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本文聚焦中欧森林,在全球变化背景下,评估森林管理方法。通过专家研讨确定 35 条科学陈述,涵盖树种选择、遗传等多方面。分析发现多数陈述有研究支撑但不完整,未来应聚焦抗气候树种及相关研究,完善监测,为森林管理提供科学依据。
引言
森林生态系统对区域水和碳循环至关重要,还能提供众多生态系统服务。在中欧,森林是文化景观中物种最丰富的栖息地。然而,全球变化给森林带来诸多挑战,干旱和高温事件增多,严重威胁欧洲森林及相关自然和人类系统。
为应对这些挑战,中欧多数公共森林管理机构及研究机构已着手制定管理策略,但在一些方面存在争议,如死木留存数量、树种选择等。因此,需要对推荐的管理策略进行科学评估,明确知识差距,这对提高未来森林生态系统的抗性、恢复力和适应能力至关重要。
同时,评估森林经营和其他适应方法时,需考虑生态系统服务的性质,“自然对人类的贡献”(NCP)方法有助于建立全球变化与生态系统服务可用性变化认知之间的联系。本文从生态角度出发,聚焦建立气候适应性多功能森林,评估相关森林适应选项的知识水平和可信度。
方法论
本文是德国、奥地利和瑞士生态学会森林生态分会组织研讨会的成果。53 位来自不同领域的专家在线研讨,确定了与气候变化和中欧森林生态系统相关的四个主题优先事项,并将管理建议中的主题进行分类,形成七大类 35 条陈述。
随后,专家小组依据科学证据对这些陈述进行审查,并采用 IPBES 的四级分类法(“四箱模型”)评估每条陈述的可信度,最终分类基于专家小组评估和现有科学出版物。
评估过程结果
研讨会初步工作形成 35 条陈述,经现有研究和出版物验证,使用 IPBES 分类法进行最终评估。多数陈述(22/35)属于 “已确立但不完整” 类别,这表明虽有一定研究基础,但仍需进一步研究以进行全面综合。具体陈述评估结果如下:
- 树种选择和促进多样性:多数建议中,考虑当地场地因素和区域气候选择树种或种源很重要。但目前对温带树种和种源的耐旱耐热分类缺乏可靠依据,气候类似区域识别抗气候树种的方法需进一步实证检验。同时,树种多样性对减轻干旱影响的作用存在争议,非本土树种的耐旱性及对生态系统的影响也有待研究。
- 遗传学:全球变化影响树种组成和空间分布,种群间遗传变异有助于识别和选择耐旱种源,但仅依靠耐旱种源不能确保森林适应气候变化。使用本地适应起源的种子或幼苗对森林适应未来气候条件的作用存在争议,自然选择对幼苗的影响也尚不明确。
- 森林结构:影响森林结构多样性是森林管理的关键工具,结构多样性与气候条件密切相关。已有研究表明,合理的森林结构调整措施,如选择性冠层疏伐和群状择伐,有助于提高树木活力和稳定性,增强森林对极端气候的抗性,但相关研究仍需完善。
- 森林功能、生态系统服务和自然对人类的贡献(NCP):NCP 受初始林分状况、管理类型和强度影响。不同森林经营系统对调节服务类别有不同影响,如间伐强度、轮伐期和混交制度等,但相关研究还不够充分,许多理论和实践问题有待解决。
- 森林经营系统:森林经营系统的选择与森林所有者目标和社会框架条件密切相关,但全球变化使实现这些目标面临更多不确定性。土地利用历史和生态连续性对森林功能和恢复力有重要影响,结合不同经营系统可增加结构多样性,但对其长期影响仍需进一步研究。
- 自然再生、演替过程和野生动物管理:树木物种特定的再生过程对气候极端事件敏感,全球变化加剧了这种影响。极端气候事件影响树木再生的各个阶段,频繁的干旱事件增加了上层树木死亡率,影响树种再生。同时,树种间的相互作用受气候和生物因素影响,相关研究有待加强。
- 未来科学研究和监测方法:现有监测网络在提供森林状况变化信息方面存在不足,需要改进和扩展。现有监测系统对生态系统服务的评估也存在问题,不同服务类别监测方法差异大,缺乏统一标准。土壤属性的监测和区域化也需要进一步完善。
讨论
- 树种选择和管理的不确定性:对树种耐旱耐热性的机制理解不足,导致预测树种对全球变化的响应存在不确定性。目前多基于战略风险多样化进行森林管理决策,将单层纯林转变为混交林虽可降低风险,但缺乏数据支持其对提高森林抗逆性的作用。引入非本土树种需谨慎考虑其风险。
- 气候诱导的树种再生周期瓶颈:树种选择对再生周期至关重要,但气候诱导的物种和阶段特异性相互作用使结论难以统一。气候驱动因素对开花、结果和幼苗发育的时间影响不同,影响种子传播、储存和发芽。森林生态系统的变化影响幼苗生存和种间相互作用,大规模干扰对土壤种子库和幼苗发育有直接影响。
- 全球变化时代森林恢复和缓解干旱胁迫的森林经营选择:森林经营恢复选项需根据森林状况和气候干扰程度进行调整,但存在经济和技术方面的限制。一些传统森林具有缓冲功能,但面对气候变化适应性有限。不同经营措施对森林结构和抗逆性的影响不同,自然再生方法面临挑战,需综合考虑各种因素选择合适的经营策略。
- 创新监测方法和生态系统产品与服务的补偿:生态系统服务的社会生态概念对实施气候适应性森林管理越来越重要,但传统森林经营系统对此重视不足。需要建立激励机制,促进森林所有者提供生态系统服务。同时,要加强监测系统建设,整合不同空间尺度的信息,评估森林干扰对生态系统服务的影响。
结论
欧洲森林受全球变化压力影响,物种活力、种内和种间相互作用以及分布均发生变化。创新监测技术虽可改善数据收集和预测,但建立复杂监测系统面临资金和设计协调问题。森林生态系统复杂,与人类活动密切相关,难以得出关于树种选择和经营实践的通用结论。未来应结合不同经营系统,制定多样化经营策略,持续评估其对森林生态系统的影响,确保自然对人类贡献的多样性并降低风险。