林业:为适应气候而改变

瑞典 – 作为欧洲森林覆盖率最高的国家之一,在经济方面扮演着非常重要的角色。然而,林业在适应气候变化的方面,很大程度上,只能听从森林管理人员的建议,而一部分的建议也已经被实施了。E Carina H Keskitalo,于默奥大学

适应气候变化的重要性在近几年已经受到越来越多的关注,一部分原因是因为暴风雨和其他事件的影响,引起了森林所有者的对于此类情况开始有了风险意识。缓和的重点在于限制温室气体排放或增加温室气体封存,过去排放所导致的温室效应和现有系统的习惯使得能供选择的选项并不是很多,但这也需要适应气候变化所导致的效果。

而对于森林的社会生态系统而言,这些结果可能包括如改变生长速度,干旱的影响,害虫和病原体的爆发,潜在物种入侵导致森林被破坏的机率增加,改变消防制度已经对森林生物多样性的变化产生影响。

这些影响的具体性质将根据所在地区气候的不同而有所变化,所以应对方案与森林管理系统的具体落实方案也要按照地区所需而灵活应变。

瑞典是欧洲森林密度最高的国家之一,而林业对于当地的经济发展相当重要(林产品构成了国民生产总值的百分之3和出口总值的百分之10)。但无论如何,林业在适应气候变化的方面,很大程度上,只能听从森林管理人员的建议,而一部分的建议也已经被实施了。

最近,瑞典地区的气候情况根据中度或高度的温室气体排放量(代表浓度路径(RCP)的4.5和8.5),使用九个不同的大气环流模型(GCM),由政府间气候变化专门委员会(IPCC)做出评估。

结果表明了在2071年至2100年,每年平均温度将上升2摄氏度至7摄氏度左右,以1961年至1990年的参考期作为比对。而在冬季,上升的温度(2摄氏度至9摄氏度)也会略高于夏季温度的上升(1摄氏度至6摄氏度)。

预测的温度增长也将因所在地区的不同而有所变化,但总体而言,瑞典北部地区将面临最高的变化。每增长1摄氏度就代表着温度带平均北移近150公里左右,而相对海拔也将提升约150米。

相比于同样的参考期与结束点,地区气候情况的报告也指出了在降水量方面,增加了百分之0至百分之40,但年与十年的差距也要被纳入考虑之中。冬季降水量的增加是最大的。在瑞典南部地区,一些预测表明,夏季降水量有着一定的减少,而瑞典北部地区则存在着潜在增加的情况。对于风力强度的气候预测,并没有明确的迹象表明是否会有所变化,而强风事件的频率也同样如此。能够预测到的是冬季将变得更加温暖、潮湿,而且土壤也不会冻结。

于2007年,政府对气候和漏洞的委员会得出了一些结论,如气候变化对于林业部门可能导致的影响,包括:

•对瑞典的森林和林业将造成巨大的影响,包括增长和增加木材产量的百分之20至百分之40。

•由于气候的影响,比起现在,当地宝贵的硬木树种的未来将会在更偏向于北部的地区使用。

•根据气象报告,气候变化将导致火灾发生的频率显著增加,预计在瑞典南部地区还会有着巨大的增长。

•森林遭受真菌和昆虫攻击的风险将会增加,而这些问题也会蔓延到北部地区。与此同时,为了防止大规模的破坏,增加农药使用量也将变得非常有必要。

•由于在冬季的几个月中,随着土壤冻结的减少和降雨量的增加,导致了森林作业变得更加困难。森林砍伐和木材运输等行为也会变得更加复杂。

关于如何应对这些可能导致的后果,委员会也提交了几份有关森林的报告。这些报告表明,具有最高生产价值的挪威云杉将受到最强的威胁,特别是在干旱,暴风雨和虫害的伤害下。

相关的应对方法包括了缩短轮转周期,更早的疏伐和避免森林周边受到风暴影响的可能性。其它相关的方法还包括了采取减少害虫爆发风险的行动,例如清除多余的枯木和放置捕捉害虫的陷阱等。更长远的目标还有如增加树种品种、改变森林管理模式以及传播风险。

 

森林管理的发展

现在所了解的大部分如何提升和改变的方法都是由气候和漏洞委员会提出的。领域主要涉及如何维持环境适应(云杉为主)引进物种所带来的影响和霜冻后的再生,如何为未来的气候选择合适的种植材料、气候能够为森林增长所带来的好处,新入侵物种的危害程度,以及相关的金融和经济的影响。

关于森林管理/林分的措施,许多的研究报告指出了有效适应的直接影响。在森林管理层面的潜在措施包括森林特征上的变化-如增加多样化,以及森林管理层在应对类似火灾和风暴等灾害的措施。

增加生长和产量方面的潜力一直是一个重要的研究领域,而这也给了瑞典林业一个巨大的出口价值。在森林管理层面的措施也被视为研究的重点。一个温暖的气候能够带来一个更长的生长季节,而这也意味着在利用光合作用的生物量生产时将会有更多的阳光可以使用。

与此同时,大气层中二氧化碳水平的上升可能会导致森林增长速度的加快(取决于其他条件)。温度的上升也将会增加土壤养分的有效性,而这会使得生物活性与有机物质的分解变得更为活跃。

大多数的气候情况指出,在冬季,降雨量的变化除了对春季和瑞典南部地区造成一定的影响外,并不会对瑞典的生长速度造成明显的影响。但是,在夏季,降雨模式的变化将会对生长速度造成很大的影响。多数树种的生长速度都会加快,同时也预测在未来的100年内,树木的量将会增长约百分之10至百分之40左右。

政府的研究结论指出,越来越多的林业利用引进的机会,本可以快速增长的树种由于被遗弃的农业土地的数量而受到限制。然而,林业也有大面积的森林土地可以使用。但是,潜在的负面环境效应可能会导致氮泄漏和森林生物多样性的减少。

 

超越一般的森林管理

鉴于瑞典对于生长以及产量的重视,气候变化的遗传适应性已经准备纳入之前针对识别高性能,稳健型的种源,并发布到国内不同的地区的研究中。

就目前的气候情况,和非生物与生物的结果来看,在遗传适应性上有着非常有趣的特征:如非生物的耐性,在对抗干旱、强风和厚重的积雪的承受能力,又或者如生物的抗性,像在面对害虫,病原真菌和真菌感染的抵抗能力。此外,持续的管理应该包括对生态价值的考量,如生物多样性和生态系统,都要依赖于森林遗传性。

除此之外,也有预测,在未来可能发生的极端事件的风险将会增加,可塑性或驯化的固有能力可能是有益的。在不同气候情况下的遗传适应性条件的变化可能是被动的,他们依赖于自然迁移、当前遗传资源的可塑性与演化、或者主动地通过落实辅助迁移、又或者通过维持与增强基因库的多样性。

遗传适应性的研究表明,自然生态可能不足以跟上如今的气候变化。人工再生和将合适的种子源的辅助迁移也许是增加适应基因比例的一种方法。通过育种来增强相关特征也许是有利的,甚至在保持生态变异方面也要受到一定的重视。

瑞典林木育种的计划,自19世纪40年代开始,到80年代末的发展,主要的战略意图有三大重点:

(i)  管理和维护生产树种的遗传适应性

(ii)  制定应对气候变化的准备

(iii)  对于主要目标的育种

因此,在这个计划中,气候变化已经在很长一段时间内成为了考虑的重点。通过精心设计育种的数量和规模,长期的遗传增益可以通过无腐蚀物种的遗传变异得以实现。此外,单独的育种被分配到不同的适应目标(包括匹配增长节奏)所定义的光照(纬度)和温度条件。

在一个特定的光照情况下,通过制定选择的方法,育种种类将会在合适的测试地点,进行适应寒冷和温暖的气候条件的测试,使得遗传树种能够适应不同的气候条件。

 

种源分析与研究

在瑞典,一项拥有悠久历史的种源实验指出,不同种源间存在着巨大的差异。比如挪威云杉和苏格兰松树的表现都随着环境条件,如气候条件和光照的梯度都有所不同。此外,树种间不同的生长节奏特征也是变异的一大要素。

两份关于种源研究和生长节奏特征的研究报告,已经被当作开发目前运输功能和如何使用具有高生产力与良好适应性材料的参考资料。近期,种源测试已经利用最新的气候数据,重新预测一些在全球不同树种对于气候变化的应对能力。

对于其他不止单单专注于基因适应性的森林管理方来说,有一个以传统的生态系统为基础的管理以及保护森林的方法。例如,保护生态学家一直认为森林管理一定要成为多样化的管理方式,包括区域保护管理。

然而,多方的沟通,已经被上述的风险,并不是非常明确。例如,森林保护区反而正在增加害虫数量,也包括了树皮甲虫,这个问题也受到了激烈的争论。有证据表明了有地方建立了一个森林保护区,但这些甲虫能够对于附近森林造成多少伤害,发生损害的风险仍不明确。而育种基因环境也对遗传树种的相互关系有着巨大的影响。

 

 

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