欧盟森林经营强度极限的推进：生态系统服务权衡与长期情境分析

《Trees, Forests and People》：Pushing the limits of forest management intensity extremes in Europe

　　

森林在欧洲与生物多样性、气候、材料替代和能源相关的各项政策中占据核心地位。在自然和人为驱动因素对森林威胁日益加剧的时代，有关生态系统服务权衡和可能森林路径的信息对于开展有充分依据的辩论至关重要。本研究通过制定一系列森林利用强度情境来探讨政策选项，这些情境由森林面积在管理强度水平梯度上的明确分配变化所驱动。研究人员旨在评估木材生产与森林生态系统服务之间的权衡，并评估生物质流的长期情境，以探讨森林利用强度与服务供给之间的因果效应。首先，研究人员使用林业模型评估木材生产与其他森林生态系统服务之间的权衡；其次，实施描述一系列生态系统服务（从木材供给到气候调节和生物多样性）供给的森林系统情境。在生态区域和管理强度梯度上识别出服务与木材生产之间存在显著权衡。虽然研究发现森林利用去强化以及增强生物多样性和气候服务供给方面存在显著选项，但进一步强化的选项似乎有限，并与生物多样性和气候政策形成对比。对影响森林的政策采取基于生态系统的方法，对于理解系统内的多重权衡和协同效应及其对强化和去强化驱动因素的敏感性是必要的。

**推动欧洲森林经营强度极限：生态系统服务权衡与长期情境分析**

**一、研究背景与问题**

欧洲森林在欧盟（EU）生物多样性保护、气候变化减缓、材料替代和可再生能源等多项政策中处于核心地位，构成一个复杂的社会-生态系统。然而，当前欧洲森林面临严峻挑战：原始林和老龄林占比不足总森林面积的3%，仅3.6%的森林受到严格保护，绝大部分森林处于不同程度的利用强度之下。自1985年以来，欧盟国家木材采伐量持续上升，从2.5 m³ ha^-1 y^-1增至2010年的3.8 m³ ha^-1 y^-1，再到2023年的4 m³ ha^-1 y^-1；1985至2023年间，79%的受干扰森林面积归因于采伐作业。与此同时，欧盟各政策目标相互交织甚至冲突：气候法律设定土地利用、土地利用变化和林业部门2030年净移除-310 Mt CO₂e的目标，生物多样性战略和自然恢复法规要求改善森林结构与恢复力，而可再生能源政策则推动木材生物质能源利用持续增长。已有欧洲尺度的建模研究多集中于木材生产与碳移除，未系统评估森林经营强度梯度及其带来的服务权衡。因此，本研究旨在填补这一空白，通过构建沿管理强度梯度变化的情境，量化木材生产与调节服务之间的权衡，并评估长期森林利用路径的政策含义。

**二、研究内容与主要结论**

研究人员采用基于森林产量数据的林业模型，在基线期（2010-2020年）校准基础上建立常规经营（BAU）情境；随后依据Duncker等（2012a）的分类框架，将森林单元划分为未管理和保护森林（UCF）、低强度经营（LI）、中强度经营（MI）、高强度经营（HI）和短轮伐林业（SRF）五个管理强度等级，并与三个生态区（地中海、温带、北方）组合形成15个森林原型。在此基础上，研究人员开发了三个未来情境：保护与恢复情境（CORN）、多功能森林情境（MULT）和最大化木材生产情境（MAXI），每个情境要求各国至少50%的森林面积分配至对应的管理强度类别，并测试了40%至60%阈值的敏感性。研究覆盖欧盟27国中除马耳他和塞浦路斯外的全部森林，总计约1.54亿公顷，数据来源于国家森林清查（NFI）和FAOSTAT等国际统计资料。核心结论是：森林管理强度与服务供给之间存在显著权衡——木材产量随管理强度增加而上升，而以碳储量、碳汇和生物多样性栖息地为代表的调节服务则随之下降；BAU情境下欧盟森林已处于较高利用强度，进一步强化空间极为有限，且与生物多样性和气候政策目标相冲突。

**三、主要关键技术方法**

研究采用了四项关键技术方法。第一，使用欧盟委员会联合研究中心开发的森林碳模型EU-CBM-HAT（JRC Forest Carbon Model），该模型基于NFI和FAOSTAT等来源校准的2010-2020年基线数据，模拟林分尺度的碳储量和碳储量变化，将3716个初始林分汇总为508个代表性森林单元。第二，运用Duncker等（2012a）的五级森林经营强度分类法对森林单元进行分类，结合三个生态区构建森林原型框架。第三，采用Mann-Whitney U检验和等级双序列相关（rank-biserial correlation）评估相邻管理强度类别之间服务指标的显著差异及效应量。第四，情境实施采用森林面积再分配方法，按比例将面积从源森林单元转移至目标森林单元，并对面积阈值进行40%至60%的敏感性分析。

**四、研究结果**

**3.1 森林生态系统服务权衡**。在BAU情境下，商品材和非商品材采伐量总体随管理强度等级上升而增加，但各生态区内存在显著变异性。调节服务方面，以UCF为基准，多数指标随管理强度增加呈下降趋势。地上碳储量在MI、HI和SRF类别中显著低于UCF，SRF几乎在所有生态区均提供最低水平的调节服务。值得注意的是，低强度经营（LI）森林提供的调节服务在多数指标上与UCF无显著差异，表明适度去强化可在不大幅牺牲木材产出的同时维持服务供给。

**3.2 森林利用强度情境**。在地中海生态区，CORN情境使木材产量较BAU下降7%，但地上生物量、凋落物、枯死木及碳储量和碳汇均增加，不规则林比例提高84%；MAXI情境使木材产量增加29%，但碳汇减弱、不规则林比例下降36%。在温带生态区，BAU与MULT和MAXI在木材产量上差异很小（±1%），但MAXI情境下地上和地下碳储量各下降4%，凋落物、枯死木和土壤碳分别下降9%、3%和4%；CORN情境木材产量下降14%，但凋落物、枯死木和土壤碳分别增加16%、9%和8%，不规则林比例从13%升至50%。在北方生态区，MAXI情境与BAU极为接近（木材产量差异仅0.1%），表明该区域已处于高强度利用状态；CORN情境木材产量下降22%，但地上和地下碳储量分别增加59%和56%，碳汇增加85%以上，不规则林比例从17%升至50%。在欧盟整体层面，CORN情境使商品材产量从491 M m³/y降至410 M m³/y（下降16%），同时地上和地下碳储量与碳汇增幅均超过20%，凋落物和枯死木分别增加15%和17%，不规则林比例从17%增加188%至50%；MULT情境木材产量下降4%，各指标变化方向不一，总体接近BAU；MAXI情境木材产量仅增加2%（至503 M m³/y），但地上和地下碳储量各下降3%，凋落物和枯死木分别下降5%和1%，不规则林比例下降14%，碳汇下降2%至3%。

**五、讨论与结论**

本研究首次在欧洲尺度上系统评估了由森林经营强度塑造的生态系统服务权衡及相关长期情境。研究发现，调节服务随管理强度增加而下降的趋势在三个生态区均成立，且BAU情境下欧盟83%的森林处于中高经营强度，89%的森林以木材生产为主要用途。进一步强化经营（MAXI）仅能带来2%的木材增产，却导致多项调节服务显著下降，表明当前森林经营强度已接近生态可持续的极限。相比之下，去强化路径（CORN）以16%的木材减量为代价，换来碳储量、碳汇和生物多样性栖息地服务的大幅提升，且不规则林比例显著增加，有助于实现欧盟气候和生物多样性目标。MULT情境则呈现总体“双输”格局，木材产量下降但调节服务改善有限。研究还指出，欧盟自然恢复法规中关于枯死木、土壤碳和不规则林比例的要求与木材生产之间存在现实权衡，政策制定需要采取基于生态系统的方法，全面考虑各项服务的协同与冲突。研究结论为：鉴于森林系统内部的多重权衡与协同效应以及对强化和去强化驱动因素的敏感性，对影响森林的政策采用基于生态系统的方法是必要的。