在不断变化的环境下管理森林

全球环境都在不断地变化,也充满了很多未知,所以我们需要明确定义森林管理的框架内容,全面了解森林动态,同时选用更加合适的管理方法和政策。因此,我们首先通过寻找适应性更强的森林管理方法开始着手研究这个问题。Susanna Nocentini,佛罗伦萨大学,Gerard Buttoud,图西亚大学,OrazioCiancio,意大利林业科学院,以及Piermaria Corona,林业和木材研究中心

对森林进行可持续管理一直以来都是整个林业发展目标的中心点,同时也是经常呼吁的口号。自从林业作为一门科学诞生以来,实现“持续产量”是理想的蓝图,即让林业的产品和服务持续流动已经是林业发展的中心思路。

这种发展思路对现阶段可持续发展的概念有一定的预见性,它认为生态系统有其理想的状态,例如人类可以无期限地对森林进行管理。

“我们必须认识到的事实是,在这个充满着极端复杂性、极端不确定性以及前所未有的变化的世界里,不可能明确定义‘可持续性’的概念,更不用说去努力实现它”,随着这一认识的提高,讨论林业的发展方向不仅可以从科学和技术的角度出发,反而更应该从政治的角度去探讨。

林业的发展正在面临一个问题:它的目标是在不断变化的环境中维持可持续性,但是这与生态系统和社会系统之间关系的转变有所冲突。

 

理解林业系统的复杂性

森林系统是非线性系统,对初始条件非常敏感,这使得我们对其未来行为的精确预测变得非常困难。森林系统还展现出了一个分层组织结构:不同层次的要素相互影响形成一种框架从而构成了系统的特点。

森林系统对外开放,用于交换能量、材料和信息。森林生态系统的组成和运作过程以不同的形式并横跨多个时间空间与外部环境相互作用。

在森林管理的过程中需要考虑社会和经济问题并不是新的概念,但是在实践中通常这个概念的意思就转变成了通过调整管理方式从而让森林能够应对这些问题。因此,传统的森林管理观念仍然将森林动态的社会组成部分与生态组成部分这两个概念从根本上分离为两个领域。

相反,把像工业、政府、地方社区、其他森林产品使用者与服务等社会和经济系统与其文化背景相融合可以形成森林的必要组成部分。

这与森林管理问题的相关性很大,它还会持续受到社会和经济系统的影响,而与此同时这些森林组成部分在系统中也会驱动自身产生变化,例如因为贫穷造成森林退化,或者从另一点讲,成熟化、多样化和社会化让公园里森林的种植变得更有吸引力,同时保护森林就是在保护自然,有利于经济的发展。

社会生态系统中的社会、经济和政治因素与环境因素类似,由林业组成,同时还能根据不同的层次水平对其进行评估,所以“景观”更加广阔,这些因素以社会和环境作为定义的背景基础,可以发现森林和林业只是其中的一部分,其界限和规模大小都可能根据问题的不同而产生变化,发展水平步入正轨后,与之相适应的森林管理、政策和政府问题也必须跟进。

所有考虑到的问题都表明了我们需要将林业的社会和生态层面都纳入一个单一的框架。

 

多功能

在传统的森林管理方法中,多功能性,即为社会提供多种商品和服务,说明如果对森林进行有效的管理并用于木材生产,森林的其他用途也将会被相应地开发出来。

像其他有些相互作用的系统中,其动态和反应被忽略后往往造成了比较严重的后果,会产生很大的冲突(例如木材生产、景观和自然保护、娱乐和相关利益者之间产生矛盾)。

此外,最近的案例表明,社会偏好和价值观会在相当短暂的一段时间里发生急剧的变化,为了森林管理而改变着社会环境。

我们发现森林作为一种具有适应性的系统并与经济和社会系统相互作用时,森林系统多功能的概念就会产生变化:从森林管理活动不同的产出总和转变成了众多子系统之间复杂的相互作用。

 

森林是一种社会生态系统

所谓的社会生态系统的弹性是指,系统在承受变化时吸收障碍和重组的能力,从而在本质上还能够保留相同的功能、结构、本体和反馈。然而,当一种系统在适应另一种系统的过程中需要经历重大的重组过程:系统可以保留主要的功能但是它可能会失去本体。

适应性是指系统中的行为者影响系统弹性的能力,它可以避免行为者进入状态不理想的系统中,或者让行为者成功地进入理想的系统。在社会生态系统中,这相当于人类弹性管理的能力。

所以这让我们应该考虑森林适应障碍的动态过程,这涉及到系统的弹性和灵活性,同时这不仅仅是从生态角度,而且还需要从社会经济的角度出发,即需要同时考虑森林产品供应和其他功能以及森林与社会价值体系的关系。

在每一个复杂的适应性系统中,系统弹性的关键点在于维持异质性的过程,它的本质变化让系统能够适应另一个系统。

传统的森林管理旨在于以命令和控制方式为基础最大限度地提高木材产量,它简化了森林的结构和构成。这种简单化会减少系统应对多样化的能力,使得系统变得脆弱,更容易受到压力,例如寄生虫和气候变化等。因此,系统会因为适应性偏弱无法面对这些问题而奔溃。

 

根据相互作用的结果制定林业政策

越来越多的林业决策取决于一系列行为者相互作用的过程。任何一个决策程序应能够解决因相互作用而产生的后续问题:(1)相互作用的主体是哪些?(2)哪些东西驱动或形成这些相互作用(全球语境,行为者的兴趣、价值观、认知、知识和资源)?(3)相互作用的机制和途径有哪些(网络、社区和传播模式)?(4)相互作用的特点是什么?(竞争、协调与合作)(5)相互作用的影响是什么?(系统之间更加紧缩或者同质化)(6)随着时间的推移相互作用会产生什么样的变化?

这些社会或机构之间的相互作用会一直干扰生态变化,让整个系统动态化再组成所谓的林业,同时造成一定的不稳定性使得行为主体减少或互相控制。尽管在这个过程中系统会产生新的干扰因素引出新的回馈,为变化提出新的需求。

 

改变森林管理模式

森林管理一直由还原论和机械论两大基本理论为主导:(1)以立木材积、立木材积增量、容许采伐量之间的平衡性为基础的森林可持续性;(2)生产优化的约束性(可出售或不能出售)。

这种森林管理模式会考量人口和生态系统的动态,仿佛这些因素是在一个不变的环境中按照可预测的轨迹运行。

在这类方法中,造林术旨在于控制自然发展过程,同时栽培方法试图根据预定义的林分结构模型让森林获得重生:同龄或异龄。森林管理倾向于让其根据年龄或直径的不同而有规律地分布。

言下之意,造林术作为森林生态系统可以通过控制一些关键的变化因素来进行管理,但是其他方面几乎被忽略,影响也不大。使用这个方法时应该先全方位了解森林生态系统及其功能,以便于未来的研究结果可以实现管理目标。

同龄的林分产量表或异龄林的标准都体现出了传统观念,原则上遵循“最优”方案对森林进行管理,森林增长率将有可能达到管理者的期望值。

此类模式从本质上呈现出了以下几个方面:(1)森林生态系统以可预测的方式对管理做出反应;(2)然后可以有效地预期决策的预估结果(即预期管理,一旦收集到了所有的必要信息来制定出科学的预测方案,就能够做出正确的决策)。

毫无疑问,过去这种做法有助于规范森林开发和缓解森林破坏。但是传统的造林和管理方式,其目标是在预测再生率的同时能够保证有持续不断的木材商品产出,并在实践中将复杂的生态系统转换为简单的系统。

在过去的几个世纪林分简化的案例是指,将常用的硬木组成的混交林转变成以针叶森林为原材料从而在中欧地区培育商业材,或者将常用的针叶材组成的混交林转向阔叶矮林,用于培养意大利阿尔卑斯山脉周围村庄的薪材。

我们不仅需要从生态的角度出发,从体制的角度来看,成功地管理森林使得服务生产最大化(或一整套服务)可能导致系统缺少弹性而更加脆弱。

事实上,根据大量经营管理林分的证据表明,预测出来的结果很少能够成为现实,至少自然起源的森林是这样。

全面观察森林自然景观的复杂性后可以发现,这些假设都无法站稳脚跟,因为在有限的时间和空间中整个过程呈线性状态并趋于不变:因此,培育者必须转移侧重点,在一个给定的状态下维持整个森林转向维持特定的过程,从聚焦森林本身变成关注生态系统。

 

可预测性偏低的问题

在应对复杂的自适应系统时,只能对管理实践的效果做出假设。森林的功能和结构,特别是森林对管理做出的反应,既不是完全可预测的也不完全是随机的:森林像许多复杂的系统,其特点是有多个反馈环节,与初始条件密切相关,所以预测只能起到微弱的作用,充满了很大的不确定性。

当我们将模型用作定量工具时,预测的可靠性通常被认为是森林管理的一个基本特征。根据这一观点,森林生态系统的发展过程(例如生长、再生长和继承生命)都应该是完全可预测的,所以也能够被操纵管理,这让森林对造林措施的反应符合管理预期。

就天然森林和半天然森林而言,即使仅仅预测它们简单的体积或增量数据,模型的预测能力也因为结构的不可预测性而受到极大的限制,在实践过程中模型的预测能力会被理论产品限制。

防风林、暴风雪、疾病、干旱、森林火灾、污染、枯死等现象是天然和半天然森林中林分发展边际效应的典型表现。大量的文献和实践经验强调表示,无论是自然引起的还是人为引起的中度和重度的干扰,在这片森林中都会相对频繁地发生,在慢性和急性的影响范围内会随机驱动生态模式与整个过程。

自20世纪70年代以来,人们正在不断地努力研发产量增长的建模方法。传统的收益表已经受到了批评,而同时又获得了巨大的成就,例如基于研发过程的模型。

目前先进建模技术的投资组合是比较宽泛的,使用的系统很复杂,以便于从实际出发,以大范围的环境和强大的统计工具为基础,提供林分和景观未来状态的假设迹象,例如贝叶斯模型平均法已经被用于更好地评估模型预测的不确定性。

但是这些成就所能达到的精确性只是停留在假设层面,评估结果也不确定,这是因为基本上在建模过程中假设了没有其他因素会对建模周围现象造成影响,只考虑模型本身。

当我们在一个模型(或者一整套模型)里鉴别哪些变量与观察到的现象属性相关时,许多现象的本身已经减少至一个或几个变量,甚至在模型里根本没有呈现出变量。所以如何能够证明“这个模型就是呈现出某种特定现象的模型”呢?

这是因为一系列假设而产生限制,所做出的假设指定了具体的模型并认可模型与现实之间的逻辑关系。但是没有一个假设是完整的:因为没有办法排除一些因素会造成干扰的可能性,除了一些肯定会造成影响的因素。

还有更为明显的一点在于目前无法在一定的环境条件下确定有稳定的状态存在。只有当变量的列表完整时,我们才能确定这个模型就是符合这种现象。因此,一个完整的假设必须隐含在模型的建设过程中:“没有任何干扰性因素可以起到作用”。

当然这个假设还是存在问题,因为没有办法可以确保它的真实性!

这就是为什么使用预测方法并以预测性为基础的模型,其实用性较差的原因,在管理天然林和半天然林的过程中,干扰因素的影响从来都不能被忽视。

虽然“模型可能并不是减少未来系统行为不确定性的有效工具”,但它们可以提供带有启发性和理论性的功能,同时能够勾勒出可以行动的空间。

尤其要指出一点,通过执行一些关键的实验目标,推进现场管理,从而制定出有效的操作指南,这样可以根据具有适应性的框架消除许多备选假设。

鉴于这点,我们认为将假设的演绎模型与具有指导性的实验相结合有助于确切地了解森林生态系统的功能,同时提供与具体操作环境相关的知识背景,此外,用于评估不确定性的模型假设能力对于森林管理有潜在的作用,但是这个角度无论是从内容上还是从操作上而言,在应用于天然林和半天然林的管理过程中都会有很大的不同,并没有像原本所说的那样可以进行全面的预测并融入预期方法管理。

 

具有适应性的森林管理方法

采用具有适应性的方法能够精确地衡量系统的低预测性,因为它能够对影响变化做出反应,同时可以根据系统反应获取有用的内容以此来提高系统的弹性。

由人工定义的造林措施对林分结构的影响会引发一定程度的系统压力:人工的影响力一定会因为森林生态系统的弹性有限而受到限制。

了解自然系统的情况能够维护内部组织,甚至可以承受重大的结构调整,从而有助于我们发现重要的森林管理因素。

从这一点上我们认为,“增量管理和具有适应性的管理方法能够引导出正确的反馈机制,同时自反性学习过程似乎是合理应对未知未来、风险问题、因无知而造成的错误、以及不确定性的有效方法。”

因此,无论是从结构还是从自然边缘的角度来看,我们必须观察和了解由人为干扰造成的森林连续性转换,并考虑管理主体(森林和人类)之间复杂的相互关系。

在这种框架模式下,我们应当积极地将管理方法从基于预测转向基于检测:关注点不是在对每一种干扰因素的预测,而是追踪干扰因素的相关指标从而了解它们的反应。

意思就是将严格规定的森林规划转变成具有适应性的管理方案,其总体指标(例如再生的成功率、净年增长率或健康个体的比例)并不是用作参考阈值,而是可以用于测量随时间变化的参数。

使用几套标准和指标已经成为全面评估可持续森林管理的常用方法,同时,一些用于森林认证、估量森林条件和气候变化适应性的方法已经在科学文献中有所阐述。

然而,森林管理不仅仅是一个关于生态、造林或砍伐的问题,网络生态、技术和社会经济等方面已经增加了问题的复杂性。

使用系统性的分析方法时,采用的指标应参考森林管理的文献内容,测量好实际采取措施的数量和质量,同时了解森林系统对这些措施做出的反应。

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