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人工林在生物多樣性保護中的作用
人工林在生物多樣性保護中的作用 Meng Qingfan ( Abstract Dynam ics of plantation worldwide and tcccnt tcscarch on the effects biodivcrsity conservation were summarized Compatcd with native natural fotcsts of plantation pIan to tion ontain as many biodivetsity as native natural fotcsts in many conditions And some ratahtcat-cncd indigenous species sometimes occurtcd in plantation that they used as substitutive habitats and portant shelter Thcsc tosult} to a gloat cxtcn; support the conclusion that plantation was notthe“desert" of biodivctsity Influential factors of plantation on biodivctsity we(analyzed and the enhanced approaches of biodivcrsity in plantation we(tccommcndcd ) Key words plantation fotcst biodivcrsitx conservation 森林，尤其是天然林，是陸生生態(tài)系統(tǒng)的主體。保護著大約80%的陸生生物多樣性。由于人類的過度利用.人然林而積在全球范圍內(nèi)持續(xù)下降.每年凈損失1 000萬hm²左右.地球上大約50%的原始林己經(jīng)消亡;相應(yīng)的.地球上的生物多樣性正以每年1%左右的前所未有的速度消亡(是自然滅絕率的100 ~1 000倍).大約25%~50%的物種受到威脅。而對如此嚴峻的形勢.各國政府在制定林業(yè)政策和規(guī)劃時均將生物多樣性保護作為重要的因素加以考慮。相對于天然林而積的大幅下降.全球人工林的而積卻急劇上升。到2000年.全球人工林的而積接近18 7億hm², 占森林總而積的5%左右，日益成為全球森林的重要組分。人們己經(jīng)逐漸開始關(guān)注人工林在生物多樣性保護中的作用。但人工林畢竟是為獲取林木產(chǎn)品和水上保持等生態(tài)功能而營造的人工森林生態(tài)系統(tǒng)。為此.人們不禁要問.人工林在生物多樣性保護中是否發(fā)揮了作用?發(fā)揮作用的程度如何?影響人工林發(fā)揮保護生物多樣性作用的因素是什么?以及怎么才能充分發(fā)揮人工林在保護生物多樣性方而的作用? 1全球人工林現(xiàn)狀 據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織的統(tǒng)計.截至2000年.全球人工林而積僅占森林總面積的4.83%。從全球的角度看.人工林在木材生產(chǎn)、環(huán)境保安以及生物多樣性保護等各方而的作用似乎均微不足道。人工林在全球的分布極不均勻亞洲是人工林而積最大的地區(qū).占該洲森林總而積的21.2%，占全世界人工林總而積的62%。從國家的層而上看.全世界人工林主要集中在少數(shù)國 家.世界人工林而積最大的前10個國家的人工林而積，占世界人工林總而積的68.35%.其中人工林面積最大的中國，占28.92%.第2大的印度占17. 42%.二者之和占世界人工林總而積的46. 34%。可見人工林在不同的地區(qū)和國家的重要性是不同的。近20年來.全球人工林的面積持續(xù)增長.尤其是1990~ 2000年的近10年間.人工林增加了大約3 200萬hm²。這些人工林大多是由經(jīng)過遺傳改良的鄉(xiāng)上樹種或外來樹種營造的中一樹種的同齡林.所用樹種30%為松屬和按屬樹種.大約48%屬于工業(yè)用材林。中國作為人工林而積最大的國家.人工林而積約為5 400萬hm²，占全國森林面積的33. 1%，且正以每年450萬hm²左右的速度遞增。如此大規(guī)模的人工林.其在滿足國家對林木產(chǎn)品、國土安全防護方而的作用不言而喻.其在生物多樣性保護中的作用也不容忽視。但是我國對人工林生物多樣性保護方而的研究還剛剛起步.借鑒國外的研究成果.并深入探討我國人工林對生物多樣性保護的作用將為我國林業(yè)政策和林業(yè)規(guī)劃的制訂提供依據(jù)。 2人工林對生物多樣性保護的作用 雖然所有森林均具有促進生物多樣性保護的潛力。但到日前為止.對人工林在生物多樣性保護中的潛在作用仍然存在爭論。一種觀點認為.與鄉(xiāng)上人然林生態(tài)系統(tǒng)相比.以木材生產(chǎn)為主的采用集約化經(jīng)營的非鄉(xiāng)上樹種的人工林.特別是同齡的非鄉(xiāng)上樹種的人工純林不利于作為大部分動植物類群的生境。一些研究也表明.人工純林中鳥類的多樣性較天然或半天然森林低。在云杉人工林中.步甲科的多樣性和豐富度也較低。許多研究者據(jù)此認為人工林不利于生物多樣性保護.甚至認為人工林.特別是在世界上大規(guī)模栽培的按樹人工林是“沒有生物多樣性的綠色沙漠”.對人工林在生物多樣性保護中的作用持否定的態(tài)度。這種觀點目前有被泛化的趨勢。而另一種觀點則認為人工林作為陸生森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分.在生物多樣性保護中起著重要作用.是人然林的重要補充。 2.1人工林在物種水平上對生物多樣性保護的作用 2 1. 1人工林對物種多樣性的支持能力 許多研究表明.人工林內(nèi)的生物多樣性與鄉(xiāng)土的天然林并沒有顯著的差異.或者說人工 林中的物種與天然林中的一樣豐富}。在新西蘭.輻射松(Pinus radiata)少人工林中，鄉(xiāng)土鳥的多樣性僅稍稍低于天然林；在紅膠木（Lo-phostemon)人工林中.鳥類的豐富度和次生林沒有顯著差別。甚至.輻射松人工林中的鳥類數(shù)量超過了天然林.鄉(xiāng)土鳥類的密度達到了最大.為652對/ hm²};在英國.針葉人工林中的真菌和無脊椎動物物種豐富度與天然林相似。 2 1. 2人工林對瀕危物種保護的作用 人工林可以為各類鄉(xiāng)土物種提供適宜的生境。尤其是在當(dāng)人工林建立在生物多樣性貧瘠的立地上.或在鄉(xiāng)上的原生植被遭到極度破壞的情況下.人工林常常為鄉(xiāng)土植物和動物物種.特別是瀕危物種提供了最后的庇護所或合適的替代生境。 在人工林中常常可以發(fā)現(xiàn)鄉(xiāng)土瀕危物種的蹤跡.證明了人工林在生物多樣性保護中確實起著重要的作用.使瀕危物種在人工林區(qū)的保護看到了曙光。在新西蘭.瀕危植物野小毛蕨（Chris-tella dentata)、矢車菊(Celmisia adamsii var rugu-losa}、海桐(Pittospo rum tumeri)、Melicytus flexuo-sus,Carmichaelia kirkii、透地蕨(Todea ba rbara)、蕁麻（Urtica aspem）、樹紫苑( O lea ria pachyphyl-la)常常出現(xiàn)在輻射松人工林下;耀花豆（C lia n-thus maximus）、出現(xiàn)在松林林緣;Myosurus mini-mus常常出現(xiàn)在火燒后的輻射松林地上;姬蕨(Hypo lepis dicksonioides)有時幾乎覆蓋了整塊的松樹林地。這些林分，有的建立在瀕危植物原來存在的生境上，有的則包含了有瀕危植物的鄉(xiāng)土森林遺存斑塊。此外，人工林可以創(chuàng)造新的適宜瀕危鄉(xiāng)土植物物種生存的生境，如蘭科植物( Chiloglottis、valid a)和根節(jié)蘭(Caladenia atrade-n is)生長在黑松( P. n igra)林下;Ca lochilusrobe rtsonii生長在按樹林卜或松林的林緣。 在人工林中也發(fā)現(xiàn)了瀕危的食蟲鳥類刮鴕(Apteryx austraiie}、垂耳鴉(Callaeas cinelea wi lsoni),瀕危的長尾蝙蝠,瀕危的通緣步甲( Pterostichus sp)、行步甲( T rechus sp)和Ho Icaspis brevicu la。 人工林可以加速退化立地上天然林的恢復(fù).而在這樣的立地上常常存在持續(xù)地阻礙鄉(xiāng)土森林物種定居的生態(tài)障礙。人工林的這種促進作用往往只表現(xiàn)在人工林發(fā)育的早期.它們對林分下層微氣候環(huán)境、植被結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和枯枝落葉層發(fā)育產(chǎn)生影響。人工林對退化景觀的“催化作用”在很多國家都存在。 2.2人工林在景觀水平上對生物多樣性保護的作用 在景觀水平上.人工林的存在提高了原生植被剩余斑塊間的連接度, 并與剩余的原生森 林斑塊組成嵌塊體.為有多生境要求的物種提供生境.增加景觀中的物種多樣性。人工林可以為原生森林植被提供緩沖區(qū).保護其免受不利微氣候條件的影響.避免外部非森林基質(zhì)中的物種侵入。人工林還可以提高景觀異質(zhì)性.為森林物種提供補充生境。 從人工林能支持鄉(xiāng)土物種.甚至稀有、瀕危物種.以及其中的物種豐富度常常不低于天然林的事實來看.人們沒有必要擔(dān)心人工林是生物多樣性的“沙漠", 而且恰恰說明了人工林在生物多樣性保護中也起著重要的作用。 3 影響人工林生物多樣性保護的因素 人工林中的生物多樣性問題是十分復(fù)雜的.涉及到人工林生物多樣性評價標(biāo)準(zhǔn)、人工林生物多樣性的影響因素等諸多問題。僅簡單地通過比較相同地域中人工林和天然林物種豐富度和多樣性來評判人工林對生物多樣性的影響顯然有失偏頗。在人工林和天然林間.物種組成和多樣性的差異往往是山林分、立地、人工林所在景觀、干擾等多種原因引起的。充分考慮這些影響因素.才能正確地評價和充分發(fā)揮人工林在生物多樣性保護中的作用。 3.1林分影響因素 3 1. 1非鄉(xiāng)土樹種造林 應(yīng)用非鄉(xiāng)土樹種營造的人工林在很大程度上排除了不適應(yīng)這些外來樹種及其所營造的環(huán)境的鄉(xiāng)上物種.但不同的生物類群表現(xiàn)不同。在英國.非鄉(xiāng)土樹種營造的人工林中.植食性昆蟲遠少于鄉(xiāng)土森林.而作為對照.維管植物物種通常沒有選擇性.如果生境的物理環(huán)境適合.不管冠層的物種是什么.他們均能定居在人工林中。 生境的多樣化是生物多樣性的重要前提。林分組成的多樣性可以確保其中生存的動物和 微生物有充足的可選擇的食源和隱蔽所。人工林營建過程中樹種的混交、不同年齡的搭配、喬灌草的垂直配置、林地上鄉(xiāng)上植物物種的保留等在很大程度上增加了林分組成的復(fù)雜性.為其他動植物物種的生存提供了更豐富的生態(tài)位.可以增加各類動植物的物種豐富度。 3 1. 3林齡 林齡在一定程度上代表了森林微環(huán)境的差異.而這種差異往往影響物種的侵入和生存。輻射松人工林中的物種豐富度低于天然林遺留斑塊.但老齡人工林中.鄉(xiāng)土植物物種的比重高于天然林斑塊.且隨人工林林齡的增高.鄉(xiāng)土植物物種的比重顯著提高。一些林分中.出現(xiàn)了令人驚奇的由多樣化的鄉(xiāng)土植物種形成的下層。如在一些輻射松林分下層植物桃金娘(Kunzea ericoides)能長到 3.2立地因素 從生物多樣性的觀點來看.人們并不希望成熟林、鄉(xiāng)土草地和其他的自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為人工林.但事實上.人工林常常替代了其他的天然植被。當(dāng)人工林建立在廢棄的牧場和退化立地上時.人工林比農(nóng)田對生物多樣性保護更為有利。種植人工純林甚至被認為是在退化立地上隊復(fù)森林植被的途徑.因為它提供了供鄉(xiāng)上森林物種定居的環(huán)境。例如.在新西蘭.草場山外來的物種占優(yōu)勢對鄉(xiāng)土物種而言環(huán)境十分不利Ifu松樹人工林的卜層通常包括許多鄉(xiāng)土的植物種類。 人工林營造前土地的利用方式、植被的類型等對人工林營建后林分中的物種組成和豐富 度影響很大。人工林.特別是幼齡人工林.林地上常常出現(xiàn)原生鄉(xiāng)土生物種類.甚至原生立地上 的瀕危物種而營造在其他立地上的同種人工林中則很少出現(xiàn)。 3.3景觀因素 在區(qū)域水平上.人工林對生物多樣性的作用在很大程度上依賴人工林在景觀中的位置以及人工林與殘留植被斑塊的嵌塊格局。許多研究表明.在大而積人工林中維持鄉(xiāng)上植被斑塊對區(qū)域生物多樣性保護具有重要價值。一般而言.大斑塊支持更多的脊椎動物.然而0.5~1hm²大小的斑塊對鳥類、蛙類和脯乳動物均有益。在景觀水平上.通過增加草地和農(nóng)田斑塊來增加人工林所在景觀的復(fù)雜性.進而增強物種在景觀中的擴散.對生物多樣性的保護具有重要的 作用。甚至當(dāng)人工林具有一些鳥類喜歡的生境特征時.比人然林更少多樣性的人工林能提高景觀和區(qū)域水平鳥類的多樣性。在另一方而言人工林樹種對毗鄰生境侵入性的人然更新常常對毗鄰的群落具有潛在的負作用。 3.4人工林的經(jīng)營措施 人工林作為其他物種生存的生境.對人工林的經(jīng)營性措施常常影響人工林的物種多樣性。 皆伐作業(yè)可以直接造成生物多樣性的急劇下降，并強烈地影響物種在人工林中的定居。雖然演替能最終恢復(fù)到演替前的下層植被水平,但皆伐顯著地改變了下層植物的物種組成，皆伐和相對短的輪伐期有利于草木植物物種的出現(xiàn).而不利于壽命長的頂極物種的存在.主伐干擾常常導(dǎo)致侵入性強的外來物種侵入人工林。 一般而言.在人工林中.立地管理實踐直接影響生物多樣性。施肥可能導(dǎo)致一些鄉(xiāng)土植物 物種的種群下降和其他物種種群的上升.也可能由于加快了有機質(zhì)的周轉(zhuǎn)而導(dǎo)致微生物多樣性的上升。除草劑和殺蟲劑的應(yīng)用可能導(dǎo)致植物、真菌和昆蟲多樣性的暫時性降低。連栽常常導(dǎo)致人工林生物多樣性的降低。按樹連栽第2代林中的植物種類比第1代林減少了50 % 林地木質(zhì)剩余物.包括死樹、倒木、各種采伐剩余物等常常是一些植物、動物和微生物的重要生境.在清林、間伐或主伐的過程中.將采伐剩余物留在林內(nèi).自然腐爛.可以增強林內(nèi)的生物多樣性。 但與之相反的煉山措施.在短期內(nèi)常常導(dǎo)致生物多樣性的降低.但較長期的影響尚不清楚。煉山處理下南酸棗(Choerospondias axillaris)人工林中物種科屬組成數(shù)量都少于不煉山處理的人工林。時間動態(tài)上前者增長的幅度比后者小.在一定程度上說明煉山處理不利于南酸棗人工林林下植被的生長發(fā)育。 4加強人工林生物多樣性保護的策略 4.1在林分水平上提高生物多樣性的策略 與人工純林相比.樹種混交木身提高了林分的物種豐富度.相應(yīng)地增加了林分的結(jié)構(gòu)多樣性.為有不同生境要求的物種提供了更加豐富的生存環(huán)境.有利于生物多樣性的提高。但混交林的物種搭配不是隨機的.而必須精心設(shè)計以便實現(xiàn)林分的穩(wěn)定和高產(chǎn)。樹種的選擇和使用的數(shù)量要考慮經(jīng)濟、技術(shù)和未來市場需求等要素。 (1)保留純林中其他樹種的人然更新以增加多樣性。 (2)非均衡間伐產(chǎn)生空間異質(zhì)性。 (3)保留林分中的枯死立木、倒木和其他采伐剩余物團。 采用低密度造林.可以延長林冠封閉的時間.為更多的原生境上下層鄉(xiāng)土物種的生存.外 來物種的定居創(chuàng)造條件.可以減少管理成木.同時增加林分的物種多樣性。 對種植在高生物多樣性地域.或原生境中含有稀有、瀕危物種的人工林.應(yīng)施以特殊的管理.以適應(yīng)這些物種的生存 4 1.5延長輪伐期 延長輪伐期.可以降低人為干擾的頻度.有利于提高土壤生物及依靠死樹、枯落物為生的生物的多樣性。 4.2在景觀水平上提高生物多樣性的策略 (1)合理配置景觀中不同林齡、不同樹種的人工林斑塊.提高景觀多樣性水平。 (2)保護好人工林景觀中的鄉(xiāng)上植物斑塊和林緣。 5小結(jié) 雖然大多數(shù)人工林是采用集約化經(jīng)營的，以木材生產(chǎn)為日的的人造森林群落.但是.隨著全球范圍內(nèi)人工林而積的大幅度增加.其在生物多樣性保護中的地位必將逐漸為公眾所關(guān)注.甚至影響政府對林業(yè)政策和規(guī)劃的制定。從全球范圍來看.由于人工林分布的不均勻性以及人工林對生物多樣性保護的研究相對較少.目前宣傳的力度不夠.公眾、甚至一些科學(xué)家和政府決策者對人工林在生物多樣性保護中的作用認識不足。片面地否認或忽視人工林在生物多樣性保護中的作用.認為人工林是生物多樣性的“沙漠’，.在很大程度上影響了人工林的發(fā)展和生物多樣性的保護。全球現(xiàn)有的許多研究表明了人工林并非是生物多樣性的“沙漠’，而恰恰在生物多樣性保護中具有重要的作用。生物多樣性要求更復(fù)雜的林分組成和結(jié)構(gòu).這在一定程度上可能暗示生物多樣性保護與人工林經(jīng)營的目標(biāo)可能存在潛在的沖突.但是.人類可以通過各種營林和其他管理策略來發(fā)揮人工林在生物多樣性保護中的價值.并應(yīng)該進行效費比分析.找出木材生產(chǎn)、防護效能和生物多樣性保護之間的最佳平衡點。中國是全球人工林而積最大的國度.正確認識人工林在生物多樣性保護中的作用.將有助于充分發(fā)揮人工林這一巨大資源在我國生物多樣性保護方而的作用.也將有助于我國林業(yè)政策的制定確保我國人工林的快速、健康發(fā)展。
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