台中生态所在森林土壤碳循环对施肥的响应商量中赢得进展,完结水泥灰发展的保障路子

根据《科技部基础研究司关于2016年973计划(含重大科学研究计划)项目结题验收工作安排的通知》(国科基函〔2016〕34号)的工作安排,科技部于10月31日至11月4日在北京对111个“973”计划项目组织结题验收。中国科学院沈阳应用生态研究所承担的“973”计划项目“我国主要人工林生态系统结构、功能与调控研究”由项目首席研究员朱教君带队,项目团队研究员李春阳(中科院水利部成都山地灾害与环境研究所)和王辉民(中科院地理科学与资源研究所)于10月31日参加了本次验收。

我国是人工林大国,人工林面积约占世界人工林的1/3,也占我国森林总面积的近1/3,在木材生产和生态安全方面发挥着不可替代的作用。然而,由于大面积纯林连栽,养分输出大于输入等,致使我国人工林生产力低,没有充分发挥其生产和生态功能。施肥作为一种管理措施,可以有效改善土壤养分状况,提高人工林的生产力,以及改变地下生态系统碳循环过程。关于土壤呼吸对施肥的响应已开展了大量研究工作,但主要关注的是土壤总呼吸的变化,很少区分自养呼吸和异养呼吸,导致无法准确评估施肥对土壤碳固持的影响。

关于人工林,世界有许多新认识。2018年10月23日-27日在我国举办的第四届世界人工林大会,对全球变化背景下的人工林建设与绿色发展进行了深入讨论,向世界提供人工林发展的系列新观点、新理念、新讯息。

首先,朱教君在简要回顾了项目的背景后,从项目计划任务和预期目标的完成情况、研究水平和创新性、项目实施效果、研究队伍与人才培养情况、组织管理、学术交流、科普工作、科学数据共享、科技报告档案建立、经费使用和课题结题验收情况等方面详细介绍了项目执行五年来的工作进展情况。之后,李春阳、王辉民、朱教君分别介绍了“基于杨树雌雄资源利用效率差异的生产力形成机理及其应用潜力”、“基于养分平衡原理的南方针叶人工林林下植被管理策略”、“基于结构与功能关系的落叶松人工林定向经营策略”等三项代表性成果。会上,参加验收会的专家认真听取了项目总结汇报和代表性成果介绍,审阅了有关资料,并对项目总结报告和代表性成果进行质疑和充分讨论;专家一致认为项目圆满完成了任务书规定的各项计划任务和考核指标,验收资料完整、规范,取得的代表性成果具有一定的科学和实践意义。

基于此,中国科学院沈阳应用生态研究所人工林生态课题组研究员王清奎自2012年开展该项研究工作。他近期以杉木人工林为研究对象,应用长期定位研究试验施肥样地,采用切根法来区分土壤自养呼吸和异养呼吸,探讨了施肥对土壤呼吸的影响及其控制机理。2年的研究结果表明:施肥使土壤总呼吸、自养呼吸和异养呼吸分别降低了18.6%、23.6%和17.1%;土壤总呼吸的降低主要来自于异养呼吸的下降,其中施磷肥显著增加了这一贡献。细根生物量是影响土壤异养呼吸和自养呼吸的主要因素,其次异养呼吸还受土壤有机碳及其活性碳库组分及土壤氮素有效性的影响。该研究结果阐明了施肥对土壤碳释放的重要性及其对森林生态系统固碳潜力评估的意义。

这是我国首次在人工林领域举办的大型国际学术会议,是国家林业和草原局2018年的重点工作之一,也是作为大会承办方中国林业科学研究院完成的一项重点工作。

“我国主要人工林生态系统结构、功能与调控研究”项目于2011年12月启动以来,针对我国主要人工林生态系统存在的生产力低下、木材生产功能不可持续、生产功能和生态功能关系不清等问题,以对我国木材生产最主要的树种——杉木、落叶松、杨树等人工林生态系统为主要研究对象,紧紧围绕人工林生态系统生产力形成机理、结构对养分平衡的影响、主要生态功能与木材生产权衡关系及人工林生态系统结构优化原理与功能评估等四个层次开展科学研究。

研究结果以N and P fertilization reduced soil autotrophic and
heterotrophic respiration in a young Cunninghamia lanceolata forest

为题发表于《农业与森林气象学》(Agricultural and Forest
Meteorology,
232
66–73)。该研究得到人工林“973”计划(2012CB416905)、中科院科技先导专项(XDB15010301)和国家自然科学基金等资助。

大会主题为“人工林——实现绿色发展的途径”。来自全球70个国家的科研机构、高等院校、政府部门、非政府组织和企业的700多名代表,就人工林遗传资源与林木育种、多目标经营管理、病虫害防治、气候变化与森林生态系统适应性、环境压力与生物多样性保护、生态退化与生态景观恢复、木质纤维与非木质林产品、产业创新与生物技术和生物经济、“一带一路”、碳市场与管理、林业政策与治理等,分享智慧,碰撞观点,寻求合作。

项目执行期间共发表论文246篇(国际主流期刊SCI论文154篇,TOP
期刊论文63篇);授权专利3项;发表科普文章3篇,组织科普活动3次。构建了我国主要人工林生态系统长期定位观测、控制实验、植被和土壤典型调查产生的多源数据,形成我国人工林生态系统研究数据共享平台。培养博士生55人、硕士生109人、博士后8人;培养杰青1人、优青2人;获得省部级、中科院人才奖等,提高了研究队伍的整体科研能力,为发展“人工林生态学”奠定了坚实的人才队伍基础和积累了知识储备。

文章链接

国际林联“为了绿色未来的可持续人工林”特别工作组组长克里斯多夫·奥拉齐奥指出,大会为科学界、社会大众以及政府政策行动提供了相互交流与融合的平台。

世界自然基金会新一代人工林项目负责人路易斯·内维斯·席尔瓦指出,大会讨论的主要结论为未来人工林发展方向提供了有益指导。

2019年国际林联大会的主要组织者、巴西圣保罗大学的路易斯·罗德里格兹教授指出,大会为未来国际会议的组织提供了标杆和方向。

人工林的多重作用

近几十年来,世界各国通过人工造林或再造林,发展工业用材林、生态公益林等各种不同用途的人工林,为木材安全、生态修复、景观重建和环境改善作出了重大贡献。

据相关专家介绍,人工林对全球生物多样性保护具有重要作用。许多研究表明,人工林特别是混交林内的生物多样性与乡土的天然林并没有显着差异,尤其是当人工林建立在生物多样性贫瘠的立地上,或在乡土原生植被遭到极度破坏的情况下,常常为乡土植物和动物物种,特别是濒危物种提供最后的庇护所或合适的替代生境,可以有效“建立或催化”林分下层新的微气候环境、植被结构,促进枯枝落叶层发育等,进而为乡土物种的进入和定居创造良好的条件。

人工林是景观水平生物多样性保护的廊道。在景观水平上,人工林的建立可以有效促进景观生物多样性保护,提高原生植被剩余斑块间的连接度,并与剩余的原生森林斑块组成镶嵌体,为有多生境要求的物种提供生境,增加景观中的物种多样性。人工林还可为原生森林植被提供缓冲区,保护其免受不利微气候条件的影响,避免外部非森林基质中的物种侵入。

人工林可提高景观异质性,为森林物种提供补充生境。2018年10月,由中国、瑞士、德国65位科学家组成的团队,在江西与浙江交界处开展的大型野外实验研究发现,亚热带混交林比纯林的碳存储量多一倍。因此可以推知,营造多物种混交林能够在促进生物多样性保护、减缓气候变化方面实现双赢。

中国人工林

发展与贡献

我国政府一直高度重视林业发展,自20世纪50年代始,就开展了天然林采伐迹地的人工更新。从1980年始,提出了培育人工速生丰产林;1990年,提出培育工业用材林;1994年,开始提出以建设生态公益林为主,兼顾经济、社会效益和可持续发展的人工林培育原则;进入21世纪,开始由以木材生产为主转向以生态建设为主。

根据第八次全国森林资源清查,我国森林面积达到了2.08亿公顷,是新中国成立初期的2.5倍;森林蓄积量151.37亿立方米,森林覆盖率21.66%,成为全球森林资源增长最快的国家。其中,人工林保存面积达6933万公顷,占全国有林地面积的36%;人工林蓄积24.83亿立方米,占全国森林蓄积量的17%,对我国森林覆盖率增长的贡献达到60%。2009-2013年期间,我国人工林采伐量占森林采伐量的46%,木材供给增加量的85%以上来源于人工林。

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