中国的森林与森林研究——选自《孔子学院》中德文对照版

森林几乎覆盖了地表面积的三分之一，作为众多动植物的栖息地，丰富的生物多样性为主要特征。对于人类而言，森林承载着诸多重要功能，并对人类历史产生了深远的影响。这种影响在中国过去几千年中表现得尤为突出。作为建筑木材的来源，森林为城市的兴建和贸易船队的建造提供了可能。自古以来，薪材不仅用于烹饪和取暖，而且在商周时期（约公元前1600年至前256年）大量用于铸造青铜礼器，以及后来烧制瓷器时也需要大量的薪材。许多乔木和灌木树种如构树（用于造纸）、白桑（用于养蚕）、漆树以及茶树等，都与中国的历史文化密不可分。

除了作为原材料的重要来源外，森林在有效防洪方面也发挥着关键作用，因为它们能够储存水分并缓慢释放。此外，茂密的根系可以防止水土流失和山体滑坡。通过蒸腾降温、树荫遮蔽、氧气生产以及吸附大气尘埃，树木（尤其在城市环境中）极大地改善了生活质量。就气候保护而言，森林作为碳汇，具有举足轻重的全球意义。树木从大气中吸收二氧化碳，其所含的碳一部分被储存在生物质中，而很大一部分则储存在森林土壤中。由此可见，森林为人类提供了诸多至关重要的服务，其全球价值不容忽视。

中国南北跨度约5500公里，拥有多个气候带和典型性植被带的森林类型：与西伯利亚接壤的寒温带针叶林、温带针阔混交林、暖温带落叶阔叶林以及亚热带常绿阔叶林，这些森林在最南端逐渐过渡为热带雨林。由于降水稀少或植被期短，西部的草原荒漠地带直至青藏高原的气候条件难以形成大面积森林群落。

中国森林拥有令人惊叹的植物多样性。在全国约3万种维管植物中，已知有3165种乔木和6735种灌木。此外，还有470种竹类和1000多种木质藤本植物。目前仅有少数热带气候的国家记录的树种比中国更多。这种植物多样性的形成，得益于多个气候带的连续分布、末次冰期冰川覆盖范围较小，以及尤其在中国南方地区高度复杂的地形和地质条件。例如，位于青藏高原东南缘的横断山脉就是许多植物属重要的多样性中心。而且，中国每年仍不断发现新的乔木和灌木物种。

中国以2.2亿公顷的森林面积位列全球森林资源最丰富国家的第五名，仅次于俄罗斯、巴西、加拿大和美国。这五个国家的森林总面积已占全球的54%，因而在森林保护方面亦肩负重大责任。目前，中国的森林面积约占全球总量的5%。从1990年至2020年的短短三十年间，中国的森林覆盖率就从16.4%提高到22.9%，这一成就在全球森林保护领域处于领先地位。这归功于对现有森林的有效保护、森林生态的修复，特别是通过大规模的再造林计划和人工林种植范围的扩大。在森林面积有所增加的同期，中国的木材总蓄积量也几乎增长了近100%。

然而，森林如今正面临着一系列新的挑战，这些挑战往往同时涌现。人为引发的气候变化不仅导致全球平均温度不断上升，而且风暴、强降雨和严重干旱越来越频繁地发生。受干旱影响而脆弱不堪的森林资源更易受到害虫和真菌的侵害，无法继续发挥许多对人类至关重要的作用。因此，未来亟需提出具体的解决方案，以更好地保护现有的森林，并新建能够适应气候变化的森林。特别是那些仅由单一树种和相同龄期树木组成的人工林，在过去已被证明抗逆性差且易受干扰。

因此，如何营造稳定、抗逆且能够适应未来的森林，正成为中国乃至全球森林生态学研究的重要议题。这些研究尤其聚焦于树种多样性对森林多项功能，如木材生产和碳储存的影响。但同时也需探究树种数量如何影响养分与水循环，以及与土壤微生物和昆虫等其他相互作用机制。生物多样性是这些生态相互作用和生态过程的基础。只有通过了解植物、动物和微生物之间及它们与环境的众多相互作用，才能更好地理解森林生态系统的运行机制。

这一重要科学问题非常适合通过专门设计的树木多样性实验来进行研究。为此，研究人员在尽可能控制如土壤质量等环境条件一致的前提下，在每块样地上种植数量各异的树种。全球最大规模的此类实验位于江西省，自2009年以来，由中国、德国和瑞士的科学家团队共同执行。在这个被称为“BEF-China”的实验中，研究人员在超过38公顷的土地上种植了超过22万株乔木和8.8万株灌木，涵盖42个乔木物种和18个灌木物种。除单一树种的纯林外，还种植了包含2、4、8、16和24个树种的混杂林。自建植16年以来，多个研究团队已开展大量测量工作，并将研究成果发表于多本国际专业期刊。

国际研究团队的研究结果表明：在种植8年后，多树种混杂林的地上生物量碳储量可达到纯林的两倍。当不同树种混杂生长时，它们能更有效地利用土壤中的养分和水分。此外，多树种森林形成的林冠层更为茂密复杂，从而使叶片能捕获更多光能用于光合作用。研究还发现，在干旱条件下，多树种树林表现出比单一树种树林更强的抗旱性。其中耐旱树种能够弥补旱敏树种生长的不足，从而维持森林整体的稳定生长。作为唯一的树种多样性实验，BEF-China实验也探究了灌木对乔木生长的影响。研究结果表明，灌木能够促进乔木生长，并助于提升森林的整体生产力。作为森林的重要结构层，灌木层对于维持生物多样性同样至关重要，因此在新造林过程中也应予以考虑。

为深入探究不同树种间相互作用的具体机制，哈勒-维滕贝格马丁·路德大学和中国科学院大学于2018年联合成立了一个博士生研究项目。中德双方博士生团队依托BEF-China共同开展对相邻树木间具体过程与相互作用的研究。该项目同步开设包含课程研修、专题研讨和暑期学校在内的综合培养计划，并开展中德双向科研驻留项目。这种方式不仅能够加强国际学术交流，也有助于长期推动中德双边关系的发展。

BEF-China的研究成果表明，与单一树种纯林相比，多树种混杂林具有多方面的优势。它不仅能提升森林的产能和抗逆能力，还能促进其他生物物种多样性的增长。因此，造林工程应以构建多功能、气候适应型森林为目标，使其在提供多种生态系统服务的同时，也能遏制生物多样性的流失。

作者简介

施特凡博士（Dr. Stefan Trogisch）任职哈勒-维滕贝格马丁·路德大学TreeDì国际博士研究项目的科学协调人，详情参见：www.treedi.de。

贺海德教授（Prof. Helge Bruelheide）是植物地理学教授，她是BEF-China实验的联合创始人之一，同时兼任哈勒-维滕贝格马丁·路德大学TreeDì国际博士研究项目的德方负责人。

Wälder bedecken die Erdoberfläche zu fast einem Drittel und zeichnen sich als Lebensraum für zahlreiche Pflanzen- und Tierarten durch eine hohe Artenvielfalt aus. Für den Menschen erfüllen Wälder viele wichtige Funktionen und haben die Menschheitsgeschichte nachhaltig geprägt. Dies zeigt sich besonders eindrucksvoll in China während den letzten Jahrtausende. Als Lieferant von Bauholz ermöglichten Wälder die Errichtung ganzer Städte und den Bau von Handelsflotten. Energieholz wurde seit frühester Zeit nicht nur zum Kochen und Heizen, sondern auch in großen Mengen für die Herstellung von Ritualbronzen in der Shang- und der Zhou-Dynastie (ca. 1570–221 v. Chr.) und später für das Brennen von Porzellan benötigt. Viele Baum- und Straucharten wie der Papiermaulbeerbaum, die Weiße Maulbeere für die Seidenraupenzucht, der Lackbaum oder auch der Teestrauch sind untrennbar mit der Kulturgeschichte Chinas verbunden.

Neben ihrer Bedeutung als Rohstofflieferant spielen Wälder ein Schlüsselrolle für effektiven Hochwasserschutz, da sie Wasser speichern und langsam wieder freisetzen können. Darüber hinaus verhindert das dichte Wurzelwerk Bodenerosion und schützt vor Erdrutschen. Durch die Verdunstungskälte, Beschattung, Sauerstoffproduktion und das Binden von Stäuben aus der Atmosphäre tragen Bäume, besonders in Städten, zu einer erheblichen Verbesserung der Lebensqualität bei. Für den Klimaschutz haben Wälder eine sehr hohe globale Bedeutung als Kohlenstoffsenke. Das von den Bäumen aus der Atmosphäre aufgenommene Kohlendioxid wird dabei als Kohlenstoff in der Biomasse aber auch zu einem Großteil im Waldboden gespeichert. Wälder stellen also für den Menschen viele wichtige Dienstleistungen bereit und sind von globaler Bedeutung.

China verfügt aufgrund seines ausgedehnten Nord-Süd Gradienten von rund 5500 Kilometern über mehrere Klima- und damit Vegetationszonen mit charakteristischen Waldformationen: Die kaltgemäßigten borealen Nadelwälder an der Grenze zu Sibirien, die gemäßigten gemischten Nadel- und Laubwälder, die warm-gemäßigten laubabwerfenden Wälder und die subtropischen immergrünen Laubwälder, welche ganz im Süden in tropische Regenwälder übergehen. Die klimatischen Bedingungen in den Steppen- und Wüstenregionen weiter im Westen sowie auf dem Qinghai-Tibet Plateau schließen dabei aufgrund des zu geringen Niederschlags oder der Kürze der Vegetationsperiode größere Waldbestände aus.

Die Wälder in China beherbergen eine bemerkenswerte Vielfalt an Pflanzenarten. Von den insgesamt circa 30 000 Gefäßpflanzenarten in China sind 3165 Baum- und 6735 Straucharten bekannt. Dazu kommen noch 470 Bambusarten und mehr als 1000 Arten verholzte Kletterpflanzen. Lediglich für einige tropische Länder sind noch mehr Baumarten nachgewiesen. Erklärt werden kann diese Pflanzenvielfalt durch die kontinuierliche Abfolge mehrerer Klimazonen, die geringe Vergletscherung während den letzten Eiszeiten sowie durch die hohe topografische und geologische Komplexität, vor allem im südlichen China. So bildet zum Beispiel das Hengduan-Gebirge im Südosten des Tibetischen Hochlandes ein wichtiges Diversitätszentrum für viele Pflanzengattungen. Auch werden jedes Jahr immer noch neue Baum- und Straucharten in China entdeckt.

Nach Russland, Brasilien, Kanada und den Vereinigten Staaten ist China mit 220 Millionen Hektar Waldfläche das fünft-waldreichste Land der Erde. Zusammen verfügen diese fünf Länder bereits über 54 Prozent der globalen Waldfläche. Diese Länder haben somit eine große Verantwortung für den Erhalt und Schutz der Wälder, wobei China aktuell etwa fünf Prozent zur globalen Waldfläche beisteuert. Von 1990 bis 2020 konnte China seine Waldfläche innerhalb von nur dreißig Jahren von 16,4 auf 22,9 Prozent steigern und nimmt damit eine weltweite Vorreiterrolle ein. Dies wurde durch den effizienten Schutz bestehender Wälder, die Renaturierung von Waldflächen und insbesondere durch große Wiederaufforstungsprogramme und die Ausweitung von Baumplantagen erreicht. Neben der Zunahme der Waldfläche, erhöhte sich auch der Gesamtholzvorrat in China zwischen 1990 und 2020 um fast 100 Prozent.

Allerdings stehen Wälder heutzutage vor neuen, oftmals parallel auftretenden Herausforderungen. Durch den vom Menschen verursachten Klimawandel nimmt nicht nur die globale Durchschnittstemperatur zu, sondern auch die Häufigkeit von Stürmen, Starkniederschlägen und ausgeprägten Dürreperioden. Die durch Trockenheit bereits geschwächten Waldbestände werden dabei noch anfälliger für Schadinsekten und Pilzkrankheiten und können viele für den Menschen wichtige Funktionen nicht mehr erfüllen. Daher bedarf es in der Zukunft konkrete Lösungen, wie bereits bestehende Wälder besser geschützt und neue klimafeste Wälder angelegt werden können. Insbesondere Plantagenwälder, die nur aus einer Baumart und Altersklasse bestehen, haben sich in der Vergangenheit als anfällig und wenig resistent erwiesen.

Wie stabile, widerstandfähige und zukunftssichere Wälder aussehen und angelegt werden können, ist daher Gegenstand aktueller waldökologischer Forschung in China und weltweit. Insbesondere die Rolle der Baumartenvielfalt für zahlreiche Leistungen des Waldes wie Holzproduktion und Kohlenstoffspeicherung wird dabei untersucht. Es soll aber auch herausgefunden werden, wie Nährstoff- und Wasserkreisläufe von der Anzahl der Baumarten beeinflusst werden und welche weiteren Wechselwirkungen es zum Beispiel mit Bodenmikroorgansimen und Insekten gibt. Die Biodiversität bildet dabei die Grundlage für die ökologischen Interaktionen und Prozesse. Erst durch Kenntnis der zahlreichen Wechselwirkungen zwischen Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen untereinander und ihrer Umwelt ist die Funktionsweise des Ökosystems Wald besser zu verstehen.

Diese wichtige Fragestellung lässt sich sehr gut mit speziell angepflanzten Baumdiversitätsexperimenten erforschen. Dazu werden Untersuchungsflächen mit jeweils einer unterschiedlichen Anzahl an Baumarten bepflanzt, wobei alle weiteren Umweltbedingungen wie zum Beispiel die Bodenqualität möglichst konstant gehalten werden. Das weltweit größte Experiment dieser Art befindet sich in der Provinz Jiangxi und wird seit 2009 zusammen von Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen aus China, Deutschland und der Schweiz durchgeführt. Auf mehr als 38 Hektar Fläche wurden im sogenannten BEF-China Experiment mehr als 220 000 Bäume und 88 000 Sträucher von 42 Baum- und 18 Straucharten gepflanzt. Neben Monokulturen aus nur einer Baumart wurden Mischungen aus 2, 4, 8, 16 und 24 Baumarten angelegt. Viele Forschungsteams haben seit der Anpflanzung vor 16 Jahren zahlreiche Messungen durchgeführt und die Untersuchungsergebnisse in internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht.

So konnte die internationale Forschungsgruppe zeigen, dass artenreiche Wälder in ihrer oberirdischen Biomasse bereits nach acht Jahren doppelt so viel Kohlenstoff speichern wie Wälder, die nur aus einer Baumart bestehen. Wachsen unterschiedliche Baumarten zusammen, können diese die zur Verfügung stehenden Nährstoffe und das Wasser im Boden effektiver nutzen. Auch bilden artenreiche Wälder ein dichteres und komplexeres Kronendach, wodurch mehr Lichtenergie für die Photosynthese von den Blättern aufgenommen werden kann. Weiterhin zeigen die Ergebnisse, dass artenreiche Wälder bei Trockenheit widerstandsfähiger als Monokulturen waren. Baumarten, die besser an Trockenheit angepasst sind, konnten das geringere Wachstum trockenheitsempfindlicher Arten ausgleichen und so für ein stabileres Waldwachstum sorgen. Als einziges Baumdiversitätsexperiment untersucht das BEF-China Experiment auch den Einfluss von Sträuchern auf das Baumwachstum. Hier zeigten die Ergebnisse, dass Sträucher das Baumwachstum fördern und zur Gesamtproduktivität beitragen können. Als wichtiges Strukturelement ist die Strauchschicht darüber hinaus wichtig für die Artenvielfalt und sollte daher auch bei der Neuanpflanzung von Wäldern berücksichtigt werden.

Um die genauen Mechanismen der Interaktionen zwischen den einzelnen Baumarten im Detail zu verstehen, wurde 2018 ein internationales Graduiertenkolleg von der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften gegründet. Doktorandinnen und Doktoranden der chinesischen und deutschen Seiten untersuchen dabei gemeinsam die konkreten Prozesse und Wechselwirkungen zwischen benachbarten Bäumen im BEF-China Experiment. Ergänzend bietet das Kolleg ein Qualifizierungsprogramm mit Kursen, Workshops und Summer Schools an und organisiert wechselseitige Forschungsaufenthalte in Deutschland und China. Dadurch soll nicht nur der internationale Austausch, sondern auch der Ausbau der bilateralen Beziehungen zwischen China und Deutschland nachhaltig gestärkt werden.

Wie die gewonnen Ergebnisse aus dem BEF-China Experiment bereits zeigen, würde eine Mischung aus mehreren Baumarten im Vergleich zu Monokulturen viele Vorteile mit sich bringen. Neben der erhöhten Produktivität und Widerstandfähigkeit, könnte zudem auch die Vielfalt vieler weiterer biologischer Arten profitieren. Das Ziel von Wiederaufforstungsprogrammen sollte es daher sein, möglichst multifunktionale und klimaangepasste Wälder anzulegen, die mehrere Ökosystemleistungen erbringen und den Verlust biologischer Vielfalt entgegenwirken können.

Dr. Stefan Trogisch ist wissenschaftlicher Koordinator des Internationalen Graduiertenkollegs TreeDì an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, s. www.treedi.de.

Prof. Helge Bruelheide ist Professor für Geobotanik, Mitbegründer des BEF-China Experiments und Sprecher der deutschen Seite des Internationalen Graduiertenkollegs TreeDì an der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg.