全 文 ： 收稿日期: 20020816
基金项目: 林业部 1995年推广 100项林业科技成果的中试林项目之一
作者简介: 秦国峰(1934 ) ,男,浙江建德人,研究员.
* 本文经营效益部分,承蒙浙江省林业局项目办陈高杰工程师协助计算,特此致谢!
文章编号: 10011498( 2003) 01004507
马尾松优质高产纸浆林培育技术及经营效益*
秦国峰1, 王锦上2, 张丽瑶2, 林瑞荣2, 郑兆飞2, 陈炳星3
( 1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江富阳 311400; 2.福建省南平市林业局,福建 南平 353000;
3.福建省南平造纸厂,福建南平 353000)
摘要: 1997 1998年在福建南平地区采用优良种源营建马尾松纸浆林 1367 hm2, 造林后第 5 年对林木
的生长量、生物量、木材材性与化学组分以及浆纸性能进行全面测试。结果表明: 5 年生纸浆林平均蓄
积1488 m3 hm- 2,比对照高11786% ,比部颁标准高 396%。林木生物量比对照高 311% , 其中树干生
物量高达704%。纸浆林与对照相比较,纤维素含量高、木素含量较低, 纤维形态细而长,长宽比值
大; 木材基本密度较大, 细浆得率稍高; 浆纸物理强度:裂断长, 耐破与撕裂两项综合强度指数均大于对
照。按纸浆林每公顷总投入为 13 694元,总收入为 93 324 元,产出投入比为 68, 净收入 79 630 元, 12%
为基准计算的净现值为 8 732 元,内部收益率 182%。纸浆林经营技术适用,预期经营效益较好。
关键词: 马尾松; 纸浆林; 纸浆性能; 培育技术; 经营效益
中图分类号: S791248 S72731 文献标识码: A
马尾松( Pinus massoniana Lamb)是我国南方重要的工业用材树种,其木材是优良的制浆
造纸原料。全世界造纸原料 947%是木材纤维, 而我国长期以来以草浆为主, 木浆比例只占
14% ,其中国产木浆只有 93%。木浆比例过低,已成为长期制约我国造纸工业发展的主要原
因。中国林科院亚林所与福建省南平造纸营林总公司联手合作,从 1990年起开展了马尾松造
纸材优良种源选择的试验研究,评选出一批造纸材优良种源。该成果被林业部列为 1995年推
广100项科研成果的项目之一,并由南平市林业局与中国林科院亚林所共同负责, 在南平林业
试验区内组织实施,营建 1367 hm2 马尾松优质高产纸浆材中试林。按预定计划完成各项试
验研究,达到了预期的目的,现从培育技术与经营效益两方面进行总结。
1 纸浆林试验概况
11 立地条件
马尾松纸浆材中试林营建由南平市林业局直属的南州采育场与卫闽林场承担。南平地区
属于中亚热带海洋性季风气候区,光、热、水资源丰富, 平均日照 1 700 2 000 h, 年平均气温
181 ! ,活动积温 5 000 ! 以上, 极端最低气温 - 95 ! , 无霜期 250 300 d, 年降水量 1 800
mm[ 1]。造林山场为低山、高丘,海拔 200 500 m, 坡度 25 30度, 土壤为红壤, pH 值 46
53,土层深 80 cm 左右,腐殖质层厚度 8 12 cm。两处造林山场的地形坡向多为阳坡或半阳
坡,植被盖度各林班不同,一般为 10% 80%。
林业科学研究 2003, 16( 1) : 45 51
Forest Research
选择良好的造林地是林木速生丰产的基本条件。南州采育场造林 683 hm2,卫闽林场造
林684 hm2,分别在 7个工区 20个小班造林。按小班统计:其中∀类立地 4个小班 267 hm2,
#类立地 14个小班 847 hm2, ∃类立地 2个小班 253 hm2。造林山场立地条件比较好, 90%的
小班与815%的面积是属于∀、#类立地。土壤质地一般为粉壤土与粘壤土,肥力也比较好,
林地土壤有机质含量为 36 g kg- 1,全 N含量 16 g kg- 1。林地较为疏松肥沃,有利林木生长。
12 试验材料
造林用种系经遗传测定和造纸性能分析而评选出的优良种源,主要选用福建武平、广西岑
溪、广东信宜3个造纸材优良种源, 以当地种源为对照( CK)。选用种源比 CK的单株材积高
152%,木材基本密度高 48%, 单株纸浆产量高 195% ( KP, 化学木浆) , 吨干浆材耗量低
36% (KP) , KP 抗张强度和耐破强度为 130%与 56% ,撕裂强度和制浆得率与 CK相近。从
种源区优良林分中选择的优树与 CK 相比, 树干材积平均高 462%, 木材基本密度平均高
54% [ 2]。
13 幼林管护
采用容器苗造林,苗高 22 cm, 地径 025 cm,苗木质量好, 造林成活率达 95%以上。穴状
整地, 植穴规格为 30 cm% 30 cm % 20 cm。栽植务使苗茎直,根舒展, 培土紧实,穴面平整。造
林后连续抚育 3 a。头两年抚育 2次, 第1次在 5 6月份,全面除草,穴面培土, 第 2次在 9
10月份,主要铲除杂草。第 3年抚育 1次,在 7 8月份进行全面除草,并加强林地管护。
14 试验方法
141 设置样地 在各种源与对照试验林地, 按山场部位选定 5个有代表性的地块(即 5个
重复) ,作为固定的林木生长测试样地。每个样地面积 0022 hm2,林木 50 55株。
142 调查内容 ( 1)生长量: 1 3年生林木测定树高与地径, 4年生测定树高与胸径, 5年
生测定树高、胸径、当年抽高、冠幅、最长枝与最粗枝, 计算单株材积。( 2)生物量:林木 5 年生
时进行生物量测定。在各种源与对照所设置的样地中,选择有代表性的 3个样地,各样地确定
5株有代表性的林木为样株。将每个样株连根掘起, 分别测定根、干、枝、叶 4 部分的生物产
量。
143 浆纸性能测定 将生物量测定的每个种源与对照各15个样株,取根颈以上12 m的木
段作为试材,由南平造纸厂技术中心按造纸工业测试方法标准, 进行分析测试。
144 土壤化验 各种源与对照林分, 按立地与土壤的差异,采集 0 20 cm 与 21 40 cm两
层土样,按土壤分析常规方法,分析测定土壤养分与机械组成。
145 资料分析 野外调查资料进行整理计算后, 按常用方法进行方差分析后,参试造纸材
种源( P1、P2、P3、P4)与当地种源( CK)的各项指标按部颁国家专业标准[ 3] ( ZB)进行比较分析。
2 结果与分析
21 纸浆材中试林生长量
211 幼林期的高、径、材积生长量 马尾松纸浆材中试林 1 5年生的树高、4 5年生的胸
径、5年生的材积生长量均较大幅度大于ZB与 CK, 详见图 1。
调查得知: ( 1)中试林 1 5年生的树高生长量比 ZB大 4296% ( 2889% 5450%) , 4
5年生胸径生长量比 ZB大 6061% ( 3840% 8281% ) , 5年生单株材积生长量为 0006 613
46 林 业 科 学 研 究 第 16卷
图 1 马尾松中试林树高(H )、胸径( D)、材积( V)生长量
m
3
, 折算每公顷为1488 m3,比 ZB
高 396%。( 2)各种源 5年生的树
高 414 m (年均 083 m )、胸径
585 cm(年均117 cm)、单株材积
0006 613m3(年均0001 323 m3) ,
分别比 CK 高 2978%、3205%、
11789%。由此可见, 各种源的
高、径、材积生长量均以较大幅度
高于 ZB 与 CK, 达到速生丰产的
生长量指标。此外, 还测定了各
种源林木当年抽高、树冠、枝长、
枝粗的生长量。当年抽高达 13
m比 CK大 13%,这说明 5年生时
已进入速生期。树冠与枝长比
CK 大 101% 与 208% , 枝粗比
CK小 147% ,林木枝长而细是常见的速生形态。
各种源的材积生长量 P1与 P4 最大,其次是 P3 与 P2, CK均在各种源之后。各种源林木生
长在立地之间的差异很明显。调查样地自∀ & ∋重复是从山场上部向山脚设置的, 上部土层
浅而瘠薄立地差, 下部土层深而肥沃立地好。 ∀ & ∋林木的树高生长量依次为 368、366、
407、409、423 m, 胸径 511、512、562、569、628 cm, 单株材积 0004 838、0004 826、
0006 547、0006 532、0008 263 m3。按树高等 5个生长性状与 5种立地的林木生长量进行方
差分析 ,结果表明: 5个生长性状在各种源间与各重复立地间的差异均达极显著水平。材积在
种源与立地间的交互效应也为极显著, 当年高与冠幅为显著水平, 树高与胸径交互效应不显
著,详见表 1。
表 1 5年生纸浆材中试林生长性状方差分析
变异来源 自由度 均方树高 胸径 当年高 冠幅 材积
重复 4 99 97205* * 35275 3* * 6 36315* * 13 81697* * 0000 309* *
种源 4 334 18447* * 74186 6* * 24 93355* * 60 54580* * 0000 558* *
重复 % 种源 16 7 23351NS 2971 5NS 1 88486* 3 85476* 0000 025* *
注: F001(4, 16) = 477; F 005(4, 16) = 301。
212 5年生纸浆材中试验林生物产量 每个试验林分别选 3个重复样地,每样地选 5个样
株,将其连根挖出,分别统计根、干、枝、叶的生物产量。各种源与 CK的生长量与生物量详见
图2。
生物量测定说明: ( 1)树高、胸径、冠幅 3项生长量指标, 均以 P1 与 P4 为最好、P2与 P3 为
次、CK最差。生物量测定样株的生长量,种源间的优劣差异与 211节相一致,说明选为生物
量测定的样株是有代表性的。( 2)生物量测定分根、干、枝、叶 4 部分,合计的全株生物产量在
种源间的差异与生长量相一致, P1、P4最高,为 327、349 kg, 其次是 P2、P3,为 215、224 kg,最
小是 CK,为 213 kg。( 3)按 4个种源与 1个 CK的平均值计,单株生物量为 2654 kg, 其中根、
47第 1 期 秦国峰等: 马尾松优质高产纸浆林培育技术及经营效益
图 2 马尾松中试林根、干、枝、叶生物产量
干、枝、叶分别为 366、978、772、538
kg, 依次占全 株生物量的 1379%、
3685%、2909%、2027%。可见组成林
木总生物量 4部分,所占比例的顺序为
树干> 树枝> 针叶> 树根。( 4)从种源
生物量与 CK相比较得知: ( 种源与 CK
的树根生物量很接近,占全株的1256%
1437%。 ) 树干生物量各种源为
3670% 3925% , 比 CK的 2941%大
得多。∗ 树枝和针叶的生物量, 各种源
占全株的比例有一定变幅, 但都小于
CK。( 5)生物量测定结果表明, 速生丰
产的优良种源主要是表现在树干的材积生长量上。
22 纸浆材中试林木材及浆纸性能测定
马尾松优质高产纸浆林的经营目的,一是速生丰产,二是浆纸品质优良。在测定生长量与
生物量的同时, 对参试种源的木材基本密度、化学组分、纤维形态以及木材制浆的理化性能等
项目进行了分析,总共测定 16项,根据测定资料进行了方差分析。结果显示: 其中苯醇抽出物
( 9 42757)、纤维素( 5473)、木素( 1 28809)、多戊糖( 3750)、木材密度( 1838) 5项差异达极显
著水平(各项的 R2为 095 099)。灰分( 920)与耐破指数( 752)两项为显著水平(两项的
R
2 为 089 090)。其余各项差异不显著( F001( 4, 4) = 1598; F005( 4, 4) = 639)。现将参试种源
与CK的各项测值列于表 2。
表 2 参试种源与对照各项测值比较
类别 测试项目 幅度 均值 CK值 均值> CK
化学组分
苯醇抽出物/ % 283 352 315 387 - 072
纤维素/ % 4211 4345 4257 4068 189
木素/ % 2952 3016 2987 2996 - 009
多戊糖/ % 1315 1470 1372 1330 042
灰分/ % 032 046 041 048 - 007
纤维形态
平均长度/mm 217 242 230 197 033
平均宽度/ m 3790 4349 4075 4354 - 279
长宽比值 5357 6069 5653 4525 1128
密度与得率
木材密度/ ( g. cm- 3) 034 044 038 034 004
粗浆得率/ % 4236 4291 4258 4260 - 002
细浆得率/ % 4211 4273 4239 4234 005
浆纸物理性能
Kappa 值 228 246 240 248 008
残碱( Na2O) / ( g. L- 1) 2702 2930 2775 2523 252
裂断长/ m 7 710 7 840 7 703 7 100 603
撕裂指数/ ( mN m2 g- 1) 816 919 856 858 - 002
耐破指数/ ( kPa m2 g- 1) 609 644 629 598 031
(1)木材化学组分:所分析的 5项木材化学成分对浆纸性能都有一定的影响,其中纤维素
是表示浆纸质量的一项重要指标, 其含量增高表示纸浆中含高聚合度部分的纤维素多,有利纸
48 林 业 科 学 研 究 第 16卷
浆质量提高。木素的分子量很大, 是结构很复杂的高聚物[ 4] , 木材制浆时难以分解, 蒸煮时化
学药品的消耗量提高,而且不利于后序的漂白,需增加漂白剂用量, 因而木素含量高会降低浆
纸的质量。参试种源 纤维素含量比 CK高,木素低于CK, 浆纸质量优于 CK。
(2)木材纤维形态:纸浆林木材纤维细而长, 长宽比值大, 说明纤维柔韧性好,有利于纤维
结合, 提高成纸的质量。参试种源纤维细长, 长宽比值平均为 5653,比 CK( 4525)高 1128,纤
维形态优于CK。
( 3)木材密度与制浆得率: 密度大、得率高, 木材制浆产量高。参试各种源的木材密度为
034 044,平均 038,高于 CK。粗浆得率与细浆得率和 CK相近。
(4)浆纸物理性能:浆纸的裂断长、撕裂指数、耐破指数 3项是表示浆纸强度的指标, 测值
大即为强度大。各种源平均裂断长为 7 703 m 比 CK( 607 m)长得多。耐破指数比 CK高, 撕裂
指数稍低于CK,两项的综合强度指数[ 5]各种源均大于 CK。
23 纸浆林经营效益预期分析
主要从林木生长量和经营产出/投入两方面进行分析。5年生纸浆材中试林材积生长量
比ZB高 396%、比 CK高18%。这说明纸浆林生产潜力很大,将会获得较高的经济效益。
231 生产效益 ( 1)经营成本: 马尾松纸浆材中试林按营建单位当时用于造林与抚管的实
际支出计算,每公顷投入的成本是: 整地 1 050元、苗木 200 元、栽植 225元、幼林抚育 ( 3 a )
1 050元、施肥 225元、间接费用 100元、其它 100元、间伐支出 544元、主伐支出 10 200元, 合计
13 694元。( 2)经营收入:主要是主伐材、间伐材、薪材与松脂 4项收入, 合计总收入为 93 324
元。 (主伐材: 主伐年龄为 20 a, 按颁标准 20 a 时的材积计算[ 3]。据此每公顷主伐时产材 170
m3,每立方米按 501元计,合计为 85 170元。) 间伐材: 造林后 10年生时间伐 1次, 间伐强度
30% ,每公顷蓄积 113 m3按 60%出材率为68 m3,按非规格材每立方米 460元计合计为 3 128
元。∗ 薪材:每公顷计300元(产薪材1 500 kg、每 100 kg 按 20元计)。+松脂:主伐前两年进
行割脂,每株林木 3 kg (每年产脂 15 kg) , 每公顷 1 575 株, 合计 4 726 kg,每公斤 1元,总计
4 726元。( 3)产出与投入比值:通过经营现金流量的统计分析, 每公顷经营投入 13 694元,产
出为 93 324元,产出投入比为 68, 经营效益十分显著。
232 财务评价 在经营效益收支盈利分析中计算的是静态数据, 没有考虑资金的时间价
值。现运用净现值和内部收益率两个动态指标,对纸浆林经营的盈利水平进行财务评价。
( 1)净现值( NPV) :这是以绝对值来反映纸浆林经营的经济效果。净现值就是按基准收益
率( 12%) ,将各年的净现金流量贴现到经营项目起始年的现值之和。计算公式为:
NPV = ,n
j = 0
CFj
(1 + i) j
式中: CF j 第 j 年净现金流量; j 年份, j = 0, 1, 2−−, n ; n 主伐利用年; i 基
准收益率( 12% )。
将纸浆林具体数据代入以上公式, 计算出 NPV 为 8 732元。这说明纸浆林经营不仅能达
到预期的目标收益, 而且还有额外的现金收入[ 6]。
(2)内部收益率( IRR ) :这是以相对数值来反映经营投资的盈利水平,计算时要考虑纸浆
林整个经营期内的支出和收入,并计算资金的时间价值。计算公式为:
49第 1 期 秦国峰等: 马尾松优质高产纸浆林培育技术及经营效益
IRR= i 1+
NPV1
NPV1+ NPV2
( i 2- i 1)
式中: i 1 偏低贴现率; i 2 偏高贴现率; NPV1 与 i 1 相对应的净现值; NPV2 与 i 2
相对应的净现值。
经计算,内部收益率为 182%。结果表明:净现值( NPV ) > 0, 内部收益率( IRR) > 12%,该
纸浆林经营项目是可行的,经营效益是好的。
前面计算的净现值与内部收益率是按部颁标准计算的结果, 实际上纸浆林到主伐期将会
比该结果更好。因为纸浆林 5年生时的材积生长量要比 ZB高 4倍, 预计到 20 a主伐时, 纸浆
林木材产量比 ZB高 20% 40%是可达到的。可见纸浆林生产潜力很大, 如果比 ZB增幅达
30% ,各项经营效益指标将有较大提高, 每公顷净收入可达 102 121元、净现值达 11 656元、内
部收益率达196%, 分别比幼林期增加 282%、335%、14%。
3 总结与讨论
( 1)马尾松纸浆材中试林参试种源 5年生林木的树高、胸径、材积生长量, 比部颁马尾松速
生丰产林指标 ( ZB) 分别提高 4786%、8281%、396% , 与当地种源 ( CK) 相比, 分别提高
2978%、3205%、11786%。林木生物产量按根、干、枝、叶与全株统计, 比 CK 分别提高
2508%、7064%、1286%、1091%与 3113%,其中树干生物量比例最大是速生高产的一个主
要因素。林木生长量与生物产量均较大幅度大于 ZB与 CK,说明马尾松纸浆林达到了速生丰
产的目标。
( 2)通过 16项木材理化性质与浆纸性能分析,其中影响浆纸优良性的指标均呈现出优于
CK的趋势。 (参试各种源的纤维素比 CK高,木素低于 CK。前者说明纸浆中含高聚合度
纤维多, 有利纸浆质量提高;后者是结构很复杂的高聚物, 制浆时难以分解会降低纸浆质量。
两者说明参试种源纸浆质量优于 CK。) 纸浆林木材纤维形态细而长, 长宽比值大, 纤柔韧性
好,有利于纤维的结合,提高成纸的质量。与 CK 相比长宽比值高 1128, 纤维形态优于 CK。
∗木材密度大、得浆率高,纸浆产量高。各种源平均密度大于 CK,得浆率各种源不同, 其中 P1
与P4大于 CK,P2 与P3略小于 CK,平均细浆得率稍高于 CK。+纸浆物理性能测定显示, 各种
源平均裂断长比 CK长得多,耐破指数比 CK高、撕裂指数稍低于 CK,而两项的综合指数各种
源均大于 CK。
( 3)马尾松纸浆林的经营效益比较好。通过经营现金流量的统计分析, 每公顷成本投入为
13 694元, 产出为 93 324元,产出投入比为 68。净收入为 79 630元。按基准收益率( 12% )计
算的净现值( NPV) 为8 732元, 内部收益率( IRR)为182%。NPV> 0, IRR> 12%,说明纸浆林
项目是可行的, 经营效益是好的。以上是以部颁标准( ZB)计算的结果, 实际上纸浆林 5年生
的材积生长量比 ZB高 4倍,如果按 20 a主伐时比 ZB高 30%计算, 各项经营效益指标将有很
大提高,每公顷净收入高达 102 121元, 净现值达 11 656元, 内部收益率达 196%。主伐期计
算的经营效益要比幼林期大得多。
( 4)定向培育马尾松纸浆林,对于我国林纸业的发展具有极为重要的现实意义。从本项大
面积培育纸浆林的实践说明, 只要应用造纸材良种、选用好的造林地、及时进行科学管理、维护
林地与速生丰产相适应的生态环境,实现培育优质、高产纸浆林的目标完全是可达到的。所应
50 林 业 科 学 研 究 第 16卷
用的营林技术措施是成熟而有效的,可在同类地区推广应用。
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Study on Cultivation of a HighYielding Masson Pine Pulp
Stand and Analysis on Its Economic Benefits
QIN Guof eng1, WANG Jinshang2, ZHANG Liyao2,
LIN Ruirong2, ZHENG Zhaof ei 2, CHEN Bingxing3
(1. Research Inst itute of Subtropical Forestry, CAF, Fuyang 311400, Zhejiang, China;
2. Nanping Forest Bureau, Nanping 353000, Fujian, China; 3. Nanping Paper Mill , Nanping 353000, Fujian, China)
Abstract: A pulp stand of Masson pine ( Pinus massoniana) with a area of 136. 7 hectares was estab
lished in Nanping of Fujian Province in 1997- 1998. Five years after planting, the increment, biomass,
wood property, wood chemical components and its pulping property were tested. The results showed that
the average volume of the stand was 14. 88m3 hm- 2, which was 117. 86% higher than that of the CK or
396% higher than the standard issued by State Forestry Administration. The biomass was 31. 1% higher
than the CK, and the biomass of stem was as high as 70. 4% . Compared with the CK, the pulp stand
was characterized by higher cellulose content , lower lignin content, slenderer fiber and higher rat io of
length to width. The wood obtained had heavier wood basic volume weight and higher tensile, burst and
tear strength of paper. The average input perhectare of pulp stand was 13 694 RMB yuan. The NPV
was 8 732 RMB yuan based on the I of 12% and the IRR was 18. 2%.
Key words: Pinus massoniana; plup stand; pulping character; cultivation technique; economic benef its
51第 1 期 秦国峰等: 马尾松优质高产纸浆林培育技术及经营效益