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针对欧洲云杉小蠹(Ips typographus L.)危害加剧及气候变化的挑战,研究人员开展将小蠹风险纳入森林管理策略的研究。发现低密高产云杉林缩短轮伐期可获经济收益,混交林增强抗性,为适应性森林管理提供科学依据。
森林作为陆地生态系统的核心,正面临着日益严峻的生物灾害威胁。在欧洲,云杉小蠹(Ips typographus L.)如同隐藏在森林中的 “无声杀手”,对挪威云杉(Picea abies (L.) Karst)为主的森林造成毁灭性打击。随着全球气候变暖,高温与干旱事件频发,不仅加速小蠹的繁殖周期(如一年多代),还削弱树木抗性,导致小蠹爆发频率与危害程度显著上升。据统计,2018 年欧洲极端干旱后,捷克、德国等地相继出现千万立方米级别的云杉木材受害,经济损失惨重。然而,传统森林管理策略对气候变化背景下的小蠹风险响应不足,部分地区仍缺乏长期适应性规划,如何在气候变化与生物灾害的双重压力下实现森林可持续经营,成为亟待解决的科学与实践难题。
为破解这一困局,挪威研究人员开展了一项具有前瞻性的研究,相关成果发表在《Ecological Modelling》。研究聚焦于将云杉小蠹风险整合到森林管理决策中,通过构建 300 个模拟林分(涵盖不同立地指数、林龄、密度及云杉比例),运用森林模拟器 GAYA 2.0 模拟不同轮伐期下的林木生长,并结合 Seidl et al. 模型评估小蠹危害概率与强度,计算净现值(NPV)以量化经济收益,旨在揭示气候变化情景下的最优管理策略。
研究采用多维度模拟与风险评估结合的技术路线。首先基于挪威云杉生长模型构建虚拟林分,设置 5 个立地指数(H40 11-23m)、高低密度、10%-100% 云杉比例等参数;利用 GAYA 2.0 模拟 12 个 5 年周期的生长过程,计算无风险条件下的 NPV;引入 Seidl 模型预测不同气候参数(年均温 0.1-15°C、降水 500-2000mm)下的小蠹危害概率(pBB)与强度(iBB),并通过概率积分计算风险条件下的期望 NPV;最后对比不同策略的经济收益与轮伐期差异,验证混交林等适应性措施的效果。
3.1 NPV 增益与轮伐期差异
研究发现,纯云杉低密林分获益最大:当云杉比例为 100%、密度较低时,平均轮伐期缩短 4 年,NPV 增益达 1440 NOK/ha。这一效应与林龄、立地生产力密切相关:幼龄林轮伐期缩短更显著(3.8 年),但收益低于老龄林(1124 NOK/ha);高立地指数(H40=23m)林分因生长迅速、材积积累多,收益最高(1359 NOK/ha)。气候条件对结果影响显著:在年均温 15°C、降水 500mm 的干旱高温区,老龄低密纯林需提前 10 年采伐,NPV 增益超 27000 NOK/ha,而幼龄林甚至需提前 22 年采伐,收益达 10000-20000 NOK/ha。
3.2 挪威典型区域的气候情景分析
以挪威 5 个地区为例,当前气候下,?stfold、Vestfold 等暖湿地区通过缩短轮伐期(2-2.8 年)可获 110-195 NOK/ha 收益,其中 Vestfold 历史上曾因小蠹与风害损失 500 万 m3 木材,优化管理对高风险区域尤为重要。在气候变化情景下(RCP4.5 与 RCP8.5),轮伐期需进一步缩短:RCP8.5 下,?stfold 轮伐期缩短 5.5 年,收益达 1195 NOK/ha,较当前增长超 10 倍,凸显气候变化加剧小蠹风险的严峻性。
4. 讨论与结论:适应性管理的多维路径
研究证实,缩短轮伐期是应对小蠹风险的有效策略,但其效果受树种组成、林分结构与气候条件调控。纯林风险高但收益显著,混交林(如云杉 - 松、云杉 - 桦)因降低小蠹寄主比例,可减少轮伐期调整需求,兼具生态韧性与经济效益。然而,短轮伐期可能降低碳储存与大径材比例,需结合持续覆盖林业等模式平衡多重目标。
本研究首次量化了气候变化下小蠹风险对森林经济的影响,为欧洲尤其是北欧森林管理提供了 “提前采伐 + 树种混交” 的双轨策略:在高风险纯林区推行弹性轮伐期,在更新期引入阔叶树或松树构建混交林。研究结果不仅为挪威等国的林业政策(如挪威农业局的小蠹应对计划)提供科学支撑,也为全球温带森林应对生物灾害与气候变化提供了可借鉴的建模方法与管理范式。未来需进一步整合风害、干旱等多风险因子,完善空间动态模型,推动森林管理向气候智能型转型。