基于德尔菲专家调查的造林决策生物多样性指标构建：以爱尔兰人工林为例

《European Journal of Forest Research》：Informing afforestation decisions with expert knowledge on forest biodiversity

　　

生物多样性（Biodiversity）支撑着森林提供的生态系统服务，然而对于未来造林中预计将发挥日益重要作用的若干种植情景，可比生物多样性数据的缺失制约了生态系统服务建模、自然资本核算（Natural Capital Accounting）及相关经济价值评估，进而限制了基于证据的决策制定。为弥补这一缺口，研究人员通过德尔菲调查（Delphi Survey）开展专家征询，为三种集约经营的单种人工林——分别代表速生针叶树、速生阔叶树和慢生阔叶树分类单元——生成了数值化生物多样性评分。专家对在树种、森林发育阶段、土壤类型和管理情境方面有所差异的十六种造林情景，基于三项广义生物多样性指标进行了评估。该方法为在经验数据不完整的情况下生成跨造林情景的可比生物多样性指标提供了一种实用途径。所得评分复现了文献中已有充分记载的生态学规律，包括阔叶人工林的生物多样性高于速生针叶林，以及生物多样性随森林结构发育而增加。这些规律在不同专家群体间总体一致，并与锡特卡云杉（Sitka spruce）可用的国家森林清查（National Forest Inventory, NFI）数据相吻合。上述发现表明，在经验数据有限的条件下，结构化专家征询能够生成具有生态学意义的生物多样性指标。随着造林政策在气候与生态条件不断变化的背景下日益推广多样化的种植情景，决策往往需要在全面的实地数据可得之前做出。通过综合专家知识，该方法生成的生物多样性指标可纳入用于指导土地利用规划与造林政策的经济和环境建模框架。因此，在经验数据有限的背景下，专家征询能够帮助决策者评估替代性造林策略潜在的生多样性影响。

论文解读：基于德尔菲专家调查的造林决策生物多样性指标构建——以爱尔兰人工林为例

一、研究背景与问题提出

造林已成为欧盟气候、生物多样性和土地利用议程的关键组成部分，欧盟承诺到2030年至少新增种植30亿棵树。然而，不同森林提供的生态系统服务各异，且许多服务与生物多样性正相关，因此实现造林目标需要权衡多种优先事项。生物多样性数据是生态系统服务建模、决策支持工具和自然资本核算的核心，但当前存在显著的数据缺口：其一，生物多样性在森林生命周期中变化显著，从开放生境向林地群落的转变主要受光照条件驱动，而现有数据难以覆盖各发育阶段；其二，树种选择及其原生性影响生物多样性结果，但替代性阔叶树种（如因白蜡树枯梢病不再种植的欧洲白蜡）缺乏可比数据；其三，土壤属性、放牧和景观因素等环境背景进一步增加了情景复杂性。以爱尔兰为例，其造林计划雄心勃勃，但过去以非本土锡特卡云杉为主的单一木材导向造林正转向多功能森林，而针对未来可能推广的树种和发育阶段的生物多样性数据严重不足，制约了全生产周期模型的应用和基于证据的决策。

二、研究内容与主要结论

为填补上述数据缺口，研究人员以爱尔兰为案例，通过结构化专家征询（德尔菲调查）生成可比生物多样性评分。研究选取三种代表性树种——速生针叶树锡特卡云杉、速生阔叶树桦木和慢生阔叶树橡木，结合四种森林发育阶段（开放期、冠层闭合期、成熟同龄未疏伐期、成熟同龄疏伐期）和四种土壤类型（棕壤、灰化土及棕色灰化土、潜育土、高度改造泥炭及泥炭灰化土），形成16种造林情景，由23名专家（12名生态学家和11名林务人员）基于0-100相对评分量表对植物、无脊椎动物和脊椎动物三项生物多样性指标进行两轮评分。研究得出以下主要结论：阔叶人工林的生物多样性评分显著高于速生针叶林；生物多样性评分随森林结构发育而变化，但不同树种模式各异——桦木和橡木在疏伐阶段评分最高，而锡特卡云杉在冠层闭合和未疏伐阶段评分最低，疏伐后虽回升但未超过开放期水平；土壤类型对评分影响总体不显著，仅橡木在棕壤上的植物多样性显著高于泥炭土；生态学家和林务人员的评分总体无显著差异，但林务人员对锡特卡云杉开放期和疏伐期的植物及脊椎动物评分显著高于闭合期和未疏伐期，而生态学家未表现出此差异；专家间一致性在开放期情景最低，在疏伐橡木和闭合/未疏伐云杉情景最高。专家评分与爱尔兰国家森林清查数据中锡特卡云杉的植物物种丰富度模式一致，验证了方法的有效性。

三、主要技术方法

研究人员采用德尔菲调查法（Delphi Survey）进行结构化专家征询，该方法通过匿名性、迭代和反馈机制减少偏差。研究团队先与12位利益相关者协商确定代表性造林情景，随后通过专业注册名录和作者网络招募23名爱尔兰专家（12名生态学家、11名林务人员），完成两轮调查。评分采用0-100相对量表，以物种丰富度为生物多样性代理指标，专家被要求将最低和最高生物多样性情景分别设为0和100。数据经归一化处理后，使用Kruskal-Wallis非参数检验和Dunn事后检验（Bonferroni校正）分析差异，以四分位距（IQR）衡量专家一致性，并使用pheatmap R包生成热力图。验证方面，研究将专家评分与爱尔兰国家森林清查（NFI）2022年第四周期数据（436个样地，以锡特卡云杉为主）中草本、禾草、蕨类和灌木的物种丰富度进行比较。

四、研究结果

专家生物多样性评分概览： 热力图显示，专家判定锡特卡云杉的植物多样性低于橡木和桦木，尤其在冠层闭合和未疏伐阶段；土壤类型间存在差异，泥炭土（S4）评分较低；生态学家和林务人员的中位数评分总体相似，但生态学家对锡特卡云杉开放期和疏伐期的评分低于林务人员。无脊椎动物和脊椎动物呈现类似模式。

种植情景间的生物多样性差异： Kruskal-Wallis检验表明，锡特卡云杉在植物、无脊椎动物和脊椎动物三项指标上的评分均显著低于橡木和桦木，符合预期。

森林发育阶段对生物多样性评分的影响： 桦木和橡木在疏伐阶段的生物多样性评分显著高于早期阶段；锡特卡云杉在冠层闭合和未疏伐阶段的评分显著低于开放和疏伐阶段，且疏伐后未超过开放期水平。

土壤类型对生物多样性评分的影响： 除橡木在棕壤上的植物多样性显著高于泥炭土外，土壤类型对评分无显著影响。

专家背景对生物多样性评分的影响： 两组专家总体无显著差异，但林务人员认为锡特卡云杉开放期和疏伐期的植物及脊椎动物多样性显著高于闭合期和未疏伐期，生态学家则未表现出显著差异。

专家间一致性水平： 开放期情景的一致性最低，可能反映专家对先前土地利用的不同假设；疏伐橡木和闭合/未疏伐云杉情景一致性最高，分别对应最高和最低评分。

国家森林清查数据验证： 锡特卡云杉的NFI物种丰富度数据与专家评分模式一致，即在冠层闭合期下降、疏伐后回升，开放期与闭合期、开放期与未疏伐期、闭合期与疏伐期、未疏伐期与疏伐期之间均存在显著差异。桦木和橡木因样地数量极少而无法验证。

五、讨论与结论

讨论部分指出，专家评分模式与光照条件主导森林群落结构、随林龄从草地群落向多样化森林群落过渡等生态学原理一致。疏伐期阔叶林评分最高，反映光照和结构复杂性对生物多样性的促进作用；锡特卡云杉在冠层闭合期评分下降、疏伐后回升但未达开放期水平，与区域研究和NFI数据吻合。树种选择方面，本土阔叶林评分高于非本土针叶林，但文献支持并非普遍一致，部分无脊椎动物群落在针叶林中表现出可比多样性。桦木与橡木间无显著差异，专家可能认识到同龄管理限制了成熟橡木林的生物多样性潜力。研究还强调时间维度的重要性——慢生橡木的生物多样性积累需更长时间，而速生树种可在更短时间内提供木材、生物质和碳服务回报，因此将生物多样性纳入全生产周期模型有助于在可比时间框架内评估权衡关系。专家评分未纳入造林前农业基线，且对锡特卡云杉的评估可能反映过去密集种植的遗留影响，而非未来更敏感管理的潜力。研究结论认为，结构化专家征询能在经验数据有限时生成具有生态学意义的生物多样性指标，可纳入经济与环境建模框架，帮助决策者评估替代性造林策略的生物多样性影响。