傳統(tǒng)育林學(xué)原則的“五大軟肋”

Five Ineffectualities of Traditional Silviculture

育林學(xué)(silviculture)是經(jīng)營(yíng)森林的藝術(shù)和科學(xué)(Smith 等，1997)。盡管數(shù)個(gè)世紀(jì)以來育林學(xué)不斷發(fā)展和完善，實(shí)踐和技術(shù)實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)足進(jìn)展，但19世紀(jì)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(xué)理論體系，迄今在全界各地的應(yīng)用幾乎沒有修改(Hawley 和 Smith 1972；Fujimori 2001；Nyland 2002)。隨著人口膨脹、人類對(duì)于森林的社會(huì)經(jīng)濟(jì)需求變化、氣候變化等帶來的可持續(xù)危機(jī)和不確定性的增加，傳統(tǒng)森林培育學(xué)的一些基本原則越來越面臨來自現(xiàn)實(shí)的挑戰(zhàn)，其“軟肋”也日漸顯現(xiàn)，表現(xiàn)在：

一、過度關(guān)注樹木治理

近200年前的現(xiàn)代育林學(xué)雛形，反映了當(dāng)時(shí)笛卡爾、牛頓等科學(xué)先驅(qū)等關(guān)于自然界（包括森林）受到普遍法則的驅(qū)動(dòng)，人類有義務(wù)為自然帶來秩序的理性思想的及通過簡(jiǎn)化的線性關(guān)系治理世界的思想的影響（Hampe，2003）。由此，早期的育林學(xué)家認(rèn)為，應(yīng)將退化林地或天然林轉(zhuǎn)變?yōu)楦行蚺帕械木哂衅胶恺g級(jí)(法正林)的森林；低生產(chǎn)力立地和枯死的樹木被視為廢物，應(yīng)通過排水、施肥、采伐等以恢復(fù)生產(chǎn)力，而天然林大多是“凌亂”且需要“馴服”和改進(jìn)的。

在人工林經(jīng)營(yíng)中，“人類有義務(wù)造就秩序”與經(jīng)濟(jì)效率相結(jié)合，是育林學(xué)的基本任務(wù)，例如：控制經(jīng)營(yíng)的同齡林和異齡林中的樹木密度和間距；以正方形或長(zhǎng)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(jì)劃，從具有優(yōu)良生長(zhǎng)和木材質(zhì)量的母樹上選取種子進(jìn)行更新，以最大限度地提高森林產(chǎn)量。通過人力開發(fā)生長(zhǎng)旺盛、木材質(zhì)量高、健康高效的“作物樹木(crop tree)”，使樹木可以像農(nóng)田中的作物一樣進(jìn)行管理(Cotta，1816)。關(guān)于可持續(xù)性，人們普遍相信，人類的開發(fā)活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生足夠生態(tài)效益，只要有足夠的木材生產(chǎn)量，森林會(huì)自動(dòng)提供所有其他森林價(jià)值和功能(Pretzsch，2005)，所謂“對(duì)樹木有益的，對(duì)森林必然有益”。

傳統(tǒng)育林者會(huì)在其木材生產(chǎn)目標(biāo)的背景下評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)過程。例如，對(duì)于草本植物、灌木和無銷路的樹木，主要經(jīng)營(yíng)措施是限制它們與作物樹種的競(jìng)爭(zhēng)，減少或消除它們(Wagner，2005)。腐爛的細(xì)菌和昆蟲被視為破壞性因素進(jìn)行高成本防治。而直到最近，火災(zāi)或風(fēng)災(zāi)等干擾主要是根據(jù)它們對(duì)樹木和林分的損害來評(píng)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(guān)。對(duì)菌根的興趣主要集中在真菌對(duì)幼苗建立和樹木生長(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)性植被如何影響真菌和隨后的生態(tài)系統(tǒng)功能，育林學(xué)家通常很少或根本沒有關(guān)注。

二、將林分作為均質(zhì)個(gè)體

森林以林分(stand)作為現(xiàn)代育林學(xué)的最重要的概念、林業(yè)(森林經(jīng)營(yíng))最基本的經(jīng)營(yíng)區(qū)劃單位(Helms 1998)，指由一組連續(xù)的樹木組成，在年齡級(jí)分布、組成和結(jié)構(gòu)上足夠統(tǒng)一，生長(zhǎng)在質(zhì)量足夠統(tǒng)一的立地上，成為一個(gè)可區(qū)分的單元(Helms，1998)。林分使得森林經(jīng)營(yíng)可以每公頃株數(shù)、樹木的直徑和高度、連年或年均生長(zhǎng)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(shè)的描述詞(stand descriptors)表示。這些描述詞通常在經(jīng)營(yíng)林分的整個(gè)區(qū)域上取平均值，導(dǎo)致了規(guī)劃和資源清查程序基礎(chǔ)上的同質(zhì)單元(homogeneous unit)、均質(zhì)個(gè)體(uniform entity)以及基于林分的“可以以相對(duì)統(tǒng)一的方式進(jìn)行處理”(Tappeiner 等，2007)的育林理念。

均質(zhì)經(jīng)營(yíng)很大程度上受到基于規(guī)模經(jīng)營(yíng)(manufacturing)的工業(yè)效率標(biāo)準(zhǔn)的驅(qū)動(dòng)。特別是，隨著大型機(jī)械化機(jī)械的出現(xiàn)，需要設(shè)計(jì)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(shè)備類型通常決定了最小的機(jī)械的尺寸，以實(shí)現(xiàn)具有成本效益的作業(yè)。最大林分面積也受到經(jīng)營(yíng)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(jī)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(jí)范圍內(nèi)。這些促使位于產(chǎn)業(yè)鏈上游的育林者為提高效率而實(shí)施單一樹種栽培(monoculture)，經(jīng)濟(jì)和后勤條件的限制，可能進(jìn)一步促使經(jīng)營(yíng)者采取一致的生產(chǎn)措施。

現(xiàn)實(shí)中，林分的設(shè)定受到森林自然邊界、所有權(quán)、社會(huì)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(gè)世紀(jì)前建立的，但因隨后經(jīng)營(yíng)強(qiáng)度、管理措施、土地使用權(quán)模式等發(fā)生變化。近年來，很多國(guó)家政府法規(guī)對(duì)皆伐規(guī)模進(jìn)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(jīng)營(yíng)的北方森林的林分通常為100公頃到數(shù)千公頃。美國(guó)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(zhì)林分原則下管理森林，差異化(differentation)、多樣性(diversity)和變異性(variability)會(huì)降低經(jīng)營(yíng)效率，限制了森林生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能。這說明了自由市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)的育林學(xué)實(shí)踐對(duì)森林提供生態(tài)服務(wù)功能作用的局限性。

三、沿用農(nóng)業(yè)方法開展實(shí)踐研究

“育林之于林業(yè)，就像農(nóng)學(xué)之于農(nóng)業(yè)”是育林學(xué)的祖訓(xùn)(Smith 等，1997；Cotta 1816)。從20世紀(jì)初開始，歐美國(guó)家建立了森林研究站并開始將科學(xué)研究方法應(yīng)用于育林主題，而相關(guān)調(diào)查、實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)方法與農(nóng)業(yè)方法極其相關(guān)。

回顧近代以來的育林學(xué)研究會(huì)發(fā)現(xiàn)，育林研究人員接受了使用經(jīng)典農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，包括完全隨機(jī)、隨機(jī)區(qū)組、拉丁方、階乘或裂區(qū)設(shè)計(jì)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(jì)方法和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的使用以及它們的所有優(yōu)勢(shì)和局限性所主導(dǎo)。農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)和相關(guān)的分析方法旨在開發(fā)用于尋找提高農(nóng)田年作物產(chǎn)量的技術(shù)，尋找一種新的做法或最佳處理方法優(yōu)化預(yù)期的結(jié)果，通常是增加產(chǎn)量。育林實(shí)驗(yàn)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(yù)期結(jié)果尋找最佳條件的研究(如，苗床對(duì)良好發(fā)芽和早期存活的要求)、在某種梯度條件下進(jìn)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(zhǎng)速率)，無不是傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)假設(shè)的套路。

沿用農(nóng)業(yè)研究方法，進(jìn)一步鼓勵(lì)了森林經(jīng)營(yíng)的同質(zhì)性，因?yàn)樗鼈兇龠M(jìn)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(jīng)營(yíng)林分條件的所有變化。天然林和人工林的異質(zhì)性幾乎比實(shí)驗(yàn)條件多得多。傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的使用和對(duì)最佳處理方法的探索對(duì)整個(gè)世界的森林經(jīng)營(yíng)方式產(chǎn)生了深刻但很大程度上未被認(rèn)識(shí)到的影響。普遍認(rèn)為，農(nóng)業(yè)研究模式的采用和主導(dǎo)，沒有促進(jìn)育林學(xué)家取農(nóng)業(yè)之長(zhǎng)建立反映林業(yè)和森林特點(diǎn)的試驗(yàn)、創(chuàng)新或權(quán)衡取舍試驗(yàn)研究體系，而是促進(jìn)了森林培育實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)化的作業(yè)措施。

四、育林實(shí)踐的尺度無關(guān)緊要

林業(yè)科學(xué)受到農(nóng)業(yè)研究模式的重要影響，導(dǎo)致人們堅(jiān)信描述森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)系或過程的信息可以從小試驗(yàn)區(qū)獲得，然后輕易地?cái)U(kuò)大到立地或景觀水平。當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件密切反映應(yīng)用結(jié)果的情況時(shí)，在小且非常均勻的地塊中工作的研究人員并不關(guān)心擴(kuò)大規(guī)模。在這些情況下，計(jì)算小塊地的平均響應(yīng)可能會(huì)提供適用于類似但更大的單元的信息，例如農(nóng)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(duì)小塊土地實(shí)踐的研究提供了可靠的信息來指導(dǎo)更大規(guī)模的管理模式。受到多種條件的制約，與預(yù)期應(yīng)用結(jié)果的林分相比，育林研究地塊要小得多，也更加均勻。長(zhǎng)期以來，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)力在小面積高調(diào)控度地塊上的生長(zhǎng)量與規(guī)模化應(yīng)用實(shí)踐中結(jié)果之間的差異。

實(shí)際上，擴(kuò)大規(guī)模的問題鼓勵(lì)和促進(jìn)了同質(zhì)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(yùn)營(yíng)應(yīng)用也可能產(chǎn)生與預(yù)期不同的結(jié)果。當(dāng)森林經(jīng)營(yíng)單位(FMU)廣泛應(yīng)用時(shí)，在實(shí)驗(yàn)中證明最好的處理的操作實(shí)施并沒有產(chǎn)生預(yù)期的結(jié)果。采伐過程中的物理?yè)p壞、疏伐沖擊和風(fēng)折引起的單木死亡率，在作業(yè)區(qū)域比在實(shí)驗(yàn)環(huán)境中要高得多。一些作業(yè)林分產(chǎn)生了與實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的結(jié)果相似的結(jié)果，但總體而言，采伐作業(yè)可變性要大得多，導(dǎo)致更大的產(chǎn)量可變性。在育林研究中，對(duì)擴(kuò)大規(guī)模問題的一般分析繼續(xù)受到關(guān)注。對(duì)小型均勻地塊中樹木生長(zhǎng)的研究可以得出結(jié)論，即競(jìng)爭(zhēng)力在整個(gè)林分中均等地應(yīng)用，這鼓勵(lì)了這樣一種觀點(diǎn)，即小于標(biāo)準(zhǔn)尺度的空間變異性并不重要。

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

五、強(qiáng)調(diào)經(jīng)營(yíng)結(jié)果的可預(yù)測(cè)性

從育林學(xué)誕生開始，育林的歷史發(fā)展就與確保木材供應(yīng)的可持續(xù)能力密切相關(guān)(von Carlowitz 1713)，這些需求導(dǎo)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(jì)算需要通過重復(fù)資源清查、生長(zhǎng)和產(chǎn)量模型或兩者的某種組合獲得有關(guān)樹木和林分生長(zhǎng)的可靠信息。為了提高大面積采伐更新的可靠性和可預(yù)測(cè)性，育林人員者開發(fā)了苗圃和種植計(jì)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(dāng)?shù)姆N子收集和儲(chǔ)存、發(fā)芽條件以及對(duì)昆蟲、疾病和雜草的保護(hù)，苗圃在生產(chǎn)可靠和同質(zhì)的種植資源方面變得高效。另外，完善的栽植工具、整地技術(shù)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(yù)測(cè)性的努力還表現(xiàn)繪制資源清查圖，開展生長(zhǎng)量實(shí)驗(yàn)等。生長(zhǎng)量表、生長(zhǎng)模型、收獲量模型，常對(duì)單一品種的均勻年齡林分進(jìn)行預(yù)測(cè)，導(dǎo)致迄今用于預(yù)測(cè)生長(zhǎng)率的許多模型難以用于異齡混交林。

對(duì)森林結(jié)構(gòu)的控制和同質(zhì)化經(jīng)營(yíng)的思想產(chǎn)生的自上而下(top-down)、命令和控制(command and control)的育林方法學(xué)，根深蒂固，難以克服。林業(yè)、漁業(yè)和野生動(dòng)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(duì)自然資源進(jìn)行越來越多的自上而下管理的趨勢(shì)，表現(xiàn)在試圖控制生態(tài)系統(tǒng)；當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)的行為方式被認(rèn)為不穩(wěn)定時(shí)，就會(huì)施加更多的控制，可能引發(fā)惡性循環(huán)，最終會(huì)給生態(tài)系統(tǒng)帶來無法預(yù)料的后果。系統(tǒng)科學(xué)認(rèn)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(duì)外部擾動(dòng)的彈性就會(huì)降低，從而導(dǎo)致危機(jī)和意外(Holling 和 Meffe 1996; Folke 等 2004; Drever 等 2006)。

結(jié)論和討論

全球育林學(xué)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(shí)結(jié)構(gòu)促進(jìn)了當(dāng)?shù)貙?shí)踐的長(zhǎng)期標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用，但不鼓勵(lì)批判性和創(chuàng)新性思維(Brang 2007)。長(zhǎng)期以來，對(duì)育林者進(jìn)行正規(guī)教育也不鼓勵(lì)思想和方法創(chuàng)新。其結(jié)果是，對(duì)長(zhǎng)期傳統(tǒng)的強(qiáng)調(diào)，導(dǎo)致育林業(yè)不容易適應(yīng)迅速變化的社會(huì)價(jià)值觀和科技進(jìn)步。實(shí)踐發(fā)展對(duì)洞察力和經(jīng)驗(yàn)的依賴導(dǎo)致了嚴(yán)重依賴傳統(tǒng)的育林人員的思維定式。

隨著育林學(xué)管理目標(biāo)的擴(kuò)大，特別是對(duì)森林生態(tài)服務(wù)功能的關(guān)注增加，以樹木為中心的傳統(tǒng)育林學(xué)原則正在發(fā)生變革，這包括系統(tǒng)價(jià)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(chǎn)力和復(fù)原力。計(jì)算技術(shù)、生物數(shù)學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等新技術(shù)的發(fā)展，可應(yīng)對(duì)復(fù)雜性的模型模擬方法，賦予傳統(tǒng)育林學(xué)更多的現(xiàn)代稟賦，把其“軟肋”變?yōu)閮?yōu)勢(shì)。

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文章來源：人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)

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