国际森林日 | 森林多功能经营创新 探索北京密云“林水协调”

© Robert B. Clontz / TNC

森林占全球陆地面积的31%，是陆地生态系统的主体和重要的自然资源，它为我们提供清洁的空气和水，同时储存大量的碳，也是许多动物和植物的家园，80%以上的陆地动植物和昆虫都栖息于此，世界上许多濒临灭绝和极度濒危的动物、植物都生活在森林中。森林对于维持这些生态功能至关重要。森林对于人类生存不可或缺，有超过10亿人直接依靠森林获得食物、能源、居住和收入，并且为所有的人提供生活下去所必需的大量生态服务功能。

健康的森林有助于抑制全球变暖：森林储存了约6620亿吨碳，占全球土壤和植被碳储量的一半以上。自然恢复的森林可以成为应对气候变化的“秘密武器”，森林和树木有助于缓解因气候变化而加剧的极端天气现象（极端高温、极端低温，极端降水、极端干旱）所带来的全球性健康挑战。但不幸的是，每年大约有相当于1400万个足球场面积的森林被毁，大约3500万公顷森林遭受虫害威胁。自1990年以来，已有超过4.2亿公顷森林消失，每年有1000万公顷森林遭到破坏。

森林的恢复与可持续管理将有助于同时解决气候变化和生物多样性危机，并生成可持续发展所需的产品和服务。

林业高质量发展需要

实施林水协调的多功能管理

北京市密云区五座楼林场俯拍 | 图源：TNC

增加森林资源总量、提升森林质量、充分发挥森林的多种功能，满足日益增长的社会经济发展的多样化需求，是我国未来林业高质量发展的方向。然而，我国林业还存在森林资源质量不高、效益低下、功能脆弱的突出问题。据第九次全国森林资源清查结果，全国森林面积22044.62万公顷，占世界森林面积的5.51%；全国乔木林每公顷蓄积量94.83立方米，仅为世界平均水平每公顷108立方米的87.8%，蓄积量和生长量都远低于德国、芬兰等林业发达国家。

以北京市为例，由于早期林业发展过分追求森林面积和木材蓄积，多年禁止或限制采伐，出现了很多结构不稳定、林下植被和天然更新缺乏的过密林（图1），加之受气候变暖和干旱加重影响，林地和流域产水量降低，影响到诸如密云水库流域这样的山区水源地供水功能，也因为水分竞争加剧而影响到林木生长和健康，不能充分发挥保障区域可持续发展的作用，亟需寻找森林多功能经营技术，即通过林水协调的多功能管理模式推动林业高质量发展。

图1 北京山区森林存在的过密、过纯、过稀、缺乏经营的问题 | 图源：研究团队

针对北方旱区如何深入实现林水协调的多功能管理的理论挑战和技术需求，中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所森林生态水文与流域管理研究团队（图注中简称“研究团队”）自2000年以来长期在黄土高原及泾河流域和六盘山区等地，依托国家林业和草原局宁夏六盘山森林定位站，围绕“结构”、“格局”、“过程”、“耦合”、“尺度”等关键内容，长期探索旱区林水协调的多功能管理理论与技术，特别在林分尺度推出了华北落叶松（Larix principis-rupprechtii）水源涵养林的多功能经营案例（图2），推动了相关学科发展及技术创新，可为在北京山区开展森林多功能管理研究与应用提供参考。

图2 宁夏六盘山区华北落叶松中龄林的多种功能变化与合理密度 | 来源：研究团队

北京山区格外需要

开展林水协调的多功能管理

北京山区是重要的区域水源地，但存在气候干旱、暴雨集中、风沙危害、山洪泥石流等环境问题，非常需要促进林业发展和增加森林覆盖率。然而，在北京山区用于大规模造林扩大森林面积的可用水资源或土地资源均已接近甚至达到极限，若继续高密度营林会超出水资源承载力，导致流域产水继续降低，影响当地和下游供水安全，也会因减少林下植物多样性、限制林下天然更新、降低森林稳定性等降低森林的整体功能。

因此，北京市林业发展必须首先考虑区域或流域的水资源承载力限制，考虑林地产水功能和森林抗旱稳定性要求，格外需要实施林水协调的多功能森林管理，将林业发展重点从简单的森林数量增加转向森林质量提升和功能增强，追求更多和更平衡地向社会提供多种服务。

这就是说，在北京山区这样的干旱缺水地区，森林恢复与管理不能仅考虑木材生产或土壤保持等单一主导功能，而是要在充分认识森林多种功能的复杂竞争关系和供给能力与社会需求关系的基础上，尽量减少植被生态耗水和维持较高产水功能，通过合理恢复与科学管理森林来实现多种功能优化，进行面向产水主导功能并兼顾其它重要功能的多功能管理，为社会发展均衡提供多种服务，实现“山水林田湖草沙”生命共同体的系统治理。

TNC携手多方

推进林水协调多功能管理研究和示范

2023年3月，大自然保护协会（TNC）与北京市园林绿化局签署合作谅解备忘录，将近自然多功能森林经营研究及建设典型森林的多功能管理示范区列为双方首期合作的方向之一。项目在北京市密云区五座楼林场（图3）进行山区典型森林（油松、侧柏人工林）的生态水文过程定位监测及多功能管理技术研究与示范，同时通过对北京山区森林的全面调查，分析林分结构特征时空变化及其环境响应，量化立地环境和林分结构对木材生产及其它多种服务功能的影响，建立反映多因子影响的森林功能预测模型，在确定各单一功能要求的最优或最适林分结构的基础上，优化确定多功能林分结构并提出多功能经营技术，以便满足区域供水安全和森林多功能利用需求，促进北京山区林业高质量发展。

图3 北京市密云区五座楼林场的位置和树种分布 | 来源：研究团队

森林多功能管理的核心是

合理权衡那些相互竞争的多种功能

为了精准地进行人工林多功能管理，需按气候类型区或生态功能区以及立地类型，确定森林的多种功能重要性排序，评价其多功能经营目标和潜力，主导功能位列第一（有时可并列第一），然后是重要性依次降低的其它功能。基于北京山区水源涵养功能的重要性和巨大需求，需考虑的服务功能主要有林地产水、木材生产、减少侵蚀、固碳释氧、生物多样性保护、景观提升等，当然还要以保障森林本身稳定为前提。

2023年，项目在五座楼林场布设了面积为658亩的森林经营示范区，包括油松人工林、侧柏人工林、油松和侧柏及黄栌的混交林、黄栌灌丛等类型。需要依据影响林木生长和功能的主要立地因子及其变化范围，考虑各立地因子的可能组合，划分不同的立地-植被类型。例如，根据坡位和坡向，划分出9个立地类型（表1）。

表1 五座楼林场的主要立地类型及典型人工林的多功能重要性排序

在2023年生长季，选择建立了用于森林生态水文过程监测的固定研究样地和用于森林结构和生长调查的调查样地，并定量调查了现有森林的结构指标，包括乔木层的树种组成、林龄、密度、树高、胸径、郁闭度、叶面积指数等，林下植被层的植物种类组成、覆盖度、生物量、天然更新情况等，枯落物层的枯落物厚度、组成、覆盖度、生物量等，根系层的土壤剖面各土层形态特征和理化性质等（图4）。

立地环境和森林结构对产水功能的影响，将是未来几年的重点研究内容。在2024年，项目将在不同郁闭度的油松和侧柏人工林固定样地，布设有关仪器设备，进行降水输入、林分蒸散分量及土壤蓄水变化等生态水文过程监测，以便经由水量平衡计算林地的产水功能。

图4 在五座楼林场进行森林样地调查 | 图源：研究团队

总 结

总而言之，在旱区林业高质量发展过程中，需要遵循以水定绿、分区施策、因地制宜的原则，通过科学规划和合理经营，提高森林的多功能价值。

项目将围绕有关科技瓶颈，通过顶层设计和系统布局，促进知识、技术、管理创新，尽快形成林水协调多功能管理技术和政策建议，提出各类森林的合理经营模式，提高森林的稳定性和多功能性。基于科学研究成果，逐个定量回答“为啥造林、造多少林、在哪造林、造什么林、如何管理、怎么资助”等一系列关键问题。

我们希望，项目在密云区五座楼林场的研究和实践，能对此提供更多经验，共绘人与自然和谐共生的密云库区美丽画卷，也欢迎相关人士与我们交流探讨，提出科学合理建议，推动北京山区的林业高质量发展。

保护森林资源，促进森林恢复和开展森林可持续经营，需要我们共同努力，创新而为，不断前行！

项目背景

在2023年3月21日的国际森林日，大自然保护协会（TNC）与北京市园林绿化局签署合作谅解备忘录，围绕推动林业高质量发展、生态系统保护、生物多样性提升、应对气候变化等方面开展合作。在北京市密云库区五座楼林场开展近自然多功能森林经营研究并建设典型森林的多功能管理示范区，是双方首期合作的两个方向之一，该项目搭建政府、科研院校、企业的多方合作平台，TNC携手北京市林业碳汇与国际合作事务中心、北京市园林绿化科学研究院、中国林业科学研究院森林生态环境与自然保护研究所、北京师范大学生命科学学院、四川省绿化基金会等单位合作共同实施，并得到了密云区园林绿化局和五座楼林场的支持，以及广东省唯品会慈善基金会的公益捐赠。

一年来，项目在北京密云探索森林管理创新实践，稳扎稳打，持续推进，目前已经取得初步进展。

关于国际森林日

International Day of Forests

自2013年开始，每年的3月21日是由联合国大会确定的国际森林日。2024年国际森林日的主题为“森林与创新——创新型解决方案，创造更美好世界”（Forests and Innovation: New Solutions for a Better World），旨在强调技术创新对于扭转毁林趋势、促进可持续木材生产以及提升人民福祉的重要意义。