區(qū)域森林生態(tài)體系構(gòu)建技術(shù)的重大突破

□撰文/袁位高

區(qū)域森林生態(tài)體系構(gòu)建技術(shù)的重大突破

□撰文/袁位高

在省科技廳、林業(yè)廳等各級領(lǐng)導(dǎo)的支持下，省林業(yè)科學(xué)研究院通過與浙江農(nóng)林大學(xué)、南京林業(yè)大學(xué)、中國林科院亞熱帶林業(yè)研究所、廣東省林業(yè)科學(xué)研究院、福建省林業(yè)科學(xué)研究院等兄弟單位的共同協(xié)作，緊緊圍繞森林可持續(xù)發(fā)展能力、現(xiàn)代林業(yè)新材料、新技術(shù)，森林生態(tài)效益監(jiān)測與評估等關(guān)鍵技術(shù)，以服務(wù)生態(tài)公益林建設(shè)、沿海防護林建設(shè)、城市森林建設(shè)、闊葉化發(fā)展等林業(yè)重大生態(tài)工程為目標(biāo)，創(chuàng)建了區(qū)域森林生態(tài)體系快速構(gòu)建技術(shù)體系，為快速構(gòu)建體系完備、結(jié)構(gòu)齊全、效能得以充分發(fā)揮的區(qū)域森林生態(tài)體系提供了技術(shù)支撐，項目主要研究成果“東南部區(qū)域森林生態(tài)體系快速構(gòu)建技術(shù)研究”榮獲2010年度國家科技進步二等獎。

這項研究揭示了東南部區(qū)域森林時空格局變化特征、流域森林生態(tài)系統(tǒng)退化機制和亞熱帶典型森林群落自然演替規(guī)律，優(yōu)化了自然演替與人工促進相結(jié)合的快速演替方法，為區(qū)域森林生態(tài)體系快速構(gòu)建提供了理論依據(jù)。

利用多時段多光譜遙感影像、高精度優(yōu)化迭代非監(jiān)督分類（OUC）和數(shù)字遙感定量分析方法（QA－DRS）進行森林植被類型遙感分類獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了森林植被時間序列演變規(guī)律和空間景觀格局變化。近30年來，全省成熟林斑塊形狀的規(guī)則性逐漸增加，疏林斑塊形狀的規(guī)則性則顯著下降，大部分森林類型呈現(xiàn)零散分布的趨勢；森林景觀多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)逐漸下降，優(yōu)勢度指數(shù)增加，破碎化程度逐步下降，森林生態(tài)系統(tǒng)正得到一定程度的恢復(fù)。

采用群落生態(tài)學(xué)方法，經(jīng)過對常綠闊葉林演替規(guī)律近50年的長期研究，揭示了亞熱帶常綠闊葉林物種的多樣性特點及時空變化規(guī)律，并賦予了數(shù)量化的表達。采取9個定位站、68個徑流小區(qū)和498個固定樣地監(jiān)測相結(jié)合、時空互代方法，選擇閩江、錢塘江流域不同森林類型，從生態(tài)系統(tǒng)水平上闡明了流域森林生態(tài)系統(tǒng)的退化機制與過程，探明了流域森林退化類型、等級和特點。運用大樣本方法連續(xù)、系統(tǒng)、定位研究了大尺度范圍內(nèi)的森林群落系統(tǒng)，分析了針葉林、針闊混交林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、常綠落葉闊葉混交林、山地矮林灌叢、竹林、經(jīng)濟林等群落類型的結(jié)構(gòu)狀況、生境特征和物種組成、多樣性變化格局、群落生物量生長規(guī)律、碳貯量、凋落量及組分、土壤營養(yǎng)狀況等動態(tài)過程，闡明了不同群落類型的自然恢復(fù)規(guī)律，提出了自然演替與人工促進相結(jié)合的快速演替途徑，構(gòu)建了培育林分質(zhì)量高、群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、生物多樣性豐富的森林群落模型；經(jīng)二元演替方法多點實證研究，利用3—6年時間，可基本完成順向演替及目標(biāo)群落的構(gòu)建，使現(xiàn)有森林群落達到公益林國家成林標(biāo)準(zhǔn)，極大地提高森林生態(tài)功能與利用價值。

從省域、流域和生態(tài)系統(tǒng)3個尺度上，采用主成分法構(gòu)建了由經(jīng)濟結(jié)構(gòu)、人口、環(huán)境、林業(yè)生產(chǎn)、自然資源等28個指標(biāo)組成的森林承載力評價指標(biāo)體系，研究了全省及不同區(qū)域森林的經(jīng)濟、生態(tài)和社會承載能力。結(jié)果表明，我省森林生態(tài)系統(tǒng)雖然得到一定程度的恢復(fù)，但與社會經(jīng)濟的發(fā)展存在顯著的滯后性，森林整體處于超載狀態(tài)，屬弱可持續(xù)水平，至2020年，森林超載的現(xiàn)象將更加嚴(yán)峻；不同區(qū)域存在一定差異性，沿海及平原更加突出。研究提出了區(qū)域森林生態(tài)體系構(gòu)建策略，確立了區(qū)域森林目標(biāo)群落和結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了區(qū)域森林經(jīng)營方案，為快速構(gòu)建區(qū)域森林生態(tài)體系提供了決策依據(jù)。

研究中，建立了以區(qū)域森林生態(tài)體系主栽樹種篩選、鄉(xiāng)土闊葉樹種遺傳改良、闊葉樹容器苗培育為主體的林木良種壯苗技術(shù)體系，創(chuàng)建了關(guān)鍵樹種的快速改良技術(shù)體系，構(gòu)建了山地常綠闊葉林、緩坡地生態(tài)經(jīng)濟型公益林、破壞山體植被恢復(fù)等生態(tài)、經(jīng)濟、高效優(yōu)化模式，為區(qū)域森林生態(tài)體系快速構(gòu)建提供了技術(shù)支撐。

篩選出大葉櫸、灰絨含笑、觀光木、火力楠、米楮、檫木、絲栗栲、光皮樺、山杜英、小葉青岡、石櫟、苦楮、馬占相思等速生鄉(xiāng)土闊葉樹種67個，楊梅、錐栗、薄殼山核桃、楊桐、大葉冬青、紅豆杉、金纓子、掌葉覆盆子等生態(tài)經(jīng)濟樹種17個，美麗胡枝子、馬棘、山烏柏、野桐、白櫟等退化立地植被恢復(fù)樹種22個，以亞熱帶重要建群種木荷、紅錐為載體，提出了鄉(xiāng)土闊葉樹種的多層次、多世代的快速改良技術(shù)體系。選育并審定紅錐良種5個，認(rèn)定木荷良種3個；創(chuàng)立了闊葉樹容器苗培育體系；根據(jù)不同培育目標(biāo)，系統(tǒng)開展了木荷、楓香、香樟等鄉(xiāng)土闊葉樹種容器育苗綜合配套技術(shù)研究，建立了全年生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化培育技術(shù)體系，研制出修根型大苗容器，制定了《林業(yè)容器育苗》標(biāo)準(zhǔn)，為實現(xiàn)容器苗規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與應(yīng)用提供了技術(shù)支撐。

研制開發(fā)的林業(yè)苗木專用復(fù)配制劑系列產(chǎn)品，能提供苗木正常生長所必需的常規(guī)營養(yǎng)成分和微量元素，并具有防治病蟲害、顯著促進生長、提高質(zhì)量、降低成本、使用方便等優(yōu)點；研制出適合干旱瘠薄困難立地應(yīng)用的多效抗旱包衣劑，利用夾心包衣和沸騰造粒技術(shù)，開發(fā)了林木種子包衣丸化技術(shù)，包衣丸化種子造林成活率達到96.4%，生長量比植苗造林提高30.0%以上，造林成本降低55.1%；針對裸露山體植被恢復(fù)工程中的技術(shù)難點，研制開發(fā)出FDL－3植生基盤材改良客土吹噴法、JBSOIL厚層植生基材等林木生長基材及工藝，并成功應(yīng)用于杭徽高速二期邊坡綠化、杭景新高速一期建德段等工程項目；研制的濱海鹽堿地林木生長促進劑，能有效地遏制林木黃化、生長不良現(xiàn)象，并大幅度提高林地土壤有效養(yǎng)分，改善林木生長環(huán)境。新產(chǎn)品的開發(fā)為加快困難立地植被恢復(fù)提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。

研究提出了闊葉樹生態(tài)造林技術(shù)、馬尾松林擇伐經(jīng)營技術(shù)、杉木林改造和跡地更新技術(shù)及殘次林人工促進技術(shù)；系統(tǒng)研究了闊葉林恢復(fù)過程中的群落結(jié)構(gòu)、樹種組成、土壤修復(fù)等特征規(guī)律，總結(jié)出我省闊葉林改造與發(fā)展技術(shù)模式；以山核桃、楊梅、毛竹等經(jīng)濟樹種為對象，系統(tǒng)研究了不同經(jīng)營方式下的林分空間結(jié)構(gòu)特征、林地土壤、物種多樣性等生態(tài)功能，集成并優(yōu)化了生態(tài)經(jīng)濟型公益林高效經(jīng)營模式；系統(tǒng)研究了農(nóng)田防護林的樹種組成和林帶結(jié)構(gòu)，利用冠長/樹高、冠徑/樹高、枝梢折斷率、風(fēng)倒（折）率等指標(biāo)評價了防護林樹種的防風(fēng)能力、抗風(fēng)能力和脅地作用，優(yōu)選出平原農(nóng)田防護林適宜樹種，構(gòu)建了高效農(nóng)田防護林建設(shè)模式；通過針葉林、闊葉林、針闊混交林、竹林、灌木林等不同森林群落降水再分配、水分動態(tài)變化研究，提出了清潔水源林構(gòu)建策略和優(yōu)化模式；通過建立山區(qū)河道和平原河道試驗區(qū)，提出了河道生態(tài)綠化模式；通過對不同工業(yè)園區(qū)的植物資源調(diào)查和室內(nèi)熏氣試驗，篩選NOX、SO2、Cl2等不同污染源的防污生態(tài)林樹種，并根據(jù)園區(qū)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝、污染物種類、立地條件，提出了保護型、景觀型、生產(chǎn)型防污生態(tài)林高效模式。

建成了以森林資源連續(xù)清查樣地、典型樣地為基礎(chǔ)的樣地監(jiān)測體系；構(gòu)建了由生態(tài)定位站和單項監(jiān)測點組成的生態(tài)定位監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)；結(jié)合小班調(diào)查和專題研究，利用數(shù)據(jù)庫、處理軟件和“3S”技術(shù)，形成了一套較為成熟的程序化的監(jiān)測體系和監(jiān)測技術(shù)，科學(xué)構(gòu)建了森林生態(tài)狀況與效益評價指標(biāo)體系，建立了森林生態(tài)效益實時監(jiān)測與社會公報系統(tǒng)。

建立了由生態(tài)建設(shè)、森林災(zāi)害、森林資源、森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能4個方面、11類85項監(jiān)測指標(biāo)、500多個測定因子構(gòu)成的森林生態(tài)狀況與效益評價指標(biāo)體系；建成了以國家森林資源連續(xù)清查樣地、典型樣地為基礎(chǔ)，9個生態(tài)定位站和單項監(jiān)測組成的森林生態(tài)定位監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合小班調(diào)查和專題研究，利用數(shù)據(jù)庫、處理軟件和“3S”技術(shù)，形成了一套較為成熟的程序化的監(jiān)測技術(shù)和評價方法；根據(jù)氣候區(qū)、立地條件、林分類型、群落結(jié)構(gòu)、林齡等因素，通過854個典型樣地、1452株標(biāo)準(zhǔn)木生物量實測，建立了松類、杉類、硬闊（Ⅰ、Ⅱ）、軟闊、毛竹、雜竹、灌木（下層木）、草本等9組主要樹種（組）二元生物量模型和一元生物量模型，編制了二元生物量表和一元生物量表；發(fā)布了2005、2006年《浙江省重點公益林建設(shè)與效益公報》和2008年《浙江省重點公益林雨雪冰凍災(zāi)情評估報告》，在全國率先建立了森林生態(tài)效益實時監(jiān)測與社會公報系統(tǒng)。

通過理論創(chuàng)新、技術(shù)集成與再創(chuàng)新、研究成果與生產(chǎn)應(yīng)用相結(jié)合，獲得了一系列具有知識產(chǎn)權(quán)的新產(chǎn)品、新工藝、新技術(shù)，強化了產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，加快了技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化，取得了較好的社會經(jīng)濟效益。

針對我國東南部林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)中面臨的技術(shù)“瓶頸”，研發(fā)出林業(yè)苗木專用復(fù)配制劑、濱海鹽堿地林木生長促進劑、抗沖刷肥料袋、修根型大苗容器等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)與產(chǎn)品，選育出木荷安福種源、木荷建甌種源、木荷尤溪種源等林木良種8個，制定了《林業(yè)容器育苗標(biāo)準(zhǔn)》和《林業(yè)容器育苗技術(shù)規(guī)程》、《浙江省河道生態(tài)綠化技術(shù)規(guī)程》等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)8項。通過技術(shù)入股、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)服務(wù)等方式與相關(guān)企業(yè)合作，建立2個專利產(chǎn)品生產(chǎn)基地、21個優(yōu)良鄉(xiāng)土闊葉樹種繁育基地。近3年，累計生產(chǎn)各種培育材料35萬噸，優(yōu)質(zhì)苗木53148萬株。以技術(shù)服務(wù)為手段，與各級林業(yè)行政主管部門、林業(yè)技術(shù)推廣單位合作，共同開展示范基地建設(shè)和技術(shù)培訓(xùn)、現(xiàn)場指導(dǎo)等活動，開展山地常綠闊葉林、緩坡地生態(tài)經(jīng)濟型公益林、破壞山體植被恢復(fù)等區(qū)域森林生態(tài)體系等各類技術(shù)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的推廣應(yīng)用，提高了工程建設(shè)成效，在浙江、福建、廣東、江蘇、上海5省 (市)累計推廣13.96萬公頃，近3年凈增利稅12.65億元，節(jié)支5.65億元。同時，通過該項目的實施，提高了林分質(zhì)量，改善了生態(tài)環(huán)境，對構(gòu)建區(qū)域森林生態(tài)體系發(fā)揮了重要作用。