近自然森林经营的复杂适应性探讨

陈哲夫，肖化顺，陈端吕

(1.中南林业科技大学林学院，湖南 长沙 410002；2.湖南文理学院资源环境与旅游学院，湖南 常德 415000)

近自然森林经营的复杂适应性探讨

陈哲夫1，肖化顺1，陈端吕2

(1.中南林业科技大学林学院，湖南 长沙 410002；2.湖南文理学院资源环境与旅游学院，湖南 常德 415000)

对近自然森林经营理论与技术、近自然森林经营的复杂适应性特征进行综述，指出森林适应性特征是近自然森林经营的参照，近自然森林经营演化模拟的是森林适应性过程，森林适应性结构是森林近自然经营的调控目标。并提出包括激活森林的主体适应性的目标树选择与培育、建构森林适应的协同机制的森林发展类型调控设计、保证森林适应的响应机制的适度人类干扰控制等符合适应性要求的近自然森林经营实践与应用。复杂适应系统理论为合理解释近自然森林经营的内在规律和本质提供视角，对近自然森林经营具有指导价值和方法论启示。

近自然森林经营；复杂适应性；适应性途径；复杂适应系统

近自然森林经营理论强调模拟自然的干扰机制，实现森林与人类的自然和谐与统一[1]，是让森林回归自然性的经营理念，是真正接近自然的森林经营模式[2]。森林的自然性是森林与当地自然环境条件下理想状态的相似程度。森林理想状态的内部结构不断适应外部环境，体现了森林的复杂适应性。森林适应性是近自然经营的指导原则，也是近自然森林经营理念的具体体现。复杂适应系统理论为合理解释近自然森林经营的内在规律和本质提供视角，对近自然森林经营具有指导价值和方法论启示。

1 近自然森林经营理论与技术进展

1.1 近自然森林经营理念的内涵与特征

德国林学家Gayer提出了森林近自然经营理念，指出：“生产的奥秘在于森林中一切起作用的力量的和谐”，即在尽量不违背自然发展的前提下，遵照生态学的原理，充分利用森林的自然力进行森林培育的方式。只有减少人类破坏性的干扰，林分达到接近自然的理想状态，与立地环境也就越适应，保证了森林结构的合理性，生态效益与经济效益亦越大。在这种经营理念的指导下，近自然森林经营的内涵强调森林生长过程的连续性，维护森林成分的自然构成，力求利用森林系统的自然演替过程，将森林及其各部分的反应能力提高，促使森林向合乎天然林的结构发展[3]，是一种利用自然规律、仿照自然的方式去经营管理森林的模式[4]。

森林结构以原始森林为标准，通过结构与功能不断优化，寻求自然平衡的动态过程，使森林的结构与演替动态与生长环境下自然结构与过程类似，具有更大的稳定性[5]。近自然森林经营是按照森林从自然更新到顶级群落来设计经营过程的一种森林经营模式，充分考虑森林本身的自然规律及与其相关的自然力等因素[6]，关键是在森林经营过程中不断调整和经营森林的物种结构和层次结构[1]，基本目标是尊重自然发展规律与自然法则，通过最合理的经营技术与计划，以期实现森林经营过程的自然状态化。近自然森林经营以参照原始森林的结构和动态为首要特征，其主要特征包括3个方面， 从土壤和生物多样性的角度考虑，以乡土树种和适应立地的树种组成为主，保持土壤营养的潜力； 维持森林结构稳定，能抵御不同形式的灾害； 依靠自然更新进行森林经营，尽量降低人为干扰，提高生态稳定性和生物多样性[7]。

1.2 近自然森林经营理论与技术发展

纵观森林经营的发展史，是一个理论不断提出、完善、充实、提高，技术与方法不断更新、发展的历史过程，无论是理论上的重大突破，还是方法上的巨大变革，都赋予森林经营以新的生命力。率先提出适应自然的育林学说是德国林学家卡尔·嘎耶尔(Carl·Gayer)，他首次指出森林经营应回归自然，其经营措施尽可能地去模仿森林自然分布演替规律，保持森林内部的适应性生境[1]。近十几年中，近自然林业理论迅猛发展，在北美、日本等国家得到重视，成为比较普遍的经营思想，并开展近自然林业实践，取得理想的效果。20世纪70年代后，近自然森林经营的理论和实践在德国、瑞士和法国等国家中广泛接受和应用，有了比较成熟的经验，已成为指导当代林业建设的重要原则。

森林近自然经营于20世纪90年代传入我国[8]。陆元昌[9]的《近自然森林经营的理论与实践》是我国第一部系统地提出近自然森林经营理论与技术体系的专著。随着理论研究的不断深入，理论体系逐显成熟[10]，也有了较多的实践应用[11-12]。陆元昌等[13]在四川、北京、云南、海南、陕西等地建立了近自然林经营示范区，取得初步成效。杨学云[14]、周惠荣[15]进行了现有人工植物群落的近自然化改造，提出了利用自然力进行近自然化改造的近自然森林经营措施，成为实现植物群落结构稳定的途径。王金锡等[16]编制了以常绿阔叶林为主的天然林近自然林经营方案，开展了退化天然林恢复与重建的试验研究，同时系统地提出了近自然森林经营的实用技术参数[17]。

2 近自然森林经营的复杂适应性特征

2.1 复杂适应系统理论的兴起与特点

复杂适应系统(CAS)是一类具有代表性的复杂系统，主要把系统的成员看作是具有自身目的与主动性的、积极的主体，由美国计算机科学家霍兰(Holland)[18]于1994年正式提出。霍兰认为复杂适应系统都具有通用的4个特性(流、聚集、多样性、非线性)和3个机制(内部模型机制、标识机制、积木机制)，通过7个基本点的适当组合可以派生出复杂系统的其他性质和特征，其理论核心是适应产生复杂性[19]。

大量复杂适应系统的研究成果表明，复杂适应性具有主动性、适应性与动态性特征。①在没有外界干预的情况下自动操作，根据学到的“经验”改变自身的机构和行为方式，通过控制自身行为和内部状态，不断地适应环境变化。②当灾害、危机发生时，较大的不确定性表现在时间、地点、规模、强度上，使得系统必须具备灵活响应性。③系统根据条件与环境变化调整自身，在调整过程中实现系统要素的协同，达到整体优化。CAS系统参与主体的主动性和适应性是区别于其他系统的本质特点。

2.2 森林的复杂适应性特征

森林是陆地生态系统的主体，是开放的复杂巨系统[20]，具有开放性、非线性、混沌性、突变性、自组织性。远离平衡态的耗散结构，综合构成了森林系统的整体性、复杂性[21]，体现了群落、生态系统、景观的多层次复杂性。不同层次的组分具有主体行为的非线性特征，并对环境做出反应、进行演化，是复杂性产生的内在根源。森林复杂系统是一个复杂适应系统，适应性是产生森林系统复杂性的机制。

从复杂适应性视角看，森林系统可看作是一个多层级的复杂适应系统。森林的复杂性特征体现在[22]：①复杂的群落结构以特定的方式组合形成多主体的聚集体。②森林多样性丰富，从森林自身来看，有遗传、物种与生态系统等3个层次的多样性；从系统外在表现来看，有森林类型、森林功能、森林资源分布等3种类型的多样性。③森林系统是一个开放的动态系统，从适应性角度看，系统主体之间、主体与环境之间的相互作用，在演替过程中涌现出独特的系统特征。④森林系统丰富的食物网络节点，能以特定的方式传递信息，进行物质交换同时存在着能量的转换，物质流、能量流和信息流存在于主体与环境之间，以及主体相互之间。⑤森林类型成为森林系统主体适应环境的的一种标识。⑥森林群落作为系统主体，将外部环境的变化转化为内部结构的变化来提升适应能力，具有复杂的内部结构和内部机制。⑦森林系统中各种动、植物和微生物等构成要素，可看成积木，森林结构与功能的整体涌现性通过积木的组合呈现出来。

2.3 近自然森林经营的复杂适应性

2.3.1 森林适应性特征：近自然森林经营的参照 森林近自然经营的核心是以一种尊重自然的态度，使经营的森林达到接近自然的状态[23]。森林本身具有一种自适应性功能，通过近自然森林经营，辅之以人工措施，可实现森林群落的动态平衡与森林多样性的最大化，达到与“潜在的自然植被”的接近[24]。天然森林植被在长期的演替动态过程中形成了独特的物种组成、稳定的水平结构与垂直结构。“潜在的自然植被”作为一种天然演替规律的当地地带性植被分布，是最具有复杂适应性的原始自然植被谱系，主要利用森林的自然动力与和谐的生态机制，维护森林的多样性与适应性特征，形成森林复杂适应系统。

近自然森林经营的参照是具有复杂适应性的“潜在自然的森林植被”。只有以这种植被为参照，适当地通过一系列仿自然的经营措施，模拟群落生境环境、地被指示植物和潜在原生林分，以少量优秀个体为主体而把一部分林木留给自然的进程去调控单株目标树经营体系，使大部分人工营建的或天然留存于林地的林木在一定时期内达到或接近天然林的结构和功能，才能实现近自然森林经营的目标林相及最稳定和可持续发展，使森林更具有适应性。

当然，同一个地理区域内的原始森林是近自然森林经营最理想参照对象，但是由于难以找到真正的原始森林，因而根据条件的不同，可以将干扰少的天然林或天然更新的人工林作为参照对象。参照对象确定后，应该维护仿自然状态，避免人类破坏性的干扰活动。

2.3.2 森林适应性过程：近自然森林经营的演化模拟 近自然森林是一种状态，更是一种过程。森林的近自然过程是自身与环境的自我适应及自我调控过程，整个系统在空间上是可以恒续保持的。这种内部结构以及与环境互动的优化过程，正是复杂适应系统内部组成“主体”数量及其关联结构的优化过程[25]。具有主体适应性的森林系统，在外界环境变化时通过内部模型产生响应而演化与发展，其过程因各种随机因素的影响而表现出难以预测与不可重复性。

森林群落的演替体现了森林的适应性过程。由于特定的动植物组合结构的交互作用，森林生境在特定的时空上存在，会出现各种再生的自然过程，导致森林在整体空间上的动态稳定。森林的复杂适应性规律主要体现在森林群落的稳定性、人工促进森林的天然更新和天然植被恢复过程及机理研究等方面。近自然森林模拟的标准是森林的适应性过程，即充分利用森林系统本身内在的自适应性规律，通过计划和设计经营措施来保持森林内部良性生境和合理结构，实现森林经营过程优化[26]。

2.3.3 森林适应性结构：近自然森林经营的目标优化 森林系统是由若干个相互作用的要素组成的复杂适应系统[27]，具有维护系统相对稳定与动态平衡的自组织能力[28]。系统获取的自身与环境之间相互作用的信息规律，提炼成一种适应性的“图式”结构[29]。近自然经营过程中的森林适应性结构是近自然森林稳定合理的指示性群落结构，其变化受多因素影响，其中有随机成分，但都是立地条件与区域特征植被谱系的表达[30]。

近自然森林经营将现实森林调控为“潜在的自然植被”，从森林结构上讲，将森林看作是整体性结构系统，运用复杂适应性的经营理念，依据地带性植被分布规律来营造森林，使林分同潜在自然植被更加接近，使树龄结构和树种结构合理，使经营目标和经营措施相符。因此，近自然森林经营的优化目标是森林自我适应环境的森林空间结构[31]。

3 近自然森林经营实践的适应性途径

3.1 强化目标树选择与培育，激活森林适应的主体特性

适应性主体是一种能接收、处理环境与自身信息，并向环境输出从而适应环境的行动主体[32]，主体的多元性反映在森林系统内部的适应性互动关系上。森林系统的林木竞争与自然稀疏体现了目标树主体相互作用的一系列规则。近自然的目标树作业体系设计是以单株木为对象，按调整林木竞争关系、降低作业成本、提高生产能力的原则，将林木分为目标树、干扰树、可以选择是否伐除的一般树种。在确定了目标树后，通过目标树导向的林木分类、抚育采伐设计和促进更新设计等措施，将目标树经营为优势树种，从而演替为“潜在的自然植被”。

因此，通过复杂适应性理论指导，用主体与环境的适应关系解释森林经营体系中“活”的因素，强化目标树选择与培育，保留目标树种和特殊目标树种，充分利用立地环境中原有更新能力，激活森林适应的主体特性，进一步协调森林与环境的复杂关系，保证森林结构稳定与功能发挥，实现森林可持续经营目标。

3.2 设计与调控森林发展类型，建构森林适应的协同机制

森林近自然经营的关键是了解森林系统的演变规律，调整和经营森林的特定群落结构，从而加快森林自然演替的动态过程。复杂适应性是森林系统的演化机制，森林系统在适应性互动中进化与发展，如果不能适应环境或者环境被破坏，森林系统就会退化演变。通过充分利用森林系统稳定而连续的自然适应性过程，将经营出结构与功能优化的森林类型。

近自然森林经营的森林发展类型是基于原生顶极群落与群落生境而规划设计出的一种稳定的森林目标类型[33]，是具有导向性的近自然森林培育模式。森林发展类型作为长期的理想的森林经营目标，需要根据研究区各群落生境类型，按照一定的树种选择原则和树种混交形式进行设计[14]。通过森林发展类型设计与调控，充分利用与森林相关的各种自然力，按照群落生境类型、潜在天然森林植被及其演替进程，在经营目标计划中使森林群落的主要乡土树种得到明显表现，把多元主体和多元整体相结合建立适应性互动关系，使群落达到动态平衡，实现森林自然演替过程中主体的适应性协同，达到森林结构与演替过程的适应与协同。

3.3 控制人类的适度干扰，保证森林适应的响应机制

近自然森林具有原始森林所具备的自然能量流动与物质循环能力，能保证森林物质转化、积累分解与再生速率三者的合理性，从而使森林系统的发展状态达到均衡、持续。森林经营将系统演化看作有自身目的和价值选择的自组织过程，表现在能承受外界环境压力时，系统趋向于保持现有的稳定状态，而当系统本身不能承受外界环境压力时，系统趋向于选择有利于生存发展的有序状态，适应新的环境状况，维持新的稳定状态[34]。

由人类参与经营的森林系统不仅是生物的自组织，同时还是社会自组织，即包括了由人来管理各色人等的社会经济活动[35]。近自然森林经营并不是强制性地去保持人为一致性，而是代表着希望能更真实地模拟自然的一种渴望，追求森林与立地条件之间的和谐性，并且尊重生态规律和其内在变化[17]，但不是简单地重复自然过程，而是在经营的林分及景观中创造类似于自然干扰的生态过程[36]。为了使干扰与自然系统取得补偿与平衡，近自然改造是提高森林演替过程的加速器，适度利用人工措施不断调控森林经营过程，一方面要控制和利用森林为人类服务，另一方面要适度调整对森林的干预程度，以保证森林系统的自然特征和存在意义。

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Complex Adaptability of Near Natural Forest Management

CHEN Zhe-fu1，XIAO Hua-sun1，CHEN Duang-lu2

(1.CenterSouthForestryUniversity，Changsha410002，Hunan，China；2.HunanUniversityofArtsandScience，Changde415000，Hunan，China)

Near natural forest management，which can keep habitat adaptability inside the forest system and maintain the dynamic process of natural succession of forest，reflected the complex adaptability of the forest.Complex adaptive system theory provided a new study perspectives from the essence of the near natural forest management and had sufficient guidance and methodology.The paper discussed theory and technology of the near natural forest management，and complex adaptive characteristics of near natural forest management，and points out that the forest adaptations is near natural forest management reference object and the near natural forest management evolution simulation is adaptive process of forest and adaptive forest structure is close to the near natural forest management control target.The requirements of adaptability of near natural forest management practice were proposed which included target tree selection and cultivation can activate the characteristics adapt agent of forest，and regulating and controlling of forest development type can construct synergy mechanism of forest system，and moderate human disturbance can ensure the response mechanism of adaptability of the forest.

near natural forest management；complex adaptability；adaptive approach；CAS

2015-02-26；

2015-04-13

湖南省教育厅重点项目(12A100)；湖南省社会科学基金(13YBB160)

陈哲夫(1990—)，男，湖南武冈人，中南林业科技大学硕士研究生，从事森林经营与湿地遥感研究。E-mail：huaschengzf@163.com。

肖化顺(1969—)，男，湖南武冈人，中南林业科技大学教授，博士，研究生导师，从事林业可持续经营教学与科研工作。E-mail：hsxiao@126.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.01.047

S750

A

1002-7351(2016)01-0234-05