21世纪林业研究展望，本文主要内容关键词为：林业论文,世纪论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 引言
随着世界各地林业研究组织和大学林学系的建立，林业研究约在100年前就已经成为一项有组织的活动（表1）。基于林业研究总体上对国家有利这一概念，世界各国的林业研究活动有个明显的特点，就是都得到国家的财政资助。构成林业研究的核心学科包括：造林学、树木学、生态学、土壤学、昆虫学、真菌学、木材物理和木材化学。
表1 一些古老的林业研究组织成立年份
国家 组织成立年份
澳大利亚 土壤科学大学造林研究所 1872
联邦林业研究中心1874
丹麦 森林和景观研究所1901
德国 慕尼黑大学造林和森林经营系 1878
印度 台拉登林业研究所1906
日本 东京大学林学系 1890
英国 爱丁堡大学林学院1889
随着21世纪的临近，我们发现，关于树木和森林的知识，对温带地区来说可算是最为先进的，但对潮湿的热带却显得逊色。这不仅与分配给研究的资源有关，并且还与森林相关的生物学复杂性有联系。若构成森林的树种少于50个，则其植物学、生态学、土壤学等研究学科相对较简单；并且，其林产品的数量也较少，在空间的分布较为集中，且易采集和出售。潮湿的热带林树种多达500～20000多个，其中大多数为珍稀树种，其复杂程度约为其它森林的10倍。
在利用和经营管理森林的方法方面，具有4个主要的发展趋势：①作为保护区的森林改作农用；②作为天然林，用于获取多种多样的林产品，诸如木材纤维、化学物和食物；③作为人工林，生产单一的林产品；④作为保护区，用于野生动物和生物多样性、景观、山区和河流的保护。
据预测，编制方案的观念是基于对可能影响我们未来的趋势和力量作出评价 的基础上。在编制方案中，测定未来正受到人们和社会对外部压力和内部产生的需求与抱负所做出的反映的影响。人们和社会受到思想观念的强烈影响，因此，方案作为未来的思想观念，自身能影响未来。
对社会最为强烈的影响之一是人口增加，从现在到2050年，人口可望翻番，这将导致对食物、水、工业产品、原料和游憩空间的需求大步升级。同时，医疗进步将战胜许多疾病，天花已经灭绝，脊髓灰质炎和麻风病正在被消灭，新的疾病无疑会出现，但总的来说，人的寿命将接近90岁，甚至100岁，除非生活环境恶化、人类无法控制。随着电子媒介和广告的全球化，国际旅游、消费会普及，并推动全球的经济需求。在这种形势下，人类需求和自然资源不会达到稳定平衡，灾难只有不断地通过科学技术、通过改善管理系统来提高生产系统的效率，才能防止。
2 森林作为农业的保护区
弃林耕农的实践将最终结束，原因是没有更多的林地可被移作农用，或者是农业利用土地的效率更高，这二种可能性的模式均已存在。在埃塞俄比亚和卢旺达，实际上可转为农用的林地已告罄；另一个极端例子便是工业化国家已急剧减少了对农地的依赖性，最终也是减少了对森林的压力。在这方面，有案可查的最好例子是美国。美国农业人口从1910年的3200万（占总人口的35%）缩小到1985年的500万（占总人口的2%）（表2），这是通过工农业的技术进步来实现的，使2%的人口采用高技术农业方法，生产出足够供其余部分人使用的食物。其余部分人为城镇区新兴工业和服务业所吸收。许多先前的农地已转为林地，对森林的压力已经缓解，以至于某些工业化国家的环境主义者奋起行动，迫使结束采伐天然林或成熟林。
表2 美国农业人口的变化（1850～1985年）
年份 农业人口（百万）占总人口的百分比
185011.750
188023.046
190029.439
191032.135
192031.930
193030.525
194030.523
195023.015
196015.6 9
19709.75
19807.23
19855.42
＊ 1850～1900年的数字来自Alston和Dardey，其它数字来自Carson和Wade.
美国的模式对发展中国家合适吗？直到大约70年代，有人认为发展中国家永远依赖于农业和自然资源，其工业也不过局限于用低技术消费品来替代进口的水平，这是国际发展专家曾带给我们的信息。在70年代初期，笔者曾与世界银行的经济学家讨论过马来西亚工业化项目。他坚定地怀有这样的观点：马来西亚应将其力量放在发展最好的产品上：橡胶和锡，在这方面，马来西亚具有相当的优势。今天，锡几乎毫无用处，橡胶也未能赚取足够的利润与马来西亚日益扩大的其它经济部门相竞争。由于工业化，马来西亚经济结构已发生了很大的变化，以致在80年代末期，森林转化为农地几乎已结束。边远地区和弃耕地转为林地的活动进展良好。预计同样的变化在整个东亚实现工业化的过程中将会出现。
假如没有工业化和技术发展所带来的国家财富的增长，那么，由于人口增加，仅能维持生计的农业将永远存在，而这样的农业将是不可持续的。毁林开荒走向极限即出现经济崩溃的症兆；当达到极限时，内乱便随之而来。这种形势是所有国家都要避免的，并且现在仍有时间去努力避免。
3 采集性林业
在世界大多数国家，从天然林中采集林产品已经过了其高峰时期。在许多实际应用中，塑料取代了木材和天然纤维，从玩具和绳索到家具和织物。炼油和其它矿物原料在很大程度上替代了木质燃料。石油沥青已经全部替代了木质沥清。橡胶和油棕在20世纪只是依籍在遗传选择和驯化方面巨大的科学投入才保持了竞争地位。
二次大战后，从天然林中采集的重要林产品一直是木材。最初这是由于战后的重建活动刺激了对木材的需求，后来是由于工业化国家强劲的经济增长。到90年代，在非洲和亚洲的几乎所有地区，天然林的木材开采已经开始减少。
将来，森林作为基因库的作用将仍然非常重要，因为大多数采集的主要产品很可能是组成未来技术产品和加工业基础的遗传资源。从整个历史上看，森林一直是农业和园艺业的种质资源。现在所不同的是，对种质资源评价和利用的工具得到了引人注目的改善。人类胰岛素基因转入微生物，再培养产生具有生物活性的胰岛素，已经开辟了通往其它许多可能性的道路。
4 人工林林业
人工林林业在将来极有可能大发展，主要生产作为工业原料的木片。木片将满足对造纸、重组木、人造纤维和其它有机产品，以及许多动物饲养的不断增长的需要。
与早期的预测相反，电子办公是改变了纸张使用的方式，并没有减少对纸的需求。在日益扩大的教育天地中，看来没有任何东西可替代印剧教科书。1992～1994年间，中国对纸的需求突然增加了30%，达到了2400万t。根据日本工业的估计，1997年中国对纸的需求预期将超过3000万t（Ikenaga，1996）。虽然中国86%的纸张是利用农业剩余物制造的（其比例远远高于世界其它地区），但是，对纸增长的需求可能得由生产木片来满足。木片可以终年生产，然而农业剩余物只能在栽培季节获得。对纸张具有巨大潜在需求的国家是印度和印度尼西亚。鉴于纸是世界上最为普遍、无处不用的商品之一，它的生产和价格具有重要的战略和政治意义。每年印刷学校教科书时恰逢纸张短缺，所造成的问题会比咖啡、糖的短缺所造成的问题更多。由于发展中国家的纸张需求不断增长，提高其生产力和保持低价格是它们的利益所在，这只能通过持续提高造纸厂和人工林的生产力来解决。
21世纪全球对石油化工产品的依赖性将下降，这是因为矿物贮量最终将开始减少，并且对消耗矿物燃料引起的环境影响不能再置之不理。从木片中制取的纤维素极有可能替代石油，成为通过化学或酶转换生成其它产品的工业原料。
同时，作为非木质林产品直接生产者，树木所起的作用将受到广泛的欢迎。科学经营的橡胶和油棕，其生产力能比它们的野生亲缘种高4～8倍，这已经有了现成的模式。其它树种通过选种、杂交、重新设计，生产力将大大超过现在，并且在热带地区必然能终年生产。现在细菌和酵母细胞在生物反应中所起的作用，树木利用太阳能也能实现。
5 防护林
防护林在减少坡地侵蚀和保护上游水源方面所起的作用，有可能会随着对水资源需求的增长而增长。对抵御洪涝、盐渍化和干旱来保证共同安全的需求将会增加，因为下游的风险将更大。随着公众对生物多样性保护日益重视，森林作为野生动物避难所的作用在扩大。伴随着生物技术革命，利用温泉中所发现的酶已成为可能。生物学家正在研究具有比目前更快的速率分解和清除有毒化学物品的有机体。人们必然将进一步评价树木在减少空气和土壤污染，以及清洁环境中的作用。
6 科研管理
现在构成林业的基础科学在将来不足以维持林业研究。新的研究方向必然来自科学家，因为引导新的研究领域、打开未来新的大门是他们的工作。
科学家工作方式在很大程度上依赖于科研管理。目前科研管理有两个先进的模式：美国模式和日本模式。美国模式在西方很流行。在该模式中，科学研究通过研究经费系统变得极其富于竞争性。这种系统迫使每个科学家根据研究项目的计划和在著名刊物上发表文章的记录，去为取得经费资助而竞争。例如，一个科学家连续几年争取不到经费，就可能被解雇，因为研究单位本身是靠提成科学家们争取到的经费来维持的。编写项目建议书，发表论文和缺乏工作安稳感已成为科学家的生活方式。该系统是由具有博士水平的科学家超负荷工作来维持的，并迫使有博士学位的科学家像博士后一样工作几年，才能有希望获得较为安定的岗位。
在日本模式中，科学家通常获得第一学位后就招聘，或者他们获得安稳工作后同时攻读博士学位。集体工作比个人竞争更有价值，并且对科学家具有更大的安稳感。日本模式较适合于亚洲的社会环境，但是，这种模式很难保持创新和提高生产力，除非是私营部门。在私营部门，目标的透明度与相应的高度压力、集体的一致意见、维持研究纪律的工作互相紧密联系。在工业化国家中，日本私营部门的研究经费投入最高，约占整个国家对研究投入的70%，这并不令人吃惊。
大多数发展中国家具有殖民地后的研究模式，即科学家集中在公立部门，工作安稳、无竞争性。公立部门研究工作最大的弱点也许是普遍缺少不断进取的精神，科学研究通常被称为“研究和开发”，因为人们要求科研不只是发表科学论文，还要产出有用的产品和提供服务。在工业化国家，有些私营部门的科学家查阅已发表的论文以获取能进一步开发产品和提供服务的观念。若缺乏强有力的私营部门的研究，公立部门的研究很少能得到任何发展，因为在公立部门缺少管理上和财政上的渠道，以及对不断进取的刺激。许多国家正在不断迫使公立部门的研究单位搞创收，这可能会导致研究状况的改善。
近年来，一种很有趣的现象是私营部门的科研方式正在国际化。美国计算机软件公司已在印度的班加罗尔成立了R＆D中心，而硬件公司在马来西亚的槟榔屿州成立了R＆D中心。在这些中心里，当地招聘的科学家是美国国家研究系统的一部分，还是印度、马来西亚国家研究系统的一部分？这些问题在将来不再具有意义，因为越来越多的公司在外国建立了研究中心。与其它因素相比，目前的吸引力就是生产投资较低。将来重新定位的其它吸引力包括参与当地生物多样性资源科学开发的可能性。
科学家日益增多的国际流动性预期会对科研管理施加强有力的影响。在欧盟，国家之间的移居没有更多的障碍，而在美国，虽然已从二战前后来自德国的科学家移民潮中大受其益，但是一直还在悄悄地吸引来自亚洲的精英。日本和新加坡已开始为外国科学家打开大门，其它国家将不得不考虑在国际竞争环境中采取什么措施来吸引、培养和稳定科学技术人材。
不依附于任何工业公司或国营企业的私立科研组织，已开始进行小规模的合同研究。这样的组织不需要特别为某个特定部门工作。例如，对基因组的分析，可以同样用于林业、农业和园艺业的植物。对土壤和营养元素分析同样也是如此。当笔者作为马来西亚林业研究所的一名科研管理人员时，我们建起了一个家俱实验室用于测定木质家俱。不久，就要求该实验室测定所有种类的家俱，包括用塑料、金属和复合材料制造的家具。同样，早先安装用于测定木质门防火性能的设备，很快要求它测定其它材料的防火性能。
林业研究中造林部分的内容总是要在当地进行，因为树木不能脱离它们的当地环境。然而，不管科学家在哪里工作，电子通讯的惊人发展、信息技术的成就将使他们能获取已出版的信息，这样有助于减少林业研究中的地理隔离。
当今世界上，许多地方主要的隔离障碍是语言。语言之间的竞争，在二次大战前曾达到顶峰。由于采用英语作为科学语言，包括林业学科，语言障碍已获得解决。笔者于60年代，在澳大利亚取得了学位，但我还得使用两种以上的“科学”语言。在法语、德语和俄语中，我挑选了德语和俄语，但是在后来我的实际工作中从没发现它们必须应用。60年代的澳大利亚大学晚了10年才认识到科学交流中已经发生的永久性变化。现实是，如果一个人不用英语，作为科学家来说，这位科学家是一个永久残疾人。1995年，笔者曾努力阅读了1987年出版的James Watson著的长达1100页的关于分子生物学一书，1996年又在美国参加了分子生物学集中夏季课程，使我感到苦恼的是，我曾阅读的大部分东西已过时。一本1987年出版的代表分子生物学领先水平的英文专著，时隔仅9年，其知识竟陈旧得无人过问。如果有人还在等待此书译成本国文字，他的科学研究还有什么希望可言？
7 林业仍然是个前沿科学
人们常说，林业研究要花费很长时间才能产生结果，因为树木生长要花很长时间。我们停止这种说法越早越好。人类花了漫长时间栽培大多数树木，在这期间，我们获得了一个完全的医学检查和诊断。树木是生命体。我们通过直接测定光合作用、代谢率，应该能够快速诊断出树木所处的环境条件、叶绿素状况、叶体的状况和分生组织的有丝分裂活动的强度。有许多可能性存在。在医学科学中，由于医疗设备的改善，诊断疾病的速度逐年加快。林业上适地适树的试验仍需多年才能完成，因为我们对发展林木生长测定选择分析的途径做得很不够。我并不否认许多长期的研究是必要的，但是，如果我们努力缩短研究时间，我们的信用会得到改善。
DNA分析已揭示出树木趋向于比其它生物体具有更多的DNA。尚不清楚所有这些额外的DNA的功能，也不清楚树木在同一个地点生存数十年甚至数世纪的独特的能力。是多强的适应能力，什么样的免疫系统使这成为可能呢？
当我们发现一棵树需要我们特别加以保护和繁殖时，使我们裹足不前的是，大多数树木在成熟时会失去天生的繁殖能力，这一事实必定与某些基因的不活跃有关。假如恢复这种能力，就会使我们随心所欲地无性繁殖树木。我曾经一度不得不对付一个婆罗双属稀有种的保护问题。它生长在马来西亚，与一个不断扩大的城镇相邻的小林区中，总共约10棵老树，没有一棵是年轻的，当地环境不再利于该树种的更新，并且该城镇数年后几乎必然会扩展进入这片残存的林子中去。假如没有繁殖这树种的方法，我们在保护该树种方面将一事无成。
如何打开和关闭基因，这是分子生物学的最终目标之一。医学上的需求正驱动分子生物学的研究，但是林业科学家应该对能够运用于林业分子生物学中的最新进展和仪器设备保持高度警觉。热带林中林木开花和结实呈现不规律性，长期以来我们梦寐以求的是能在开花前的6个月诱发林木开花以保证天然更新，然后在大树砍倒前，树褥层能布满种子和幼苗。我花了数年时间研究马来西亚树木开花的习性，试图找到解决问题的答案，可是没有成功。现在借助分子生物学，一个新的大门已经打开。如果明确这细胞的诱导酶，我们就能追踪到它们的基因，使困惑我们的难题真相大白。
林业研究即使再过100年，森林科学仍然是一门相当前沿的科学，其中有许许多多事需要我们去研究。
＊ 本文仅是作者的观点，不代表国际林业研究中心其他成员的观点。衷心感谢Gillison
A.Kobayashi S.Newell L.Sayer J.,Turnbull J.评审了这篇文章。