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11月3日，2020年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在人民大會堂舉行。其中，中國林業(yè)科學(xué)研究院(以下簡稱“中國林科院”)院長劉世榮研究員主持完成的“南方典型森林生態(tài)系統(tǒng)多功能經(jīng)營關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”獲國家科技進步二等獎。項目主要完成人還有臧潤國、蔡道雄、項文化、陸元昌、曾令海、史作民、劉興良、王暉、賈宏炎等。

我國南方森林是國家儲備林基地建設(shè)的主體和長江經(jīng)濟帶的重要生態(tài)安全屏障，在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展中具有重要作用。然而，由于長期一味追求以木材生產(chǎn)為主單一目標，導(dǎo)致南方出現(xiàn)了大面積低質(zhì)低效的人工林和退化的天然次生林，森林質(zhì)量及功能嚴重下降，亟需精準提高森林質(zhì)量、協(xié)同提升生產(chǎn)與生態(tài)功能。

劉世榮及其團隊以南方典型松、杉、桉低效人工純林和低質(zhì)次生林為對象，圍繞木材生產(chǎn)、固碳增匯、地力維持和水源涵養(yǎng)等多功能協(xié)同提升的關(guān)鍵經(jīng)營技術(shù)問題，歷時20余年開展生態(tài)系統(tǒng)定位研究與多樹種、多模式和多目標的森林經(jīng)營試驗示范，集成研發(fā)了木材生產(chǎn)、固碳增匯、地力維持和水源涵養(yǎng)等多功能協(xié)同提升的森林經(jīng)營關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新了森林多功能經(jīng)營理論和技術(shù)體系，促進了從追求木材產(chǎn)量的單一目標經(jīng)營轉(zhuǎn)向提升生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量和效益的多功能經(jīng)營，提高了我國南方森林經(jīng)營的科學(xué)性、針對性和可操作性，為我國森林質(zhì)量精準提升提供了技術(shù)保障。

據(jù)了解，項目成果在《全國森林經(jīng)營規(guī)劃(2016-2050)》“森林質(zhì)量精準提升工程”中得到應(yīng)用采納。在南方11省區(qū)森林質(zhì)量精準提升工程推廣121萬公頃，新增珍貴木材產(chǎn)值 903億元，提升碳儲量1.06 億噸。

“在森林生態(tài)系統(tǒng)中，森林由哪些植物組成，以什么樣的結(jié)構(gòu)組建，決定著這個森林生態(tài)系統(tǒng)的功能與作用。我們森林生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)研究就應(yīng)該在森林的結(jié)構(gòu)與功能相互關(guān)系上多下功夫，摸清大自然的結(jié)構(gòu)與功能網(wǎng)絡(luò)，改善能量傳遞的效率，促進森林生態(tài)系統(tǒng)多功能效益的協(xié)同和提升。”劉世榮介紹說。

項目首次提出了基于樹種多樣性及特定功能樹種組配提升森林生態(tài)系統(tǒng)多功能性的理論，創(chuàng)建了引入珍貴樹種改培松、杉、桉人工純林的多功能經(jīng)營技術(shù)體系、基于生態(tài)輪伐期的大徑材培育及多功能權(quán)衡與協(xié)同提升的技術(shù)體系，縮短了珍貴樹種大徑材培育周期，提高了大徑材比例，突破了長期以來南方森林僅以松、杉、桉等速生樹種為主的單一用材林經(jīng)營的局限性，成功解決了低效人工林經(jīng)營出現(xiàn)的地力衰退和長期生產(chǎn)力下降的問題，以及發(fā)展珍貴樹種混交林樹種配置及大徑材定向培育精準調(diào)控等多項關(guān)鍵共性技術(shù)問題。研發(fā)了基于生態(tài)功能關(guān)鍵種定向培育的次生林多功能快速提升技術(shù)和水-碳權(quán)衡的森林多功能經(jīng)營規(guī)劃系統(tǒng)，解決了南方退化次生林中幼齡林撫育樹種對象不確定與多功能快速恢復(fù)的關(guān)鍵技術(shù)難題，具有重要的科學(xué)理論和應(yīng)用實踐價值。

林木生長的長周期性，森林結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，加上地理、氣候變化的交互影響，讓森林生態(tài)學(xué)研究離不開生態(tài)系統(tǒng)的長期定位觀測和研究。

劉世榮說，研究團隊正是通過生態(tài)系統(tǒng)長期定位研究，首次揭示了樹種多樣性-根系生態(tài)位-微生物功能群耦合變化提升生態(tài)系統(tǒng)多功能性的生物學(xué)機制，發(fā)現(xiàn)了樹種多樣性通過誘導(dǎo)地下細根表層聚集和空間生態(tài)位分化增加細根生物量和周轉(zhuǎn)速率，改變土壤微生物群落與功能群結(jié)構(gòu)，進而提升植物地上或地下生產(chǎn)力、土壤固碳增匯與養(yǎng)分有效性的這一規(guī)律。并在收集保存的9896份熱帶亞熱帶珍貴樹種種質(zhì)資源基礎(chǔ)上，通過物候、生長、生理特性等長期觀測，成功篩選出了生態(tài)功能強和木材價值高的珍貴樹種36種，創(chuàng)建了林冠下補植珍貴樹種改培馬尾松和杉木人工純林誘導(dǎo)形成針闊混交林的多功能經(jīng)營技術(shù)模式10種，構(gòu)建了珍貴樹種高價值大徑材培育與生態(tài)系統(tǒng)多功能協(xié)同提升的經(jīng)營技術(shù)模式6種，建立了退化次生林多功能經(jīng)營技術(shù)模式11種。將森林生長、更新與水碳效益等多個目標同步納入流域森林經(jīng)營空間規(guī)劃，成功解決了森林水源涵養(yǎng)和固碳增匯等多功能協(xié)同提升的景觀優(yōu)化配置技術(shù)難題。

據(jù)統(tǒng)計，該項目發(fā)表論文166(SCI 67)篇，專著8部，獲國家發(fā)明專利9項，軟件著作權(quán)3項，制定行業(yè)標準10項，獲省自然科學(xué)一等獎、省科技進步一等獎和二等獎各1項，以及梁希林業(yè)科技一等獎1項。該項目應(yīng)用南方松、杉、桉人工林多功能經(jīng)營技術(shù)，近三年預(yù)計可獲得碳匯效益31.8億元，對我國森林生態(tài)系統(tǒng)保護修復(fù)、生態(tài)碳匯潛力提升、林業(yè)應(yīng)對氣候變化和實現(xiàn)國家雙碳戰(zhàn)略目標將發(fā)揮重要作用。(科技日報記者 馬愛平)