傳統(tǒng)育林學原則的“五大軟肋”

Five Ineffectualities of Traditional Silviculture

育林學(silviculture)是經營森林的藝術和科學(Smith 等，1997)。盡管數(shù)個世紀以來育林學不斷發(fā)展和完善，實踐和技術實現(xiàn)了長足進展，但19世紀在中歐正式形成的一套以同齡林和異齡林作業(yè)為核心的育林學理論體系，迄今在全界各地的應用幾乎沒有修改(Hawley 和 Smith 1972；Fujimori 2001；Nyland 2002)。隨著人口膨脹、人類對于森林的社會經濟需求變化、氣候變化等帶來的可持續(xù)危機和不確定性的增加，傳統(tǒng)森林培育學的一些基本原則越來越面臨來自現(xiàn)實的挑戰(zhàn)，其“軟肋”也日漸顯現(xiàn)，表現(xiàn)在：

一、過度關注樹木治理

近200年前的現(xiàn)代育林學雛形，反映了當時笛卡爾、牛頓等科學先驅等關于自然界（包括森林）受到普遍法則的驅動，人類有義務為自然帶來秩序的理性思想的及通過簡化的線性關系治理世界的思想的影響（Hampe，2003）。由此，早期的育林學家認為，應將退化林地或天然林轉變?yōu)楦行蚺帕械木哂衅胶恺g級(法正林)的森林；低生產力立地和枯死的樹木被視為廢物，應通過排水、施肥、采伐等以恢復生產力，而天然林大多是“凌亂”且需要“馴服”和改進的。

在人工林經營中，“人類有義務造就秩序”與經濟效率相結合，是育林學的基本任務，例如：控制經營的同齡林和異齡林中的樹木密度和間距；以正方形或長方形的空間格局種植等。為有效控制和改善自然，人類開發(fā)了遺傳改良計劃，從具有優(yōu)良生長和木材質量的母樹上選取種子進行更新，以最大限度地提高森林產量。通過人力開發(fā)生長旺盛、木材質量高、健康高效的“作物樹木(crop tree)”，使樹木可以像農田中的作物一樣進行管理(Cotta，1816)。關于可持續(xù)性，人們普遍相信，人類的開發(fā)活動會產生足夠生態(tài)效益，只要有足夠的木材生產量，森林會自動提供所有其他森林價值和功能(Pretzsch，2005)，所謂“對樹木有益的，對森林必然有益”。

傳統(tǒng)育林者會在其木材生產目標的背景下評估生態(tài)系統(tǒng)過程。例如，對于草本植物、灌木和無銷路的樹木，主要經營措施是限制它們與作物樹種的競爭，減少或消除它們(Wagner，2005)。腐爛的細菌和昆蟲被視為破壞性因素進行高成本防治。而直到最近，火災或風災等干擾主要是根據它們對樹木和林分的損害來評估的，而不是與其在演替和生態(tài)系統(tǒng)功能中的作用有關。對菌根的興趣主要集中在真菌對幼苗建立和樹木生長的潛在有益作用上。無論是收獲改變的真菌群落，還是去除競爭性植被如何影響真菌和隨后的生態(tài)系統(tǒng)功能，育林學家通常很少或根本沒有關注。

二、將林分作為均質個體

森林以林分(stand)作為現(xiàn)代育林學的最重要的概念、林業(yè)(森林經營)最基本的經營區(qū)劃單位(Helms 1998)，指由一組連續(xù)的樹木組成，在年齡級分布、組成和結構上足夠統(tǒng)一，生長在質量足夠統(tǒng)一的立地上，成為一個可區(qū)分的單元(Helms，1998)。林分使得森林經營可以每公頃株數(shù)、樹木的直徑和高度、連年或年均生長量、基面積、可銷售總蓄積量、直徑分布等基于底層正態(tài)分布假設的描述詞(stand descriptors)表示。這些描述詞通常在經營林分的整個區(qū)域上取平均值，導致了規(guī)劃和資源清查程序基礎上的同質單元(homogeneous unit)、均質個體(uniform entity)以及基于林分的“可以以相對統(tǒng)一的方式進行處理”(Tappeiner 等，2007)的育林理念。

均質經營很大程度上受到基于規(guī)模經營(manufacturing)的工業(yè)效率標準的驅動。特別是，隨著大型機械化機械的出現(xiàn)，需要設計育林處方以充分利用工業(yè)化工具和方法。例如，采伐作業(yè)中使用的設備類型通常決定了最小的機械的尺寸，以實現(xiàn)具有成本效益的作業(yè)。最大林分面積也受到經營條件限制，諸如種植(或間伐)之類的密度控制。隨著鋸木廠變得越來越機械化和流線化，加工業(yè)的操作更偏向有固定材性的數(shù)量有限的樹種，甚至狹窄的樹木徑級范圍內。這些促使位于產業(yè)鏈上游的育林者為提高效率而實施單一樹種栽培(monoculture)，經濟和后勤條件的限制，可能進一步促使經營者采取一致的生產措施。

現(xiàn)實中，林分的設定受到森林自然邊界、所有權、社會和歷史條件等多種因素的影響。譬如，世界許多地區(qū)的林分界限是在幾個世紀前建立的，但因隨后經營強度、管理措施、土地使用權模式等發(fā)生變化。近年來，很多國家政府法規(guī)對皆伐規(guī)模進行限制，改變了林分的劃分規(guī)模。在芬蘭集約管理的私有的北方林的林分從 0.5 公頃到 50 公頃不等，而加拿大和俄羅斯更粗放管理的公共經營的北方森林的林分通常為100公頃到數(shù)千公頃。美國太平洋西北部森林工業(yè)擁有的林分的面積大約22公頃(Briggs 和 Trobaugh，2001)。在同質林分原則下管理森林，差異化(differentation)、多樣性(diversity)和變異性(variability)會降低經營效率，限制了森林生態(tài)系統(tǒng)的結構和功能。這說明了自由市場經濟驅動的育林學實踐對森林提供生態(tài)服務功能作用的局限性。

三、沿用農業(yè)方法開展實踐研究

“育林之于林業(yè)，就像農學之于農業(yè)”是育林學的祖訓(Smith 等，1997；Cotta 1816)。從20世紀初開始，歐美國家建立了森林研究站并開始將科學研究方法應用于育林主題，而相關調查、實驗和統(tǒng)計方法與農業(yè)方法極其相關。

回顧近代以來的育林學研究會發(fā)現(xiàn)，育林研究人員接受了使用經典農業(yè)實驗設計，包括完全隨機、隨機區(qū)組、拉丁方、階乘或裂區(qū)設計等變體(例如，Petersen 1985)。今天的育林研究仍然很大程度上，由這些統(tǒng)計方法和設計實驗的使用以及它們的所有優(yōu)勢和局限性所主導。農業(yè)實驗和相關的分析方法旨在開發(fā)用于尋找提高農田年作物產量的技術，尋找一種新的做法或最佳處理方法優(yōu)化預期的結果，通常是增加產量。育林實驗的主要類型，包括尋找最佳處理方法(例如，哪種疏伐制度可以最大限度地提高商品材)、為預期結果尋找最佳條件的研究(如，苗床對良好發(fā)芽和早期存活的要求)、在某種梯度條件下進行的研究(如，在不同光照水平或不同林冠樹密度下的幼樹生長速率)，無不是傳統(tǒng)農業(yè)實驗設計的實驗假設的套路。

沿用農業(yè)研究方法，進一步鼓勵了森林經營的同質性，因為它們促進了有限推理范圍的研究。密集的高度控制的育林研究可能只涵蓋立地的局部，不一定反映天然林甚至大多數(shù)經營林分條件的所有變化。天然林和人工林的異質性幾乎比實驗條件多得多。傳統(tǒng)農業(yè)實驗設計的使用和對最佳處理方法的探索對整個世界的森林經營方式產生了深刻但很大程度上未被認識到的影響。普遍認為，農業(yè)研究模式的采用和主導，沒有促進育林學家取農業(yè)之長建立反映林業(yè)和森林特點的試驗、創(chuàng)新或權衡取舍試驗研究體系，而是促進了森林培育實施標準化的作業(yè)措施。

四、育林實踐的尺度無關緊要

林業(yè)科學受到農業(yè)研究模式的重要影響，導致人們堅信描述森林生態(tài)系統(tǒng)結構、關系或過程的信息可以從小試驗區(qū)獲得，然后輕易地擴大到立地或景觀水平。當實驗條件密切反映應用結果的情況時，在小且非常均勻的地塊中工作的研究人員并不關心擴大規(guī)模。在這些情況下，計算小塊地的平均響應可能會提供適用于類似但更大的單元的信息，例如農田。由于育林研究人員采用了這種研究模式，他們顯然接受了對小塊土地實踐的研究提供了可靠的信息來指導更大規(guī)模的管理模式。受到多種條件的制約，與預期應用結果的林分相比，育林研究地塊要小得多，也更加均勻。長期以來，人們已經發(fā)現(xiàn)力在小面積高調控度地塊上的生長量與規(guī)模化應用實踐中結果之間的差異。

實際上，擴大規(guī)模的問題鼓勵和促進了同質化林地條件的管理。在有限的研究條件下證明優(yōu)越的新育林處理的大規(guī)模運營應用也可能產生與預期不同的結果。當森林經營單位(FMU)廣泛應用時，在實驗中證明最好的處理的操作實施并沒有產生預期的結果。采伐過程中的物理損壞、疏伐沖擊和風折引起的單木死亡率，在作業(yè)區(qū)域比在實驗環(huán)境中要高得多。一些作業(yè)林分產生了與實驗發(fā)現(xiàn)的結果相似的結果，但總體而言，采伐作業(yè)可變性要大得多，導致更大的產量可變性。在育林研究中，對擴大規(guī)模問題的一般分析繼續(xù)受到關注。對小型均勻地塊中樹木生長的研究可以得出結論，即競爭力在整個林分中均等地應用，這鼓勵了這樣一種觀點，即小于標準尺度的空間變異性并不重要。

在多數(shù)情況下，除非專門設計用于研究空間排列，否則研究方法會偏向于考慮林內空間變異性的影響。許多假設事實上的規(guī)則間距的增長模型的普遍接受的有效性導致小尺度空間變異性對影響林分發(fā)展并不重要的印象，并導致人們相信在管理森林林分時可以忽略細尺度空間變異性。

五、強調經營結果的可預測性

從育林學誕生開始，育林的歷史發(fā)展就與確保木材供應的可持續(xù)能力密切相關(von Carlowitz 1713)，這些需求導致了法正林概念的發(fā)展和其他森林規(guī)劃工具。可持續(xù)采伐率的計算需要通過重復資源清查、生長和產量模型或兩者的某種組合獲得有關樹木和林分生長的可靠信息。為了提高大面積采伐更新的可靠性和可預測性，育林人員者開發(fā)了苗圃和種植計劃，以選擇樹種并加大研究力度以確保更一致的更新造林和收獲。通過溫室提供了完美的氣候控制環(huán)境，可以管理光照、養(yǎng)分和水位；通過適當?shù)姆N子收集和儲存、發(fā)芽條件以及對昆蟲、疾病和雜草的保護，苗圃在生產可靠和同質的種植資源方面變得高效。另外，完善的栽植工具、整地技術和植被控制措施，可以確保栽植取得較高的成活率。提高可預測性的努力還表現(xiàn)繪制資源清查圖，開展生長量實驗等。生長量表、生長模型、收獲量模型，常對單一品種的均勻年齡林分進行預測，導致迄今用于預測生長率的許多模型難以用于異齡混交林。

對森林結構的控制和同質化經營的思想產生的自上而下(top-down)、命令和控制(command and control)的育林方法學，根深蒂固，難以克服。林業(yè)、漁業(yè)和野生動物管理在這方面有著相似的模式(Ludwig 等 1993; Hilborn等1995; Bottom等 1996; Struhsaker 1998)。對自然資源進行越來越多的自上而下管理的趨勢，表現(xiàn)在試圖控制生態(tài)系統(tǒng)；當生態(tài)系統(tǒng)的行為方式被認為不穩(wěn)定時，就會施加更多的控制，可能引發(fā)惡性循環(huán)，最終會給生態(tài)系統(tǒng)帶來無法預料的后果。系統(tǒng)科學認為，通過命令和控制降低系統(tǒng)行為的自然變化水平，系統(tǒng)對外部擾動的彈性就會降低，從而導致危機和意外(Holling 和 Meffe 1996; Folke 等 2004; Drever 等 2006)。

結論和討論

全球育林學不僅有著共同的起源，而且整體上趨于保守。森林培育的專業(yè)知識結構促進了當?shù)貙嵺`的長期標準化應用，但不鼓勵批判性和創(chuàng)新性思維(Brang 2007)。長期以來，對育林者進行正規(guī)教育也不鼓勵思想和方法創(chuàng)新。其結果是，對長期傳統(tǒng)的強調，導致育林業(yè)不容易適應迅速變化的社會價值觀和科技進步。實踐發(fā)展對洞察力和經驗的依賴導致了嚴重依賴傳統(tǒng)的育林人員的思維定式。

隨著育林學管理目標的擴大，特別是對森林生態(tài)服務功能的關注增加，以樹木為中心的傳統(tǒng)育林學原則正在發(fā)生變革，這包括系統(tǒng)價值、過程和功能，以及更好地理解森林生態(tài)系統(tǒng)，尤其是生態(tài)系統(tǒng)健康、生產力和復原力。計算技術、生物數(shù)學、系統(tǒng)科學等新技術的發(fā)展，可應對復雜性的模型模擬方法，賦予傳統(tǒng)育林學更多的現(xiàn)代稟賦，把其“軟肋”變?yōu)閮?yōu)勢。

參考文獻：

(1) Klaus J Puettman, C.Messier, and K.D. Coates. A critique of silviculture: managing for complexity. Island Press, Washington, 2008.

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(4) Lamb, David. Large-Scale Forest Restoration. Routledge and Earthscan 2014等

文章來源：人工林可持續(xù)經營

https://mp.weixin.qq.com/s/TbgwTsXKV8aUEVTDPFK8gw