尋找提升京津冀森林質量的訣竅

媒體:中國科學報  作者:溫才妃  李佳
專業號:日月峽資訊 2019/5/24 11:12:34

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林地調節熱島功能區劃

我國京津冀地區水資源嚴重短缺、生態空間狹窄、森林資源匱乏、森林質量低下,已成為無可爭議的事實,區域人均水資源僅為全國的1/8,人均森林面積不到全國平均的1/3,平均每公頃蓄積僅為全國平均水平的1/3。

北京林業大學林學院森林培育學教授馬履一團隊為解決這一難題,開展了20余年的相關研究,并提出了“京津冀生態圈植被構建與森林質量提升關鍵技術”。

“我們花費了大半生的精力去做好這件事情。”馬履一說。10多名老師、80余名研究生圍繞北京平原、天津濱海灘涂鹽土和吹填土、京津冀山地3種不同的立地類型,開展了節水樹種選擇、植被構建、鹽堿土綠化、平原困難立地造林、森林撫育及森林游憩環帶網絡構建等研究,為推進京津冀協同發展林業生態建設提供了重要科技支撐。

這項技術研究成果近期獲評教育部高等學??蒲а芯坑判慍曬笨蒲Ъ際踅澆倍冉?,是由北京林業大學、北京市園林綠化局、天津海林生態建設股份公司和塞罕壩機械林場總場共同完成的。

都市綠化精準節水

而造林能否成功的關鍵是水,北京地區特別缺水。

1995年,馬履一團隊的研究生孫鵬森開始用中國第一臺熱擴散植物莖流測量儀測量北京主要植物的耗水量。逐漸的,孫鵬森和他的師弟、師妹們測遍了北京所有植物的耗水量,率先揭示了植物水容、導管管胞導水特性等植物耗水機制,還選出了節水1.7~9.0倍低耗水植物。

此后,他們結合地塊可供水量,又首創了林木導水邊材面積與胸徑生長、氣象因子與樹干液流通量、單木與群體耗水擴展模型,編制了減少無效耗水45%以上的節水型林分密度調控表;創新性地提出以綠地植物組合蒸騰水量、不同綠地結構光照差異性與蒸騰耗水間的關系,篩選出了節水達17.2~62.0%的高節水綠地配置類型。

通過測算發現,北京每年的綠地蒸騰量高達3.89億立方米,建立一套有效的城市綠地水分分級管理和節水灌溉組合技術迫在眉睫。

團隊成員、副教授賈忠奎說:“我們創制的灌溉制度分別采用特級、一級、二級三種不同的綠地養護等級,分別可以實現節水0.49、0.96和1.25億立方米。”

這些成果突破了缺水都市綠化常規灌溉高耗水的管理模式,實現了節水型植被構建目標。

困難立地科學造林

含鹽量超過6‰的土壤是重鹽堿地,重鹽堿地如何直接快速綠化是一個世界性的技術難題。

不僅如此,馬履一團隊面對的難關還有在平原地區大規模建筑騰退地、砂石坑地、沙荒地等困難立地上造林。

“雖然研究對象都是‘困難’立地,但我們有多年的研究和經驗做基礎,仍然有信心克服這些‘困難’。”馬履一回憶道,“我們的法寶就是‘三新’,即新品種、新技術和新材料。”

一根1.2米高、0.6米粗的智能化土柱是馬履一團隊博士生張博做室內模擬的主要設備,他的戶外實驗都是在天津濱海區的海灘上做的。這根土柱用來驗證他在野外研究中提出的重鹽土改良技術,每0.2米一層,分別填充著從濱海地區運來的原狀重鹽土,每層的含鹽量變化數據都能實時傳輸到他的電腦上。

在此基礎上,他們又開始對植物耐鹽栽植養護技術動起了腦筋。

最終,針對天津濱海區海灘涂鹽土和吹填土,他們發明了低成本節水型重鹽土局部改良與綠化技術,將鹽土含鹽量降至1.55‰,洗鹽節水率達30%,成本降低了40%,造林成活率達到95%以上。

另外,他們選出93個功能樹種,首次提出了基于不同主導功能的北京平原困難立地造林區劃,創建了困難立地改良、?;?、促生集成配套應用技術及造林模式,造林成活率可達98%。

即使是河北平山這樣的片麻巖山地,他們也通過恢復植被最低土層厚閾值及節水型造林技術模式使得造林保存率達85%以上,實現了區域森林資源增加的目標。

定量化多功能精準撫育

京津冀山地主要分布著人工林,從生長階段來看都屬于中幼林。因此,精準提升森林質量和功能的撫育技術很關鍵。

據馬履一介紹,森林生長模擬與經營決策輔助系統能有效解決這一問題。它能夠根據不同樹種,預測現有森林的生長模型,還能根據不同的撫育技術,預測幾年甚至幾百年后的生長效果,預測精度高達96%。

馬履一團隊的博士生段劼,博士論文針對的就是這項研究。他從2004年開始,每年4月到10月,和同門一起對北京地區進行樣地調查,區域逐漸擴大到京津冀地區。他們一共調查了1024塊樣地。在大量的外業數據基礎上,他們不斷修改模型,數據解析,精益求精,創制了人工林撫育精準量化技術,建立了21套撫育技術模式。

他們還提出了包括撫育后森林生長、固碳增匯、水源涵養、森林游憩及生物多樣性5類40余項指標的多功能定位監測與評價技術,并對北京、塞罕壩和平泉等森林撫育效果進行了監測與評價,發現森林質量與效益提高了20%以上;首創了“五環一網”森林游憩環帶網絡體系,構建了林種結構調整、景觀視覺管理、季相建設等環帶撫育經營技術,使得北京地區美景度提高了14.3%。

團隊成員、教授賈黎明舉例,他們以河北平泉油松人工林為對象,采用間伐、修枝、采伐剩余物處理等撫育措施,每公頃一年可增加碳儲量4.10噸。

據了解,該研究開展過程中已為北京平原百萬畝造林、天津濱海灘涂鹽土和吹填土綠化、京津冀中幼林撫育等區域重大林業工程提供了科技支撐,共建立示范區378個共37.6萬畝,推廣566.6萬畝,新增效益51.35億元。(記者 溫才妃 通訊員 李佳)

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