林科要闻

从向森林要木材到要生态  科技赋能森林多功能质量提升

——南方典型森林生态系统多功能经营关键技术与应用

获国家科技进步二等奖

时间:2021-11-04 来源:院办 森环森保所 文字:宋平 王晖 图片:团队提供 编辑:乌日娜 点击:

11月3日上午,2020年度国家科学技术奖励大会在人民大会堂举行,共评选出264个项目和 10名科技专家和1个国际组织。其中,中国林业科学研究院(以下简称“中国林科院”)院长刘世荣研究员主持完成的“南方典型森林生态系统多功能经营关键技术与应用”获国家科技进步二等奖。这是刘世荣研究员作为技术成果第一完成人第二次获得国家科技进步二等奖。

项目主要完成人还有臧润国、蔡道雄、项文化、陆元昌、曾令海、史作民、刘兴良、王晖、贾宏炎等。

国家科技进步二等奖第一完成人刘世荣 王晖提供

国家科技进步二等奖部分获奖代表在人民大会堂接受颁奖(左:史作民 右:贾宏炎)   王晖提供

马尾松-红椎、格木等多树种混交模式 团队提供

做落实“四个着力”的科技排头兵

“着力提高森林质量是习近平总书记对林业现代化建设提出‘四个着力’的重要内容,是全力推进我国森林质量精准提升的最高指示要求,中国林科院作为林草科研国家队,必须拿出舍我其谁的勇气与担当,为国家的绿色发展和生态安全提供强有力的科技支撑。”刘世荣在接受采访时表示。着力提高森林质量,就是要坚持保护优先、自然修复为主,坚持数量质量并重、质量优先,坚持封山育林、人工造林并举,以构建健康稳定优质高效的森林生态系统为目标,着力提高森林质量与效益,充分发挥森林多种功能。

我国南方森林是国家储备林基地建设的主体和长江经济带的重要生态安全屏障,在区域可持续发展中具有重要作用。然而,由于长期一味追求以木材生产为主单一目标,导致南方出现了大面积低质低效的人工林和退化的天然次生林,森林质量及功能严重下降,亟需精准提高森林质量、协同提升生产与生态功能。刘世荣及其团队以南方典型松、杉、桉低效人工纯林和低质次生林为对象,围绕木材生产、固碳增汇、地力维持和水源涵养等多功能协同提升的关键经营技术问题,历时20余年开展生态系统定位研究与多树种、多模式和多目标的森林经营试验示范,集成研发了木材生产、固碳增汇、地力维持和水源涵养等多功能协同提升的森林经营关键技术,创新了森林多功能经营理论和技术体系,促进了从追求木材产量的单一目标经营转向提升生态系统服务质量和效益的多功能经营,提高了我国南方森林经营的科学性、针对性和可操作性,为我国森林质量精准提升提供了技术保障。

据了解,项目成果在《全国森林经营规划(2016-2050)》、“森林质量精准提升工程”中得到应用采纳。在南方11省区森林质量精准提升工程推广121万公顷,新增珍贵木材产值 903亿元,提升碳储量1.06 亿吨。

在结构和功能中探索森林生产力的增长点

在森林生态系统中,森林由哪些植物组成,以什么样的结构组建,决定着这个森林生态系统的功能与作用。我们森林生态学的基础研究就应该在森林的结构与功能相互关系上多下功夫,摸清大自然的结构与功能网络,改善能量传递的效率,促进森林生态系统多功能效益的协同和提升。刘世荣介绍说。

项目首次提出了基于树种多样性及特定功能树种组配提升森林生态系统多功能性的理论,创建了引入珍贵树种改培松、杉、桉人工纯林的多功能经营技术体系、基于生态轮伐期的大径材培育及多功能权衡与协同提升的技术体系,缩短了珍贵树种大径材培育周期,提高了大径材比例,突破了长期以来南方森林仅以松、杉、桉等速生树种为主的单一用材林经营的局限性,成功解决了低效人工林经营出现的地力衰退和长期生产力下降的问题,以及发展珍贵树种混交林树种配置及大径材定向培育精准调控等多项关键共性技术问题。研发了基于生态功能关键种定向培育的次生林多功能快速提升技术和水-碳权衡的森林多功能经营规划系统,解决了南方退化次生林中幼龄林抚育树种对象不确定与多功能快速恢复的关键技术难题,具有重要的科学理论和应用实践价值。

桉树与固氮树种混交模式   团队提供

红椎大径材培育人工林   团队提供

林木生长的长周期性,森林结构的复杂性,加上地理、气候变化的交互影响,让森林生态学研究离不开生态系统的长期定位观测和研究。刘世荣说,研究团队正是通过生态系统长期定位研究,首次揭示了树种多样性-根系生态位-微生物功能群耦合变化提升生态系统多功能性的生物学机制,发现了树种多样性通过诱导地下细根表层聚集和空间生态位分化增加细根生物量和周转速率,改变土壤微生物群落与功能群结构,进而提升植物地上或地下生产力、土壤固碳增汇与养分有效性的这一规律。并在收集保存的9896份热带亚热带珍贵树种种质资源基础上,通过物候、生长、生理特性等长期观测,成功筛选出了生态功能强和木材价值高的珍贵树种36种,创建了林冠下补植珍贵树种改培马尾松和杉木人工纯林诱导形成针阔混交林的多功能经营技术模式10种,构建了珍贵树种高价值大径材培育与生态系统多功能协同提升的经营技术模式6种,建立了退化次生林多功能经营技术模式11种。将森林生长、更新与水碳效益等多个目标同步纳入流域森林经营空间规划,成功解决了森林水源涵养和固碳增汇等多功能协同提升的景观优化配置技术难题。

据统计,该项目发表论文166(SCI 67)篇,专著8部,获国家发明专利9项,软件著作权3项,制定行业标准10项,获省自然科学一等奖、省科技进步一等奖和二等奖各1项,以及梁希林业科技一等奖1项。该项目应用南方松、杉、桉人工林多功能经营技术,近三年预计可获得碳汇效益31.8亿元,对我国森林生态系统保护修复、生态碳汇潜力提升、林业应对气候变化和实现国家双碳战略目标将发挥重要作用。(宋平 王晖/院办 森环森保所)

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