在生態(tài)學專家眼里，“自然”有著另一個概念：生態(tài)系統(tǒng)。他們樂于研究系統(tǒng)中的相互關系和規(guī)律，為自然代言。而尊重自然最好的方式就是科學地認識自然，順應其內(nèi)在的運行規(guī)律，用自然自己的方法保護和利用自然。
森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)的主體，從“綠水青山就是金山銀山”，到森林碳匯在碳中和戰(zhàn)略中的“壓艙石”地位，再到美麗中國建設，社會對森林的功能、作用和地位的認識，已經(jīng)發(fā)生了深刻變化，這與森林生態(tài)科研工作者的接續(xù)奮斗密不可分。
“一步登高”，茅草房中開啟國家生態(tài)站建設
林木生長的周期性，森林結(jié)構(gòu)的復雜性，加上地理、氣候變化的交互影響，讓森林生態(tài)學研究離不開生態(tài)系統(tǒng)的長期定位觀測和研究。而野外臺站是重要的科技基礎平臺，對揭示生態(tài)系統(tǒng)長期演變規(guī)律具有重要意義，它不僅可以提供生態(tài)系統(tǒng)中水、土、氣、生各生態(tài)要素直接、綜合和長期的定位觀測數(shù)據(jù)，也是開展跨區(qū)域與跨學科聯(lián)網(wǎng)觀測與研究的重要組成部分。
我有幸在畢業(yè)那年就來到中國林業(yè)科學研究院工作，當時，恰逢中國森林生態(tài)定位站的先驅(qū)蔣有緒院士主持開展國家自然科學基金委重大項目“中國森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能規(guī)律研究”，對我國不同地理帶、不同類型森林開展多學科的全國大尺度生態(tài)系統(tǒng)綜合研究，蔣院士將我?guī)У搅颂幵谖覈媳鄙终军c中間過渡區(qū)地帶的寶天曼開展森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究。
那時候的寶天曼林區(qū)交通十分不便，生活和工作條件都十分艱苦，吃住和辦公都在茅草房中，經(jīng)常屋外下雨，屋內(nèi)漏雨。
在蔣院士等老一代科學家安之若素、專心工作的精神熏陶下，我也克服困難，專心開展科研工作，加強生態(tài)站的基礎設施建設，先后建起了氣象站、坡面徑流場、集水區(qū)、通量塔和主站樓等基礎觀測設施，以及模擬氣候變化的土壤增溫、林內(nèi)減水等野外控制實驗樣地。2021年，寶天曼森林生態(tài)站成功入選科技部的國家野外臺站。未來，它將為多要素、多尺度、多過程、精細化的森林生態(tài)系統(tǒng)觀測和研究體系的建立打下堅實基礎。
自然“警示”，單一樹種的人工林問題凸顯
我國林業(yè)建設成就舉世矚目，森林覆蓋率由50年前的12.7%提升到如今的24.02%，人工林面積居全球第一。然而這優(yōu)異成績的背后，也面臨新的問題。
“南演沙家浜，北唱楊家將，東北漫山遍野落葉松”的人工純林一統(tǒng)天下格局，帶來了一些地力衰退、森林病蟲害加劇等新的挑戰(zhàn)。現(xiàn)在，我國大面積國土綠化多是單一樹種為主，南北方加一起的10個樹種就占了整個人工林樹種近70%，從多樣性的角度來看，具有對環(huán)境變化抵抗能力低和生態(tài)服務功能差的弱點。
在社會經(jīng)濟發(fā)展過程中，人為不合理的干擾對森林的多功能性產(chǎn)生了較大負效應。比如，1998年的特大洪水給人類過度采伐森林上了一堂自然警示課，大規(guī)模集中連片種植的人工純林背后潛藏的問題越來越凸顯，氣候變化導致的極端氣候事件，也正加速改變森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。
以岷江上游為例，這是成都平原乃至長江上游的重要水源地和生態(tài)屏障。其區(qū)位生態(tài)優(yōu)勢在我國乃至全球都具有代表性、典型性。新中國成立之初，這里以亞高山原始森林為主，森林覆蓋率約38%。緣于此，國家林業(yè)和草原局（原林業(yè)部）就從中國林業(yè)科學研究院選派了包括蔣有緒院士在內(nèi)的科研團隊前往川西米亞羅林區(qū)建立森林生態(tài)站，開啟了對亞高山針葉林開展了多學科的綜合性生態(tài)系統(tǒng)定位研究。但隨后的幾十年，當?shù)貫榱酥С謬医ㄔO，原有天然森林被大面積采伐，岷江上游地區(qū)森林整體功能持續(xù)下降。1998年的特大洪水沖毀單薄退化的植被層，直接威脅了當?shù)匕傩盏纳柏敭a(chǎn)安全。也正因如此，國家啟動了“天然林資源保護工程”，保護和修復天然林資源，隨后又實施了“退耕還林工程”。
我?guī)ьI的科研團隊研究發(fā)現(xiàn)，不是所有的樹種都是涵養(yǎng)水源的“能手”。當年大面積采伐中“幸存”下來的一部分天然岷江冷杉個體，形成了穩(wěn)定群落結(jié)構(gòu)，被稱為“保留木”，與樹下灌草、枯落物、苔蘚、微生物組成的遺留群落，蘊藏著其歷史上適應一次又一次自然災害，與水源保持最平衡關系的“基因”。
由此，科研團隊創(chuàng)建了天然林景觀恢復與空間經(jīng)營規(guī)劃技術(shù)，提出了水源涵養(yǎng)林體系構(gòu)建方案，實現(xiàn)了退化天然林恢復速度和質(zhì)量的協(xié)同提升，被聯(lián)合國糧農(nóng)組織收錄為全球森林景觀恢復的范例。該成果為制定保護優(yōu)先、自然恢復為主的國家生態(tài)修復政策提供了科學依據(jù)。
修復自然，就是嘗試著模擬和加入促進
一方水土養(yǎng)一方人，從海南島到大興安嶺，各地森林類型各異，由不同樹種組成。特定森林的組成是長期進化的結(jié)果，它們相互制約、相互依賴，具有完整穩(wěn)定性。理解森林的自然演替對于確定合理的森林組成結(jié)構(gòu)和類型至關重要。
南方森林是國家儲備林基地建設的主體。然而，由于長期追求木材生產(chǎn)為主的經(jīng)濟目標，導致出現(xiàn)了大面積低質(zhì)低效的人工林和退化的天然次生林。
當人們看到人工林時，滿眼綠色，郁郁蔥蔥。但如果把林下枯落物和林下的灌草清除之后，林地非常干凈，出現(xiàn)“遠看綠油油，近看水土流”的現(xiàn)象，導致森林本有的生態(tài)功能大打折扣。
以桉樹為例，南方大量種植雖可獲得木材，但需施肥和打農(nóng)藥，過量農(nóng)藥、化肥一旦進入河流和地下水，就會污染水環(huán)境，甚至對人類健康構(gòu)成威脅。因此，對森林的經(jīng)營利用不能簡單模仿農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，不能走傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)農(nóng)耕作業(yè)方式。我們在利用森林時必須認知其結(jié)構(gòu)、功能演變，尊重自然承載力。
從長遠的角度看，推動我國生態(tài)建設，需要思考未來我們的森林該怎么去營造？這就要求在培育森林過程中，首先要把森林作為一個生態(tài)系統(tǒng)，它由哪些植物物種組成，以什么樣的結(jié)構(gòu)組建，研究清楚并銜接好物種之間的功能關系，以形成生態(tài)的互補性和多功能性。
在廣西，我們發(fā)現(xiàn)馬尾松純林的物種多樣性低，不利于維持長期木材生產(chǎn)。因此，我們引入紅錐這一高價值、耐陰的樹種，通過適當?shù)厥璺ヱR尾松純林，將紅錐隨機或叢狀栽植其中。紅錐與馬尾松的根系結(jié)構(gòu)互補，營養(yǎng)吸收不直接競爭。而且，馬尾松的針葉與紅錐的闊葉凋落物結(jié)合后，通過微生物作用加速分解，使養(yǎng)分更易進入土壤被植物吸收，促進兩樹種共同生長。這種生態(tài)協(xié)同作用將單一樹種轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄻浞N混交，既提高木材質(zhì)量和經(jīng)濟價值，又避免過去的皆伐作業(yè)，使林地成為長期永久覆蓋的擇伐林。
這是我們科研團隊歷時20多年，研究的“南方典型森林生態(tài)系統(tǒng)多功能經(jīng)營關鍵技術(shù)與應用”項目成果示范案例之一。該成果榮獲2020年度國家科技進步獎二等獎，已在南方儲備林工程建設和森林質(zhì)量精準提升工程中推廣面積121.3萬公頃，約占撫育工程的40%，提升碳儲量1.06億噸，被《全國森林經(jīng)營規(guī)劃(2016-2050)》和南方11省區(qū)（縣）森林經(jīng)營規(guī)劃、生產(chǎn)單位森林經(jīng)營方案采納。
由此可見，修復自然，首先要了解自然、順應它，再去嘗試著模擬它、加入促進它。一定是“加入促進”，永遠不能是過度的人為“控制”與“改變”。
（作者系中國工程院院士、森林生態(tài)學科帶頭人）
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