树木静静地站在蓝天下,阳光透过绿荫散落林间,树叶伴随微风沙沙起舞,溪沟里清澈流水潺潺。这是王彦辉、于澎涛研究员及其森林水文研究团队一直向往和竭力构筑的“风景”。
森林同时有涵养水源、控制侵蚀,调节气候,维护生物多样性等多种功能,但这些功能随环境条件和森林结构而变,且经常存在矛盾,如增加森林一般会减少河川径流,所以旱区一定要“以水定绿”,努力满足社会的森林多种功能需求。
在宁夏六盘山、甘肃祁连山、黄土高原泾河流域等地,王彦辉和于澎涛持续二十多年研究林水协调多功能管理,长期的实践探索和丰富的成果积累,让他们对“三北”地区林业高质量发展有更深入的思考。
“三北旱区林业建设要以水定绿,因地制宜,合理布局,要有整体全面的系统思维,追求多功能优化和利于区域可持续发展。”因此,他们围绕“为啥造林、造多少林、在哪造林、造什么林、如何管理、怎么资助”一系列关键问题,通过深耕探索,给出了优化发展路径。
对为什么造林的问题,需确定多功能目标,不是仅追求森林面积和木材蓄积,而是要进行多功能林业区划和发展规划,走多功能林业道路。
对造多少林的问题,格外需要考虑水土资源的植被承载力。如黄土高原限制造林的关键是降水量低。黄土区潜在森林覆盖率与年降水量有多段关系,在300—450mm时变化在0~10%,其中低于400mm时基本为0%,不是高于400mm就能随意到处造林;当年降水量升至540mm时,潜在森林覆盖率急升到100%,对降水非常敏感;之后维持在100%。潜在森林覆盖率空间差异很大,需分区精细规划潜在森林覆盖率目标。此外,必须考虑其他土地利用和水资源等限制,因为增加森林会减少产流,可利用统计关系计算满足流域供水安全的森林覆盖率,如在年降水量600mm和维持40mm年产流时为23%。
对在哪造林的问题,需全面考虑水分和热量等限制,选择适宜地点,以便提高成活率和生长量并优化多功能供给。如甘肃祁连山区青海云杉林空间分布存在海拔和坡向边界,建立了边界线模型和确定了上、下林线的气温和降水阈值,还发现受土壤厚度≥40cm及坡位限制,在海拔<2800m、2800—2900m、>2900m时森林分别生长在坡下、坡下和坡中、整个坡面。需基于多因子影响进行立地分类,合理选择造林地点。
对造什么林的问题,要遵循“适地适树”原则,在适宜地点,针对适宜目标,选择适宜树种。除追求树木成活率和生长量外,还要强调多功能导向。应用乡土树种一般会提高森林的稳定性和多功能性,但往往受限于缺乏育苗和造林技术。宁夏农林科学院固原分院的余治家团队多年开展了六盘山区乡土树种育苗和造林技术攻关,收集、评价了47个乡土树种,攻克了10个难育苗树种的繁育技术,创新了6个树种的轻简化育苗方法,集成创新和推广了乡土树种抗旱及近自然造林技术,效益显著。
在造林方面要依次考虑自然环境、土地利用、水资源总量和配置、社会经济、均衡发展等限制,每个决策环节都要有强力科技支撑。要想构建多功能森林分布格局,需认真总结以往宝贵经验,但越来越依靠分布式生态水文模型和决策支持系统。在黄土高原泾河流域开发了“区域水资源植被承载力计算系统”,可定量确定满足年径流要求的森林的数量(森林覆盖率)、质量(叶面积指数、密度等)和分布格局(落到地块)。毫无疑问,发展多功能林业决策支持系统是个循序渐进的长期过程,也是实现科学决策的必然需求。
如何管理森林,也是林业高质量发展的重要环节,而且随可造林土地面积减少和多功能利用要求提高,会越来越重要,需实施多功能优化管理。基于对六盘山区华北落叶松林和辽东栎林及黄土区刺槐林的研究,提出了林分多功能经营决策步骤:立地质量调查与分类-确定各类立地的功能优先性-调查现有林分结构特征-诊断现有林分结构与功能-编制面向森林结构/功能的管理计划。量化不同立地的多功能森林理想结构,是必须解决的技术关键。为此,基于华北落叶松林研究提出了三个水平的理想结构。研究表明,多功能管理确能提高主导功能(如产水)并兼顾其他功能,实现提质增效。
对怎么资助多功能森林管理的问题,必须格外重视,因为森林很多生态功能都有强烈外部性,经营者和受益者空间分离,所以离不开生态补偿。从促进森林多功能利用角度看,现有生态补偿有严重缺陷,尤其以单功能补偿为主和不能精准补偿,这会降低森林多功能价值。非常需要探索多功能补偿,从而保障森林多功能经营的经费支持和林农收入。虽然近年来提出了多功能生态补偿体系框架和关键研究需求,但仍需顶层设计和整体布局,加强研究和探索应用。发展完善多功能生态补偿是个长期艰巨任务,也是王彦辉、于澎涛研究团队未来探索的一个主要方向。
林业高质量发展,是王彦辉、于澎涛及其团队追逐的梦想和绘制的未来。“功能造林,立在千秋。”他们这样说,也一直这样做。(中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所供稿)
(责编:张若涵)