摘要：全球人工林為木材生產和緩解貧困做出了重要貢獻，在減緩和適應氣候變化中起到了非常重要的作用。文中在 介紹全球人工林資源的基礎上，分析了人工林對生物多樣性、水分循環、養分循環和碳循環的影響和相互作用機制，提出了人工林環境管理策略，即建立人工林多功能經營制度、通過森林認證助推人工林可持續經營、充分利用 ＲＥＤＤ＋機制提高人工林固碳效應的政策推動策略，加強生物多樣性保護、降低人工林對水循環負面影響、提高人工林的養分循環、促進人工林生態系統碳循環的生態系統完整性策略，以及保育高保護價值區域策略和鼓勵利益相關者參與人工林規劃與管理策略。
經過良好經營的人工林不僅在木材和纖維制品供應方面起著舉足輕重的作用，而且還能提供經濟、社會、文化和環境效益。然而，在實踐過程中，全球人工林發展也存在許多問題。例如，將天然林轉換成人工林、在高保護價值區域發展人工林、破壞生態系統的完整性、損害利益相關者的利益等，從而導致人工林生態系統地力退化、水土流失、病蟲害頻發、生物多樣性降低、景觀破碎等諸多生態環境問題。由于全球環境問題和氣候變化的影響，人工林發展中的環境管理越來越受到發達國家的關注和重視，已經成為人工林可持續發展的內在要求。為了進一步緩解人工林發展過程中的社會、經濟與生態環境保護之間的矛盾，需要進一步創新人工林環境管理理念和策略，以便指導人工林可持續發展。
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人工林資源現狀
據聯合國糧食及農業組織（FAO）《2010年全球森林資源評估》報告顯示，世界人工林面積為2.46億公頃，約占全球森林總面積的7%、土地面積的2%，卻為全球提供了50%以上的工業用材。在2000-2010年，由于大規模植樹造林，人工林面積每年增加約500萬公頃。
我國通過大規模植樹造林和實施林業重點工程，人工林發展迅速。據2009年 11月公布的全國第七次森林資源清查結果顯示，我國人工林保存面積0.62億公頃，蓄積19.61億立方米，人工林面積繼續保持世界首位。據統計，天然林保護工程一期累計完成公益林建設1633萬公頃，森林面積凈增加1000萬公頃。退耕還林工程已累計完成退耕地造林906.18萬公頃，配套荒山荒地造林1356.11萬公頃，新封山育林161.20萬公頃。“三北”防護林體系建設工程30年來營造農田防護林253萬公頃。長江流域防護林體系建設二期工程使全流域有林地面積由1989年的3974.40萬公頃增加到2009年的5145.04萬公頃。沿海防護林體系建設工程累計新建和改造基干林帶9384公里，基干林帶總長度達到17300多公里。太行山綠化工程經過16年（1994——2009）的建設，累計完成造林 1846萬公頃。同時，平原綠化工程和速生豐產用材林工程建設也推動了人工林的發展。
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人工林對生態環境功能的影響
2.1 人工林與生物多樣性
人工林培育及其相關活動對生物多樣性的潛在威脅和影響主要表現在立地尺度、景觀尺度、農藥化學品和外來物種、不適宜的狩獵和采集活動、森林火災等多個方面。
2.1.1 立地尺度的生境替代
立地尺度的生境替代是人工林對生物多樣性最直接和明顯的威脅。如果在天然林區、泥炭區、天然或半天然草地以及苔原地種植人工林，原先的生境被改變，相應物種的數量和類型也會發生變化。就生物多樣性而言，如果在以前的農地、退化土地上培育森林，生物多樣性可能會有所增加。相反，如果將天然林砍伐后種植人工林，不僅改變了原來生態系統的整體結構和功能，還將導致生物多樣性大量喪失。
2.1.2 景觀尺度生物多樣性的變化
人工林導致生物多樣性在景觀尺度上的變化應該引起重視，但難以預測。例如在某個景觀區域內，部分人工林景觀的存在是否會增加或減少野生動植物在別處生存的機會？人工林有時能提供通道（廊道、緩沖區、核心區），使動物能夠在天然林斑塊間遷移（特別是鳥類和蝙蝠）到更遠的地方，因此也可以傳播更多的林木種子。人工林所處位置對于人工林在景觀尺度上是否有助或阻礙生物多樣性很關鍵，設計差的人工林會使生態系統更加破碎化，并且使本土的動植物被隔離。研究表明，在長周期人工林和更接近天然的人工林中，生物多樣性很高，而在短輪伐期人工林以及集約經營的外來樹種人工林中，生物多樣性很低。
2.1.3 化學品和外來入侵種的潛在影響
人工林發展過程中需要經常使用除草劑和殺蟲劑。大多數相關研究得出：如果正確使用化學藥品對生態幾乎沒有長期的影響，但是如果化學藥品和生物制劑沒有得到合理使用，一些藥品的毒性很大，會傷害到非目標物種，特別是用航空噴霧的方式危害更大。
2.1.4 不適宜的狩獵、捕魚和采集活動
為了發揮人工林的多重功能，在林區開展狩獵、捕魚和采集活動是一種重要的森林游憩和經濟活動。但是如果失去節制，則會損害生物多樣性。在沒有法規規定可以進行狩獵、捕魚和采集的情況下，林業部門一般選擇不開展上述活動。不過在那些依靠狩獵、捕魚和采集為生的社區，如果單方面采取禁止措施可能會對當地社區產生負面的社會影響。
2.2 人工林與水循環
2.2.1 人工林對水循環的影響
如果集水區的水流用于飲用、灌溉或水力發電，那么流域管理就變得十分重要，因為它可以影響水供給的數量和質量。水的無機和有機組成反映了該流域的礦物學、降水特征以及植被覆蓋的特點。因此，森林破壞與種植樹木引起的植被覆蓋變化會對流域的水文學產生重大影響。但目前對于這些影響及其重要性還存在爭議。Calder認為，有關森林可以增加徑流量、調節水流、減少侵蝕、減少洪水以及提高水質的研究結果“看起來要么夸大、要么不切實際”。他指出，林業工作者和水文學者對森林在水文學中扮演的角色經常持有不同的看法。水文學者關注的是樹木可以在雨季攔截更多的雨水，但是較深根系的樹木在干旱季節會通過蒸發大量的水分而造成地下水枯竭。Calder還認為，根據極端流量對森林的影響進行分析評估是不切合實際的。一些有關洪水和侵蝕的負面影響并不涉及人工林本身是否存在問題，而更多是與人工林的經營活動有關，如采伐、整地以及修路。
2.2.2 人工林導致水土流失的原因
造成人工林地水土流失的原因很多，歸納起來主要包括：１）林地不合理的撫育管理和采伐，如采伐后未能及時更新，造成植被覆蓋度低（郁閉度或蓋度為0.2以下），地表不能形成有效的枯枝落葉覆蓋層，在暴雨條件下容易產生水土流失。２）陡坡幼林地造林整地方式不當，容易誘發水土流失。３）造林樹種單一，形不成異齡復層林，不能充分發揮水土保持作用。４）采伐與集材時未注意對周邊林地植被和土壤的保護。５）有林地林區道路系統的不合理修筑也會引起嚴重的水土流失。６）漫灌、過量施肥和噴灑農藥通過淋溶侵蝕造成對土壤和水體的污染。
2.3 人工林與養分循環
2.3.1 自然地理環境的影響
不同自然地理環境條件下，人工林土壤具有不同的地球化學循環和生物地球化學循環。在北方針葉林中，地表以上的有機物約有70%存在于枯枝落葉層中，而熱帶森林的養分集中在植被中，枯枝落葉層中的有機物僅為 6%。由于生物循環特點不同，決定了人工林采伐利用帶走的營養元素數量及其對土壤養分的消耗存在著差異，所以熱帶和亞熱帶地區的人工林比溫帶和寒溫帶地區的人工林更容易發生地力衰退。另外，不同的巖性如板頁巖、花崗巖和石灰巖的抗蝕性能有明顯差異，當植被受到破壞時，花崗巖和石灰巖形成的土壤容易受到侵蝕，土壤肥力衰退較快。在雨量較多的熱帶和亞熱帶地區，人工林土壤的腐殖質和養分容易隨土壤徑流而流失。雖然溫帶或寒溫帶人工林有較多的凋落物累積量，但由于受溫度和濕度條件的制約，養分年歸還量較少，土壤養分得不到及時補充，立地生產力容易發生退化。
2.3.2 不合理的經營措施
不合理的人工林經營措施對養分循環有較大影響。１）短輪伐期的影響。短輪伐期皆伐對林地土壤理化性質有重要影響。例如，對不同栽植代數的杉木人工林進行養分循環比較研究表明，隨著栽植代數的增加，林分養分的年歸還量、年吸收量及歸還吸收比均呈遞減趨勢，并且適當延長輪伐期有利于杉木林的養分歸還。２）整地的影響。合理的整地方式能改善林地微環境，提高土壤肥力。研究表明，深翻土壤、改良深層土層結構是當前提高毛竹林生產力的重要手段。３）施肥的影響。長期單施氮、磷、鉀肥可能對土壤養分供應造成不利影響。例如，長期施用生理酸性氮肥，能降低土壤PH值，鈣、鎂、鉀、鈉等鹽基離子溶出量增加，加速土壤板結，重金屬活性增強。不合理施用氮、磷肥還會造成土壤其他養分含量水平的異常。４）不合理的采伐剩余物管理。研究表明，造林前的林地清理方式對地力影響極大，在采伐跡地實施火燒清理，可損失采伐剩余物和森林死地被物總量的41%。平鋪采伐剩余物能改善林地肥力，氮損失僅為 9.1%（隨干材取走）， 而火燒清理則高達 28%。研究表明，不同立地管理方式對多代經營的杉木人工林生產力影響很大，收獲樹干和樹皮、保留采伐剩余物的處理方式對4年生2代杉木林的生長是最佳的立地管理措施，對降低土壤容重和提高土壤PH值的作用最大。５）化學除草劑的應用。使用化學除草省時、省力，在人工林經營中有一定程度的應用。張芳山在低產林改造研究中發現，化學除草對毛竹林的生長有明顯影響。何藝玲對施用除草劑5年后的毛竹林下群落結構特征和生物量在灌草間的分配進行研究得出，施用除草劑降低了灌木和草本的物種多樣性。同時，化學除草劑也是土壤的重要污染源，能破壞林地環境，最終降低林分生產力。
2.4 人工林與碳循環
理論上，人工林可以吸收大量的碳。固碳量因樹種、氣候和地理條件及林業管理體制的變化而變化。森林和土壤中的碳固定最終會達到一個飽和點，超過后不可能再固定碳。就碳儲存而言，一般天然林 ＞人工林 ＞耕作物。對耕作物觀測表明，已經發現一些傳統牧場中的土壤碳存儲量與人工林相當，甚至超過了人工林，但一些貧瘠的草場就不一定是這種情況。對這些關系進行模擬可以了解碳變遷的歷史。例如，在溫帶和寒帶地區常見的泥炭地上造林，造林活動是否會加快有機質的分解并排放出高于發展人工林所能存儲的二氧化碳量，目前對這個問題還沒有得到令人信服的研究結論。一些森林
碳匯模型假定有機質的氧化率穩定在3%，但Hargreaves等報道，在林冠郁閉后，干涸的泥炭從
碳源轉化為
碳匯需要經歷4~8年的時間。根據Parish等的研究，優化泥炭地的水分管理，如減少或禁止排水，是應對
碳排放的最優選擇。
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人工林環境管理策略
針對人工林發展帶來的環境問題，為了實現人工林的主導多效協同經營，推動人工林可持續環境管理，平衡人工林發展過程中的社會、經濟和環境矛盾，人工林相對發達的國家和一些國際組織相繼研究和制定了人工林生態環境管理方面的標準、規程和指南。例如，FAO于2006年制定了《人工林可持續經營自愿性指南》；新西蘭于2005年發布了《經過良好管理的人工林環境認證國家標準》，2007年發布了《人工林環境管理規程與實踐》，為指導新西蘭的人工林發展提供了技術標準。從2007年起，世界自然基金會（WWF）呼吁并組織林業公司、林業管理人員、政策和法律制定者以及其他利益相關者共同參與一個名為“新一代”人工林項目的活動，制定和推動環境友好型、社會受益型和經濟可行型的人工林管理指南，實現維護生態系統的完整性、保護高保護價值及其區域、促進利益相關者的參與性和推動經濟發展與就業的人工林。針對我國工業人工林面積大、生產力低下、生態狀況不佳等現實問題，國家林業局于2009年發布了《工業人工林生態環境管理規程》（LY/T1836-2009），以促使工業人工林在提供木材、纖維、生物能源、非木質林產品等經濟功能和服務的同時，充分發揮減緩和適應氣候變化、保護生物多樣性、保持水土、恢復景觀、提供游憩場所等多重功能和價值。通過分析全球范圍內人工林環境管理的理論、實踐、技術和方法，提出促進可持續多功能人工林環境管理的基本策略。
3.1 政策和制度推動策略
3.1.1 充分認識人工林的環境功能和恢復退化土地的重要性
隨著全球人口不斷增長以及對自然資源的需求日益加大，人工林將在景觀方面發揮越來越重要的作用，與城鎮、農業用地、天然林相輔相成。人工林有可能利用有限的土地提供更多的產品和服務，并能有效促進氣候變化的減緩、退化土地的恢復，以及提高其他環境效益。人工林的發展和管理需要在一個可持續的框架內進行，要在預計效益的同時考慮到潛在的風險，如對其他土地利用的壓力和對水資源、生物多樣性的影響等。今后需要更好地認識人工林在提供產品和環境服務方面的價值，充分發揮人工林的多重功能。為此，《第13屆世界林業大會宣言》倡議今后開展3個方面的戰略行動：１）認識到人工林對于滿足社會、經濟和環境需求的重要性；２）針對退化景觀，特別是退化林地的恢復開展人工造林活動；３）開發并推行各項技術以維持和增強人工林的生產力及其在地方、景觀層面的貢獻。
3.1.2 積極倡導和建立人工林多功能經營制度
如何推進人工林多功能經營，使其發揮在木材生產、固碳、生物多樣性保護、水源涵養和社會文化服務等方面的多重功能以及滿足社會經濟發展的需求是當前關注的重大問題。１）加強人工林多功能經營的法律法規和制度建設，逐步改革產權制度，落實所有權，放活經營權和保障收益權，確保人工林多功能經營的法律地位，激勵主體積極開展人工林多功能經營。２）根據全國人工林資源現狀、區域地理差異和社會經濟狀況，制定國家、區域、森林經營單位和林農等不同層次的人工林多功能經營規劃，通過科技進步引領發展。３）大力開展人工林多功能經營的基礎研究，提高科技水平，創新不同區域、不同類別的人工林多功能經營模式，建立相應的經營標準、指標體系和操作指南。
3.1.3 通過森林認證助推人工林可持續經營
國際社會尤其是發達國家對林產品
綠色采購、合法性和可持續性木材來源的關注程度越來越高。歐盟許多成員國都制定和實施了林產品
綠色公共采購政策。美國通過《雷斯法案》提高所采購木材來源的合法性。為了符合綠色公共采購、合法性、可持續性、
碳減排等方面的要求，越來越多的企業通過獨立第三方機構對林產品進行認證，不僅能夠推動人工林可持續經營的進程，同時能夠獲得經濟和環境回報，樹立品牌形象和良好的企業責任。１）盡快建立和實施與國際森林認證體系互認的國家森林認證體系。２）探索集體林改背景下的森林認證模式，鼓勵企業、林農等主體開展形式多樣的森林認證。３）依靠認證所提供的基線數據，制定維護和提高人工林碳匯功能的森林經營策略。
3.1.4 充分利用REDD+ 機制提高人工林的固碳效應
森林作為陸地生態系統的主體，以其巨大的生物量儲存著大量的碳。人工林在適應和減緩氣候變化方面具有重要作用，但由于毀林和非法采伐等活動造成了大量二氧化碳排放。Harris等研究表明，2000-2005年，因毀林造成熱帶地區每年釋放0.81Pg二氧化碳當量。為了充分發揮森林應對氣候變化的能力，一項減少毀林和森林退化所導致的碳排放和通過森林保護、森林恢復以及可持續森林管理增加森林碳儲量(REDD+)的機制得到了國際社會的廣泛認可。我國需要利用好REDD+機制可能給人工林經營帶來的潛在機會，提高人工林的面積和固碳效應。同時，需要加強衛星遙感等關鍵技術監測人工林資源流失和碳排放能力，以及通過森林經營技術提高森林質量和增加碳儲存能力，積累基礎數據，為林業應對氣候變化外交談判提供支撐。
3.2 生態系統完整性策略
人工林發展過程中對生態系統完整性的影響主要包括生物多樣性、水循環、營養循環和碳循環。為了加強人工林環境管理，需要積極制定和實施以下策略。
3.2.1 加強生物多樣性保護
在退化景觀區域，經過良好設計和管理的人工林對生物多樣性保護十分有益。相反，未適地適樹或未經過良好管理的人工林會對生物多樣性造成損害，例如使用重型機械會對地表植被造成破壞，農業化學藥劑會損害物種組成，甚至誘發外來物種入侵等。可以通過以下方法保護和維護生物多樣性：控制單一樹種的成片造林面積，提倡多樹種、多林種、多無性系鑲嵌造林，適當延長輪伐期；重視當地樹種的保護和恢復，提倡闊葉樹造林，保護造林區及周邊區域的天然闊葉林；模擬本土原生森林群落中的樹種成分與結構，營造近自然的人工林；保留或建立有利于野生動物遷移和植物基因交流的生物走廊或景觀廊道；選擇合適的采伐體系以維持和提高林分的結構和年齡多樣性；營造林作業不對周邊的生物多樣性特別是珍稀、瀕危物種及其棲息地造成威脅；開展適宜的狩獵、采集和誘捕活動；嚴格控制和監測外來物種的引進或入侵，把其對生物多樣性的危害降到最低；盡量降低除草劑、生物殺滅劑、肥料和土壤對人工林生物多樣性的負面影響。
3.2.2 降低人工林對水循環的負面影響
一般認為，干旱、半干旱地區的人工林能夠減少集水區內的有效水持有量，導致河流枯竭、周邊土地生產力下降和地下飲用水位下降。同時，也可以通過有效規劃、設計和管理來降低人工林對水循環的負面影響：在干旱、半干旱地區以及在周期性或季節性干旱地區造林，要注重喬、灌、草植被合理配置，并選擇抗旱節水型樹種，減輕對當地水環境造成的負面影響；在水域和人工林之間通過保留原生植被建立適宜的緩沖區；減少整地、采伐、集材和運輸對周邊水體的負面影響；合理施肥和使用生物制劑，避免造成對水體的污染；科學規劃和設計人工林布局，鑲嵌式采伐規劃對于避免地表水流動的改變具有重大意義；在水文生態受到嚴重影響時，需要考慮改變樹木生長周期。
3.2.3 提高人工林的養分循環
可持續人工林在經濟和環境方面的重要目標之一是維持養分平衡和提高林地生產力。人工林對養分循環有正負2方面影響。正面影響包括穩固侵蝕地區的土壤、增加貧瘠地區的土壤肥力。但是，如果大量移除生物質、土壤結構因操作不當遭到破壞、肥料外溢等都可能對養分有效性和水體質量造成負面影響。實踐證明，經過良好管理的人工林能夠減緩人工林對養分平衡造成的負面影響。因此，應根據土壤特性、地形和氣候條件，選擇合理的采伐方案和運輸路線；避免煉山，維護林地的長期生產力；注意保留林地的枯枝落葉和采伐剩余物，有效保持土壤肥力；盡可能保留造林地周邊的天然植被，努力促進林下植物的恢復和發展，維護林地土壤肥力；盡量減少采伐和修建道路對土壤結構的影響，并保證道路設計能減少洪水和徑流帶來的有害影響；人工林采伐后要及時更新，避免土壤長時間裸露。
3.2.4 促進人工林生態系統碳循環
人工林可以通過以下途徑影響碳循環：１）經過良好管理的人工林可以增加木材和土壤生物量；２）在含碳量較低或退化土地上種植人工林可以增加碳儲量，減少甲烷釋放；３）可以在森林經營單位內，維持天然林和生態林的碳儲存，避免碳釋放；４）影響較小的土壤整地活動可最大限度降低土壤碳流失的速率。
3.3 保育高保護價值區域策略
人工林發展過程中需要保護具有重要價值的森林和區域。但問題是如何識別高保護價值的森林或區域，所使用的判定標準是什么？高保護價值要和國家法律法規和政策框架相一致，但在相關法律法規和政策范圍內沒有涉及高保護價值時，WWF提出的相關理念和4個方面的原則能夠填補這方面的空白，并有利于推動高保護價值在人工林發展過程中的應用。１）在確定為高保護價值的區域全面禁止發展人工林；２）全面禁止在國家或地區意義上具有稀有性和重要性的高保護價值區域內建立人工林；３）在確認為高保護價值森林范圍內，全面禁止發展人工林，例如在因為存在獨特物種而確認為高保護價值森林范圍內，不能因為人工林可以實現某些生態功能而發展人工林；４）全面禁止種植從景觀層面降低“高保護價值”的人工林。
3.4 鼓勵利益相關者參與策略
在人工林規劃和經營管理過程中，利益相關者的參與非常重要。在許多國家，咨詢過程已經變得很正式，成為環境和社會影響評估中的一個法定過程。在某些情形下，即便沒有評估方面的法律要求，人工林開發商仍希望開展相關的評估。就算沒有進行任何評估，也應該在項目實施的全過程中聽取利益相關者的看法，聽取他們對來自地方群眾的擔心、抱怨和對相關問題的分析和回應。
促使利益相關者參與到人工林發展過程的主要原因包括操作性原因、社會原因、法律原因和認證需求原因（圖1）。利益相關者的參與對人工林可持續發展非常重要，參與人工林發展的各個環節一般步驟包括：考慮利益相關者的類型和級別，制定明晰的參與規則，識別利益相關者群體，通知利益相關者或與其溝通，發現利益相關者的需求和想法，與利益相關者一起工作并對相關程序進行監測，解決相關的沖突。
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小結
隨著社會經濟發展對木材需求的日益增長，發展人工林已經成為解決木材需求、減緩和適應氣候變化的重要途徑。但由于氣候變化和經營管理不善等原因，在發展人工林過程中也產生了較多的生態環境問題，因此人工林環境管理受到國際社會的高度關注。國際社會普遍認為，通過良好經營管理，建立人工林發展的可持續標準，可以降低或避免人工林可能帶來的負面環境影響，并有利于帶動工業發展，吸引社會資本投資林業，促進經濟發展，同時也可以在保護和改善生態環境方面做出貢獻。但是，如何提高人工林可持續經營的技術手段還需進一步研究和發展，也是今后人工林發展過程中需要解決的關鍵問題。
何友均
國家工信部備案/許可證編號
