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传统育林学原则的“五大软肋”

Five Ineffectualities of Traditional Silviculture

育林学(silviculture)是经营森林的艺术和科学(Smith 等，1997)。尽管数个世纪以来育林学不断发展和完善，实践和技术实现了长足进展，但19世纪在中欧正式形成的一套以同龄林和异龄林作业为核心的育林学理论体系，迄今在全界各地的应用几乎没有修改(Hawley 和 Smith 1972；Fujimori 2001；Nyland 2002)。随着人口膨胀、人类对于森林的社会经济需求变化、气候变化等带来的可持续危机和不确定性的增加，传统森林培育学的一些基本原则越来越面临来自现实的挑战，其“软肋”也日渐显现，表现在：

一、过度关注树木治理

近200年前的现代育林学雏形，反映了当时笛卡尔、牛顿等科学先驱等关于自然界（包括森林）受到普遍法则的驱动，人类有义务为自然带来秩序的理性思想的及通过简化的线性关系治理世界的思想的影响（Hampe，2003）。由此，早期的育林学家认为，应将退化林地或天然林转变为更有序排列的具有平衡龄级(法正林)的森林；低生产力立地和枯死的树木被视为废物，应通过排水、施肥、采伐等以恢复生产力，而天然林大多是“凌乱”且需要“驯服”和改进的。

在人工林经营中，“人类有义务造就秩序”与经济效率相结合，是育林学的基本任务，例如：控制经营的同龄林和异龄林中的树木密度和间距；以正方形或长方形的空间格局种植等。为有效控制和改善自然，人类开发了遗传改良计划，从具有优良生长和木材质量的母树上选取种子进行更新，以最大限度地提高森林产量。通过人力开发生长旺盛、木材质量高、健康高效的“作物树木(crop tree)”，使树木可以像农田中的作物一样进行管理(Cotta，1816)。关于可持续性，人们普遍相信，人类的开发活动会产生足够生态效益，只要有足够的木材生产量，森林会自动提供所有其他森林价值和功能(Pretzsch，2005)，所谓“对树木有益的，对森林必然有益”。

传统育林者会在其木材生产目标的背景下评估生态系统过程。例如，对于草本植物、灌木和无销路的树木，主要经营措施是限制它们与作物树种的竞争，减少或消除它们(Wagner，2005)。腐烂的细菌和昆虫被视为破坏性因素进行高成本防治。而直到最近，火灾或风灾等干扰主要是根据它们对树木和林分的损害来评估的，而不是与其在演替和生态系统功能中的作用有关。对菌根的兴趣主要集中在真菌对幼苗建立和树木生长的潜在有益作用上。无论是收获改变的真菌群落，还是去除竞争性植被如何影响真菌和随后的生态系统功能，育林学家通常很少或根本没有关注。

二、将林分作为均质个体

森林以林分(stand)作为现代育林学的最重要的概念、林业(森林经营)最基本的经营区划单位(Helms 1998)，指由一组连续的树木组成，在年龄级分布、组成和结构上足够统一，生长在质量足够统一的立地上，成为一个可区分的单元(Helms，1998)。林分使得森林经营可以每公顷株数、树木的直径和高度、连年或年均生长量、基面积、可销售总蓄积量、直径分布等基于底层正态分布假设的描述词(stand descriptors)表示。这些描述词通常在经营林分的整个区域上取平均值，导致了规划和资源清查程序基础上的同质单元(homogeneous unit)、均质个体(uniform entity)以及基于林分的“可以以相对统一的方式进行处理”(Tappeiner 等，2007)的育林理念。

均质经营很大程度上受到基于规模经营(manufacturing)的工业效率标准的驱动。特别是，随着大型机械化机械的出现，需要设计育林处方以充分利用工业化工具和方法。例如，采伐作业中使用的设备类型通常决定了最小的机械的尺寸，以实现具有成本效益的作业。最大林分面积也受到经营条件限制，诸如种植(或间伐)之类的密度控制。随着锯木厂变得越来越机械化和流线化，加工业的操作更偏向有固定材性的数量有限的树种，甚至狭窄的树木径级范围内。这些促使位于产业链上游的育林者为提高效率而实施单一树种栽培(monoculture)，经济和后勤条件的限制，可能进一步促使经营者采取一致的生产措施。

现实中，林分的设定受到森林自然边界、所有权、社会和历史条件等多种因素的影响。譬如，世界许多地区的林分界限是在几个世纪前建立的，但因随后经营强度、管理措施、土地使用权模式等发生变化。近年来，很多国家政府法规对皆伐规模进行限制，改变了林分的划分规模。在芬兰集约管理的私有的北方林的林分从 0.5 公顷到 50 公顷不等，而加拿大和俄罗斯更粗放管理的公共经营的北方森林的林分通常为100公顷到数千公顷。美国太平洋西北部森林工业拥有的林分的面积大约22公顷(Briggs 和 Trobaugh，2001)。在同质林分原则下管理森林，差异化(differentation)、多样性(diversity)和变异性(variability)会降低经营效率，限制了森林生态系统的结构和功能。这说明了自由市场经济驱动的育林学实践对森林提供生态服务功能作用的局限性。

三、沿用农业方法开展实践研究

“育林之于林业，就像农学之于农业”是育林学的祖训(Smith 等，1997；Cotta 1816)。从20世纪初开始，欧美国家建立了森林研究站并开始将科学研究方法应用于育林主题，而相关调查、实验和统计方法与农业方法极其相关。

回顾近代以来的育林学研究会发现，育林研究人员接受了使用经典农业实验设计，包括完全随机、随机区组、拉丁方、阶乘或裂区设计等变体(例如，Petersen 1985)。今天的育林研究仍然很大程度上，由这些统计方法和设计实验的使用以及它们的所有优势和局限性所主导。农业实验和相关的分析方法旨在开发用于寻找提高农田年作物产量的技术，寻找一种新的做法或最佳处理方法优化预期的结果，通常是增加产量。育林实验的主要类型，包括寻找最佳处理方法(例如，哪种疏伐制度可以最大限度地提高商品材)、为预期结果寻找最佳条件的研究(如，苗床对良好发芽和早期存活的要求)、在某种梯度条件下进行的研究(如，在不同光照水平或不同林冠树密度下的幼树生长速率)，无不是传统农业实验设计的实验假设的套路。

沿用农业研究方法，进一步鼓励了森林经营的同质性，因为它们促进了有限推理范围的研究。密集的高度控制的育林研究可能只涵盖立地的局部，不一定反映天然林甚至大多数经营林分条件的所有变化。天然林和人工林的异质性几乎比实验条件多得多。传统农业实验设计的使用和对最佳处理方法的探索对整个世界的森林经营方式产生了深刻但很大程度上未被认识到的影响。普遍认为，农业研究模式的采用和主导，没有促进育林学家取农业之长建立反映林业和森林特点的试验、创新或权衡取舍试验研究体系，而是促进了森林培育实施标准化的作业措施。

四、育林实践的尺度无关紧要

林业科学受到农业研究模式的重要影响，导致人们坚信描述森林生态系统结构、关系或过程的信息可以从小试验区获得，然后轻易地扩大到立地或景观水平。当实验条件密切反映应用结果的情况时，在小且非常均匀的地块中工作的研究人员并不关心扩大规模。在这些情况下，计算小块地的平均响应可能会提供适用于类似但更大的单元的信息，例如农田。由于育林研究人员采用了这种研究模式，他们显然接受了对小块土地实践的研究提供了可靠的信息来指导更大规模的管理模式。受到多种条件的制约，与预期应用结果的林分相比，育林研究地块要小得多，也更加均匀。长期以来，人们已经发现力在小面积高调控度地块上的生长量与规模化应用实践中结果之间的差异。

实际上，扩大规模的问题鼓励和促进了同质化林地条件的管理。在有限的研究条件下证明优越的新育林处理的大规模运营应用也可能产生与预期不同的结果。当森林经营单位(FMU)广泛应用时，在实验中证明最好的处理的操作实施并没有产生预期的结果。采伐过程中的物理损坏、疏伐冲击和风折引起的单木死亡率，在作业区域比在实验环境中要高得多。一些作业林分产生了与实验发现的结果相似的结果，但总体而言，采伐作业可变性要大得多，导致更大的产量可变性。在育林研究中，对扩大规模问题的一般分析继续受到关注。对小型均匀地块中树木生长的研究可以得出结论，即竞争力在整个林分中均等地应用，这鼓励了这样一种观点，即小于标准尺度的空间变异性并不重要。

在多数情况下，除非专门设计用于研究空间排列，否则研究方法会偏向于考虑林内空间变异性的影响。许多假设事实上的规则间距的增长模型的普遍接受的有效性导致小尺度空间变异性对影响林分发展并不重要的印象，并导致人们相信在管理森林林分时可以忽略细尺度空间变异性。

五、强调经营结果的可预测性

从育林学诞生开始，育林的历史发展就与确保木材供应的可持续能力密切相关(von Carlowitz 1713)，这些需求导致了法正林概念的发展和其他森林规划工具。可持续采伐率的计算需要通过重复资源清查、生长和产量模型或两者的某种组合获得有关树木和林分生长的可靠信息。为了提高大面积采伐更新的可靠性和可预测性，育林人员者开发了苗圃和种植计划，以选择树种并加大研究力度以确保更一致的更新造林和收获。通过温室提供了完美的气候控制环境，可以管理光照、养分和水位；通过适当的种子收集和储存、发芽条件以及对昆虫、疾病和杂草的保护，苗圃在生产可靠和同质的种植资源方面变得高效。另外，完善的栽植工具、整地技术和植被控制措施，可以确保栽植取得较高的成活率。提高可预测性的努力还表现绘制资源清查图，开展生长量实验等。生长量表、生长模型、收获量模型，常对单一品种的均匀年龄林分进行预测，导致迄今用于预测生长率的许多模型难以用于异龄混交林。

对森林结构的控制和同质化经营的思想产生的自上而下(top-down)、命令和控制(command and control)的育林方法学，根深蒂固，难以克服。林业、渔业和野生动物管理在这方面有着相似的模式(Ludwig 等 1993; Hilborn等1995; Bottom等 1996; Struhsaker 1998)。对自然资源进行越来越多的自上而下管理的趋势，表现在试图控制生态系统；当生态系统的行为方式被认为不稳定时，就会施加更多的控制，可能引发恶性循环，最终会给生态系统带来无法预料的后果。系统科学认为，通过命令和控制降低系统行为的自然变化水平，系统对外部扰动的弹性就会降低，从而导致危机和意外(Holling 和 Meffe 1996; Folke 等 2004; Drever 等 2006)。

结论和讨论

全球育林学不仅有着共同的起源，而且整体上趋于保守。森林培育的专业知识结构促进了当地实践的长期标准化应用，但不鼓励批判性和创新性思维(Brang 2007)。长期以来，对育林者进行正规教育也不鼓励思想和方法创新。其结果是，对长期传统的强调，导致育林业不容易适应迅速变化的社会价值观和科技进步。实践发展对洞察力和经验的依赖导致了严重依赖传统的育林人员的思维定式。

随着育林学管理目标的扩大，特别是对森林生态服务功能的关注增加，以树木为中心的传统育林学原则正在发生变革，这包括系统价值、过程和功能，以及更好地理解森林生态系统，尤其是生态系统健康、生产力和复原力。计算技术、生物数学、系统科学等新技术的发展，可应对复杂性的模型模拟方法，赋予传统育林学更多的现代禀赋，把其“软肋”变为优势。

参考文献：

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

(2) Johnson, Adelaide C. etc Compatible Forest Management, Kluwer Academic Publishers, 2010.

(3) MS Ashton，DM Smith，BC Larson，MJ Kelty. The Practice of Silviculture: Applied Forest Ecology, 1997.

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

文章来源：人工林可持续经营

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