营. 如何达到这一目标 ? 法正林思想是其主要技术手段.
3 　农田防护林的拟法正林经营
311 　组织经营单位的确定
实现农田防护林的可持续经营首先要考虑尺度问题 . 时
应 用 生 态 学 报 　2002 年 6 月 　第 13 卷 　第 6 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J un. 2002 ,13 (6)∶747～749
空格局的发展和维持以及生态系统动态时空格局的生态过
程是生态学中两个基本而又相关的主题 ,而格局与尺度紧密
相关 ,尺度问题具有重要的应用价值. 农田防护林的可持续
经营是一定空间尺度上的林网体系能够持续稳定地发挥防
风固土作用 ,改善当地气候、土壤等环境条件. 在确定“一定
空间尺度”的大小时 ,可操作性非常重要. 在我国大部分农
区 ,尤其是东北平原地区 ,农田防护林的造林任务及采伐指
标的安排需要经过乡镇一级政府有关部门的审核 ,再报批县
政府林业部门 ,但农田防护林的营造与管理都是由行政村直
接组织实施的 ,而且林权及采伐的木材收益也归行政村. 一
般来说 ,一个行政村在地域上基本上是闭合的. 因此 ,以行政
村作为组织经营单位较为合适. 通过组织经营单位 ,把整个
经营任务根据各部分的具体特点 ,正确地配置 ,使整体和局
部统一起来 ,达到合理组织农田防护林经营管理的目的. 通
过组织经营单位的建立 ,会更加条理化并简化设计与执行经
营管理的过程.
312 　法正林经营思想的现实意义
法正 林 学 说 来 源 于 森 林 经 理 学[8 ] , 由 德 国 学 者
Hundeshagen 于 1826 年提出 ,后经 Heyer 进一步补充和完
善.后者把法正林定义为“能每年提供完全相等的材积收获
的森林状态”. 法正林条件包括以下几个方面 :1)法正龄级分
配 ,2)法正林分配置 ,3) 法正生长量 ,4) 法正蓄积量 ,5) 法正
采伐量. 总之 ,法正林是一种理想的森林 ,是森林永续利用的
理论基础.
虽然法正林理论提出后受到不少非议 ,在通常意义上的
森林中较难实现 ,但我们认为 ,其在农田防护林经营中具有
特别重要的意义. 一般用材林经营的主要目的是最大限度地
获取木材 ,采伐时以采伐面积或木材蓄积为依据 ,而这两者
有时不呈正相关 ;农田防护林经营是以生态防护效益为主 ,
采伐更新时一般以林带的数量为依据 ,来表示采伐的数量 ,
基本上不考虑木材的蓄积量. 因此 ,法正林网体系的内容可
以概括为 1)法正龄级分配 ,即各龄级的林带都有 ,2) 法正林
带配置 ,即各龄级林带的数量都一样多 ,3)法正采伐量 ,即每
年采伐更新的林带条数相同.
林网体系按法正林思想配置能导致时间上稳定、空间上
均匀的格局 ,或者空间和时间上的镶嵌体 ,最大限度地确保
整个林网体系的防护效益在时间上稳定、持续 ,减少由于大
面积的采伐更新带来的防护效益突然减少或消失 ,提供景观
美学、耕作者及牲畜的临时休息场所 ,甚至生物多样性保护
的场所. 如果整个林网体系中的林带在时空上高度均一的
话 ,当采伐后 ,这些生态服务将不复存在 ,直到更新 5～8 年
后才会逐渐恢复.
林网体系按法正林思想经营 ,能使每年较均匀地安排采
伐更新 ,减轻农民和村里的负担 ,同时也能每年稳定地提供
一定的木材收益. 在林带的经营管理过程中 ,一定要考虑经
营管理者的现实更新能力. 为什么要提出这一问题 ? 在东北
地区 ,每年 10 月初前后的 20 多天主要忙于收割庄稼 ,林带
采伐一般在每年的 10 月至翌年的 3 月. 这段时间内土壤非
冻状态的时间非常短 ,而造林整地主要是在土壤非冻状态 ,
对于采伐后的造林整地来说 ,时间非常紧张. 在收割庄稼后
到土壤发生冻土前这段时间 ,农村的主要劳力还要忙于农田
基本建设 ,任务也十分繁重. 而且 ,新林带营造前往往要在老
林带周围挖沟. 因此 ,如果每年更新数量较多的林带 ,往往给
村里带来繁重的负担 ,否则林带采伐后不能及时更新. 另一
方面 ,林带的采伐能带来一定的经济收益 ,客观上 ,作为组织
经营单位的行政村主要领导希望在任职期间多采伐一些林
带 ,而由于新更新的林带要经过若干年后才有木材收益 ,在
其任职期间 ,很难再组织采伐新营造的林带 ,因此对重新营
造林带缺乏积极性. 林网体系按法正林思想经营 ,将林带的
采伐和更新任务均匀地分配在各年中 ,避免了某些年份集中
大量采伐后更新任务繁重这一问题.
313 　法正林网体系的经营
以往在农田防护林的经营管理过程中 ,几乎没有关于每
年采伐林带数量的大小问题的研究报道. 很显然 ,这一问题
没有引起学术界和管理者的足够重视. 这一问题不解决 ,谈
农田防护林的持续经营管理是不可能的. 另外 ,具体林带的
更新在时间和空间上如何安排也是一个重要的问题. 下面从
理论上探讨如何实现农田防护林的可持续经营问题.
为了方便起见 ,假设某一组织经营单位共有农田 S
(hm2) ,并且整个经营的农田为方形 ,长度和宽度分别为 L
(m)和 W (m) ,则
S = ( L ·W ) / 10000 (1)
单个林网的长度和宽度分别 I (m)和 J (m) ,全部林网化
后 ,整个林网体系共有林带条数 M 和林网数 N (单个林网由
4 条林带封闭而成)分别为
M = 2 ( L / I) ·( W / J) + L / I + W / J (2)
N = ( L / I) ·( W / J) (3)
假设林带更新的基准年龄为 A (yr) . 根据法正林思想 ,
每年更新林带的数量 ( N average)为总林带数量 M 除以更新基
准年龄 (式 4) ;如果有多树种组成 ,则每年更新林带的数量
为各树种的林带数量除以其更新年龄再求和.
N average = M/ A (4)
下面探讨如何实现不同龄级林带在空间上的分布问题.
很显然 ,林带的年龄决定其采伐年龄 ,也就决定了其空间的
配置问题. 最简单的一种布局是一个林网一个林网依此地采
伐更新. 这种格局显然不是一种优化的结果 ,我们更关心如
何较好地实现优化问题. 所谓优化就是尽量使各龄级的林带
均匀地分布在林网体系内. 由于法正林网体系各龄级的林带
数一致 ,所有林带的年龄之和 ( A total)为 :
A total = 1 ·N average + 2 ·N average + 3 ·N average + ⋯+
　i ·N average + ⋯+ A ·N average
= (1 + 2 + 3 + ⋯+ i + ⋯+ A ) ·N average
　　( i = 1 ,2 ,3 , ⋯, A ) (5)
整个林网体系所有林带年龄之和不随时间 ( yr) 而变化 ,
为常量. 理论上 ,单个林网的 4 条林带年龄之和 ( A network)为
A network = A total/ N (6)
847 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　13 卷
式 (6)表明 ,单个林网的 4 条林带的年龄之和也为常量.
而实际上 ,单个林网 4 条林带的年龄之和则随时间 ( yr) 而变
化 ,每过一年 ,增加 4 年 ;如果某一年其中某一林带被采伐 ,
则该林网的年龄之和要减少 A 年. 因此 ,单个林网的 4 条林
带的年龄之和不可能保持常量. 我们继续讨论确定单个林网
的 4 条林带的年龄布局问题. 由于每年的更新林带数量已确
定 ,当某一林网采伐更新一条林带后 ,更新采伐第二条林带
的时间 ( T)为 :
T = N/ N average (7)
因此 ,在实际工作中 ,林带的采伐年龄可以控制在更新
基准年龄 A ±5 (年)内. 这样基本可以保证法正林网体系的
经营. 根据实践经验 ,还可提出一些其他约束条件来达到上
述要求. 最后还需强调一点 ,采伐后应及时更新 ,假如在年末
采伐 ,则应在第二年更新 ,年初采伐则在当年更新.
314 　现实林网体系的调整
由于现实林网通常不能满足法正林网体系的条件 ,因此
必须首先对其进行调整. 在极端情况下 ,假设某一组织经营
单位共有 120 条同龄纯林林带 ,更新基准年龄为 30 年 ,而实
际更新年龄为 25～35 年 ,则需用 10 年时间更新完所有 120
条林带 ,每年更新 12 条. 当年采伐后 ,第二年全部栽植. 当所
有林带更新完后 ,所有第二代林带年龄为 1～10 年 ,每一年
各有 12 条林带. 假设第二代林带更新基准年龄也为 30 年 ,
实际更新年龄为 25～35 年 ,则可用 20 年时间更新完所有
120 条林带 ,每年更新 6 条. 形成的第三代林带年龄为 1～20
年 ,每一龄级各有 6 条林带. 同样 ,第三代林带全部更新后 ,
形成的第四代林带年龄为 1～30 年 ,每一龄级各有 4 条林
带.通过这样的调整 ,该经营单位的第四代林网体系就形成
了法正林 ,调整时间 60 年. 以后每年采伐更新 4 条林带. 如
果第一代林网各林带不全是一个龄级 ,则调整年限还可以缩
短.以上只是讨论了林带的采伐数量问题和调整的年限问
题 ,其实还应包括每条林带的空间问题 ,这一问题在实际中
更复杂些 ,要考虑整个经营单位内每个林网的具体情况 ,根
据上节中提供的方法来确定.
4 　结 　　语
拟法正林经营技术可保证农田防护林持续经营 ,也就能
维护农田生态系统的健康 ,持续发挥农田防护林的生态功
能.拟法正林经营技术以行政村为组织经营单位 ,通过逐步
更新调整组织经营单位管理的林带 ,使整个林网体系形成自
幼龄到成熟龄各龄级林带条数基本相等、空间上均匀配置的
格局 ,从而确保时间上农田防护林生态服务的稳定和持续发
挥.
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作者简介 　曾德慧 ,男 ,1965 年生 ,博士 ,研究员 ,主要从事
防护林生态与经营、生态系统健康管理和荒漠化防治等方面
的研究 ,发表论文 40 余篇. E2mail :dehuizeng @yahoo. com. cn
9476 期 　　　　　　　　　　　　　　　曾德慧等 :农田防护林的可持续经营管理