生物世界

在生态学专家眼里，“自然”有着另一个概念：生态系统。他们乐于研究系统中的相互关系和规律，为自然代言。而尊重自然最好的方式就是科学地认识自然，顺应其内在的运行规律，用自然自己的方法保护和利用自然。

森林是陆地生态系统的主体，从“绿水青山就是金山银山”，到森林碳汇在碳中和战略中的“压舱石”地位，再到美丽中国建设，社会对森林的功能、作用和地位的认识，已经发生了深刻变化，这与森林生态科研工作者的接续奋斗密不可分。

“一步登高”，茅草房中开启国家生态站建设

林木生长的周期性，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。而野外台站是重要的科技基础平台，对揭示生态系统长期演变规律具有重要意义，它不仅可以提供生态系统中水、土、气、生各生态要素直接、综合和长期的定位观测数据，也是开展跨区域与跨学科联网观测与研究的重要组成部分。

我有幸在毕业那年就来到中国林业科学研究院工作，当时，恰逢中国森林生态定位站的先驱蒋有绪院士主持开展国家自然科学基金委重大项目“中国森林生态系统结构与功能规律研究”，对我国不同地理带、不同类型森林开展多学科的全国大尺度生态系统综合研究，蒋院士将我带到了处在我国南北森林站点中间过渡区地带的宝天曼开展森林生态系统定位研究。

那时候的宝天曼林区交通十分不便，生活和工作条件都十分艰苦，吃住和办公都在茅草房中，经常屋外下雨，屋内漏雨。

在蒋院士等老一代科学家安之若素、专心工作的精神熏陶下，我也克服困难，专心开展科研工作，加强生态站的基础设施建设，先后建起了气象站、坡面径流场、集水区、通量塔和主站楼等基础观测设施，以及模拟气候变化的土壤增温、林内减水等野外控制实验样地。2021年，宝天曼森林生态站成功入选科技部的国家野外台站。未来，它将为多要素、多尺度、多过程、精细化的森林生态系统观测和研究体系的建立打下坚实基础。

自然“警示”，单一树种的人工林问题凸显

我国林业建设成就举世瞩目，森林覆盖率由50年前的12.7%提升到如今的24.02%，人工林面积居全球第一。然而这优异成绩的背后，也面临新的问题。

“南演沙家浜，北唱杨家将，东北漫山遍野落叶松”的人工纯林一统天下格局，带来了一些地力衰退、森林病虫害加剧等新的挑战。现在，我国大面积国土绿化多是单一树种为主，南北方加一起的10个树种就占了整个人工林树种近70%，从多样性的角度来看，具有对环境变化抵抗能力低和生态服务功能差的弱点。

在社会经济发展过程中，人为不合理的干扰对森林的多功能性产生了较大负效应。比如，1998年的特大洪水给人类过度采伐森林上了一堂自然警示课，大规模集中连片种植的人工纯林背后潜藏的问题越来越凸显，气候变化导致的极端气候事件，也正加速改变森林生态系统的结构和功能。

以岷江上游为例，这是成都平原乃至长江上游的重要水源地和生态屏障。其区位生态优势在我国乃至全球都具有代表性、典型性。新中国成立之初，这里以亚高山原始森林为主，森林覆盖率约38%。缘于此，国家林业和草原局（原林业部）就从中国林业科学研究院选派了包括蒋有绪院士在内的科研团队前往川西米亚罗林区建立森林生态站，开启了对亚高山针叶林开展了多学科的综合性生态系统定位研究。但随后的几十年，当地为了支持国家建设，原有天然森林被大面积采伐，岷江上游地区森林整体功能持续下降。1998年的特大洪水冲毁单薄退化的植被层，直接威胁了当地百姓的生命及财产安全。也正因如此，国家启动了“天然林资源保护工程”，保护和修复天然林资源，随后又实施了“退耕还林工程”。

我带领的科研团队研究发现，不是所有的树种都是涵养水源的“能手”。当年大面积采伐中“幸存”下来的一部分天然岷江冷杉个体，形成了稳定群落结构，被称为“保留木”，与树下灌草、枯落物、苔藓、微生物组成的遗留群落，蕴藏着其历史上适应一次又一次自然灾害，与水源保持最平衡关系的“基因”。

由此，科研团队创建了天然林景观恢复与空间经营规划技术，提出了水源涵养林体系构建方案，实现了退化天然林恢复速度和质量的协同提升，被联合国粮农组织收录为全球森林景观恢复的范例。该成果为制定保护优先、自然恢复为主的国家生态修复政策提供了科学依据。

修复自然，就是尝试着模拟和加入促进

一方水土养一方人，从海南岛到大兴安岭，各地森林类型各异，由不同树种组成。特定森林的组成是长期进化的结果，它们相互制约、相互依赖，具有完整稳定性。理解森林的自然演替对于确定合理的森林组成结构和类型至关重要。

南方森林是国家储备林基地建设的主体。然而，由于长期追求木材生产为主的经济目标，导致出现了大面积低质低效的人工林和退化的天然次生林。

当人们看到人工林时，满眼绿色，郁郁葱葱。但如果把林下枯落物和林下的灌草清除之后，林地非常干净，出现“远看绿油油，近看水土流”的现象，导致森林本有的生态功能大打折扣。

以桉树为例，南方大量种植虽可获得木材，但需施肥和打农药，过量农药、化肥一旦进入河流和地下水，就会污染水环境，甚至对人类健康构成威胁。因此，对森林的经营利用不能简单模仿农业系统，不能走传统农业农耕作业方式。我们在利用森林时必须认知其结构、功能演变，尊重自然承载力。

从长远的角度看，推动我国生态建设，需要思考未来我们的森林该怎么去营造？这就要求在培育森林过程中，首先要把森林作为一个生态系统，它由哪些植物物种组成，以什么样的结构组建，研究清楚并衔接好物种之间的功能关系，以形成生态的互补性和多功能性。

在广西，我们发现马尾松纯林的物种多样性低，不利于维持长期木材生产。因此，我们引入红锥这一高价值、耐阴的树种，通过适当地疏伐马尾松纯林，将红锥随机或丛状栽植其中。红锥与马尾松的根系结构互补，营养吸收不直接竞争。而且，马尾松的针叶与红锥的阔叶凋落物结合后，通过微生物作用加速分解，使养分更易进入土壤被植物吸收，促进两树种共同生长。这种生态协同作用将单一树种转变为多树种混交，既提高木材质量和经济价值，又避免过去的皆伐作业，使林地成为长期永久覆盖的择伐林。

这是我们科研团队历时20多年，研究的“南方典型森林生态系统多功能经营关键技术与应用”项目成果示范案例之一。该成果荣获2020年度国家科技进步奖二等奖，已在南方储备林工程建设和森林质量精准提升工程中推广面积121.3万公顷，约占抚育工程的40%，提升碳储量1.06亿吨，被《全国森林经营规划(2016-2050)》和南方11省区（县）森林经营规划、生产单位森林经营方案采纳。

由此可见，修复自然，首先要了解自然、顺应它，再去尝试着模拟它、加入促进它。一定是“加入促进”，永远不能是过度的人为“控制”与“改变”。

（作者系中国工程院院士、森林生态学科带头人）

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