文献综述
一、前言
森林生态系统是地球圈生态系统的重要组成部分，同时是生物多样性不可或缺的一部分，是人类和其他生物生存和发展的基础[2]。随着科技文化的发展，森林的物种多样性保护、生态安全保障、水土保持和固碳减排等受越来越多的关注。森林生态系统，是自然界中丰富又稳定的资源库、能源库、蓄水库和有机碳贮库，对改善生态环境，维持生态平衡功能[3]。进行森林的生态效益评价研究不止是为了加强人们对森林生态功能的认识，更是为我们能够给予森林的生态功能更多的关注和重视，同时对我们合理配置自然资源，实现林业补偿有着十分重要的作用，为推动林业不断发展提供了科学依据。对森林生态系统的服务功能、生态及经济效益进行研究,具有保护森林的重要现实意义。
低效林的概念最初是在建设长江中上游防护林体系时被提出来的，不过在当时只是说明了低效防护林的概念。后来在各种林业生产实践中，许多专家学者开始引用低效林这一说法，其内涵也不仅仅是局限在防护功能较差的森林。2007年国家林业局发布的林业行业标准《低效林改造技术规程(LY/T 1690-2007)》中曾提到：“低效林是受人为因素的直接作用或诱导自然因素的影响，林分结构和稳定性失调，林木生长发育衰竭，系统功能退化或丧失，导致森林生态功能、林产品产量或生物量显著低于同类立地条件下相同林分平均水平的林分总称”[4]。低效林存在林分结构不合理，林分质量差，水源涵养能力差，林下土壤理化性质差，固氮释氧能力差等各方面生态效益低的问题。通过加强对我国低效林改造可以有效提高生物多样性，为我国森林的可持续发展和利用提供了必要保障[5]。
如何对低效林进行改造，使各类林地更好地发挥其生态、经济及社会效益是当前林业现状下急需解决的问题之一[6]。目前，许多地区在多种树种上通过砍杂、抽针留阔、抽针补阔、施肥、补植补造、树种替代以及近自然林业经营等措施使低效林的生长发育状况得到了一定的改善，增加了生态效益。低效林改造的主要目的是林分结构得以调整改善，林地生产力和林分整体质量得以提高，从而提升生态效益。选择哪些低效林改造的措施和模式，以及研究各项改造措施各自所产生的生态效益，是在森林经营管理过程中的重要问题。为了能够实施最合理有效的改造措施，现在对采用的更替低质低效林、补植乡土阔叶树、森林抚育、封山育林等各项改造措施对生态效益的影响进行研究。本研究通过对全县的低效林各项改造措施产生的生态效益进行分析预测,反映出各种综合的改造的措施的实施之后的效果和产生的效益，为今后石城县低效林改造策略的调整提供参考，同时为其他地区的低效林改造设计提供科学的依据和借鉴。
国内外研究进展
2.1低效林的概念及相关研究
在建设长江中上游防护林体系时首次提出了低效林的概念，不过在当时指的主要是低效防护林[7]。后来林业不断发展相关研究也不断更新，随之更多有关低效林的概念也被提出，低效林也不再局限于低效防护林。同样各个时期的研究者对低效林的评判标准也有了不同的定义。周立江在对低效林的研究中提出，一般以森林立地生产力和森林功能的正常水平为低效林的评判标准，来评价林分的立地质量，那些显著低于当前立地条件下的生产力和森林的综合功能效益低于正常水平的林分划分为低效林[8]。李铁民等在对太行山低效林进行研究时，提出低质低效林是指在进展演替初期和逆行演替的结作用下 ,合理的森林结构还尚未构成或者遭受破坏 ,林木的个体质量较差 ,生态效益和经济效益都较低的林分[9]。按照起源可将低效林分为低效次生林和低效人工林；按功能可将低效林分为低效生态林和低质经济林[9]。国家林业局在2007年发布的《低效林改造技术规程》规定了生态型和经济型低效林具体的评判标准[10]。生态型低效林的评价标准根据营造目的而定，例如水源涵养林偏重水源涵养功能， 水土保持林偏重土壤侵蚀和水土流失量，同时还要考虑低效林所在区域[10-11]。主要以森林的产量和质量作为经济型低效林的评价标准，以生长量为一般用材林的评价标准，以产量为经济林和薪炭林的评价标准，但是很多学者针对不同地区不同类型的低质经济也都提出过不同的评判标准[7,11]。
2.2低效林改造的相关研究
低效林由于林分结构失调，生长发育衰退，森林系统功能退化或丧失，它们的生态及经济效益以及明显低于相同立地条件下的其他同类型林分。如果依赖自然界的更新和演替，会需要漫长的时间而且效率低效果差，所以需要进行必要的人为干涉。大量的研究表明，按照因地制宜、科学合理安排、遵循自然的原则，采用一定的措施对各种低效林进行改造，都能够使低效林生态经济等综合效益产生明显提高。低效林改造过程中，主要的改造措施有更替改造、抚育改造、补植改造、封育改造以及间伐改造等。张俊艳等人以云南松人工林为例，通过对改造和未改造的进行对比，发现采用近自然化改造的方式调整人工林层次结构后，林内植物生物多样性增加，改善了生境条件，同时促进了林分向天然林结构的演化[12]。Swanson通过模拟择伐对林分碳库的影响，延长采伐周期和采伐后及时更新可以增加碳吸存[13]。长江上游各地区的低效林通过改采用封育补植，抚育间伐，控制造林密度，整形修剪，农林间作，乔灌草混合等措施，使低效林的水土保持能力、水源涵养功能明显提高，生物多样性增加，提高生态效益的目标得以实现[23]。邓玉林等通过对定位试验点的观察，发现柏木低效林改造七年来生态、经济和社会效益显著，林地的土壤理化性质有所改善，改造区内的土壤侵蚀模数明显下降，同时水土保持、涵养水源的功能有所提升，其中各种改造措施中补植封山的效果最佳[14]。Robert 研究抚育间伐模式下不同经营措施（生长伐、疏伐、割灌）对森林土壤碳库的影响，结果表明低强度经营措施可降低土壤碳排放分风险[15]。马娇娇等对通过对冀北山地杨桦低效林改造成果进行分析研究，发现采用生态疏伐、林下更新改造等改造措施后，显著改善了杨桦低效林的林分质量，显著提高了林地生产力和林分的生态功能，同时经济效益也有所增长[20]。
2.3马尾松、湿地松、油茶林的概述
马尾松（Pinus massoniana Lamb）是松科松属乔木，最高可生长到45米高，1.5米的胸径。其属于阳性树种，不耐庇荫，喜光、喜温，分布极广。同时是中国南部主要的材用树种，有较高的经济价值。湿地松（pinus elliottii）为松科松属的速生常绿乔木，为强阳性树种，喜光、不耐荫,生长过程中对光照条件要求较高，一般生长在海拔150-500米左右的潮湿土壤。其生长势一般情况下比相同地区的马尾松好，受松毛虫危害较少，且材质好松脂产量高，还可作为园林树种或用材树。油茶（Camellia oleifera Abel）是属茶科的常绿小乔木，喜温惧寒，生长过程中年平均气温在16～18℃左右比较适宜，生长地带主要为我国南方亚热带地区的高山及丘陵地带。油茶树是我国独有的纯天然的高级油料，其种子的含油一般都在30%以上，而茶油的不饱和脂肪酸含量更是可以高达90%左右，具有极高的营养价值。同时又具有极强的抗污染能力，以及水土保持、水源涵养、改善小气候等方面的生态效益。
