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朱教君：东北地区森林生态系统质量与功能提升对策建议

花匠小妙招
2024-12-27 14:51

东北地区森林生态系统质量与功能提升对策建议

朱教君，张秋良，王安志，王传宽，于立忠，于大炮，张全智，闫巧玲，郑兴波，王冰，周正虎，郝帅，张欣，宋立宁，郑晓，王兴昌，杨凯，全先奎，高添，孙一荣，张金鑫

东北是我国最大的天然林集中分布区，主要包括分布于大兴安岭、小兴安岭和长白山三大山脉的用材林和防护林，以及分布在东北平原、内蒙古高原（东部）、辽西丘陵区的防护林，属典型温带森林生态系统（统称“东北森林”）。据第九次森林清查数据，东北全区（辽、吉、黑、内蒙古东四市/盟，总面积约12400万hm²）共有森林5857万hm²，占全国森林总面积的27%；木材蓄积量达46亿m³，占全国木材总蓄积量的26%（国家林业和草原局，2019）。东北森林是我国生态安全战略格局“两屏三带”、重要生态系统保护和修复重大工程总体布局“三区四带”中唯一森林带的重要组成部分；同时，包括部分北方防沙带（辽西、北，内蒙古东部）中的森林。东北森林不仅对东北平原发挥着重要的生态屏障作用，也是华北乃至东北亚的核心生态屏障，在国家与区域生态安全战略全局中具有无可替代的特殊重要地位。东北森林生态系统的质量决定着木材生产（储备）能力和生态屏障功能的优劣，不同经营措施影响着现有森林生态系统功能潜力发挥和未来森林生态系统的演替进程，决定着区域国防安全、粮食安全、生态安全、能源安全和产业安全等。本文基于东北林区4个国家野外站——内蒙古大兴安岭森林生态系统国家野外科学观测研究站（大兴安岭站）、黑龙江帽儿山森林生态系统国家野外科学观测研究站（帽儿山站）、吉林长白山森林生态系统国家野外科学观测研究站（长白山站）、辽宁清原森林生态系统国家野外科学观测研究站（清原站）和部分部门野外站长期监测、研究与示范的基础，在分析东北林区现有森林资源分布及现状的同时，依据地形、地貌，结合气候、森林植被特征、行政区域及社会经济状况等对东北森林区进行了划分；详细分析了影响森林生态系统质量提升的主要问题，提出森林生态系统质量提升的优化管理对策建议，为东北森林生态系统可持续经营及功能持续、稳定和高效发挥提供范式。

1 东北森林现状

1.1东北森林的基本概况东北地区（行政区划）包括辽宁省、吉林省、黑龙江省和内蒙古自治区东部的三市一盟（呼伦贝尔市、通辽市、赤峰市和兴安盟）（115°—136°E、38°—54°N)。东北地区自南向北跨越暖温带、中温带和寒温带；自东南向西北，从湿润区、半湿润区过渡到半干旱区，属季风气候，四季分明，夏季温热多雨，冬季寒冷干燥。境内有大、小兴安岭和长白山系，中部为辽阔的东北平原；境内拥有多条重要河流，包括松花江、嫩江、乌苏里江、图们江和鸭绿江等。东北地区是我国三大林区之一，生物种类繁多，植被类型丰富，保存及发育了完整的东亚东部温带森林生态系统，东北地区还是我国重要的商品粮生产基地。1.2东北森林的区域划分东北森林的区域划分综合考虑了地形地貌、森林植被、气候条件，以及林业经营、生态系统管理实践等要素。首先，依据东北地区总体的地形、地貌——山地、平原、高原、丘陵，结合气候特征，将东北地区划分为4个类型区（山地、平原、高原和丘陵）；其次，依据东北地区的三大山系和森林植被特点，划分为6个林区（表1）；最后，综合考虑具体的地理单元和气候特点，进一步划分为12个亚林区（图1）。

山地类型区森林是东北森林的主体，多为天然林，森林覆盖率高，多分布在江河源头，提供重要的水源涵养、碳汇、土壤保持、生物多样性维持和木材战略储备等重要生态服务功能，构成东北森林带生态建设的关键。平原区多为农田防护林，可改善农田小气候、保障农作物丰产、稳产，特别是保护东北黑土地的根本屏障。辽西和蒙东虽然森林面积相对较少，但该区生态脆弱，森林主要起到防风固沙和保持水土的作用，构成了北方防沙带（东北区）生态建设的关键，对于维系区域生态安全至关重要。

2 东北森林生态系统质量、功能提升存在的主要问题

东北森林带是我国重点国有林和北方重要原始林的主要分布区，由于长期高强度的人为干扰（采伐和开垦），导致森林、湿地等原生生态系统退化，主要表现为森林结构不合理（幼、中龄林比例过大）、质量不高（生产力下降），中幼林面积占比较大等，从而导致森林涵养水源、维持生物多样性等功能下降。北方防沙带（东北区）植被稀疏，土地沙化、次生盐渍化严重，是我国生态环境最脆弱的地区之一，主要表现为防护林结构简单，林草植被质量不高（面积减少、生产力低下），远低于全国平均水平，以及经营水平低下，影响防护功能（防风固沙、保持水土等）有效发挥。具体表现为：2.1原始林持续减少，次生林急剧增加，森林质量发生显著变化，影响生态屏障功能发挥与生物多样性维持等1）干扰导致原始林不断减少，次生林比例增加，但质量却显著下降。目前，大兴安岭寒温带针叶林区次生林的平均乔木林蓄积量为92.82m³/hm²，与大兴安岭兴安落叶松（Larixgmelinii）林（217m³/hm²）的蓄积量相比差距甚大；同样，小兴安岭与长白山中温带针阔混交林区乔木林平均蓄积量为91.46m³/hm²，显著低于该区域原始阔叶红松林蓄积量（375m³/hm²）。

2）原始林资源减少导致生物多样性维持与保护受到影响。20世纪以来，由于人类活动的影响，东北原始林资源大幅度减少，森林生态系统发生显著变化，生物多样性栖息地无论在数量上，还是在质量上均大幅下降，严重影响生物多样性的维持与保护。3）东北北部多年冻土退化引起森林草原退化，生态脆弱性加剧；部分区域水位下降无法满足植被生长，显著改变了区域景观和生态系统稳定性，主要表现为兴安落叶松占绝对优势的天然林带锐减，天然林带北移。过去70年，多年冻土退化还表现出一定的纬度和高度地带性特征，冻土南界向北移动了。2.2森林结构不合理，中幼林面积占比大，从而导致森林屏障、多样性维持等功能下降1）现有森林质量不高、植被退化明显，影响生态功能发挥。东北的天然林经过多年的不合理采伐与更新，森林质量明显下降，当前天然林公顷蓄积量还不及原始林的一半。东北乔木林蓄积量（94.93m³）仅为世界平均水平的88%；年均生长量（3.44m³/hm²）明显低于我国北方森林的生产潜力（7m³·hm−2·a−1），远低于德国、芬兰等林业发达国家（国家林业局，2018）。1992—2000年，东北森林水源涵养功能呈现下降趋势（减少1.23×1010m³），保持土壤功能也略有下降。2）森林培育目标不明确、培育技术不精准，技术规程欠缺，制约林分正常生长。现有森林生态系统管理的理论与经营技术体系不完善，如森林可持续经营、生态恢复、近自然经营等技术虽有应用，但系统性和针对性不强。到目前为止，森林质量提升标准缺失，且更新抚育严重滞后，幼、中龄林占东北林区的60%以上，林分密度普遍较大，由于抚育不及时，形成大量的低产、低效林。3）资源保护与利用关系处理不当，林区经济发展乏力。在全面实施天然林保护后，林区经济发展尚未完全从“木头经济”转型到“林下经济”，林下资源利用还存在急功近利、盲目开发、掠夺性采集等问题，且规模小，缺少龙头企业引领，没有形成核心生态品牌体系，市场竞争力弱，同时，东北林业碳汇经济也处于起步阶段，相关政策不完善，制约林区经济健康发展。2.3北方防沙带的林草植被质量不高，防护功能下降，制约北方防沙带的屏障功能发挥1）构成北方防沙带主体的防风固沙林、水土保持林等多为人工林，树种单一，存在“纯林多、混交林少，同龄林多，异龄林少”的现象，导致生物多样性低，稳定性差，易发生大面积的病虫害从而导致防护功能下降；另外，由于造林后不及时抚育，或抚育过于粗放，导致林分密度不合理，造成林下更新困难，从而降低防护功能。2）东北农田防护林结构简单，林分质量下降，更新不及时，影响防护功能发挥。东北农田防护林主要以杨树为主，近年来质量整体下降，其中2010—2017年下降迅速，低质量防护林增加1.8×105hm²；同时林分老化严重，更新改造滞后，成过熟林比重大，2017年53%的防护林林龄约为30年；因缺苗断带等造成林网化水平下降，东北西部及内蒙古东部平原区农田林网化程度仅为72.24%。上述因素严重制约农田防护林防护功能发挥，2010—2017年，东北地区农田防护效应程度下降3个百分点。3）草地质量与功能退化。长期开发或不合理利用导致东北草地生态系统生产力下降，结构和服务功能的退化加剧。东北天然羊草草地生产力总体上呈现下降趋势，平均干草产量由20世纪80年代的1500~2000kg/hm²下降至目前的450～600kg/hm²，显著低于全国平均水平（911kg/hm²）。草地面积在1990—2015年之间，平均每年减少3.9×104hm²，占东北地区面积的比重由14.2%下降至13.4%。

3 东北森林生态系统质量提升的优化管理对策建议

3.1完善并实施森林生态系统保护修复制度，优化区域生态安全屏障体系未来几年，东北林区应以天然林资源保护工程、退耕还林还草、防沙治沙等重大生态工程建设为抓手，全面贯彻落实《天然林保护修复制度方案》、《山水林田湖草生态保护修复工程指南（试行）》，加强原始林生态系统和多年冻土区的保护，科学编制天然林保护修复规划，合理确定天然林保护重点区域，实施天然林生态修复。稳步推进以国家公园为主体的自然保护地体系建设，提升保护能力。3.1.1寒湿带原始林保护在大兴安岭林区以兴安落叶松原始林保护为重点，加强原始林保护：对绰纳河林业局、双河自然保护区、呼中自然保护区和大兴安岭西北部等区域的寒温带原始针叶林，实行全面封禁保护，严禁采矿、采摘和采伐等经营活动，建立地面管控、飞机巡护、森林眼、卫星遥感等技术手段相结合的林火监测系统和扑救指挥系统。3.1.2东北多年冻土区保护加强东北多年冻土和冻融灾害的观测与研究，加大冻土区生态环境保护。同时，尽量减少人类活动对多年冻土区的影响，合理布局城镇化发展和工程建设规划，以绿色发展保护冻土环境。3.1.3原始阔叶红松林保护与恢复在小兴安岭与长白山林区重点加强原始阔叶红松林生态系统的监测和保护、珍贵珍稀濒危物种保护，同时保护红松（Pinuskoraiensis）、水曲柳（Fraxinusmandshurica）、胡桃楸（Juglansmandshurica）等特有树种的天然母树林，加强对红松等具有重要经济价值和应用价值树种天然更新苗木的保护与抚育，增加其在群落中的比例，维护阔叶红松林天然种质资源安全。3.1.4自然保护区与生物多样性保护严格管护具有独特性和稀有性的生境和生态系统，如高山苔原生态系统、东北虎豹自然保护地等；加强森林生态系统自然保护区监管与监测力度，严格控制林下资源利用，保持生物链健康，维护区域生物多样性和生态系统的可持续性，优化区域生态安全屏障体系。3.2实施提升森林生态系统生态屏障功能和木材战略储备能力经营技术方案3.2.1森林生态系统生态保育、质量与功能提升技术在大兴安岭林区重点开展：1）过伐林恢复：通过人工促进天然更新、人工补植、诱导混交林等技术，调控林分树种组成、林分密度、空间格局、垂直结构，改善过伐林结构，恢复过伐林功能。2）火烧迹地恢复与重建：应用迹地快速更新技术、迹地林分改造和抚育间伐技术、迹地恢复遥感监测及其辅助决策技术，实现火烧迹地人工快速恢复。3）退化林恢复：应用抚育改造、人工促进天然更新、人工诱导混交林（林下栽针改造）、封育局部抚育等技术，补针保阔、补植兴安落叶松、樟子松（P.sylvestrisvar.mongolica）和云杉（Piceaspp.）等地带性树种，逐步调整树种组成。4）林火防控：根据大兴安岭主要乔灌树种的抗火特性，典型林分地表凋落物层、半腐殖质层和腐殖质层死可燃物燃烧性和含水率季节动态等易引发森林火灾的自然因素，做好林火的预测和防控。在小兴安岭、长白山林区重点开展：1）过伐林恢复：利用林窗更新、林冠下人工更新以及人工促进天然更新等技术，实现关键种保护与更新；通过结构调控技术，调整过伐林树种组成和径级结构。2）退化次生林恢复：通过关键种保护、人工诱导等措施，采用抚育复壮、带状补植等技术，逐步调整树种组成；通过抚育间伐等密度控制，优化次生林结构。3）人工诱导阔叶红松混交林：采用“栽针保阔”“目标树培育”等技术，对“栽针保阔”形成的阔叶红松混交林开展及时“透光抚育”。4）珍贵树种定向培育：对于立地质量好的过伐林和次生林，采用目标树培育技术，培育红松、水曲柳、胡桃楸、黄檗（Phellodendronamurense）、紫椴（Tiliaamurensis）、蒙古栎（Quercusmongolica）等具有重要经济价值的优势树种，同时，在适宜地区通过抚育、截干、高枝嫁接、幼苗嫁接等技术，大力发展红松果材兼用林。5）人工林近自然多目标经营：通过密度调控和抚育等措施，优化群落树种组成比例，以培育落叶松大径材为初期目标，在间伐过程中逐步引入红松、水曲柳等，形成落叶松与阔叶树混交的异龄复层多功能森林。3.2.2基于可持续经营的森林生态系统质量精准提升技术全面落实天然林保护政策，加大天然林封育管护力度，对于多功能兼用的天然林，坚持保育结合，对中幼龄林、低产林开展积极的培育，以提高天然林数量和质量。对于稀疏、退化的天然次生林，开展补植补造、人工促进天然更新等抚育经营，优化林分树种结构，保留乡土树种，林下栽植红松等针叶树种，加快森林正向演替，提高林地生产力，培育天然林后备资源。对于受害严重、枯死木比例高、林分健康状况差的天然林，要及时清理被害木，开展林分改造与恢复，促进天然林生态系统的健康稳定。在开展人工用材林建设时通过集约人工林栽培、现有林改培和中幼林培育等措施，分林种（树种）、分立地制定森林抚育技术细则（透光抚育、生长抚育、修枝、施肥等），集成不同林型的精准抚育技术，构建多目标定向培育方法技术体系（朱教君和张金鑫，2016）。同时，依据《重点地区速生丰产用材林基地建设工程》规划要求，营造速生丰产林。同时，建设国家木材战略储备基地。在长白山、老爷岭、张广才岭以培育珍稀树种及大径级用材为主要目标，发展山杨（Populusdavidiana）、长白落叶松（L.olgensis）、白桦（Betulaplatyphylla）等中长周期用材树种，樟子松、红松、云杉、水曲柳、黄檗、椴树（Tiliaspp.）等大径级或珍稀用材树种。在大兴安岭以培育大径级用材林为主要目标，发展落叶松、白桦等中长周期用材树种，樟子松、云杉等大径级或珍稀用材树种，精准提升兴安落叶松、樟子松等针叶材质量，建设国家木材战略储备基地。3.2.3立足资源禀赋，着力发展林下经济与碳汇经济等生态产品在维持森林生态系统健康稳定的前提下，适宜发展以下特色产业：1）林下种植业。因地制宜推广林药、林菌、林果和林菜等种植模式。林药包括人参（Panaxginseng）、刺五加（Eleutherococcussenticosus）、苍术（Atractylodeslancea）、辽藁本（Conioselinumsmithii）、龙胆（Gentianascabra）、赤芍（Paeonialactiflora）、细辛（Asarumheterotropoides）、白鲜（Dictamnusdasycarpus）、党参（Codonopsispilosula）等，林菌包括美味牛肝菌（Boletusedulis）、灵芝（Ganodermalucidum）、木耳（Auriculariaauricula）、大球盖菇（Strophariarugosoannulata）等，林果包括蓝莓（Vacciniumspp.）、蓝靛果忍冬（Loniceracaerulea）、山葡萄（Vitisamurensis）、黑茶藨子（Ribesnigrum）等，林菜包括大叶芹（Pimpinellabrachycarpa）、辽东檧木（Araliaelatavar.glabrescens）、蕨菜（Pteridiumspp.）等。2）林下养殖业。在林下适度发展中国林蛙（Ranachensinensis）、柞蚕（Anthereapernyi）、中华蜜蜂（Apiscerana）、梅花鹿（Cervusnippon）和马鹿（C.elaphus）养殖等模式。3）森林生态旅游康养业。围绕森林生态旅游开展森林城镇、森林人家建设，大力发展森林生态旅游、森林康养等新兴产业。4）林下产品采集业。采集包括野生蘑菇、蕨菜、桔梗（Platycodongrandiflorus）、蓝莓、轮叶沙参（Adenophoratetraphylla）、山芹（Ostericumsieboldii）和五味子（Schisandrachinensis）等。东北林区丰富的森林资源是发展森林碳汇经济的优势。为践行“森林是水库、钱库、粮库、碳库”的理念，大力推进东北森林碳汇经济发展。加强森林碳汇经济基础研究，精准计量森林碳汇，编制东北森林碳汇交易指南；科学评估碳价，降低林业碳汇项目监测计量、审定核证成本，减化林业碳汇项目申报流程；科学组织碳汇项目实施，拓展林业碳汇项目方法，完善碳汇林经营管理办法；健全林业碳汇交易平台，规范森林碳汇交易项目，深度开发碳交易产品；创新森林碳汇经营体制机制，搭建碳汇交易的运行架构，构建完善的森林碳汇经济产业体系。3.3实施“山水林田湖草沙”防护林生态系统质量/功能提升技术方案根据北方防沙带（东北区）各类型区（丘陵、平原、高原）水、土、气、生等基础资料，以水土资源承载力为核心，构建适合新时代的“山水林田湖草沙”综合区划体系，坚持以水定区、以水定林、以水定草，科学规划设计防护林；注重生物多样性和树种多样性，因地制宜、因害设防，封飞造结合，乔灌草搭配，实现自然恢复与人工修复有机统一。推广以水资源承载力和水量平衡为基础的防护林空间配置和退化林分修复技术体系，提升、重建和恢复北方防沙带的生态防护功能。3.3.1防风固沙林区在严重沙化区，封育保护以灌木、多年生草本、蒿类为主的天然植被，封禁保护固定、半固定沙地植被；在一般沙化区，开展封育、管护、造林相结合的方法，通过封、管、造相结合的综合措施培育防护林。同时，针对密度、结构不合理的一般人工防护林，调控林分结构，改善林下光照条件，促进林分生长，增加林下植被多样性，提高生态防护效益；针对树种适宜的、林下植被光照不良的天然防护林，通过异龄复层混交技术，人工诱导形成异龄复层混交林，以提高林分稳定性；针对衰退严重的防护林，采用更新修复、补造修复、抚育修复（抚育复壮、平茬复壮）等技术，改善退化林分的结构，重建和恢复防护林的防护功能。3.3.2水土保持林区针对丘陵水土保持林树种结构简单、密度大，导致林下更新困难，且稳定性差，极易发生病虫害等现状，重点加强基于结构优化原理的密度调控和人工诱导更新。通过调整上层木和下层木组成与结构，构建异龄复层混交林；通过对现有的人工纯林改造，调整树种结构，人工诱导成混交林；通过对低质低效林实施林分改造（抚育改造、补植改造和封育改造），调整树种结构，构建“疏林−灌−草型”结构模式，以提升和恢复水土保持功能。3.3.3农田防护林区重点开展农田防护林更新改造，通过实施树种替代型经营模式、树种轮换更替型经营模式和林带结构优化型经营模式，对成熟林和过熟林进行更新改造，将单一树种林带诱导形成不同品种混交、不同树种阔叶混交、针阔混交林，从而实现多树种、多品种的优化组合，大力提升农田防护林功能，完善区域防护林体系。同时，加强土地制度改革，推进农田防护林建设，合理规划，依据因地制宜、因害设防、田林路渠统一原则，规划出专门用于农田防护林建设的集体林地（林带用地和林带胁地范围内的土地）。另外，建立农田防护林生态补偿机制，处理好林带胁地与农民增收之间的矛盾。此外，适当增加农田防护林更新专项资金，提升农田防护林建设积极性。

来源：《陆地生态系统与保护学报》第2卷第5期 2022年10月