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国外林业科研机构都在关注什么?
时间:2020-06-25 来源:绿色时报 文字: 图片: 编辑:宋平 点击:


编者按:在国家林业和草原局科技司软科学项目“国外主要林业科研机构创新热点与趋势研究”项目的支持下,中国林业科学研究院林业科技信息研究所国际森林问题和世界林业研究室提炼了美国、日本、德国、新西兰、加拿大等国家的林业科研机构的重点科研领域以及发展趋势,为广大林业科研人员及“十四五”林业科研发展规划制定提供信息参考。本报将陆续推出这些研究动态与成果。

德国杜能研究所

杜能研究所是德国联邦食品和农业部(BMEL)下属综合性研究机构,拥有14个专业研究所,其中有4个研究所从事林业研究,即木材研究所、国际林业和林业经济研究所、森林生态系统研究所和森林遗传研究所,在木材生产和林木育种等方面为BMEL提供决策支持。

一、重点研究领域和方向

杜能研究所下属的4个林业研究所根据德国林业发展需求,专注于不同研究领域,服务于林业主管部门的森林经营管理。

1.木材研究领域

木材研究是杜能研究所最重要的林业研究领域,重点关注木材缓解气候变化相关研究。主要研究方向包括:1.以木材和木制品质量评估、木材材种与来源鉴定为重点研究方向,特别是实木与复合木材结构性状关系、新利用木材与人工林木材及新型复合木材质量、木材纤维图集制作这3个方面的研究;2.生物质资源与材料研究,重点关注木质可再生原料使用效率、木质生物质材料性能以及生物质资源与材料的环境影响,特别是多功能材料、利用生物材料替代不可再生材料、林副产品加工和材料使用、可回收资源保护和材料设计等;3.木材利用对环境和气候的影响,即开展生命周期评估,量化评估木材利用对环境和气候的影响,以温室气体排放评估和木材产品生产周期评估为主要方向;4.健康与消费者保护,主要研究木材产品的碳排放,防腐处理木材中生物杀灭剂,虫害和真菌监测,各类天然、改性和防腐木材对健康的影响。

2.国际林业和林业经济研究领域

重点开展林业软科学研究,主要集中于4个方向:1.德国林业:持续追踪法规、经济和社会条件变化对德国林业企业的影响,分析德国近自然林业和经济领域的关键数据;2.国际林业:在热带地区开展森林可持续经营研究,特别是退化森林的恢复、市场选择的激励措施和阻碍因素、热带森林可持续经营成本等,试点可行的森林可持续经营社会经济途径;3.林产品市场:追踪研究国内外木材市场发展效益、就业、产品结构、竞争力等,重视开展可再生能源、气候变化和环境保护相关研究;4.森林与社会:针对森林的生态和社会功能开展经济价值评估和可持续性评估,分析其成本效益及森林可持续提供多种服务的机会。

3.森林生态系统研究

以森林生态系统为目标和内容,重点开展以下方向的研究:1.森林资源与气候保护:开展森林资源和碳清查,研判德国森林发展趋势,监测森林气候保护活动的实施;2.森林和土壤调查:开展森林状况调查(一类调查)和森林土壤调查,分析森林和土壤状况变化的原因和趋势;3.森林生态与生物多样性:将成熟方法学与新技术相结合,识别和监测影响森林生态系统、林分和树木的因素;4.野生生物生态学:开展野生生物信息监测,维护国家野生生物信息系统门户网站,提供与狩猎和野生生物相关的建议。

4.森林遗传研究

重要研究方向包括:1.种源与育种研究:研究树木种群在遗传和表观遗传水平上对气候变化的适应性,优化不同树种生物量和高价值木材生产,加强速生树种育种研究,评估森林遗传资源;2.抗病性与种子品质研究:研究树木对常见及新型有害生物和非生物危害因素的抗性;3.生态遗传学研究:研究自然和人为环境因素对树木和灌木种群及其相关生物的遗传组成和适应性的影响,特别是气候变化、林业措施和森林破碎化的影响,识别木材和林木繁殖材料的地理起源,以及使用基因标记来识别物种;4.基因组研究:使用分子生物学、生物技术和生物信息学方法来鉴定基因组存储的信息与特征及其相互关系,开发用于评估森林遗传资源以及进行遗传鉴定和克隆鉴定的分子标记,开发能够检测树木和木材遗传变化的方法。

二、未来科研重点方向

作为部属研究机构,杜能研究所的研究重点与BMEL的关注领域高度吻合,很多课题服务于政策制定。2008年颁布的《2020年林业战略》是德国长期林业政策的基础性文件,指明了未来林业科研的方向,要求通过森林环境的长期监测,提供客观的数据分析和决策参考,同时强调随着森林在气候保护中的地位凸显,需要在气候变化、生物多样性等领域开展开创性研究,从而填补现有的知识空白。

为此,杜能研究所未来将在以下领域重点开展研究:1.气候变化对森林的影响以及提高森林和木材的气候保护能力的方式;2.气候变化对森林生态系统生物多样性的影响;3.森林环境监测和生物多样性监测;4.制定更有效的森林经营方法来保护和可持续利用生物多样性,阐明生物多样性与森林经济和生态功能之间的联系;5.对未来木材需求以及可持续木材供应持续进行科学估算,包括森林以外具有生物量生产潜力的林木;6.创新木材产品,开发更高效的生产方式。

美国林务局研发中心

美国林务局研发中心是美国最重要的林业科研机构,下设7个研究站所,管理着81个实验林和草场。其工作任务是为林业政策和土地管理决策提供科学知识,支持基于科研证据的决策制定。

一、重点科研领域和方向

林务局研发中心结合国家林业发展战略,围绕森林健康维护,针对森林生态系统保护及利用,确定了近年来林业研究优先领域,即生物质和生物能源、气候变化、纳米等先进木材技术、流域管理和恢复、城市自然资源管理、森林清查与监测以及森林干扰,并实施了七大战略科研计划,引导科研人员根据重点研究方向开展研究。

1.入侵物种研究计划

通过入侵物种威胁评估、生物分类学等研究,确定预防入侵物种的威胁;为控制管理入侵物种,开展生物防治、基因学和抗性育种等研究;从景观评估管理、基因学、流域管理、气候变化适应和林火影响等视角开展生态系统恢复研究;入侵物种生物学研究,特别是物种的环境耐性及资源竞争。

2.清查、监测和分析计划

利用清查数据开展生物能源原料供应、森林碳汇、森林可燃物负荷、森林生态系统服务价值和森林健康及其趋势等评估工作;追踪报告森林可持续发展核心指标实现情况;开发和提供模型、技术、工具和分析服务;围绕城市环境、生态系统服务、气候变化等方向开展多学科交叉研究。

3.户外游憩研究计划

开展游憩体验和决策支持研究;社区合作及合作伙伴关系研究;游憩与生态系统互动关系研究,特别是游憩与荒地-城市地区管理、入侵物种防控、脆弱环境保护等方面的相互作用。

4.资源管理和利用研究计划

对混农林、林产品、景观科学、资源管理与经营作业及城市林业开展研究,开发数据和工具,提供自然资源管理利用决策参考。

5.水、空气和土壤研究计划

研究水、空气和土壤在自然界的活动进程及相互影响;评估气候变化及污染对空气、水和土壤的影响;研究极端天气事件的影响,特别是极端天气事件频度强度、不利影响、过火生态系统恢复等。

6.荒地野火和可燃物研究计划

开发土地利用以及水、空气和土壤等相关资源管理的工具和技术;提供管理活动影响预测的工具和技术;根据使用者的反馈,改善工具和技术;开展公众教育,开发自然资源管理相关的学校教材。

7.野生动植物和鱼类研究计划

开展物种与生态系统研究,特别是物种栖息地和种群规模监测、物种分布和丰度预测;研究传统及新型资源利用的影响、人类活动的干扰、自然资源管理对物种的影响等;威胁因素研究,特别是预测在气候变化下物种栖息地和分布的变化情况。

二、林业科研发展趋势

通过分析研究2015-2018年林务局578项重点林业科研活动,可以看到林务局林业科研呈现以下趋势:

1.气候变化成为林业科研的热点问题

气候变化是林业科研最重要的研究方向。研发中心32%以上的科研活动把气候变化作为重要研究内容和目标,主要集中在3个方面:1.气候变化与森林生态系统的相互影响,特别是森林对未来气候变化的影响;2.森林生态系统包括树木、入侵物种、野生动植物等适应气候变化,特别是树种选择及树木分布变化相关研究;3.林木缓解气候变化的途径,其中生物能源和CLT木建筑是两个最热门的研究领域。模型因此成为重要的研究方法和工具。

2.越来越强调多学科交叉研究

以森林健康为目标,强调森林是一个生态系统,重视森林与气候、土壤、野生动植物、土壤及土壤微生物、水供应与利用、野火和人工火烧等关系和相互作用的相关研究。同时应用基因技术、遥感技术、纳米技术等多学科技术手段,从多个角度、多个领域进行跨学科研究。特别是对森林中的雪、森林水供应、野生动物和鱼类等的研究,丰富了林业科研的内容,凸显森林生态系统整体效益。

3.以解决实际问题为首要任务

以解决森林经营实际问题为导向开展研究,提出解决方案。利用基础研究成果,开发森林健康保护相关工具、指南和模型。重视林业科研成果的转化和应用,建立广泛合作伙伴关系,将研究成果转化为能为森林经营管理者所用的知识产品。每年大约有16%的重点科研活动与林业科研成果转化和推广相关。

4.研究领域及研究经费将会有所收缩。

美国林务局2021年预算已将林业科研总预算从2020年的3.05亿美元缩减到2.49亿美元。鉴于此,林务局将取消野生动植物和鱼类与游憩研究项目,并关闭位于加利福尼亚州的太平洋西南研究站及国际热带林业研究所。与此同时,将加强森林清查和分析项目及野火研究。可以预见,美国林务局将更强调林木本身及森林与相关干扰因素相互作用的研究,大幅减少森林动物及其栖息地研究活动。

日本森林综合研究所

日本国立研究开发法人森林研究与整备机构是日本最大的国家林业科研机构,下设1所4中心。其中,森林综合研究所(以下简称森综所)作为综合性研究机构,负责森林、林业和木材产业的研发工作,在推进国内外森林、林业和木材产业研发方面发挥了重要作用。

一、重点科研领域及方向

近年来,森综所从日本国民的各种需求出发,林业科研重点从林业生态体系研究逐渐转变到林业管理生产体系研究,服务于日本国产材高效利用、经营作业效率提升及智慧林业发展等政策目标。为此,森综所确定4个林业研究重点课题,以推进相关研究活动。

1.开发森林管理技术,增强森林多种服务与功能

提高森林生态系统治山技术,开发防灾减灾技术,加强山地灾害对策研究是主要研究方向。其中山地灾害风险预测和森林防灾功能评估、水源涵养功能技术、森林气象风险评估方法、森林生态系统中放射性物质的动态和预测模型为研发重点。其他研发工作还包括开发气候变化影响评价及气候适应和减缓技术,评估气候变化对森林的影响,研发基于生态系统功能的气候变化适应和减缓相关技术。围绕生物多样性保护研发森林经营技术以及森林病虫害防治技术,特别是森林多种功能评价管理技术和环境低负荷型综合整治技术。

2.开发可持续性林业系统,保证国产材的稳定供给

持续高效的森林作业及林业生产技术、促进森林资源有效利用的木材供应系统是主要研发方向。在生产技术方面,根据地区特点和生产目标,开发森林经营技术、高效的森林经营方法和先进的林业生产技术。在木材供应系统开发方面,重点研究促进木材供应的政策机制,建立森林可持续经营和木材高效流通加工等体制,以及木质能源高效利用系统。

3.开发木材及木质资源利用技术

符合资源状况及需求的木材利用技术开发、加强未利用木质资源的利用技术开发是两个重点研究方向。主要研究工作包括开发新型木质材料利用技术、结构利用技术及其耐久性技术,促进大径材等稀少木质资源的利用;开展原木特性评价,开发能提高锯材质量的干燥技术,研发高性能、高附加值材料;开发功能性成分提取与利用相关技术,促进木质材料的利用。

4.加强多品种林木育种及育种基础技术开发,提高森林生物利用

利用生物多样性和森林生态系统多功能性,开发可提高森林资源有效利用的新技术,以树木生物学及其新机能的有效利用、蘑菇和微生物生物学机能及其有效利用方法两个方面为重点。增强育种基础技术,开发多种优良树种及高速育种等育种技术,同时通过林木遗传资源、生物技术和国际合作等开发推广育种应用技术。

二、林业科研发展趋势

根据日本森林研究与整备机构制定的《2016-2021年中长期五年计划》,森综所将继续加强科研项目研究,重点工作包括:1.将继续研发四大重点课题,实现开发成果最大化目标;2.加强林业科研信息与成果的广泛宣传,利用多种形式以及各种活动,促进开展国民绿化运动,普及森林整备技术;3.推进林业科技人才的多样化培养,加强研究力量。

此外,为配合林野厅的智慧林业政策,森综所未来将在以下方面加强研究:1.推进森林信息收集,利用激光测量技术与无人机辅助造林,提高造林质量;研究开发能够进行自动采运和远程操作的林业机械装备;2.有效利用信息与通信技术(ICT),加速构建可以共享生产管理和供需相关数据的供应链;3.建立森林信息数据库,实现地方政府与民营企业的数据共享目标;4.推进速生树种的选择与利用,实现“缩短轮伐期”目标,同时加强低密度栽培和机械化作业研究;5.推进纤维素纳米纤维和改质木质素等木材新材料的制造工艺及新产品的开发。


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