從機械化造林到智慧化森林經營

從一開始採用拖拉機大規模造林，到現如今引進空天地一體化資訊科技精細化管理森林，河北塞罕壩機械林場從建場之初就植入了科學求實的創新基因。塞罕壩機械林場是踐行“兩山”理念的典範，為京津築起了生態安全屏障，為林草科研教學提供了重要基地。

中國林科院院長劉世榮說，在貫徹落實國家林草局黨組加大對塞罕壩機械林場二次創業支援力度的指示要求上，中國林科院走在了前列，在塞罕壩落葉松高效培育技術、遙感技術監測、森林溼地資源價值評估、森林防火關鍵技術應用以及林業有害生物防治等方面注入了強大科技力量，尤其是一些先進的資訊化管理技術的應用，為塞罕壩森林資源的智慧經營管理提供了有力支撐。

塞罕壩落葉松實驗林 攝影 陳東昇

為塞罕壩森林經營方案提供基礎支撐

中國工程院院士張守攻說，中國林科院對塞罕壩機械林場的技術支撐及科研合作由來已久，早在塞罕壩建場之初，中國林科院經營室職工張國秀就隨其愛人上了塞罕壩，為塞罕壩造林提供技術研究。其間，兩個單位一直保持著合作關係。如今，張守攻主持的“十三五”國家重點研發計劃專案——落葉松高效培育技術研究，其中一個重要實驗示範基地就選在了塞罕壩。

張守攻說，華北落葉松是塞罕壩的重要用材和生態樹種，占人工林面積的51%。塞罕壩的落葉松人工林在培育過程中，除充分考慮木材產品的培育，也要兼顧防風固沙、水源涵養等生態效益和森林文化、旅遊產品的培育，尤其要成為維護京津冀地區生態安全的重要支撐。其中，全週期大徑級目標樹單株木作業體系在保持生態系統穩定的基礎上，可最大限度地降低森林經營投入，並生產儘可能多的森林產品，符合落葉松多功能、多效益的培育和開發，是解決目前華北地區落葉松人工林經營效果差的主要技術途徑。

專案團隊在傳統目標樹定性化辨識指標的基礎上，利用機器學習和選擇機率模型相結合的方法，構建了目標樹定量化選擇模型，提出生產中便於操作的半畝小樣圓目標樹作業法。應用該成果經營後的落葉松林分，40年後每公頃蓄積量可達到193立方米，較傳統對照經營提高16。2%，大徑級目標材種比例達50%以上，為大徑材培育提供了技術保障。在專案成果的支撐下，《塞罕壩機械林場森林經營方案（2021-2030年）》編制完成，並得到了國家林草局相關部門的高度評價。

DOM真彩色渲染的鐳射雷達三維點雲森林場景和單木展示 攝影 龐勇

讓落葉松落地上圖實現三維視覺化

“在這個系統軟體介面，我們不僅可以看到全國和各省的落葉松森林資源分佈，還可以直觀地看清塞罕壩機械林場具體到每一棵落葉松的生長狀況，這是我們在塞罕壩剛剛測試完成的技術應用成果。”中國林科院資源資訊研究所研究員龐勇一邊操作一邊介紹。

在落葉松高效培育技術研究“十三五”國家重點研發計劃專案的部署下，龐勇團隊主持的第四課題“多尺度落葉松人工林生長預測技術”將塞罕壩作為重要實驗示範基地。課題在塞罕壩建立落葉松林精細研究區2000畝，採集地面和機載高解析度遙感資料，並基於現代生物學技術、空間資訊科技和大資料建模分析技術，突破了系列機載鐳射雷達和高光譜資料處理技術，實現了落葉松單木及林分的資訊提取和快速鑑別。這些遙感與林學技術的整合與應用，可以提供塞罕壩林場經營前後三維視覺化的落葉松空間分佈圖，實現單株、林分、林場尺度的落葉松生長監測，支撐氣候變化背景下落葉松人工林生長預測和高效培育技術措施的實施成效評價。

龐勇表示，有了這套監測系統，就可以獲得像在高德、百度等地圖軟體上察看城市主幹道全景地圖一樣的視覺體驗，既有森林資源的動態監測、經營管理與研究價值，還有森林旅遊、地圖導航等民用商用價值。

中國林科院森環森保所自主設計的森林火險自動綜合監測站 製圖 趙鳳君

自主設計森林火險自動綜合監測站

塞罕壩機械林場是以落葉松、樟子松等針葉樹種為主栽樹種的人工林林場，而人工林往往為同一時期種植的由單一樹種構成的純林、單層林、同齡林。因此，其地表枯死的可燃物分佈相對均勻。中國林科院森環森保所副研究員趙鳳君很快抓住了塞罕壩林場人工林的這一結構特徵，對塞罕壩森林火災的火險預警系統監測提出了新思路。

地表枯死可燃物是影響火災引燃率、蔓延速率、火強度的重要因子，但傳統測定方法需佈設樣地，樣品採集工作量大，烘乾計量等程式費時費力，不能瞬時獲得可燃物載量的準確數值。趙鳳君利用人工林地表枯死可燃物分佈相對均勻這一特徵，採用厚度轉換測量法，實現了地表枯死可燃物載量的快速測定。這一方法現已申請國家發明專利，進入審查階段。在此基礎上，研究團隊還自主設計並建立了森林火險自動綜合監測站，佈設在塞罕壩的落葉松成熟林、樟子松成熟林、白樺林、樟子松幼齡林等林分內，對不同森林內的氣象因子（風速、風向、空氣溫度、空氣溼度）以及不同層次可燃物含水率資料進行監測，實現了針對不同森林小氣候的觀測、資料傳輸以及火災發生危險性的評估分析。

趙鳳君表示，儘管塞罕壩機械林場在物理隔離、應急通訊、裝備改良、人員集訓等森林防滅火體系建設方面已有一定的工作積累，但在火險預警能力建設和可燃物管理方面還很薄弱，希望森林火險自動綜合監測站的應用能在保護塞罕壩森林資源上貢獻一份力量。

中國林科院專家在塞罕壩開展生態指標野外實測 中國林科院供圖

構建落葉松尺蠖綠色防控技術體系

人工林因其生態系統的單一性，更容易受到森林病蟲害的威脅。

在中國林科院院所長基金重點專案“塞罕壩重大林業災害防控技術研究”的資助下，森環森保所副研究員曲良建組建青年專家團隊對塞罕壩機械林場進行實地調查，首次鑑定出落葉松尺蠖性資訊素組分，並建立關鍵組分的合成技術；分離得到2株落葉松尺蠖核型多角體病毒，研發出量化生產技術，建立了基於性資訊素監測和昆蟲病毒等生防措施為主的落葉松尺蠖綠色防控技術體系。並採集塞罕壩林區疫黴病害樣品434份，鑑定出疫黴病菌10種，其中發現疫黴新種2個，制定完成了《塞罕壩疫黴類病害監測預警和防控技術規程（草案）》。受塞罕壩機械林場委託，森環森保所還為河北省森防系統基層領導和業務骨幹舉辦了林業有害生物防控技術培訓班。

專案團隊持續在塞罕壩開展森林草原害蟲及天敵調查，採集、拍攝塞罕壩林木草原害蟲300餘種、天敵50餘種。調查了包括人工落葉松林生態系統、天然林生態系統、草原生態系統等不同環境的害蟲組成及天敵資源情況，目前採集昆蟲標本5000餘份，拍攝昆蟲生態照片1400餘幅，為塞罕壩生物多樣性保護、保障生態系統安全提供了基礎資料支撐。

塞罕壩七星湖溼地公園景色 圖片來源：網路

科學評價森林溼地資源價值

經過近60年的艱苦奮鬥，塞罕壩機械林場在“黃沙遮天日，飛鳥無棲樹”的茫茫荒原上建成了百萬畝人工林海，產生了巨大的生態、經濟和社會效益，成為踐行“兩山”理念的生動實踐。為科學評價塞罕壩機械林場建設成就，大力弘揚塞罕壩精神，中國林科院定期為塞罕壩機械林場開展森林溼地資源價值評估，目前已開展3次。

專案負責人、中國林科院科信所所長王登舉介紹，塞罕壩機械林場的森林溼地資源價值評估，是以國際國內主流的資源環境經濟核算方法為基礎，結合塞罕壩機械林場的具體實際，建立了系統完善的評估指標體系，對塞罕壩機械林場森林溼地資源的資產價值（存量）和生態系統服務價值（流量）進行了定量評估，同時對產生的社會效益進行了定性評估。

評估結果顯示，截至2020年底，塞罕壩機械林場有林地面積為115。1萬畝、溼地面積為10。3萬畝，活立木蓄積量為1036。8萬立方米，單位面積立木蓄積量是全國喬木林平均水平的1。5倍。森林溼地資產總價值為231。20億元，單位面積資產價值達到每畝1。84萬元。

2020年，塞罕壩的森林溼地生態系統服務價值為155。95億元。其中，物質產品價值為每年3。84億元、生態產品價值為每年152。11億元，生態產品價值是物質產品價值的39。6倍。森林和溼地每年的涵養水源量為2。84億立方米，相當於4。7個十三陵水庫的蓄水量；與對照裸地相比，每年可減少土壤流失299。11萬噸，不僅減少了下游河道淤積，同時減少了相當於每年36。14萬噸標準化肥的土壤肥力損失；森林和溼地每年的二氧化碳固定量達到86。03萬噸，相當於抵消了86萬輛家用燃油小轎車一年的二氧化碳排放量，為實現碳中和目標發揮著重要作用；年均生態旅遊收入5。6億元，拉動綜合旅遊消費10。61億元。（作者 白登忠 王軍輝 宋平 彭鵬飛 編輯 王強）