森林“四库”实现路径专家谈

信息来源:admin     时间:2023-05-08     浏览: 12563次


2022年3月30日,习近平总书记在参加首都义务植树活动时指出,森林是水库、钱库、粮库,现在应该再加上一个“碳库”。森林“四库”这一科学论断形象概括了森林的多元功能与多重价值,生动阐明了森林在国家生态安全和经济社会可持续发展中的基础性、战略性地位与作用,也为实现林草事业高质量发展指明了方向。

在习近平总书记提出森林“四库”重要论述一周年之际,国家林草局科技司、中国农村技术开发中心、中国林科院、中国林学会和林草碳汇研究院在北京联合举办森林“四库”学术活动,就森林“四库”的实现路径进行深入研讨交流。

一、森林是“水库”

1、森林植被与水资源的协同调控(北京林业大学教授 余新晓)

森林的“水库”作用主要体现在其具有涵养水源、保持水土、削峰补枯、净化水质等功能。我们要明晰森林植被的生态水文效应,探究森林“水库”的内在本质,进行森林植被与水资源协同调控,以有效释放森林“水库”的诸多效益。

通过分析森林植被对降水、蒸散、径流、陆地水储量、水质的影响,可以发现森林植被对水文过程影响的复杂性,在不同空间尺度、不同时间尺度和不同区域存在很大的差异,这对明晰森林植被对水资源的调控作用带来了巨大的挑战。虽然目前的很多研究已经取得了诸多成果,但是还需要进一步深入研究来完整认识不同时空下森林植被的生态水文效应及其相互作用,从而为森林植被与水资源的协同调控提供理论基础。

合理的森林覆盖率、森林植被类型、林分结构、空间格局、造林技术,是森林植被与水资源协同调控的关键,在造林实践中要综合考虑。在新形势下,要以多功能森林经营为导向,充分释放森林“水库”的多重效益,同时统筹考虑“山水林田湖草沙”生命共同体,通过森林“水库”联动生命共同体成为“四库”,甚至“多库”。

2、森林水文作用与多功能优化调控(中国林科院森环森保所研究员 王彦辉)

为实施黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略,推进“山水林田湖草沙”系统治理,我国须提升森林稳定性和多功能性,缓解造林成活率低、林分生长不良、整体功能低下、河川径流减少危及供水安全等问题。

在确定黄土区流域合理森林覆盖率时,即回答“造多少”问题,可借助有关统计关系及水文模型,增加考虑年降水量与产流量的限制;在确定流域内森林合理分布范围时,即回答“在哪造”问题,可借助分布式流域水文模型或区域植被承载力计算系统,考虑立地类型的产流差别及造林响应;对林分管理,应先确定立地分类和多种功能重要性排序,回答“为啥造”问题,再调查现有林分结构,诊断与理想森林的差别后编制管理计划,解答“如何管”问题;在确定多功能水源林理想结构时,可应用一般化的“3×0.7+X”模式(郁闭度0.7左右,地表覆盖度0.7以上,林木高径比0.7m/cm以下,X为其他要求),或在保证林分稳定的前提下权衡多种功能的林分结构需求,确定不同立地和林龄时的合理密度,回答“如何造”问题。

应用上述先进实用技术,可科学设计和合理调节森林的数量、质量、分布格局,实现森林多功能优化利用,更好地支持经济社会可持续发展。

3、开展国家和区域尺度的联网研究(中国林科院森环森保所研究员 孙鹏森)

森林植被对陆地水资源的分配起着关键作用,而气候变化和人类活动的干扰,导致植被与水的关系趋于复杂化。当前虽积累了大量的研究案例,但由于地域差别、对水源涵养功能的认识不统一等问题,导致植被与水的研究仍在低水平重复,各地区孤立进行,难以比较,无法对国家和区域生态建设提供有效支撑。

解决这一问题的途径,在于进行国家和区域尺度的联网研究,即充分发挥“国家陆地生态系统定位观测研究站网”和“国家生态系统观测研究网络”中有关水文基础设施的作用。首先,由于各台站在建设布局上代表了我国典型的生态系统和地域特色,有利于解决植被与水的地域差别问题;其次,网络中现存大量的测流堰、对比流域等基础设施是中观尺度的成熟水文研究方法,研究结果无须尺度转换,可靠性高;再次,这些水文设施可以与林地水平的实验和示范很好地结合,有利于解决当地生态建设中的技术模式和景观配置问题。

因此,应当联合各部门,摸清当前国家各类台站网络中的水文基础设施的总体数量、运行情况,现有观测标准的执行、数据质量和数据积累情况,在此基础上制定统一的指标进行数据整编并开展联网研究,提高这些水文设施服务于区域植被建设与水资源规划的水平。

二、森林是“钱库”

1、实现林下经济高质量发展(中国林学会副理事长、研究员 陈幸良)

林下经济是一种能够兼顾经济发展和生态保护的发展模式,也是一种有效发挥森林“四库”功能的经营模式。

林下经济作为“钱库”对促进乡村振兴有突出作用,作为“水库”通过农林复合模式能增强水土保持能力,作为“粮库”能够提供绿色安全的森林食品,作为“碳库”对储藏和固定碳有巨大潜力。

中国林学会综合众多研究成果,对林下经济做了学术定义,即依托森林、林地及其生态环境,遵循可持续经营原则,以开展复合经营为主要特征的生态友好型经济,包括林下种植、林下养殖、相关产品采集加工、森林景观利用等。

林下经济高质量发展要把理念、方法、技术融合起来,突出绿色化、特色化,实现从数量增长向质量提升的转变。

建设绿色健康可持续的森林生态经济体系,要通过森林生态系统经营、多功能经营、近自然经营、全周期经营,特别是对微地形的设计,把林下经济的多种资源跟森林进行搭配,可以实现全周期、全要素、阶段化的产出。比如以大乔木为主体的灌草结合系统,良好的固氮循环系统,林下林上主导微生物的良性系统,以及鸟类、昆虫、动物的野生动物生态系统。把限制因子考虑在内,就一定能够实现森林草原和林下经济的高质量发展。

2、科技赋能林产工业低碳发展(中国林科院林化所研究员 刘军利)

林业产业是规模极大的绿色经济体,对推进林业现代化建设具有不可替代的作用。大力发展林业产业是践行“两山”理念、推动乡村振兴的重要途径,亦是森林“钱库”的具体体现。以木材资源、非木质林产资源等可再生生物质碳资源高效转化及循环利用为主体的林产工业,是人类社会可持续发展的重要途径。

目前,林产品日益增长的需求量与林业资源短缺的矛盾不断加剧,无醛人造板、天然绿色森林食品等林产品供不应求。林产工业面临着由利用天然林为主向利用人工林为主转变、由木材资源向非木质资源转变、由单一扩大生产规模向安全生产与节能降耗并举转变。

创新是推进林产工业高质量发展的源动力。要以市场需求为导向,重塑资源供给—精深加工—市场一体化的内循环产业链,推动国内大循环,保障产业链供应链安全稳定;构建林产资源加工利用产业的科技创新体系,持之以恒开展“源创新”基础性研究,突破制约产业发展的瓶颈技术,加快成熟适用技术的示范推广应用;瞄准未来产业和新业态的变革方向,聚焦新兴特色产业,打造产业集群,彰显区域特色,引领未来林产工业发展;加强先进制造与人工智能技术深度交叉融合,全产业链智能化改造林产工业,提高劳动效率;补齐传统木材加工、林产化工产业短板,推动新一代信息技术与传统产业的深度融合,对林产工业进行全方位、全角度、全链条改造;打造以生物质热电碳联产为核心的能动供给模式,率先实现零碳工厂、园区。

三、森林是“粮库”

1、树立大食物观,向森林粮库要食物(浙江农林大学副校长、教授 吴家胜)

我国是多山国家,有34.65亿亩森林,是天然的大粮库,可提供高品质的“森林碳水”“森林蛋白”和“森林脂肪”,是主粮作物的重要补充。此外,森林植物含有丰富的次生代谢产物和营养功能成分,开发应用潜力巨大。建设森林粮库对落实大食物观、保障国家粮食安全具有重要意义。

从结构看,森林粮库主要可分六类:枣、柿、香榧等木本粮食,油茶、核桃等木本油料,苹果、柑橘等森林水果,菌类、竹笋等森林蔬菜,杜仲、枸杞等森林药材和茶、花椒等森林饮料、香料。从产量看,森林粮库在粮食总量中占比小,发展空间巨大。

我国初步形成了特色鲜明、功能齐全、效益良好的经济林产业格局,但森林粮库开发利用仍存缺乏发展规划、资源挖掘利用不足、品种选育滞后、低产低效林面积大、特色功能成分不清、欠缺高值化产品、全产业链技术装备落后、基础研究薄弱、跨界融合不够等诸多问题。

建议一是加快推进产业布局,按照因地制宜、适地适树原则,科学确定产业种类、发展定位。二是强化政策资金保障。出台森林粮食优惠政策,设立重大专项科研项目,建立森林粮食产业联盟,组织多方力量参与产业发展。三是提升科技创新能力,攻克特色森林食物精准育种、生态栽培、精深加工等基础科学问题和“卡脖子”技术。四是推进产学合作共赢,围绕森林粮库,构建“政产学研命运共同体”。五是加大宣传推广力度,提高公众对森林粮食的认知度和认可度。六是推进跨界合作和国际交流,实现资源共享、知识交流和技术转化,推动森林粮食科学研究和产业发展。

2、让百姓“油瓶子”装满中国好油(中国林科院林业所研究员 裴东)

食用植物油安全是国家粮食安全的重要组成部分。目前,我国的“油瓶子”安全自给率偏低。保障“油瓶子”基本安全,增加油料产能是关键。

当前我国耕地保护形势依然严峻,而宜林荒山荒地尚有数亿亩。因此,大力发展木本油料产业,实现“藏油于林”,是破局的方法之一。

以核桃油产业为例,近年来其市场规模不断上升,但存在生产成本高、产品布局窄、龙头企业少等问题。为确保核桃油产业的高质量发展,让“油瓶子”拎得更稳,在政策层面,除了从全产业链角度制定政策外,还需完善国内核桃油价格保护措施;在企业层面,着力打造龙头企业,积极打开市场;在科研层面,一是要选育油用型品种并形成与之配套的鉴定评价技术体系,二是要构建油用核桃智慧高效绿色生产技术体系,控制病虫害对生产的影响,三是建立核桃油氧化控制与质量安全检测技术,进一步筛选抗氧化油用品种。

在长期的政策支持下,我国木本油料种植面积已达2.46亿亩,年产食用油约104万吨,占国产植物食用油生产总量的8.5%,增长潜力巨大。木本油料的科技支撑应以“优质”育种为核心,“宜机化”栽培为导向,为我国“油瓶子”安全提供科学保障。

四、森林是“碳库”

1、构建陆地生态系统碳汇可持续管理系统(中国科学院院士、北京大学教授 朴世龙)

目前全球陆地碳循环有两个关键科学问题,一是碳源/汇分布在哪儿,二是碳源/汇时间变化以及驱动机制。

由于陆地空间特异性太大,陆地生态系统碳汇分布只能通过间接的方式估算。目前区域尺度上碳汇估算方法有很多种,包含地面调查和清查、碳通量观测、大气反演模型、遥感技术、碳循环过程模型等方法,但各有优缺点,需将多种方法综合考量。

通过比较全球不同区域碳平衡,理解区域尺度上碳循环过程,将区域碳排放与吸收量和全球大气二氧化碳浓度变化联系起来,可帮助政府制定碳补偿或减缓政策。

碳源/汇的驱动机制,与大气二氧化碳浓度、全球气候变暖、大气氮沉降和气溶胶等因素的变化有关。而通过预测碳源/汇的时间变化情况会发现,当大气二氧化碳浓度达到峰值时,二氧化碳含量保持不变,生态系统碳汇的自然驱动力将消失,碳中和能力将不断下降。现阶段大规模植树造林确实对我国碳汇起到重要作用,而随着整体林龄增加等原因,碳汇能力也会逐步下降。

所以,什么时候造林、在哪里植树造林,都需要进行综合区划。当前,亟须构建中国陆地生态系统碳汇可持续管理系统,把“多数据、多过程、多尺度、多方法”相融合,构建“天-空-地”一体化的中国陆地生态系统碳收支计量体系,为实现碳中和目标提供科学依据。

2、解析土壤碳库来源 助力森林碳增汇(中国科学院植物研究所研究员 冯晓娟)

土壤是森林碳库的重要组成部分,也是全球变化背景下森林经营管理中储量变化最不明确的部分。解析森林土壤碳库的来源和组成特征,有助于明确和预测森林土壤碳库的未来变化趋势。

土壤碳库积累是初级生产者植物和加工者微生物之间博弈的结果。不同生态系统中,植物提供的原材料(光合作用产物)和微生物加工产品(微生物残体)对土壤碳封存的贡献存在差异。在温度较低的北方森林中,凋落物不易降解,容易积累,并主导土壤碳库积累,对这一类森林土壤碳库的管理应加强植物凋落物的保存。而在水热条件较好的南方森林中,微生物加工过程强烈,微生物残体对土壤碳库的贡献较高。要通过调控土壤养分供给等方式,提高微生物对植物原材料的加工效能,增加土壤碳封存。

因此,森林土壤碳库的保护和增汇措施需要考虑土壤碳库的来源和组成特征。

3、重塑我国森林碳汇的增长曲线(中国林科院森环森保所研究员 朱建华)

巩固和提升森林碳汇,是实现国家“碳中和”目标的重要技术路径和战略选择,将为抵消不可避免的排放起到压舱石的作用。近20年,我国森林碳汇呈增长趋势,其中森林面积扩增贡献了近50%。但我们仍然要继续行动,使森林碳汇增长与碳排放量下降同步,发挥森林碳汇的“碳中和”作用。

首先是充分挖掘造林绿化空间、增加森林面积。我国现有各类宜林地数亿亩,最大森林覆盖率可达28%。但如果从现在开始造林,这些新造林的碳汇能力将于2050年左右达到最高后逐步下降。因此必须科学布局造林时间和空间,使新增的森林在2060年前后发挥最大的碳汇作用。

其次需要技术创新等,提升森林净生长量,使每个空间单元的森林逐步提高并维持年净生长量,逐渐增加森林碳汇,并在2060年前后实现动态稳定,适应碳中和目标的需求。

最后,木产品碳库可以为森林碳汇提供安全的扩容空间。森林成熟稳定后,其固碳与排放过程基本平衡,但要科学利用,为新的森林生长和固碳腾出空间。同时,通过加强木产品的回收利用、延长木产品使用寿命,可以延长木产品中的碳储存时间。科学利用还可以有效调节森林结构与稳定性,降低气候灾害等风险,减少因灾害导致的森林碳排放。




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