1025｜朱教君：人类与森林

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“三北”防护林体系工程是世界上最大的人工造林工程，45年内累计造林46万平方千米，其中，樟子松更是被称为“功勋树种”。但是，樟子松人工林却发生了衰退，科学家们花费数十年时间，只为追寻这个问题的答案…

演讲者：朱教君 中国工程院院士、中国科学院沈阳应用生态研究所所长、研究员
演讲时间：2025年1月18日

中国工程院院士，中国科学院沈阳应用生态研究所所长、研究员，中国生态学会副理事长。主要从事森林生态与林业生态工程研究，以全球最大的生态工程——三北防护林工程（三北工程）为主体，创新了防护林培育-建造-评估理论与技术体系，被《Encyclopedia of Ecology》（世界生态学百科全书）收录；指导了三北工程建设实践，为筑牢国家生态安全屏障提供重要科技支撑。以第一完成人获国家科技进步二等奖2项，获国际林联科学成就奖。

为我们抵挡风沙数十年后，它们“生病”了

45年间，累计造林面积达到46万平方公里。这是一个什么概念呢？相当于韩国和日本国土面积的总和。

各位朋友好！我是朱教君，非常高兴能与大家交流森林与人类的关系，并且分享一些我们在森林生态研究中的小故事。

我们都知道，人类就是从森林里走出来的。在文明发展的过程中，森林起着非常重要的作用。森林为我们提供了食物、土地、材料等资源。

现今我们认为，森林是陆地生态系统的主体，它具有防风固沙、水土保持、水源涵养、固碳释氧等一系列功能。

在春秋战国末期，也就是大约2200多年前，我国的森林覆被率经测算大约为64%。特别是东北地区，森林覆被率甚至达到了83%。当时人口有多少呢？大概就4000万。

随着人口的增加，粮食生产的需求越来越大。如果有60%的土地被森林覆盖，耕地从哪儿来呢？只能毁林造田。那么，森林面积自然就减少了。

另外，我国近百年来积贫积弱，帝国主义列强的侵略也给我国的森林资源带来了巨大破坏。比如，1931年“九一八”事变后，日本侵略者占领了东北地区。在随后的14年间，据不完全统计，东北地区被毁掉的森林面积达到了9000万亩，采伐的木材量达到了19亿立方米。直到新中国成立时，我国的森林覆被率仅剩下8%。

新中国成立后，国家百废待兴。尽管森林覆盖率仅剩下8%，但为了生存与发展，只能高强度地利用森林资源。可想而知，我国的森林资源已经所剩无几。不仅是我国，全世界森林面积都发生了变化。

全球气候变化目前已影响到我们每一个人，大家可能都感受到了。气候变化与森林减少息息相关，特别是沙尘暴、水土流失、荒漠化等一系列自然灾害接踵而来。那么，我们该怎么办？

于是，全世界都发起了植树造林行动，致力于建设林业生态工程。例如，美国在20世纪30年代发动的罗斯福大平原防护林工程建设，还有苏联的斯大林改造大自然计划，都是这方面的典型例子。

在所有这些林业生态工程中，我国恢复森林、保护环境的决心是最大的。我国在1978年与改革开放同步启动了“三北”防护林体系工程，规划周期长达73年，预计到2050年结束。这个工程覆盖了我国东北、华北和西北地区，涉及我国47%的国土面积，90%的沙化土地都集中在这个区域。所以，“三北”工程无时间之长、任务之重，堪称世界罕见。

到2023年，该工程已经建设了45年。我们对整个工程进行了评估：45年间，累计造林面积达到46万平方公里。这是一个什么概念呢？相当于韩国和日本国土面积的总和。这一工程为使我国的森林覆被率由新中国成立初期的8%，提升到了现在的24%做出了突出贡献。

樟子松的传奇

那么，这么多的森林，这么多的树，我们应该如何种呢？

其实，这个事情早在70年前就已有了答案。我来自中国科学院沈阳应用生态研究所，该所成立于1954年，当时叫林业土壤研究所。我们建所奠基人之一——刘慎谔先生是一位林学家，也是一位地植物学家。为了治理科尔沁沙地的风沙问题，他告诉我们：一定要向大自然学习，从大自然的规律中找办法。

在当时的科尔沁沙地，风沙危害是非常严重的。

刘老先生是动态地植物学的专家。他发现，我国大兴安岭西麓的呼伦贝尔沙地有一个叫红花尔基的地方，那里有一片长200公里、宽14公里的天然沙地樟子松分布带。沙地樟子松耐寒、耐瘠薄，是非常适合在沙地种植的树种。所以，刘老先生认为，把这种樟子松引种到科尔沁沙地来造林，应该会成功。

1955年，樟子松被引入到科尔沁沙地南缘，造林获得了成功。大家看到的这几张图片，就是我们那万亩的樟子松人工林。

造林之后，由于风沙得到了有效治理，当地的老百姓就能够种田、放牧了。由于我国沙漠化防治取得的成就，世界上大概40多个涉及沙漠化问题的国家都到我国实地参观学习。

这样一个成功案例之后，“三北”防护林工程开始大量种植樟子松，成为“功勋树种”。到目前为止，樟子松在“三北”地区的造林面积已经达到百万公顷。

这是在科尔沁沙地成功造林的案例。

这是在毛乌素沙地成功造林的案例。

这是在浑善达克沙地成功造林的案例。

这些案例也是我们“三北”工程正在做的一件事情——“三北”防沙治沙攻坚战。樟子松仍然是这场攻坚战里最主要的树种之一。

固沙林怎么会衰退？

樟子松这样一个成功引种的固沙树种当然非常重要，但让我们来看看它出现的问题。

首先是樟子松人工林出现了衰退现象。引种成功的樟子松在生长了大概35到40年的时候，开始出现衰退的现象。

如果把衰退的林子都砍掉，就会“一夜回到解放前”，沙地又会变成原来的流沙状态。这样一来，农牧业生产就没法正常进行了。怎么办？

于是，科学家开始研究：樟子松人工林衰退的真实原因？

大家都知道，沙地是缺水的，环境是干旱的。而樟子松生长在沙地里，首先想到的问题肯定出在水上。很多人质疑，大面积营造的樟子松纯林如同一个“抽水机”，导致地下水位下降，樟子松最终死于缺水。那么，事实是不是这样呢？

我们团队经过了15年的长期研究，从土壤的水分胁迫、水分来源、水量平衡，还有整个系统的协调性进行了分析。

首先，我们来看土壤水分。因为树木要生长，肯定要从土壤中吸收水分。我们用不同年龄的樟子松，在不同土壤含水量的条件下做试验，看看光合作用在什么时候会受到胁迫。

结果发现，如果土壤的含水量小于20%的田间持水量，樟子松的光合作用就会停止。而现实林地在生长季80%的时间里，土壤含水量都小于20%。所以说，如果仅靠土壤的含水量，樟子松肯定是活不了的。

那接下来，樟子松是不是能用其他来源的水呢？为了搞清楚这个问题，我们用了多种方法。例如，使用探地雷达探测根系的分布情况，看看根系到底有多深；使用阻抗仪探明地下水位的变化；还用δ2H和δ18O同位素分析，来看看树木用了哪里的水。

经过这些研究，我们得出了结论：樟子松是一种浅根系树种，98%的根系分布在1米以内的范围中。而我们测量得到的地下水位平均在5.5米左右。大家可想而知，如果树的根系特别浅，是吸收不到地下水的。只有当树长得足够大，根系达到3米以上时，才能够吸收地下水。

经过这些研究，我们得出了结论：樟子松是一种浅根系树种，98%的根系

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