【研究意义】轮伐期是森林培育过程中培育符合目的林木的生产周期，影响森林培育的全过程，确定合理轮伐期是森林经营的首要任务^[1]。由于国情、林情和经营目标不同，世界各国桉树人工林的轮伐期有所不同。巴西桉树人工林的轮伐期，薪炭林为4 a，纸浆材林为7~14 a，而大径材林则延长至20~27 a^[2]。在中国，桉树人工林的轮伐期一般为5~7 a，有的缩短到3~4 a^[3]。印度桉树人工林的轮伐期，薪炭林为4 a，用材林为6~10 a^[4-5]。在澳大利亚，桉树纸浆材林的轮伐期为8~14 a，大径材林为20~25 a^[2]。轮伐期是森林经营的重要依据，经济效益是衡量和评价一切经济活动的有效尺度和客观标准，了解不同轮伐期对巨尾桉人工林经济效益的影响，对于科学合理地确定桉树人工林的轮伐期(经营周期)具有重要的意义。【前人研究进展】骆建莉^[6]对杉木人工林的研究表明，15 a轮伐期林分的蓄积量明显比25 a和35 a轮伐期的低，而25 a和35 a轮伐期林分的蓄积量没有显著差异。王伟峰等^[7]研究了不同轮伐期对杉木人工林生物量碳的影响，表明在差立地条件下(立地指数SI=17)，采用短轮伐期(15 a)收获方式的总生物量碳分别是正常轮伐期(25 a)的1.03倍和长轮伐期(50 a)的1.32倍。而不同轮伐期对桉树人工林蓄积量的影响研究目前尚未见有报道。此外，Whittock等^[8]通过构建贴现现金流模型(Discounted cash flow model)，采用净现值法比较萌芽及植苗更新的2代蓝桉(Eucalyptus globulus)纸浆材林的经济效益，发现萌芽更新因投资成本更低而具有较高利润，但萌芽林分易遭受病虫害而导致经济损失。Guedes等^[9]采用净现值法对巴西植苗及萌芽更新桉树人工林的经济效益分析，也发现即使2代萌芽林的产量仅为1代林的70%，其经济效益仍然是最高的，但在考虑病虫害风险时，植苗更新的经济效益最优。Zhou等^[10]对巨尾桉植苗及萌芽更新2代林的经济效益分析发现，2代植苗林因林分蓄积量显著高于萌芽林而具有最高的净现值，但萌芽林的经营成本较低，因而具有最高的内部收益率。陈少雄等^[11]对广西东门林场不同造林密度桉树人工林的经济效益进行分析，发现造林密度为883株/hm²，轮伐期为7 a时，桉树人工林具有最高的净现值和内部收益率。【本研究切入点】过去，桉树人工林的经济效益分析多集中在短轮伐期林分^[8-11]，随着应对气候变化和生态建设的需要，适当延长人工林的经营周期被认为是应对气候变化和加强生态治理的有效措施^[12-13]。但是，对于延长经营周期后人工林的生长变化，特别是对于中、长轮伐期桉树人工林的经济效益缺乏研究，不能很好地指导新时期的林业发展。因此，有必要研究不同轮伐期对桉树人工林经济效益的影响，从而为科学合理地制定桉树人工林轮伐期提供科学依据。【拟解决的关键问题】以轮伐期为短(7 a)、中(13 a)和长周期(21 a)的巨尾桉人工林为研究对象，分析不同轮伐期的巨尾桉人工林经济效益的差异，从经济视角明确我国南亚热带地区桉树人工林的最佳轮伐期。

研究区域位于广西国有东门林场，居北纬22°17′22.30″、东经107°14′108.00″。该区域地处南亚热带，夏季高温多雨，冬季低温干燥，季风气候明显。区域内太阳辐射强烈，是广西太阳辐射高值区之一，年平均日照时数为1 634~1 719 h，太阳辐射量为439.64~452.20 kJ/cm²·a；最冷月(1月)平均气温12.5~13.8℃，最热月(7月)平均气温27.2~28.6℃，年均气温为21.2~22.3℃，极端最高温38~41℃，极端最低温-4~1.9℃；年降雨量1 100~1 300 mm，季节分配不均，6~8月的降雨量可占全年降雨量的51%；年蒸发量为1 600 mm；相对湿度75%^[14]。研究区域的土壤以赤红壤为主，兼有少量石灰土和红壤土。土层深厚，但质地粘重，肥力较差，有机质含量在12.08~24.51 g/kg，土壤呈酸性，pH值为5.0~5.5^[14]。

采用空间代替时间的研究方法，在东门林场选择成土母质、环境因子(海拔、坡度、坡向等)、造林和营林措施、林下植被一致，林龄分别为7 a、13 a、21 a的巨尾桉人工林作为研究对象(表 1)。各林分均通过炼山、机耕全垦，穴植造林，株行距为2 m×3 m。各林分抚育管理措施一致，造林时施基肥，植苗后1~3 a追肥并喷施除草剂进行除草抚育，造林后第4年起停止施肥、喷施除草剂等人为干扰，均未遭受自然灾害及间伐。在各林龄的林分中随机设置面积为600 m²(30 m×20 m)的样方，每种林分设3次重复，将每个样方划分成6个10 m×10 m的小样方(共54个小样方)，对小样方内的所有林木进行每木调查，测定胸径、树高等。

表 1(Table 1)

表 1 不同轮伐期巨尾桉人工林样地概况 Table 1 Basic situation of sample plots of E.grandis×E.urophylla plantations in different rotations 林龄 Years (a) 林分密度 Stand density (n/hm2) 海拔 Altitude (m) 坡向 Slope aspect 坡度 Slope gradient(°) 母岩 Source rocks 土壤类型 Soil type 7 1 105 92 北North 8 砂页岩 Sandy shale 赤红壤 Lateritic red soil 13 1 111 90 东北Northeast 8 砂页岩 Sandy shale 赤红壤 Lateritic red soil 21 818 89 北North 7 砂页岩 Sandy shale 赤红壤 Lateritic red soil

表 1 不同轮伐期巨尾桉人工林样地概况 Table 1 Basic situation of sample plots of E.grandis×E.urophylla plantations in different rotations

根据本实验对7 a、13 a、21 a林分桉树胸径、树高的实测数据，计算1~7 a、8~13 a、14~21 a胸径、树高平均年增长量，从而估算得1~6 a、8~12 a、14~20 a各年桉树的胸径、树高，进而计算1~21 a每年的林分蓄积量，作为净现值及内部收益率的基础计算数据。

林分蓄积量(Stand volume, SV)采用平均实验形数法测定^[15]：

其中，SV为蓄积量(m³)；f_e为实验形数，取值为0.4；H为树高(m)，π为圆周率，DBH为胸径(cm)。

巨尾桉人工林营林成本主要包括：造林时的机耕整地费800元/hm²、基肥600元/hm²；造林第1年的种苗费870元/hm²、植苗费1 000元/hm²；植苗后第1~3年的追肥650元/(hm²·a)、除草抚育费720元/(hm²·a)；各年度的地租300元/(hm²·a)。7 a、13 a、21 a的营林成本分别为9 780元/hm²，11 580元/hm²和13 980元/hm²。

依据巨尾桉人工林多年平均采伐费用，将采伐费用计为120元/m³，其中包括人工费50元/m³、运输费20元/m³、税费50元/m³。木材单价为600元/m³，平均出材率为75%。贴现率采用林业行业的通用值12%。采用以下公式计算净现金流^[10]：

式中, C_t为第t年的净现金流，SV_t为第t年的蓄积量，EMC_t为第t年的营林成本，CC为采伐成本。

采用净现值(Net present value，NPV)^[10]计算经营利润：

式中，n为轮伐期(经营周期)，C_t为第t年的净现金流，i为贴现率。

内部收益率(Internal rate of return, IRR)^[10]采用以下公式计算：

式中，n为轮伐期(经营周期)，C_t为第t年的净现金流。

采用单因素方差分析法(one way ANOVE)检验不同轮伐期巨尾桉人工林的蓄积量和经济效益等的差异。所有统计分析均在Excel 2007和SPSS 21.0上完成，采用最小显著性差异法(Least significant difference, LSD)法比较0.05水平下，各项指标的差异显著性。数据绘图由Sigmaplot 11.0软件完成。

研究表明，不同轮伐期巨尾桉人工林的林木胸径、树高和蓄积量均随轮伐期的延长而显著增加(P < 0.05)(图 1)。7 a林分的蓄积量为144.95 m³/hm²，13 a林分的蓄积量为346.97 m³/hm²，增长了1.4倍，而到21 a林分达到553.69 m³/hm²，比13 a增长了60%。

图 1 (Fig. 1)

不同大写字母表示差异显著 Different capital letters indicate significant difference 图 1 不同轮伐期巨尾桉人工林的林木胸径、树高和蓄积量 Fig.1 DBH, tree height and stand volume of Eucalyptus grandis×E.urophylla plantations in different rotations

巨尾桉人工林在3 a生采伐时即开始有利润，此时净现值为1 016.99元/hm²，此后，随着林龄的增加净现值不断增加，7 a时净现值达17 239.86元/hm²，12 a时净现值达最高值(30 297.61元/hm²)，之后净现值逐渐降低，在21 a时降为22 008.59元/hm²(图 2a)。内部收益率在7 a时为39.29%，13 a时为53.32%，之后趋于平稳，各林龄间无显著差异(图 2b)。

图 2 (Fig. 2)

不同大写字母表示差异显著 Different capital letters indicate significant difference 图 2 不同轮伐期巨尾桉人工林的净现值和内部收益率 Fig.2 Net present value and internal rate of return of Eucalyptus grandis×E.urophylla in different rotations

对不同轮伐期巨尾桉人工林的经济效益进行分析，结果表明，随着轮伐期的延长，巨尾桉的林分蓄积量持续增长，而且21 a林分的蓄积量显著高于7 a和13 a。因此，采用短轮伐期收获方式将显著降低林分蓄积量。同时，随着轮伐期的延长，巨尾桉人工林净现值不断增加，7 a时为17 239.86元/hm²，到12 a时达到最高值(30 297.61元/hm²)，之后逐渐降低，21 a时为22 008.59元/hm²，而内部收益率也在13 a开始趋近峰值(53.32%)，收益明显高于7 a时的39.29%。

以上研究结果说明，从经济效益的角度来看，如今普遍采用的短轮伐期经营并非获得最佳经济效益。在南亚热带，巨尾桉人工林的轮伐期在13 a左右较为适宜，既可实现经济效益的利益最大化，又可大幅提升巨尾桉人工林的蓄积量。轮伐期是衡量林木最佳收获期的重要指标，通常，以经济效益为主导时，期望缩短轮伐期；而以生态效益为主导时，则期望延长轮伐期。因此，需要科学平衡两者之间的关系。