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怎樣經(jīng)營森林能使森林健康穩(wěn)定？
中國林科院林業(yè)研究所森林經(jīng)營首席專家惠剛盈研究員率領(lǐng)的科研團隊給予了很好的回答：“結(jié)構(gòu)決定功能。”
惠剛盈率領(lǐng)的研究團隊經(jīng)過10多年的研究，首次系統(tǒng)地提出了結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營理論與技術(shù)。其技術(shù)特征為：用基于相鄰木關(guān)系的森林空間結(jié)構(gòu)量化分析方法分析林分狀態(tài)，用林分自然度劃分森林經(jīng)營類型，用林分經(jīng)營迫切性指數(shù)確定森林經(jīng)營方向，用空間結(jié)構(gòu)參數(shù)指導(dǎo)林分結(jié)構(gòu)調(diào)整，即以描述林木水平分布均勻性的角尺度調(diào)整林木空間分布格局，以反映樹種多樣性與種間隔離程度的混交度調(diào)整樹種空間隔離程度，以體現(xiàn)林木競爭態(tài)勢的大小比數(shù)調(diào)整樹種競爭關(guān)系，以表達(dá)林木擁擠程度的密集度調(diào)整林木的擁擠程度，用“一桿秤”即健康森林的結(jié)構(gòu)特征實時度量經(jīng)營效果。
打出森林經(jīng)營“中國牌”
據(jù)有關(guān)專家介紹，我國森林面積雖然有明顯增加，森林覆蓋率也由新中國成立初期的8.6%上升到了21.36%，但質(zhì)量不高、功能不強的狀況仍很突出?，F(xiàn)有森林生態(tài)功能等級為“好”的僅占13%。
2014年，習(xí)近平總書記曾批示要求：穩(wěn)步擴大森林面積，提升森林質(zhì)量，增強生態(tài)功能。這是黨中央在提出森林覆蓋率、森林蓄積量增長目標(biāo)之后，首次明確提出增強森林生態(tài)功能。
面對如此高的要求，作為國家級林業(yè)科研機構(gòu)中國林科院科技隊伍中重要一員的惠剛盈說：“只有森林結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，林木才能保持健康穩(wěn)定的狀態(tài)，森林功能才能得到最大限度的發(fā)揮?！?
那，什么是結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營？
面對提出的問題，惠剛盈解釋道：“結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營最突出的特點在于既能準(zhǔn)確地描述林分的狀態(tài)，又能制定有針對性的經(jīng)營措施，指導(dǎo)經(jīng)營者遵循經(jīng)營方向，對林分進(jìn)行結(jié)構(gòu)量化調(diào)整。也就是遵循‘以樹為本、培育為主、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生態(tài)優(yōu)先’的理念，培育健康穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)高效的森林生態(tài)系統(tǒng)。與傳統(tǒng)森林經(jīng)營相比，結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營應(yīng)該說更為科學(xué)，且見效快?！?
目前，傳統(tǒng)的森林經(jīng)營主要強調(diào)的是功能，經(jīng)營效果評價采用的也是功能評價。眾所周知，林業(yè)生產(chǎn)周期長、見效慢，一般需要十幾年甚至幾十年才可見效。因此一旦森林經(jīng)營出現(xiàn)問題，就將造成不可挽回的巨大損失。
而結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營完全不同，它用林分狀態(tài)評價森林經(jīng)營效果。通過開展結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營，林分狀態(tài)能在較短時間內(nèi)發(fā)生改變。通過掌握林分狀態(tài)，經(jīng)營者可及時合理地調(diào)整經(jīng)營措施，從而有效地保證經(jīng)營目標(biāo)的實現(xiàn)。
惠剛盈等創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營理論與技術(shù)，不僅為培育健康穩(wěn)定的森林找到了科學(xué)的方法，而且與美國的生態(tài)系統(tǒng)管理、德國的近自然森林經(jīng)營、法國和瑞士的檢查法、加拿大的“模式林”相比，以狀態(tài)指標(biāo)衡量經(jīng)營效果的結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營同樣具有開創(chuàng)性，有關(guān)內(nèi)容被德國哥廷根大學(xué)載入了森林經(jīng)理學(xué)教材。
可以說，結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營不僅為我國，甚至為世界提出了嶄新的科學(xué)方法，在世界森林經(jīng)營理念與技術(shù)中，打出了一張“中國牌”，為有效提升我國林學(xué)在國際上的地位發(fā)揮了重要作用。
理論與技術(shù)雙革新
“首次”、“開創(chuàng)性”、“解決世界性難題”、“領(lǐng)先國際水平”……這些驕人的詞匯充分體現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營理率念與技術(shù)項目”的創(chuàng)新要點所在。
惠剛盈說：“項目主要在森林結(jié)構(gòu)分析方法、森林調(diào)查技術(shù)、森林經(jīng)營理論與技術(shù)三個方面取得了重大突破?！?
在森林結(jié)構(gòu)分析方法創(chuàng)新方面，惠剛盈率領(lǐng)的科研團隊系統(tǒng)地提出了基于相鄰木關(guān)系的森林空間結(jié)構(gòu)量化分析方法。
長期以來，森林結(jié)構(gòu)沒有量化，“林子有多密、混交程度、林木分布如何”等結(jié)構(gòu)特征無法準(zhǔn)確描述，只能含糊表達(dá)?；輨傆韧ㄟ^設(shè)定角尺度、混交度、大小比數(shù)、密集度4個結(jié)構(gòu)參數(shù)，構(gòu)建林分空間結(jié)構(gòu)參數(shù)體系，分析、測量單棵以及和它相鄰最近的4棵林木，最終將整個區(qū)域的森林結(jié)構(gòu)描述清楚。這一突破性成果為量化表達(dá)森林空間結(jié)構(gòu)、揭示森林結(jié)構(gòu)與林木競爭、森林結(jié)構(gòu)與樹種空間多樣性的關(guān)系提供了科學(xué)方法。
在森林調(diào)查技術(shù)創(chuàng)新方面，首次提出了空間與非空間結(jié)構(gòu)信息一體化點抽樣調(diào)查與分析技術(shù)。傳統(tǒng)調(diào)查是以標(biāo)準(zhǔn)地法為主，即通過打樣地，測量每棵樹的胸徑、冠幅等內(nèi)容獲取調(diào)查數(shù)據(jù)。而點抽樣調(diào)查則破解了在山高坡陡的險峻之地?zé)o法開展標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查之難題。即從林分中一個隨機點開始，走蛇形線路，每隔一定距離（調(diào)查的參照樹最近4株相鄰木不重復(fù)）設(shè)立一個抽樣點。以激光判角器作為輔助設(shè)備，調(diào)查距抽樣點最近4株胸徑≥5cm的單木的空間結(jié)構(gòu)參數(shù)及其屬性。
通過隨機調(diào)查49個不重復(fù)的抽樣點，以及49個點最近的4棵樹，所得出的結(jié)構(gòu)參數(shù)和大小，可實現(xiàn)林分調(diào)查結(jié)果95%以上的準(zhǔn)確率。這一開創(chuàng)性調(diào)查方法不僅確保了調(diào)查精度，而且也大幅降低了調(diào)查成本。經(jīng)對比，點抽樣調(diào)查3人即可完成，用工量僅為傳統(tǒng)3塊標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查的1/5。
在森林經(jīng)營理論與技術(shù)創(chuàng)新方面，惠剛盈等創(chuàng)造性地提出了基于空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的森林經(jīng)營技術(shù)。
這是項目的最大研究成果，即結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營。經(jīng)營者可通過4個結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)查，再對林分狀態(tài)特點進(jìn)行分析，然后確定經(jīng)營目標(biāo)，最后利用結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，從而培育出健康穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)高效的森林。
成果鑒定專家組曾如此評價：“結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營理論與技術(shù)項目”形成了一套包括理論基礎(chǔ)、調(diào)查方法、狀態(tài)分析和結(jié)構(gòu)調(diào)整以及經(jīng)營效果評價等完整的森林經(jīng)營理論與技術(shù)，對我國正在實施的天保工程、退耕還林工程和中幼林撫育提供了強有力的科技支撐。
多類實踐成效顯著
“參數(shù)眾多、專業(yè)性強，但在實際操作中卻十分簡單。”實施過結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營的人表達(dá)了相同的感受。
自2007年至今，結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營以其扎實的理論基礎(chǔ)、簡單的應(yīng)用操作，在我國東北、西北、西南、華北等林區(qū)開展了大面積的試驗與示范。實踐證明，其理論與技術(shù)不僅適用于多種森林類型，而且還可實現(xiàn)多種經(jīng)營目標(biāo)。
“結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營理論最初是針對天然林提出的，但我們針對人工水源涵養(yǎng)林進(jìn)行經(jīng)營，效果同樣顯著。”中國林科院華北林業(yè)實驗中心主任孫長忠研究員表示。
僅僅短短的三年時間，華林中心結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營實驗示范區(qū)與一山間小道之隔的村民林地形成了鮮明的對比。經(jīng)營后的林分健康狀況得到了明顯改善，林木的分布格局、樹種組成和直徑結(jié)構(gòu)得到了有效調(diào)整，林分的自然稀疏過程加速，質(zhì)量和生產(chǎn)力均得到了很大提升。
作為大面積推廣應(yīng)用的甘肅省小隴山林業(yè)實驗局來說，其結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營成效更為突出。
2007年始，實驗局共建立了不同森林類型固定監(jiān)測樣地79塊。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，經(jīng)營后的林分中，頂級樹種的優(yōu)勢度得以明顯提高，主要伴生樹種的競爭勢有所改善，林分空間結(jié)構(gòu)和樹種組成更加合理，生物多樣性得以保持甚至有明顯提高。通過對經(jīng)營林分與對照林分的對比得出，森林每公頃年生長量增加了1.4立方米以上，年生長率提高了58%。
如此顯著的成效，更加堅定了實驗局的信心，推廣應(yīng)用面積逐步加大，并在生產(chǎn)實踐中，總結(jié)出了一套易懂、易操作的“五字一句話”口訣——“觀、測、篩、選、定，五觀五優(yōu)一審輕”，即觀樹干定健康、觀樹種定混交、觀樹冠定密度、觀周圍定分布、觀大小定優(yōu)勢；優(yōu)先采伐無培育價值的林木、優(yōu)先采伐與目標(biāo)樹同種的林木、優(yōu)先采伐影響目標(biāo)樹生長的林木、優(yōu)先采伐分布在目標(biāo)樹一側(cè)的林木、優(yōu)先采伐達(dá)到目標(biāo)直徑的林木；按照同一標(biāo)準(zhǔn)（即健康穩(wěn)定森林的普遍特征）審視作業(yè)設(shè)計，評價經(jīng)營是否以輕度人為干擾方式實現(xiàn)了既定經(jīng)營目標(biāo)。
截至2014年底，項目在我國東北、西北、西南、華北等林區(qū)開展了大面積的試驗與示范。共建立89塊長期定位監(jiān)測樣地，試驗示范林面積5360畝，推廣總面積659000畝。長期的經(jīng)營實踐和研究表明，結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營既能準(zhǔn)確地描述林分的狀態(tài)，確定森林經(jīng)營方向，又能夠指導(dǎo)經(jīng)營者制定有針對性的經(jīng)營措施，能明顯改善林分健康狀況，改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，提高森林質(zhì)量和生產(chǎn)力，促進(jìn)森林多效益的發(fā)揮。與對照林相比，每公頃年生長量可增加1.0～1.4立方米，年生長率可提高30%～58%。
我國現(xiàn)有天然林1.2億公頃，若在我國的1/3-1/2天然林中應(yīng)用結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營技術(shù)，按此推算，每年可增加森林蓄積2030～8540萬立方米，可多吸收二氧化碳3970～16704萬噸，釋放氧氣2899～12195萬噸，固碳1082～4551.5萬噸。
扎實的理論基礎(chǔ)，簡單的應(yīng)用操作，突出的經(jīng)營成果，結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營獲得了示范推廣單位的高度評價：培育健康穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)高效的森林并不難。從長遠(yuǎn)的角度來看，大面積推廣應(yīng)用結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營理論與技術(shù)，可解決我國森林資源可持續(xù)發(fā)展與利用之間的矛盾，提高我國森林質(zhì)量，增強我國森林生態(tài)功能，有效維護我國生態(tài)安全。
惠剛盈說，實現(xiàn)人工林的分布格局、樹種混交、大小空間配置、林分擁擠程度和多樣性等因子趨于合理和不斷的優(yōu)化，促進(jìn)我國人工林不斷向健康穩(wěn)定的方向發(fā)展，實現(xiàn)人工林的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益的持續(xù)發(fā)揮，促進(jìn)人工林經(jīng)營向可持續(xù)經(jīng)營轉(zhuǎn)變，是我們目前正在進(jìn)行的科研課題。我們已經(jīng)在京西側(cè)柏、油松、華北落葉松林、南方的杉木林等人工林中開始進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化森林經(jīng)營試驗，有待進(jìn)一步總結(jié)經(jīng)驗，提出適合人工林的經(jīng)營規(guī)則。
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