劉世榮，楊予靜，王 暉

中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院森林生態(tài)環(huán)境與保護(hù)研究所，國(guó)家林業(yè)局森林生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100091

人工林在全球森林資源中扮演著重要角色，是緩解采伐天然林資源提供木材供給的有效補(bǔ)充。一方面，人工林的迅速發(fā)展提供了各種木材和非木材產(chǎn)品，另一方面還提供了多重生態(tài)調(diào)節(jié)服務(wù)，對(duì)生態(tài)修復(fù)、景觀重建和環(huán)境改善發(fā)揮著重要作用[1]。20世紀(jì)80年代至今，世界各國(guó)通過(guò)人工造林或再造林，發(fā)展工業(yè)用材林、生態(tài)公益林等各種不同用途的人工林，使全球人工林面積和蓄積呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。中國(guó)人工林面積居世界首位，也是增長(zhǎng)速度最快的國(guó)家。但是，目前我國(guó)人工林總體上質(zhì)量不高、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益較低，急需提升人工林的質(zhì)量及其多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。在氣候變化和人類對(duì)森林資源的經(jīng)營(yíng)日益增加并呈現(xiàn)多元化的大背景下，探索兼顧經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益、面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的人工林可持續(xù)的理論與實(shí)踐途徑非常必要。本文系統(tǒng)分析了我國(guó)和世界人工林的發(fā)展歷史、現(xiàn)狀、面臨的問(wèn)題，在學(xué)習(xí)借鑒世界其它國(guó)家人工林經(jīng)營(yíng)理論與實(shí)踐成果和總結(jié)我國(guó)已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出了我國(guó)人工林經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變的思路和策略。中國(guó)人工林經(jīng)營(yíng)將以面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量與效益提升為核心，多層次、多尺度權(quán)衡與協(xié)調(diào)好人工林生態(tài)系統(tǒng)的多目標(biāo)服務(wù)，倡導(dǎo)并實(shí)施人工林生態(tài)系統(tǒng)適應(yīng)性經(jīng)營(yíng)策略，提高人工林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化的抵抗能力和適應(yīng)多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)變化的韌性。

1 中國(guó)人工林的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

世界各國(guó)的國(guó)情和林業(yè)經(jīng)營(yíng)管理策略不同，所以，不同國(guó)家的人工林發(fā)展規(guī)模、經(jīng)營(yíng)模式和人工林的質(zhì)量與效益各異。1990—2015年世界人工林面積增加1.2億hm2，年均增長(zhǎng)量約450萬(wàn)hm2[2]，占世界森林總面積的比例從4.11%增長(zhǎng)至7.25%(圖1)。隨著我國(guó)對(duì)木材需求日益增長(zhǎng)和生態(tài)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的不斷提高，大規(guī)模的造林和再造林促使我國(guó)人工林面積和蓄積不斷增加。目前我國(guó)人工林保存面積6933萬(wàn)hm2、蓄積24.83億m3，占有林地的比重呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，人工林面積繼續(xù)保持世界首位(圖2)。杉木(Cunninghamialanceolata)、落葉松(Larixgmelinii)、馬尾松(Pinusmassoniana)、楊樹(Populusspp.)、桉樹(Eucalyptusspp.)、櫟類(Quercusspp.)、樺木(Betulaspp.)是我國(guó)主要的人工造林樹種[3]。

20世紀(jì)50—70年代，也即我國(guó)人工林發(fā)展的初期階段，人工林主要是天然林采伐后跡地人工更新和營(yíng)建的人工針葉純林，以生產(chǎn)木材為首要經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。1980年后，為滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)木材需求的剛性增長(zhǎng)，我國(guó)提出了人工速生豐產(chǎn)林培育；1990年提出了工業(yè)用材林培育，1994年開始提出以建設(shè)生態(tài)公益林為主、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益兼顧、可持續(xù)發(fā)展的原則。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的壓力增大，人工林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)不斷調(diào)整和改變，經(jīng)歷了從單一經(jīng)營(yíng)目標(biāo)以木材生產(chǎn)為主逐漸向著人工林多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能提升的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。這期間，中國(guó)林業(yè)已經(jīng)進(jìn)入由以木材生產(chǎn)為主向生態(tài)建設(shè)為主的歷史性重大轉(zhuǎn)變，確立了生態(tài)建設(shè)、生態(tài)安全和生態(tài)文明的“三生態(tài)”戰(zhàn)略思想，人工林的建設(shè)更加強(qiáng)調(diào)在植被恢復(fù)、退化土地與景觀重建、生物多樣性保護(hù)，以及水土流失防治和涵養(yǎng)水源等改善生態(tài)環(huán)境方面的重要作用。

近年來(lái)，全球氣候變化不斷加劇并成為世界上最為關(guān)注的重大環(huán)境問(wèn)題。在此背景下，造林再造林和森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)成為全球氣候變化公約框架下固碳減排、應(yīng)對(duì)氣候變化的重要措施，如何提高人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量、碳匯潛力和土壤碳固持功能已經(jīng)納入人工林的經(jīng)營(yíng)管理范疇。2016年11月和2017年2月，國(guó)家林業(yè)局和中共中央、國(guó)務(wù)院相繼提出“繼續(xù)實(shí)施林業(yè)重點(diǎn)生態(tài)工程，推動(dòng)森林質(zhì)量精準(zhǔn)提升工程建設(shè)”；2017年10月黨第十九次全國(guó)代表大會(huì)的報(bào)告中明確提出：實(shí)施重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程，優(yōu)化生態(tài)安全屏障體系，構(gòu)建生態(tài)廊道和生物多樣性保護(hù)網(wǎng)絡(luò)，提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性。在中國(guó)全面建設(shè)小康社會(huì)的決勝時(shí)期，人工林的發(fā)展也必然響應(yīng)和順應(yīng)新時(shí)期國(guó)家總體戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)變，人工林將呈多元化的發(fā)展格局，在某些特定區(qū)域仍然突出高效木材生產(chǎn)為主導(dǎo)功能，但在更廣泛區(qū)域內(nèi)，提升人工林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量與效益將成為主要目標(biāo)。為此，需要探索有效權(quán)衡和協(xié)同不同地區(qū)、不同人工林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的主導(dǎo)功能與多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)，籍以全面地發(fā)揮人工林生態(tài)系統(tǒng)在木材供給、改善生態(tài)環(huán)境及應(yīng)對(duì)氣候變化等多方面的重要作用。

圖1 世界人工林面積占森林面積的百分比Fig.1 The percentage of planted forest area to forest area in the world數(shù)據(jù)來(lái)源于《全球森林資源評(píng)估報(bào)告(2015)》[4]

圖2 我國(guó)歷次森林資源清查人工林比重變化 Fig.2 The percentage of planted forest area to forest area in China during the previous National Forest Inventories

2 人工林發(fā)展過(guò)程中面臨的問(wèn)題與成功經(jīng)驗(yàn)

2.1 人工林發(fā)展面臨的主要問(wèn)題

盡管我國(guó)森林資源的面積和蓄積呈現(xiàn)了較長(zhǎng)時(shí)間的持續(xù)增長(zhǎng)，但是我國(guó)森林資源總量仍舊相對(duì)不足、質(zhì)量不高、分布不均。首先，人工林經(jīng)營(yíng)管理粗放，單位蓄積量和生產(chǎn)力較低，經(jīng)濟(jì)效益不高，人工林面臨著面積不斷擴(kuò)張而質(zhì)量卻明顯下降的矛盾[5]。以往造林中劈山、煉山和大面積皆伐作業(yè)等粗放的經(jīng)營(yíng)方式，嚴(yán)重影響了人工林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)[6]。長(zhǎng)期以來(lái)，人工林經(jīng)營(yíng)過(guò)分重視和追求短期的生產(chǎn)力與經(jīng)濟(jì)利益，偏重于人工更新和同齡純林培育模式，忽視了森林的自然演替規(guī)律、天然更新、森林健康和多目標(biāo)近自然經(jīng)營(yíng)，對(duì)造林地的潛在植被、群落的演替及養(yǎng)分狀況等重視不足；同時(shí)，受到林業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)落后、林區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡以及森林經(jīng)營(yíng)管理體制和機(jī)制不順等主觀客觀多方面因素的制約，人工林經(jīng)營(yíng)缺乏行之有效的、貫穿長(zhǎng)遠(yuǎn)的科學(xué)理論指導(dǎo)和適合不同地區(qū)人工林類型的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)技術(shù)體系，最終成為導(dǎo)致人工林質(zhì)量和效益低下的主要原因。

其次，我國(guó)人工林普遍存在林分結(jié)構(gòu)單一，生物多樣性下降，多代連作導(dǎo)致地力衰退，生態(tài)系統(tǒng)功能逐漸退化，影響人工林生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。在我國(guó)，集中連片、品種單一、連綿百千公頃的人工純林十分普遍。趨于針葉化的、成片高密度人工林往往導(dǎo)致土壤酸化，林下灌、草難以生長(zhǎng)形成喬-灌-草垂直空間結(jié)構(gòu)的森林群落。與天然林相比，人工林常表現(xiàn)出物種多樣性低、生態(tài)穩(wěn)定性差、病蟲害頻發(fā)、抵御氣候?yàn)?zāi)害能力弱等特點(diǎn)[7]。傳統(tǒng)的人工林經(jīng)營(yíng)以木材生產(chǎn)為主，頻繁的短輪伐作業(yè)干擾方式也會(huì)降低人工林群落物種多樣性。與此同時(shí)，人工林樹種單一、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單導(dǎo)致養(yǎng)分歸還緩慢、土壤微生物受地被物抑制，致使杉木、落葉松、楊樹等主要人工林土壤肥力下降[1]，人工純林土壤養(yǎng)分隨著同種連栽而嚴(yán)重消耗[8]。

再次，受可利用土地資源的限制、立地條件制約和氣候變化的脅迫影響，我國(guó)人工林面積繼續(xù)擴(kuò)展的空間十分有限。第八次全國(guó)森林資源清查結(jié)果顯示，現(xiàn)有可用于造林的林地面積為4982萬(wàn)hm2，其中有2642萬(wàn)hm2的林地(約占53%)位于年降水量少于400 mm的區(qū)域，水分條件是該區(qū)域人工造林的最大的制約因素；剩余的2340萬(wàn)hm2林地(約占47%)雖然處在降水量超過(guò)了400 mm，但是有36%的林地受地形、土壤、海拔等立地條件限制，導(dǎo)致造林成功相當(dāng)困難[9]。鑒于我國(guó)幅員廣闊、氣候區(qū)多樣、經(jīng)濟(jì)社會(huì)狀況差異與需求不同，延續(xù)單一樹種粗放式的傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)模式難以為繼，已不能適應(yīng)現(xiàn)階段我國(guó)人工林的發(fā)展變化趨勢(shì)。

此外，人工林天然更新和生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)功能差。天然更新是樹木利用自身繁殖能力形成新一代幼林的過(guò)程，是一種低投入、高產(chǎn)出的森林培育方式。人工林的天然更新主要受樹木的遺傳性和外界環(huán)境綜合因素影響；林分結(jié)構(gòu)、林地枯落物與地被物以及經(jīng)營(yíng)措施是影響人工林天然更新的重要因子[10]。目前，我國(guó)絕大部分人工林通常是采伐后進(jìn)行植苗造林、直播或飛播的方式進(jìn)行更新，使得現(xiàn)存人工林大多為同齡純林。由于無(wú)性系造林導(dǎo)致生理老化或成熟效應(yīng)(cyclophysis)、遺傳多樣性下降和年齡結(jié)構(gòu)、林分成熟期一致，同時(shí)缺少類似天然林更新時(shí)的林窗條件，所以，后代更新生長(zhǎng)受到限制。目前，我國(guó)人工林經(jīng)營(yíng)中天然更新及其近自然化演替完整過(guò)程的成功案例尚無(wú)先例。

2.2 世界人工林發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)借鑒

綜合分析我國(guó)人工林的發(fā)展現(xiàn)狀，可以看出我國(guó)人工林的發(fā)展水平仍處于起步階段。我國(guó)人工林大多為針葉純林、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗逆性差、生態(tài)服務(wù)功能低，人工林經(jīng)營(yíng)管理尚未實(shí)現(xiàn)集約化、信息化、機(jī)械化和智能化，導(dǎo)致人工林經(jīng)營(yíng)的質(zhì)量和效益還落后于國(guó)際上的林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，例如，美國(guó)、澳大利亞、新西蘭、德國(guó)等。這些林業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，人工林經(jīng)營(yíng)的理論和技術(shù)相對(duì)比較成熟和完善，已經(jīng)步入人工林高效集約經(jīng)營(yíng)和多功能利用的可持續(xù)發(fā)展道路。

美國(guó)20世紀(jì)后期就已提出了以生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)為主導(dǎo)的新林業(yè)，強(qiáng)調(diào)充分發(fā)揮林業(yè)的多功能，進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間、大范圍的不同層次的林業(yè)規(guī)劃。在森林經(jīng)營(yíng)實(shí)踐中，依據(jù)綜合生態(tài)系統(tǒng)管理的理念，將景觀自然干擾體系、野生動(dòng)植物多樣性保護(hù)、水文與水資源調(diào)節(jié)、森林演替與景觀動(dòng)態(tài)變化和森林資源經(jīng)營(yíng)利用有機(jī)結(jié)合和統(tǒng)籌考慮來(lái)構(gòu)建合理的林分結(jié)構(gòu)和景觀格局，在動(dòng)態(tài)變化的環(huán)境下保持生態(tài)系統(tǒng)健康與完整性，維持生態(tài)過(guò)程、天然更新能力和生物多樣性，最終實(shí)現(xiàn)森林資源的可持續(xù)開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[11]。森林實(shí)行多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)，包括木材業(yè)、森林旅游、休閑文化等，以及生物多樣性保護(hù)與生態(tài)壞境改善等生態(tài)功能，森林資源隨國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化的進(jìn)程穩(wěn)步增長(zhǎng)。美國(guó)大面積人工林主要集中在水熱條件比較好的東南部地區(qū)，以私有林和林業(yè)公司為經(jīng)營(yíng)主體，已經(jīng)建立起來(lái)集約、高效的現(xiàn)代化人工林經(jīng)營(yíng)體系，實(shí)現(xiàn)了人工林作業(yè)體系的專業(yè)化、信息化和機(jī)械化。與之類似，澳大利亞人工林集約經(jīng)營(yíng)的思想是在區(qū)分不同區(qū)域的森林主導(dǎo)功能和一般功能的基礎(chǔ)上，通過(guò)可持續(xù)經(jīng)營(yíng)維持以生態(tài)服務(wù)為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)三大效益的和諧統(tǒng)一，滿足社會(huì)對(duì)林業(yè)的多樣化需求[12]。在德國(guó)，20世紀(jì)60年代開始推行森林效益理論和森林多功能理論，90年代后開始大力推行近自然林業(yè)，堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先的原則，通過(guò)林分改造將同齡林變成了異齡林，單層林變成了復(fù)層林，針葉林變成了針闊混交林，顯著提高了林分質(zhì)量和生產(chǎn)力，以及人工林的生物多樣性和生態(tài)穩(wěn)定性[13]。

新西蘭在人工林經(jīng)營(yíng)方面也取得了巨大成就，用僅占國(guó)內(nèi)森林總面積約21%的人工林完全滿足國(guó)內(nèi)木材需求；同時(shí)，還能提供大量的林產(chǎn)品出口。新西蘭人工林發(fā)展初期經(jīng)歷了兩個(gè)階段：第一階段，由于缺少科學(xué)理論的指導(dǎo)，樹種選擇失誤導(dǎo)致造林面積增加而質(zhì)量下降；第二階段，依靠先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)實(shí)施了人工林集約高效的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，通過(guò)引進(jìn)了適宜樹種、林木良種選育和科技成果推廣應(yīng)用，人工林的生產(chǎn)力、材質(zhì)與林地質(zhì)量得到了顯著提高[14]。自1925年以來(lái)，經(jīng)過(guò)了多次規(guī)?；炝?，逐漸確立并鞏固了人工林在新西蘭林業(yè)發(fā)展中的重要地位。通過(guò)引入多種外來(lái)樹種和經(jīng)營(yíng)實(shí)踐，由一開始的多樹種混交栽植轉(zhuǎn)變?yōu)橐暂椛渌?Pinusradiata)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的單一栽植模式(占人工林種植面積的90%)，依據(jù)經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和定向培育的最終產(chǎn)品采取不同的撫育間伐措施，創(chuàng)建了規(guī)?；⒓s化的人工林現(xiàn)代經(jīng)營(yíng)體系[15]。在追求速生、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和短輪伐期目標(biāo)的同時(shí)，為工業(yè)特殊用途培育高質(zhì)量、優(yōu)質(zhì)木材，提高木材利用率，追求人工林經(jīng)營(yíng)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的最大化[16]。另外，新西蘭以輻射松人工純林為經(jīng)營(yíng)主體，十分重視輻射松種質(zhì)資源的收集、保存和選育，構(gòu)建不同種源和品種培育體系，提高人工林的遺傳多樣性籍以提高人工林的健康、生態(tài)穩(wěn)定性，抵御環(huán)境變化脅迫和病蟲害危害的能力。

綜上所述，世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展階段和自然環(huán)境條件不同，人工林經(jīng)營(yíng)的發(fā)展思路、技術(shù)模式和實(shí)踐途徑有所差異。但是，縱觀世界各國(guó)人工林發(fā)展的成功經(jīng)驗(yàn)，不難看出其優(yōu)惠的政策扶持、合理的經(jīng)營(yíng)管理體制、集約化高效經(jīng)營(yíng)機(jī)制和產(chǎn)學(xué)研緊密結(jié)合科技支撐體系，為人工林持續(xù)穩(wěn)定健康發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，營(yíng)造了良好的內(nèi)外部環(huán)境。顯然，隨著中國(guó)林業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)步入新時(shí)期，林業(yè)發(fā)展的內(nèi)外部環(huán)境和面臨的問(wèn)題正在發(fā)生深刻變化，探索具有中國(guó)特色的、人與自然和諧的林業(yè)發(fā)展道路和實(shí)踐途徑，需要吸收借鑒國(guó)際上林業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的人工林經(jīng)營(yíng)的先進(jìn)理念、寶貴經(jīng)驗(yàn)和成功模式。

3 我國(guó)人工林多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)的理論遵循與對(duì)策

3.1 應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)理論，改善人工林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能

針對(duì)我國(guó)人工林退化或潛在退化危險(xiǎn)和不可持續(xù)的營(yíng)林方式，應(yīng)該倡導(dǎo)遵循森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)理論來(lái)指導(dǎo)開展人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)實(shí)踐。森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)是一種綜合的、相互聯(lián)系的、全面動(dòng)態(tài)的理念與技術(shù)體系，通過(guò)修復(fù)和長(zhǎng)期保持生態(tài)系統(tǒng)的整體功能，提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量和效益。近年來(lái)，森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)已發(fā)展成為一個(gè)包括生態(tài)系統(tǒng)功能、生物多樣性、景觀格局與過(guò)程和人類社會(huì)等重要概念在內(nèi)的綜合集成科學(xué)理念。

森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)通常包括兩個(gè)層級(jí)：(1)森林群落內(nèi)不同層次，即地上植被和地下生態(tài)系統(tǒng)功能的綜合考慮；(2)森林群落間不同經(jīng)營(yíng)斑塊水平在生態(tài)系統(tǒng)尺度的調(diào)整和配置，形成合理的森林景觀格局。首先，生態(tài)系統(tǒng)中植物-土壤相互作用反饋系統(tǒng)[17]會(huì)影響植物群落多樣性[18]、植被生長(zhǎng)[19]、生產(chǎn)力與長(zhǎng)期演替[20]。因此，直接作用于地下生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)措施，同樣能夠達(dá)到提高林分整體生態(tài)功能的效果。例如，林分撫育措施通過(guò)調(diào)整樹種組成可改變林地的凋落物組成，進(jìn)而影響到凋落物分解和養(yǎng)分循環(huán)[19]。其次，將生態(tài)功能互補(bǔ)并具有相互間增益效果的人工林群落在空間上合理配置，是綜合發(fā)揮不同生態(tài)功能并加速生態(tài)系統(tǒng)向自然群落演替的科學(xué)手段。在景觀尺度上，根據(jù)生物地理氣候、土地覆蓋結(jié)構(gòu)、生物多樣性分布和水文水資源格局的空間異質(zhì)性，構(gòu)建綜合的山水林田湖草復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系[21]，將各景觀要素(如不經(jīng)營(yíng)但受保護(hù)的森林、高度集約化經(jīng)營(yíng)的人工林、自然濕地、河岸緩沖帶和斑塊間的生態(tài)廊道等)有機(jī)相連構(gòu)筑景觀的多樣性、連通性和穩(wěn)定性，這是改善人工林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能、發(fā)揮不同生態(tài)系統(tǒng)的多種服務(wù)功能，以及提高景觀可持續(xù)性的最有效的手段。

3.2 調(diào)整人工林林分結(jié)構(gòu)，提高生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性

林分結(jié)構(gòu)調(diào)控是森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)的核心內(nèi)容，直接關(guān)系到人工林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、固碳能力與人工林的穩(wěn)定性。單一樹種的人工純林模式會(huì)出現(xiàn)凋落物不易分解或分解速度較慢，養(yǎng)分歸還速率低[22]，容易造成某些土壤養(yǎng)分元素的虧缺[23]，因此，人工林長(zhǎng)期地力和生產(chǎn)力維持已引起普遍關(guān)注。將大面積的低質(zhì)低效針葉人工純林改造成生產(chǎn)力高、固碳能力強(qiáng)、物種多樣性高的高質(zhì)、高效多功能的針闊混交林是目前林學(xué)、生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題[24]。

近年來(lái)，一種以林地的連續(xù)覆蓋和多功能培育為主要目標(biāo)的森林經(jīng)營(yíng)體系——近自然化改造，被應(yīng)用于人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)實(shí)踐[7]，調(diào)整林分的水平分布格局、樹種混交比例等空間關(guān)系促進(jìn)森林演替進(jìn)程[25]。通過(guò)近自然化改造，針葉純林的林分結(jié)構(gòu)和樹種組成發(fā)生改變[26]，必然改變林分生產(chǎn)力、物種多樣性和地下生態(tài)過(guò)程；近自然化改造能夠優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，顯著改善土壤理化性質(zhì)，提高林分生產(chǎn)力和物種多樣性[27-28]。研究發(fā)現(xiàn)，亞熱帶馬尾松人工林土壤微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)人工林樹種組成變化的響應(yīng)極為敏感[29]；固氮樹種馬占相思(Acaciamangium)引入改造桉樹人工純林后，土壤碳儲(chǔ)量、氮含量以及微生物多樣性顯著增加[30]。多樹種混交形成的地上植物的多樣性也同樣反映在混交林地下微生物群落組成的多樣性及其生態(tài)位分化，由此產(chǎn)生了生態(tài)功能耦合關(guān)系的復(fù)雜性、協(xié)同性和互補(bǔ)性。但是，近自然的經(jīng)營(yíng)模式對(duì)基于樹種多樣性的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的提升機(jī)制尚需進(jìn)一步的深入研究，進(jìn)而更有針對(duì)性的提出不同地區(qū)、不同樹種的人工林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)對(duì)策。

人工林結(jié)構(gòu)調(diào)整也是提升林分質(zhì)量的重要措施，因此是人工林經(jīng)營(yíng)研究和實(shí)踐的重點(diǎn)和核心問(wèn)題。近些年，許多學(xué)者開展了不同地區(qū)、不同森林類型的林分質(zhì)量的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)研究，旨在為我國(guó)森林結(jié)構(gòu)調(diào)整、景觀優(yōu)化配置、森林生態(tài)系統(tǒng)功能提升提供理論依據(jù)。除造林模式外，人工林發(fā)育階段/林齡[31]、整地方式[6]、施肥[32]等也顯著影響林地質(zhì)量。在氣候變化的背景下，適當(dāng)選用養(yǎng)分歸還速率快的樹種或營(yíng)建合理搭配的樹種混交組合將有助于提升人工林生態(tài)系統(tǒng)對(duì)氣候變化脅迫的抵抗能力和韌性，維持養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程和土壤保肥供肥能力。

3.3 提升人工林的固碳增匯功能，發(fā)揮減緩氣候變化的特殊作用

全球氣候變化已成不爭(zhēng)的事實(shí)，森林作為陸地生態(tài)系統(tǒng)最大的碳庫(kù)，對(duì)減緩大氣溫室氣體濃度上升具有不可替代的作用[33]。人工林作為森林資源重要的組成部分，與天然林一樣具有相同的吸收固持大氣二氧化碳的功能，在維護(hù)全球碳平衡和緩解全球氣候變化等方面的作用日益突顯。人工林既可通過(guò)擴(kuò)大造林面積增加人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)量，又可通過(guò)人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提升植被的碳儲(chǔ)量，并增加和保持其地下部分土壤的碳儲(chǔ)量[34]。

作為一種受人為調(diào)控的生態(tài)系統(tǒng)類型，人工林的樹種選擇、營(yíng)造方式、撫育措施等都可能直接或間接地影響人工林生態(tài)系統(tǒng)的碳固持功能。首先，造林方式直接影響人工林地上和地下生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量。人工林喬木層生物量碳是樹種生物量積累速度和碳密度共同作用的結(jié)果，具有不同生長(zhǎng)特性的樹種具有不同的碳密度和生長(zhǎng)速率[35]。樹種的種類、組成和林齡對(duì)土壤有機(jī)碳儲(chǔ)量均有顯著影響[36]。與國(guó)內(nèi)報(bào)道的杉木、桉樹等人工林多代連栽而導(dǎo)致林分生產(chǎn)力下降不同[37]，其他國(guó)家的研究表明人工林連栽并沒(méi)有明顯導(dǎo)致林地生產(chǎn)力下降[38-39]。確定合理輪伐期有助于維持人工林生態(tài)系統(tǒng)碳固存的持久性[40-41]。其次，人工撫育經(jīng)營(yíng)措施可增加單株林木的胸徑、樹高、冠幅和林分蓄積生長(zhǎng)，增加林下植被的種類數(shù)量和蓋度[42]，從而影響人工林生態(tài)系統(tǒng)的植被碳儲(chǔ)量；撫育間伐是影響林分凋落物分解和土壤碳積累的重要因素[43]。此外，森林采伐方式、采伐強(qiáng)度將影響林分生物量和生產(chǎn)力[44-45]，可能改變?nèi)斯ち值慕Y(jié)構(gòu)和土壤水熱條件從而影響林木的生長(zhǎng)及其碳儲(chǔ)量，也將改變土壤有機(jī)質(zhì)分解速率和土壤碳排放速率[44,46]。

4 中國(guó)人工林經(jīng)營(yíng)發(fā)展戰(zhàn)略與對(duì)策

面對(duì)我國(guó)人工林發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題和新時(shí)期社會(huì)對(duì)森林期望與需求的變化，通過(guò)科學(xué)合理的規(guī)劃與經(jīng)營(yíng)，發(fā)展優(yōu)質(zhì)、高效、穩(wěn)定、可持續(xù)的多功能人工林已成為一種主流趨勢(shì)?，F(xiàn)階段我國(guó)人工林經(jīng)營(yíng)體系仍呈現(xiàn)多元化的發(fā)展模式，在遵循我國(guó)現(xiàn)有的森林分類經(jīng)營(yíng)體系的基本構(gòu)架下，向發(fā)展兼顧經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益的多目標(biāo)森林經(jīng)營(yíng)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。我國(guó)人工林經(jīng)營(yíng)將更加關(guān)注在不同時(shí)間和空間尺度上有效權(quán)衡和協(xié)同好人工林生態(tài)系統(tǒng)的多種服務(wù)功能，并以提升人工林的質(zhì)量與效益為重點(diǎn)。

4.1 人工林面積擴(kuò)增轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ち仲|(zhì)量提升

鑒于人工林經(jīng)營(yíng)中存在的諸多問(wèn)題以及可利用土地空間的限制，我國(guó)人工林未來(lái)發(fā)展不可能再延續(xù)一味追求以擴(kuò)大人工林面積來(lái)實(shí)現(xiàn)人工林資源的增長(zhǎng)，必將從以擴(kuò)大造林面積為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕴岣攥F(xiàn)有人工林生產(chǎn)力和質(zhì)量為重點(diǎn)。未來(lái)造林、營(yíng)林更加注重林地單產(chǎn)的提高和森林質(zhì)量的提升[47]。制定人工林長(zhǎng)期可持續(xù)多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)方案，通過(guò)量化和分析林分結(jié)構(gòu)、立地條件，不斷調(diào)整人工林結(jié)構(gòu)、景觀配置，實(shí)施健康經(jīng)營(yíng)、生物多樣性保護(hù)、病蟲害與森林火險(xiǎn)防控，在不斷提高人工林木材產(chǎn)量的同時(shí)，更加重視提高人工林林分質(zhì)量和生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能。

4.2 盲目粗放經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)變?yōu)槎ㄏ蚣s高效經(jīng)營(yíng)

傳統(tǒng)的森林經(jīng)營(yíng)以木材生產(chǎn)為主要目標(biāo)，且只注重木材產(chǎn)量而非木材質(zhì)量，以短輪伐期皆伐、煉山和多代連栽為主要經(jīng)營(yíng)方式，森林經(jīng)營(yíng)方案往往缺乏明晰的定向培育目標(biāo)或最終收獲產(chǎn)品導(dǎo)向的目標(biāo)。在人工林經(jīng)營(yíng)由單一追求木材產(chǎn)量向多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)和質(zhì)量提升的跨越過(guò)程中，人工林經(jīng)營(yíng)將從過(guò)去盲目粗放經(jīng)營(yíng)向集約化、精細(xì)化、規(guī)?；?jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)變。森林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)不僅要增加木材產(chǎn)量，還要提高木材質(zhì)量。因此，人工林經(jīng)營(yíng)中應(yīng)該倡導(dǎo)培育大徑級(jí)優(yōu)質(zhì)材，提升基于材質(zhì)的木材經(jīng)濟(jì)價(jià)值和效益，力求森林經(jīng)營(yíng)得到良好的經(jīng)濟(jì)收益回報(bào)(economically viable)，這也是世界上發(fā)達(dá)國(guó)家在森林經(jīng)營(yíng)方案設(shè)計(jì)和經(jīng)營(yíng)實(shí)施效果評(píng)價(jià)所考慮的最重要指標(biāo)。在我國(guó)現(xiàn)行林業(yè)管理體制下，忽視了森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的成本效益評(píng)價(jià)，或缺乏基于市場(chǎng)機(jī)制的森林經(jīng)營(yíng)投入產(chǎn)出效益的客觀評(píng)價(jià)體系。為此，人工林集約高效經(jīng)營(yíng)需要從樹種選擇、種源篩選、造林模式、撫育管理和采伐方式等諸多森林經(jīng)營(yíng)環(huán)節(jié)改進(jìn)和調(diào)整，針對(duì)終極產(chǎn)品目標(biāo)進(jìn)行全周期作業(yè)設(shè)計(jì)，以最低的投入獲取最高的收益，最終實(shí)現(xiàn)人工林集約高效經(jīng)營(yíng)。

4.3 針葉或外來(lái)速生樹種人工林轉(zhuǎn)變?yōu)猷l(xiāng)土闊葉樹種或針闊混交人工林

培育鄉(xiāng)土闊葉人工林可以兼顧珍貴用材生產(chǎn)、生物多樣性保護(hù)、生態(tài)功能和生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性改善。建立鄉(xiāng)土闊葉樹種人工林和針闊混交林正逐漸將成為替代世界上大面積分布的針葉人工林最有前景的森林經(jīng)營(yíng)模式[5,24]。我國(guó)人工針葉純林占有較大的比例，例如，馬尾松、杉木和落葉松人工林約占人工林面積的32.2%，存在著潛在的地力衰退、病蟲害和森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)近自然的經(jīng)營(yíng)方式，將現(xiàn)存的大面積單層同齡人工針葉純林轉(zhuǎn)化成以鄉(xiāng)土闊葉樹種為主的復(fù)層異齡多樹種混交林，改善人工林樹種組成和群落結(jié)構(gòu)，充分利用自然力和天然更新機(jī)制，加速人工林的近自然演替進(jìn)程，增強(qiáng)森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抵御氣候變化脅迫的韌性，同時(shí)有助于提升地力、生產(chǎn)力和碳儲(chǔ)量。

4.4 單一木材生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)轉(zhuǎn)向面向生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)：權(quán)衡和協(xié)同調(diào)控

傳統(tǒng)上，人工林經(jīng)營(yíng)專注木材產(chǎn)量或質(zhì)量等經(jīng)濟(jì)屬性，而當(dāng)今社會(huì)對(duì)森林需求的變化更加關(guān)注如何發(fā)揮森林的碳匯功能、水文水資源調(diào)節(jié)、生物多樣性保護(hù)、景觀恢復(fù)、森林游憩等生態(tài)和社會(huì)效益。通過(guò)科學(xué)的規(guī)劃和經(jīng)營(yíng)調(diào)控等手段，處理好生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)之間聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的、社會(huì)的和環(huán)境的多元惠益，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處，滿足人類所期望的多目標(biāo)、多價(jià)值、多用途、多產(chǎn)品和多服務(wù)的需要[48]。由于經(jīng)營(yíng)目標(biāo)和影響因素的復(fù)雜性，不同社會(huì)利益群體的需求變化的時(shí)空差異，要妥善處理好人工林經(jīng)營(yíng)的主導(dǎo)目標(biāo)與多目標(biāo)之間的相互關(guān)系。有時(shí)以一種主導(dǎo)效益作為主要目的并兼顧其他效益，有時(shí)需要為了提高一種功能而犧牲另一種功能。例如，在對(duì)我國(guó)西北干旱半干旱地區(qū)的生態(tài)脆弱區(qū)進(jìn)行植被恢復(fù)時(shí)，大面積、高密度的人工林會(huì)導(dǎo)致地下水位下降和流域產(chǎn)流量減少。自2000年實(shí)行退耕還林(草)和天然林保護(hù)等工程后，該區(qū)植被變化對(duì)徑流減少的貢獻(xiàn)超過(guò)90%[49]，加劇了干旱區(qū)水資源短缺，嚴(yán)重威脅到區(qū)域尤其是下游的供水安全和可持續(xù)發(fā)展。深入理解林水相互影響對(duì)實(shí)現(xiàn)植被建設(shè)與水資源的綜合利用和優(yōu)化管理十分必要。因此，在森林適應(yīng)性管理中更重要的是結(jié)合生態(tài)和社會(huì)的需求，權(quán)衡和協(xié)同人工林多重生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(如碳固持、水源涵養(yǎng)、生物多樣性維持、養(yǎng)分循環(huán)等)和多種效益。

4.5 人工林經(jīng)營(yíng)從林分尺度上結(jié)構(gòu)與功能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向景觀尺度上植被格局與生態(tài)過(guò)程的調(diào)控

長(zhǎng)期以來(lái)，森林經(jīng)營(yíng)活動(dòng)一直停留在林分尺度上操作和管理，森林經(jīng)營(yíng)的目標(biāo)一般只局限在木材生產(chǎn)?？紤]到生物多樣性保護(hù)、水文水資源調(diào)控和自然資源管理的規(guī)劃設(shè)計(jì)和實(shí)施可操作性，以及氣候變化、病蟲害與火災(zāi)等干擾對(duì)森林影響波及范圍較大，景觀實(shí)際上是開展森林多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)管理的最佳尺度。為此，人工林多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)方案設(shè)計(jì)和操作管理需要從以往林分小尺度上升至森林景觀尺度上。通過(guò)對(duì)區(qū)域景觀異質(zhì)性、森林植被多樣性、景觀格局和破碎化程度等空間特征分析，了解不同土地利用、土地覆蓋的景觀格局及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，這有助于制定更加科學(xué)的森林多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)規(guī)劃方案[50]。劉世榮等[51]提出全球氣候變化下的森林多尺度適應(yīng)性管理策略和森林景觀經(jīng)營(yíng)在生態(tài)恢復(fù)、生物多樣性保護(hù)、水文水資源管理中具有重要的應(yīng)用價(jià)值[52]。利用景觀生態(tài)學(xué)原理和方法，科學(xué)辨析區(qū)域尺度上的景觀動(dòng)態(tài)變化過(guò)程和驅(qū)動(dòng)力因素，合理規(guī)劃景觀結(jié)構(gòu)與空間配置，優(yōu)化土地利用格局/土地覆蓋模式，倡導(dǎo)構(gòu)建人工林景觀的多樣性和連通性，形成不同造林樹種斑塊空間鑲嵌與合理配置，有助于維持區(qū)域景觀的生物多樣性、空間異質(zhì)性和生態(tài)穩(wěn)定性，提高森林與其它土地利用模式鑲嵌構(gòu)成的復(fù)合景觀的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能與景觀的可持續(xù)性，籍以有效權(quán)衡和協(xié)同景觀尺度上不同生態(tài)系統(tǒng)的多種服務(wù)功能。

5 未來(lái)展望

在全球氣候變化的背景下，針對(duì)我國(guó)人工林經(jīng)營(yíng)中存在的問(wèn)題和新時(shí)期社會(huì)對(duì)森林期望與需求的新變化，我國(guó)人工林經(jīng)營(yíng)發(fā)展戰(zhàn)略和對(duì)策正在發(fā)生改變和調(diào)整，從注重人工林面積擴(kuò)張轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ち稚鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)的質(zhì)量和效益提升，發(fā)展優(yōu)質(zhì)、高效、穩(wěn)定、可持續(xù)的多功能人工林已逐漸成為一種主流趨勢(shì)。

人工林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)在從單一目標(biāo)向多目標(biāo)轉(zhuǎn)化過(guò)程中，仍將呈現(xiàn)多元化的發(fā)展格局。按照自然地理分區(qū)、氣候分異、林業(yè)戰(zhàn)略定位和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需求，發(fā)展用材林、經(jīng)濟(jì)林、防護(hù)林、薪炭林等不同主導(dǎo)功能的人工林，通過(guò)人工林結(jié)構(gòu)調(diào)整和景觀優(yōu)化配置最大限度的發(fā)揮不同類型的人工林生態(tài)系統(tǒng)的主導(dǎo)功能。在江河源頭、水源地、重要生態(tài)功能區(qū)和地形復(fù)雜的區(qū)域，人工林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)的主要目標(biāo)是提升生態(tài)功能與改善生態(tài)環(huán)境，最大限度的發(fā)揮人工林的生態(tài)效益；而在水、熱充沛、土壤肥沃且地形相對(duì)平坦的地區(qū)，通過(guò)不同類型人工林基地建設(shè)，例如，用材林基地、油料林基地、名特優(yōu)商品林基地、能源林基地、碳匯林基地，以及林茶、林果、林藥、林農(nóng)等復(fù)合經(jīng)營(yíng)基地，實(shí)施高度集約化、規(guī)?；膬?yōu)質(zhì)高產(chǎn)人工林經(jīng)營(yíng)，發(fā)揮以木材為主的林產(chǎn)品供給功能、獲取顯著的經(jīng)濟(jì)效益；在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)地區(qū)，仍需要采用短周期的人工林經(jīng)營(yíng)模式，并以增加木材產(chǎn)量和林農(nóng)經(jīng)濟(jì)收入為首要目標(biāo)；而在經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的地區(qū)，可以從傳統(tǒng)上只專注木材產(chǎn)量等經(jīng)濟(jì)屬性轉(zhuǎn)變?yōu)楦玫靥嵘斯ち稚鷳B(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)，例如，森林旅游、森林康養(yǎng)、森林文化等，以更好地滿足人們所期望的多目標(biāo)、多價(jià)值、多用途、多產(chǎn)品和多服務(wù)的需要。

為了有效權(quán)衡和協(xié)同多種生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，必須重視和倡導(dǎo)森林景觀經(jīng)營(yíng)，采用自然或人工林斑塊景觀鑲嵌、不同地理種源/遺傳無(wú)性系的合理配置、同齡/異齡混交模式、長(zhǎng)短輪伐期多樹種經(jīng)營(yíng)組合模式，提高森林景觀多樣性、異質(zhì)性和生態(tài)穩(wěn)定性。然而，實(shí)施人工林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)是一個(gè)連續(xù)的計(jì)劃、監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和適應(yīng)調(diào)節(jié)的過(guò)程，適應(yīng)性生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營(yíng)策略制定仍需以森林植物、動(dòng)物和微生物等生物要素對(duì)水、熱、養(yǎng)分等生態(tài)環(huán)境因子的響應(yīng)規(guī)律和變化機(jī)制等基礎(chǔ)研究為前提。因此，需要開展全球變化背景下人工林生態(tài)系統(tǒng)的響應(yīng)和適應(yīng)變化的長(zhǎng)期觀測(cè)研究，不斷地實(shí)踐探索適合我國(guó)新時(shí)期人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的科學(xué)理論與和多目標(biāo)經(jīng)營(yíng)的優(yōu)化模式。

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