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林学
经过长达2个世纪的发展,林学已经有了很大的发展变化,林学逐渐由传统林学向现代林学逐渐转变,现代林学主要是以森林生态系统的营建以及管理、利用为研究对象的,从而全面的发挥森林的多种效益以及多种功能。
森林也经历了从单株的树木向森林生态系统的转变。
因此,对林业的认识也经历了以林木利用为核心向发挥森林生态系统的变化,将全面发挥森林的生态系统以及实现经济效益作为林业的目标,最终实现林业的可持续发展。
林学简介
林学是在采伐利用木材的研究基础上逐渐发展起来的,先是以开发利用为核心,从而满足工业的不断发展。
伴随着工业化进程的不断发展,森林的大量砍伐,一些早期的工业化国家出现了木材枯竭的现象,此时的人们才认识到营林以及如何保持森林的再利用的重要性。
对于林学的研究先是德国,提出了“法正林”的经营模式,这种模式是永续经营的模式。
到20世纪中期,全球的环境问题已经影响到人们的生存以及发展,引起全世界各国的重视。
由于不合理的森林砍伐对水土以及大气造成了严重的污染,尤其是乱砍乱伐带来的水土流失以及水源破坏等各种自然灾害的发生。
当人类遭受到大自然的严厉报复后,迫使人们认识到森林对于保持水土以及维护地球的生态平衡的重要性,最终使林学由原来的森林利用为中心转变为全面发挥森林环境、经济以及社会功能的转变,并且主要是以环境功能为中心的现代林学。
因此,现代林学就是以森林生态系统为营建,经营管理以及利用为主要研究对象,以发挥森林生态系统的生态环境为目的的专业学科。
长期以来,人们对森林的认识也经历了一个漫长的过程,由最先认识森林是只见树木不见森林,具有社会、经济以及环境的功能。
森林不仅仅是一项产业它还是一项重要的公益事业。
它具有生态、社会、经济、文化、保健以及运动娱乐等多功能。
人们对森林只知道能够用于建造房屋、制作家具以及农具等,
随后由经历一段时间,又逐渐认识打破树木群体能够抵挡大风,保持水土的功效,认识到森林与单独的树木有着本质的区别。
直到20世纪50年代左右,人类对森林的认识加强了一步,认识到森林不仅仅是一个生物地理的群落还是一个复杂的生态系统。
在陆地的生态系统中,森林占总陆地面积的30%左右,是陆地生态系统的主体,在全球的陆地上,森林的分布比较广泛,结构也比较复杂,生物多样性也比较丰富,据相关的调查研究,有一半左右的生物都生活在森林中。
森林的多种效益以及多种功能与人类的生存息息相关。
因此,人类对森林的认识已经由单纯的利用木材向全面发挥森林的生态功能转变,经历单株的树木认识观向全面的森林观转变,采用系统的森林观,
林学学科的战略地位
森林是最大的陆地生态系统。
随着气候变暖、土地沙化、湿地缩减、水土流失、干旱缺水、物种灭绝等,全球的生态危机日益严重。
由于历史原因、人口众多和资源依赖型经济的高速增长,我国森林稀少和上述生态问题愈加凸显;我国已成为全球二氧化碳的第二排放大国,生态负荷愈加沉重,我国当前的生态问题已成为制约经济社会发展的瓶颈。
鉴于历史上因人类对森林破坏而导致国家衰亡、文明转移的例证并不罕见的事实,建设生态文明已成为实现
科学发展的紧迫任务。
生态危机既是人类文明延续和发展面临的严峻挑战,也给林业带来了大好的发展机遇。
国际社会对森林给予了前所未有的特别关注,林业问题受到空前重视。
林业承担着建设森林生态系统、保护湿地生态系统、改善荒漠生态系统、保护生物多样性和应对全球气候变化的重要职责,肩负着建设生态文明的历史重任。
推进现代林业发展,关系到有效地维护国家的生态安全、木材安全、物种安全、能源安
全、淡水安全、粮食安全,改善当代人的生存发展条件,为后代留下生存发展的空间。
我国林业战略地位的总定位是:
在贯彻可持续发展战略中,要赋予林业以重要地位;在生态建设中,要赋予林业以首要地位;在西部大开发中要赋予林业以基础地位;在应对气候变化中,要赋予林业以特殊地位。
按照林业的基本属性和内在规律,构建生态、产业和文化三大体系,发挥生态、经济、社会三大效益,提升生态、产业和文化三大功能,以多种功能满社会的多样化需求,这既是我国现代林业建设的基本内容和生态文明建设的本质要求,也是我国林业的战略地位。
林业的战略地位决定了林学学科的战略地位。
林学学科的发展及其支撑是实现林业战略地位的保障和前提。
林学学科发展所产生的新概念、新理论、新方法、新材料是推动林业科技进步和创新的原动力;林学学科发展是衡量国家林业科技水平的重要标
志;林学科技积累和产生的基础数据是国家宏观决策的科学依据;林学学科的人才建设是提高林业行业从业人员整体素质的主要途径。
林学学科在我国科技、经济、社会发展中占据极其重要的战略地位。
带动林学发展的经济林
经济林是指以生产果品,食用油料、饮料、调料,工业原料和药材为主要目的的林木。
其产品是指除用作木材以外的树木的果实、种子、花、叶、皮、根、树脂、树液等直接产品或是经加工制成的油脂、食品、能源、药品、香料、饮料、调料、漆料、蜡料、胶料、树脂、单宁、纤维等间接产品,国外称之为非木材(质)林产品(Non—woodforestproduct,简写为NWFP)。
经济林是集经济效益、社会效益和生态效益于一体的林种。
经济林产业已成为我国林业产业的主体,占我国林业产业总产值的60%以上,在国民经济中具有重要的作用。
林学发展现状
国盛则林兴。
改革开放以来,我国林业科技事业快速发展,林学学科领域不断拓展,研究队伍发展壮大,科研条件不断改善,研究的层次和水平不断提高,已形成了一个门类齐全、较为完备的林业科研和人才培养体系,取得了可喜的成绩。
初步建立了杨树、桉树、杉木等用材林定向选育及培育体系,在超微和分子水平上深化了对材性形成和树木抗逆机制的认识,发展了我国典型生态区域困难立地的树种选育及造林技术,建立起具有高效空间配置及稳定林分结构的防护林体系。
在森林结构、功能,森林植被恢复和荒漠化治理,森林资源动态管理与监测的数字化等方面有着深入系统的研究,取得了不少理论与实用成果;在森林病虫害生物防治、综合管理和生物技术、林产品加工与利用等方面的研究取得明显进步,为我国森林资源保护和林产业的发展提供了技术支撑。
通过“”项目,一大批国外生态和用材树种、经济林树种以及花卉等的良种落地中国,极大地丰富了我国的种质资源,高新和前沿技术的引进,大大缩短了我们与国外的差距,科技进步极大地提高了林业生产水平,为林业的健康和快速发展起到了重要的支撑作用,产生了巨大的经济、社会和生态效益。
林业建设已步入良性循环的发展道路。
林学学科发展的趋势:
在较长的时间里,新世纪的世界林业及生态环境保护事业的发展,仍然将继续面对和着力解决个方面的问题,即:
森林培育问题、森林生态环境保护问题和森林资源的高效利用问题。
世界林学学科的发展将围绕森林可持续经营和林业可持续发展这一主线来调整,呈现出六大发展趋势:
)森林与全球与区域环境关系的研究是今后林学研究的热点;)森林可持续经营理论与方法领域的研究将成为林
学研究的迫切任务;)非木质林产品的研究领域受到重视;)集约育林仍是世界林学研究的主题;)退化态系统重建已成为林学研究的当务之急;)生物技术和信息技术是促进林业科技快速发展的重要手段。
我国林学学科经过多年的建设,目前已经形成了一支学历结构和年龄结构合理、具有坚实的专业基础理论知识、协作精神和创新精神的学术团队;建成了一些设备精良、具有国际水准的实验室;取得了一大批在世界上有一定影响的科技成果。
林学基础研究为林学科技发展奠定了坚实的基础。
在抗逆分子基础、生物学基础科学问题与森林功能之间的关系、树木生长与木材形成的生物化学与分子生物学基础、优质林木培育的分子生物学基础等方面开展了大量工作,并取得了一系列标志性成果;森林生态系统结构、过程与功能规律及其网络化,森林植被对区域和农业生态环境的调控机理,基于CFERN长期连续观测研究基础数据的中国森林生态系统服务功能评估,森林生态系统组成与结构动态研究,以及自然保护区、森林健康评价及其生态调控,森林与气候变化等方面的研究取得明显进展。
林学各分支学科建设全面推进,学科发展欣欣向荣。
林木种质资源方面开展了主要造林树种育种资源的收集、保存、评价和利用研究,建立了杨树次生维管再生系统,筛选了在木材形成中起关键作用的基因;得到了与抗旱、耐盐等相关的批量候选基因,并对部分基因进行了功能鉴定等;在林木育种技术研究和品种选育方面,通过种质资源的保存、评价和利用研究,初步揭示了主要造林树种多层次遗传变异规律,成功地筛选并推广了10余种引进树种,选育出一大批高产优质的杨树、泡桐、桉树、相思等树种的杂种无性系。
森林资源培育与经营方面开展了重要林木种子休眠与催芽理论与技术、菌根化育苗、组培苗培育和工厂化育苗、ABT等生根素应用、造林地立地分类及质量评价、人工林定向培育技术、特殊立地和困难立地森林培育、基于树种间关系的混交林营造理论与技术、集约栽培和经营技术以及主要树种的栽培生理生态应用基础等研究,并取得了系列研究成果;森林病虫分类学发展到传统的形态分类与生物学分类、超微结构分类、化学生态分类及分子分类相结合的阶段;系统地研究了250多种林木病害的分布、损失、病原、发生规律和防治方法,研究了10多种新爆发成灾的森林病虫及其重要天敌的生物学;提出了森林有害生物可持续控制、生物调控等策略和理论,并付诸实施;从分子、细胞、组织水平上对重要病原或害虫与寄主互作过程,以及抗病机制等方
面有了初步认识;阐明了许多森林害虫与寄主识别的化学信息机制;生物防治取得进展等。
林业生态工程及其支撑学科明显进步,水土保持与荒漠化防治领域开展了土壤侵蚀与森林水文学__机理与过程、水土流失生态修复机理与过程、荒漠化生态修复机理与过程、高效防护林建设的理论与技术体系的建立等主要研究方向取得了进展和突破。
森林经理领域开展了林业可持续发展、多功能经营、森林健康、森林认证、森林文化、林权改革、森林可持续经营等理论研究;提出了可持续多功能生态系统经营作为森林经理的基本理论;建立了国家、地方森林资源监测体系,加强了遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)等新技术的应用;研建了现代信息技术支持的森林经营和林业重点工程信息管理系统集成技术平台。
我国林学在发展中也存在若干不足。
一是基础研究与战略性研究相对薄弱,且跟踪模仿研究多,创新性研究弱,表现在林木抗性品种的选育与合理及持续利用的机理、林木病虫害成灾机理、森林生态系统与病虫害发生、林业生态工程和资源培育的生理生态基础等方面;二是应用研究滞后,表现在森林培育中良种化程度相当低,已经选育出的新品种在数量上和质量上均难以满足高速发展的林业生产需求,人工林的立地控制和地力维护技术不系统、不健全,天然林经营培育技术更显不足;三是平台建设与支撑条件不力,缺乏长期设置、连续观测、反映不同生态类型、不同森林及其经营类型的系列试验基地;
研究投入和装备不足。
林学学科的发展趋势
林学学科的发展是多元化的,多学科、多层次、多角度、多时空(发育和进化)的整体研格局渐趋形成,基础研究与应用研究并重、宏观研究与微观研究同步、学科间的交叉与渗透强,以及先进性与普及性结合等发展趋势更加明显。
基础研究与应用研究并重林学,本质上是一门应用科学,但基础理论研究是保障其持续发展与进步的原动力。
基础研究与应用研究结合推进了我国林学学科的发展。
例如:
1)以全球气候变化为切入点,加强林业应气候变化的基础科学研究,如森林的固碳功能与全球温暖化及其对森林的影响;加强森林生态系统功能定位监测,以及面向我国重大生态工程特别是重点林业生态工程建设的定位监测;针对工程建设中存在的技术难题,进行联合攻关与技术集成,为我国重大生态工程建设提科技支撑。
2)以树木抗逆、水分高效利用、速生和优质生长为主线,研究树木速生、抗逆、水分高效利用和优良材性性状形成过程中生物组学__及杂交和倍性育种与生长发育调控机制。
3)林业生物质材料形成与转化的基础研究与应用技术研究,产生了显著效益。
宏观研究与微观研究结合林学的研究涉及不同尺度的多个领域,宏观与微观的结合成为林学发展的趋势之一。
这是因为,随着全国经济快速而持续的发展,我国已经成为全球温室气体的排放大国,二氧化碳总排放量占全世界排放总量的20%,我国在应对全球气候变化中所承担的义务更加沉重;干旱、盐碱、水土流失、风沙侵袭和病虫害等多种地质灾害和生物灾害肆虐,生态安全形势严峻;我国商品木材的需求量猛增,预计“十二五”期间将达到35亿m3,供应缺口将达到15亿m3。
林学学科迫切需要采取强有力的措施,应对全球气候变化和经济发展对森林和木材需求等一系列问题。
回答和解决上述宏观问题,既需要大至国家尺度的研究,也需要不同地域尺度的研究,以及群体、个体和分子水平的微观研究,多尺度的研究可能更加深刻地揭示林学各领域的内在规律,并制定其相应的应对策略,提出控制生态环境、发展森林碳汇、发展生物质可再生能源、加强多功能森林营造的理论与技术。
林学学科与相关学科交叉与渗透学科的交叉与渗透,包括林学与其他学科的交叉与渗透,以及林学中二级学科之间的交叉与渗透,已经成为科技发展的重要特征和常态。
特别是生物学科、信息学科与林学的渗透,已经对林学发展显现出巨大的推动作用。
生态学作为森林资源培育与经营的基础逐渐渗透到林学的各个分支。
例如,对于红松、落叶松等主要造林树种从耐阴性、抗寒性、抗旱性、林隙动态以及与森林立地关系上的研究,为造林树种选择、苗木培育、森林结构(如混交林中树种间关系)调整、森林抚育和主伐更新提供理论依据;通过森林养分循环、森林退化与恢复生态学的研究,为形成杉木、桉树、落叶松等树种的森林立地生产力长期维护与可持续经营技术奠定理论基础;在认识森林生态系统的变异与进化、种群动态、群落结构以及物种间关系的基础上,揭示森林有害生物的发生机理、自我调控功能及其机制,提出相应的控制技术措施。
DNA指纹技术在森林生物分类中的应用,使相似种的区别鉴定成为可能,为动植物分类和确定林业检疫物种提供了重要方法;利用生物工程技术将抗逆基因导入林木中,为抗逆育种提供了新方法。
通过引入和广泛应用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、红外摄影技术和计算机技术,建立了我国森林资源信息管理系统及病虫害管理等生态综合监测系统;森林生长模型的建立成为可能,模型的研究由林分模型向分级模型和单木模型发展,由数值模型向可视化方向发展。
可以预见,随着学科间的交叉与渗透和高新技术在林学中的应用,必将使林学继续产生深刻变革,林业的跨越式发展得以支撑。
中国二十年(1993-2012)森林资源状况变化分析
1、中国森林资源概况分析
中国地域辽阔,自然气候条件复杂,植物种类繁多,森林资源丰富,森林类型繁多,具有明显地带性特征。
中国陆地由北向南,森林主要类型依次为针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林、季雨林和雨林,树种共达8000余种,其中乔木树种2000多种,经济价值高、材质优良的就有1000多种。
珍贵的树种如银杏、银杉、水杉、水松、金钱松、福建柏、台湾杉、珙桐等均为中国所特有。
经济林种繁多,橡胶、油桐、油茶、乌桕、漆树、杜仲、肉桂、核桃、板栗等都有很高的经济价值。
构成了绚丽多彩的森林景观。
根据第七次全国森林资源清查(2004-2008年)结果,全国森林面积19545.22万公顷,森林覆盖率20.36%,活立木总蓄积149.13亿立方米,森林蓄积137.21亿立方米。
森林面积列世界第5位,森林蓄积列世界第6位,人工林面积居世界首位。
与第四次全国森林资源清查(1989-1993年)相比,森林面积增加6175万公顷,森林覆盖率增长6.44个百分点。
1.1中国森林资源分布
中国林区主要有东北、内蒙古林区、西南高山林区、东南低山丘陵林区、西北高山林区、热带雨林。
这五大林区的土地面积占国土面积的41.69%,森林面积占全国森林总面积的83.22%,森林蓄积占全国森林总蓄积的92.84%,森林覆盖率为36.35,是全国森林覆盖率的的近两倍。
这五大林区中森林覆盖率最高的是东北、内蒙古林区,为62.17%,森林覆盖率最低的是西南林区,为20.69%,东北、内蒙古林区的森林覆盖率为西南高山林区森林覆盖率的三倍;森林面积以东南低山丘陵林区最多,西北高山林区最少;森林蓄积以西南高山林区最多,西北高山林区最少。
中国森林分布状况统计表
1.2中国森林资源总量变化
据1988—1992年全国森林资源清查,全国森林面积达到13093万公顷,活立木蓄积量达到109亿立方米,森林覆盖率上升到13.63%。
与第二次全国森林资源清查(1977一1981)相比,森林面积增加1220万公顷,活立木蓄积量增加2.02亿立方米,森林覆盖率提高1.27个百分点,初步扭转了长期以来森林蓄积量持续下降的局面,实现森林面积和森林蓄积量的"双增长"。
但用材林中可供采伐的成过熟林蓄积量仍呈减少趋势。
根据第七次全国森林资源清查(2004-2008年)结果,全国森林面积19545.22万公顷,森林覆盖率20.36%,活立木总蓄积149.13亿立方米,森林蓄积137.21亿立方米。
森林面积列世界第5位,森林蓄积列世界第6位,人工林面积居世界首位。
与第六次全国森林资源清查(1999-2003年)相比,森林面积增加2054.30万公顷,森林覆盖率增长2.15个百分点。
由数据分析可知1993-2012年我国的森林总量和森林覆盖率一直保持增长的趋势,森林总量从1993年的13370万公顷增长到近期的19545万公顷,增长了46.2%,在森林覆盖率方面
2、中国森林生物灾害分析
1993年,全国主要林区森林病虫害发生面积733万多公顷,防治面积473万多公顷,比上年有所增加。
2012年,全国主要林业有害生物灾害继续沿袭多年来的高发多发态势,偏重发生并局部成灾,发生面积1176.87万公顷,与上年基本持平,重度发生面积98.73万公顷,所占比重比上年上升1.83个百分点。
2012年,全国主要林业有害生物防治面积782.60万公顷,累计防治作业面积1748.07万公顷。
全国主要林业有害生物成灾率控制在4.5‰以下,无公害防治率达87.03%,测报准确率达85%,种苗产地检疫率达95%,基本实现了2012年度目标。
年份
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
发生面积
655
733
687
662
733
701
762
874
800
847
防治面积
425
473
447
426
456
435
478
612
565
578
年份
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
发生面积
878
946
854
1097
1257
1141
1157
1199
1168
1176
防治面积
574
596
584
772
825
761
819
837
812
782
中国二十年(1993-2012)森林生物灾害发生面积及防治面积统计表(单位:
万公顷)
3、中国森林火灾分析
1993年,全国主要林区发生森林火灾1196次,受害森林面积31298公顷。
全国森林火灾受害率下降到0.l%。
2012年,全国共发生森林火灾3966起,受害森林面积1.4万公顷,因灾伤亡21人,与上年相比分别下降29%、48%和77%,连续第四年实现“三下降”,是建国以来森林火灾损失(受害森林面积和人员伤亡)最少的一年。
年份
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
次数
3766
1196
3656
5055
2465
4455
6847
5934
4933
7527
受灾面积
48333
31298
48744
186666
35440
27424
43690
88400
40000
47630
年份
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
次数
10463
1346
11542
8170
9260
14144
8859
7723
5550
3966
受灾面积
451000
142238
73700
408300
125000
184495
46155
45800
27000
14000
中国二十年(1993-2012)森林火灾发生次数与受灾面积统计表(单位:
公顷)
林学学科的优先发展领域与关键科技
1)全球气候变化与林学从全球气候变化和环境污染对森林生态条件的影响,开展林业应对气候变化的基础科学研究,研究逆境条件下乔、灌木功能性状及其环境和进化调控机理,体至区域水平的林木功能性状的尺度转换方法;树木高抗、高效水分利用效率,森林生长、育
及培育管理方式、病虫害种类及发生发展的关系,并开展相应的应用技术研究。
2)国家工程与林学
面向我国生态工程特别是重点林业生态工程建设,针对工程建设中存在的技术难题和生态问题,进行联合攻关与技术集成,为我国重大生态工程建设提供科技支撑。
这些工程主要有:
天然林保育工程、防沙治沙工程、退耕还林工程、工业用材林建设工程,以及三峡水库等大型水利工程中的林业生态工程等。
3)应用生物学基础
主要研究速生、优质生长与木材性状形成的生物组学基础;树木特有生物化学与分子生物学次生代谢过程基础科学;森林生物质材料定向(资源与能源)调控代谢途径重构理论与技术。
4)种质创新与良种选育
我国重要林木抗逆、水分高效利用的种质资源、基因资源的评价与鉴定技术方法;林木生长、生殖发育、木材形成、抗逆性状分子育种基础研究,林木基因资源和遗传基础研究,加强优质、速生、高产、抗逆林木新品种研发。
5)森林高效培育与科学经营重点解决困难立地森林营建技术,低效林改造技术,建立基于生态环境整治、生物多样性保护的科学的生态防护林培育与经营技术体系;以速生丰产林、珍贵用材林、能源林、木本粮油、城市森林与风景游憩林、竹藤等主要林种为对象,多目标、高效、可持续经营理论与技术;天然林多目标/多功能经营理论与技术;重大病虫害成灾与流行的生态学基础;天然林生态系统自我调控机制与天然林保育工程技术;生态调控模式人工林病虫害持续控制的机理;森林有害生物的无公害防治技术;外来生物风险评估及检疫和管理技术;森林资源及其效益评价技术;森林资源监测、配置理论与方法等。
6)脆弱生态系统形成机理与修复技术
研究脆弱生态系统退化过程及驱动机制、风蚀产沙机理与运移规律、土壤侵蚀与地表过程,生态水文过程机制,植被力学过程与机制,荒漠化土地退化过程及驱动机制,退化系统生态修复与重建机制。
建立土壤风蚀的评价指标体系和预警预报模型,提出干旱半干旱荒漠化地区和严重水土流区等典型生态脆弱区土地资源、水资源和植被资源的优化利用技术。
7)生物多样性保护与自然保护区建设
生物多样性形成理论;干扰对生物多样性的影响;遗传修饰活生物体的主要生态风险;我国不同类型区自然保护区建设理论与关键技术;自然保护区生态监测、目标管理技术,管理评价体系。
该领域还需强调森林流域管理体系,以森林流域作为研究的基本单位;强调乡土物种保护的基础研究。
8)林业生物质材料与利用
人工林木材理化性状;木质复合材料基础理论;实现木质资源材料的高效能化、多功能化和环境友好特性的关键技术;木质材料保护与性能改善理论与技术;建筑材料用木质工程技术;林业废弃物资源化利用;木质与非木质生物质能源利用等。
9)高新科技引进与应用
以生物科技、
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