森林植被恢复与生

森林植被恢复与生物多样性保护研究原理与方法,安定区林业局2008年7月,一、森林植被恢复基本原理与技术途径,恢复生态学是研究如何修复由于人类活动引起的原生生态系统生物多样性和动态损害的一门学科,它是森林植被恢复重建的重要理论基础. 就森林植被而言,它主要研究退化森林生态系统的成因、特征、恢复可行性评价、恢复技术、恢复生态系统的生态学过程、恢复过程中的生物安全以及恢复理论. 其具体理论包括:植被的发生与气候及气候的变迁耦合或生物的发生与环境耦合理论、植物多样性是生态系统稳定性的基础理论、生态演替理论和作为系统的生态系统的结构和功能相适应理论等. 从国内大量的生态恢复重建实践来看,森林植被的恢复重建研究需要解决以下一些问题:注重探讨森林植被退化的进化与历史决定因素、注意研究恢复森林生态系统在恢复中的生态学过程、重视森林植被恢复重建中的生物安全问题以及大尺度的森林植被恢复重建问题。自然因素与人类活动的作用,驱动生态系统向不同方向演变. 冰期和间冰期的气候变迁、火、火山活动、地震,人类活动对全球氮循环、土地覆盖的改变以及大气有害辐射的增加等都可能造成自然生态系统生产力的下降、生物多样性的降低、系统功能的退化. 近百年来,主要是不合理的人类活动造成了大量自然生态系统的退化,特别是森林生态系统遭到了严重破坏,热带雨林、常绿阔叶林、温带森林等都不同程度的被砍伐、开垦和用于城市发展等. 改善环境、恢复和重建受损的森林生态系统,已成为人们关注的重要问题. 本文着重探讨了作为森林植被恢复重建的理论基础的恢复生态学的概念、森林植被恢复重建研究的主要内容、森林植被恢复重建的一些具体理论,以及在森林植被的恢复研究中需要注意解决的几个问题,以期对退化森林生态系统的恢复重建研究有所促进。,一、森林植被恢复基本原理与技术途径,1 、森林植被恢复重建的理论是恢复生态学2 、森林植被恢复重建的一些具体理论3、森林植被恢复重建的基本原理及有利条件4、森林植被恢复重建研究中需要注意解决的几个问题5、退化生态系统的诊断,1 、森林植被恢复重建的理论是恢复生态学,生态恢复研究,始于100 年前的山地、草原、森林和野生生物等自然资源的管理研究. 20 世纪80 年代得到迅速发展. 1995 年(国际) 恢复生态学会给出了恢复生态学的定义. 1996 年美国生态学年会把恢复生态学作为应用生态学的五大研究领域之一。 对恢复生态学的概念,往往由于研究地的区域环境以及研究的侧重点不同,其涵义也各有所侧重.在英文文献中常使用的 等术语,尽管都体现了生态恢复的概念内涵, 但分别强调的是对退化生态系统的恢复、重建、复原、改良、修补、更新与再植. 恢复生态学的概念, 余作岳、彭少麟等人以及恢复生态学会都曾从不同的角度给出. 恢复生态学会认为,恢复生态学是研究如何修复由于人类活动引起的原生生态系统生物多样性和动态损害的一门学科,其内涵包括帮助恢复和管理原生生态系统的完整性的过程. 这种完整性包括生物多样性临界变化范围、生态系统结构和过程、区域和历史内容、可持续发展的文化实践. 从这一定义可以看出,它主要强调的是对恢复技术及生态恢复过程的研究。,1 、森林植被恢复重建的理论是恢复生态学,恢复生态学是森林植被恢复重建的重要理论基础. 森林植被的恢复重建主要研究的是: 退化森林生态系统的成因,如引起生态退化的干扰因子类别、关键干扰因子、干扰的频率和强度以及干扰的空间格局等. 退化森林生态系统的特征,如森林生态系统退化的空间范围、类型、退化程度、历史过程、退化速度与退化趋势等. 退化森林生态系统恢复的可行性评价,如生态恢复的自然条件的、社会的、文化的、经济的、技术的可行性,恢复区的生态条件、工程与技术等的生态、经济、社会、文化影响与风险,恢复重建的生态不确定性等. 生态恢复技术,如土壤、水体、大气等的恢复技术、生物群落恢复技术以及生态系统结构和功能恢复技术等. 恢复生态系统的生态学过程,如恢复生态系统内的物种竞争、共生,种群的波动、周期与混沌,群落的演替以及群落对恢复干扰的反映,生态系统的结构和功能的变化、物质循环与能量流动过程,恢复生态系统对恢复区的生态改善作用等等. 生态恢复过程中的生物安全,如乡土种的选育、生物入侵控制等. 退化森林生态系统恢复重建的理论等. 对于森林植被的恢复重建研究,目前还主要集中在对退化森林生态系统成因、评价,以及恢复重建技术方面的研究上,而对退化森林生态系统恢复中的生态学过程与恢复生态系统的管理、生态恢复的生物入侵控制等还未予以充分的重视,而这又恰恰是森林植被恢复重建研究以及恢复生态学研究的一个非常重要的内容.,1 、森林植被恢复重建的理论是恢复生态学,随着生态恢复的大量实践,森林植被恢复重建的理论在近年有了新进展. 即森林植被的恢复重建应基于环境的动态变化之中,重在追求恢复生态系统的功能、恢复生态系统对恢复区的生态改善作用。生态恢复总是在一定的环境背景及较大的时间尺度下进行的,而环境是不断变化的,总是处于动态的变化之中. 退化森林生态系统的恢复重建应基于环境的动态变化,以现实的气候和环境条件为基础,从恢复生态系统的功能的角度,构建与恢复区现实的气候与环境条件相一致的功能生态系统,而不是恢复过去曾经存在的生态系统. 生态恢复所强调的应是所构建生态系统对恢复区的生态改善作用、所构建生态系统的功能,而不仅仅是所构建生态系统的类型与模式。,2 、森林植被恢复重建的一些具体理论,A.植被的发生与气候及气候的变迁耦合或生物的发生与环境耦合理论。B.植物多样性是生态系统稳定性的基础,是森林植被恢复重建的又一指导性理论。C.生态演替理论。D.生态系统结构和功能相适应的理论。,2 、森林植被恢复重建的一些具体理论,植物多样性在生态系统中的意义 其一,一个群落中的物种越多,能量通路就越多,在面临组成该群落的物种之一的密度发生不正常的增大或减少时,其他物种在密度上的反映可能越少； 其二,植物的多样性越高,生态系统中食物链、食物网的结构越复杂； 其三,多样的植物生活型, 增大了生态系统的空间异质性。,2 、森林植被恢复重建的一些具体理论,此外,还有一些来源于种群生态学、景观生态学的原理,如生物种群密度制约与分布格局原理、缀块廊道基底理论等。,3、森林植被恢复重建的基本原理及有利条件,鉴于上述不同情形，恢复生物群落和生态系统的主要途径可有四种选择：不采取任何行动，任其自我恢复到干扰、开发或破坏前的初始状态；大量引进原有物种，尤其是栽培和种植原有的植物物种，恢复到该地原有的物种组合与结构；复原至少一部分生态系统功能以及一部分原有物种；替换为另一种具有较高生产力的生态系统类型。此外，在实践上，生态恢复计划还必须考虑到恢复速度、所需费用、恢复结果的可靠性与持续性、技术要领以及后期维护上的劳力、物力投入。生态恢复成功与否的关键因素之一是：这个计划是否既满足当地社会群体的需要，又能满足生境恢复的需要。植物是陆地生物群落的主体，为其它生物类群提供了多样化的栖息地和营养源，因此，植被恢复是陆地生态系统恢复的关键举措。,3、森林植被恢复重建的基本原理及有利条件,森林植被的生态恢复，就是综合运用恢复生态学原理、生态系统工程与森林培育技术，最大限度地减少或解除干扰因素的强度、频率及持续时间，甚至解除干扰压力，保护并扩大森林资源，保持森林生态系统健康。其基本内涵包括：充分遵循自然规律，挖掘现实森林植被及潜在森林植被中所蕴藏的自我调节、自我更新的巨大潜力，充分体现树种与环境、树种与树种之间互利共生原理，灵活运用森林抚育更新技术措施，建立树种间、树种与根状真菌等其它生物组分间、树种与环境间、人与森林间的和谐关系；根据森林植物群落演替的过程和阶段，将积极而有益的人为干预同充分发挥森林与环境的自然潜力紧密结合，缩短森林植被恢复与重建周期，扩展森林生态系统尺度规模，优化森林生态系统结构，提高森林生态系统自我维持能力、植被生产力和生态效能，保持森林生物多样性及正常的生态过程。,4、森林植被恢复重建研究中需要注意解决的几个问题,许多生态恢复重建实践表明,从促进恢复生态学学科发展的角度,我们认为,在森林植被的恢复重建研究中需要注意解决以下一些问题.,4、森林植被恢复重建研究中需要注意解决的几个问题,1)森林植被退化的进化与历史决定因素探讨.生物学是一门受历史事件强烈影响的学科. 生物群落的发生、发展总被打上时间的记忆;过去的环境与自然选择对种群、群落的作用形成了当前的生物群落结构;而最近的历史又是形成当前生态学过程与景观结构的最重要因素,它影响群落的结合方式,也可能影响群落被恢复的可能性. 我们需要对群落的发生史,以及正在进行的演替、森林植被退化的历史过程及其驱动力与退化机理等问题有一个较好的理解.,4、森林植被恢复重建研究中需要注意解决的几个问题,2) 注意研究恢复森林生态系统在恢复中的生态学过程.生态恢复的最终目标之一在于维持生态系统恢复后的自我持续状态,我们需要对恢复中的生态系统的一系列生态学过程进行长期的监测、研究, 以期了解退化生态系统在恢复过程中对环境的响应,这也是恢复生态学需要着重解决而目前又重视不够的问题.,4、森林植被恢复重建研究中需要注意解决的几个问题,3) 重视森林植被恢复重建中的生物安全问题. 生物入侵、全球变化和动植物生境的丧失已成为全球三大环境问题. 实例证明,生态恢复过程中的生物入侵往往给被恢复区带来灾难性的后果,在森林植被的生态恢复与重建过程中,尤其是森林植被的重建中,要特别注意评估引入种的生态风险、土著种的可替代性等.,4、森林植被恢复重建研究中需要注意解决的几个问题,4)森林植被恢复重建的大尺度运作问题. 目前关于退化森林生态系统的恢复研究还仅停留在一些小的、局部的区域范围内或单一群落或植被类型上,在空间上还缺乏从大的区域尺度上研究,今后需要加强对大尺度的生态恢复研究,而且只有在大的尺度上的研究取得进展,森林植被的恢复才有更突出的意义.,5、退化生态系统的诊断,退化生态系统具有结构和功能简化、生产力和抗逆力低、生物多样性下降等基本诊断特征，由于区域背景和人类活动干扰的差异，生态系统退化具有不同的类型、过程和阶段。 退化生态学是生态学近期的研究热点。退化生态系统作为一类”病态”的生态系统，在实际研究工作中，如何正确地对其进行诊断与定性或定量评价，是研究退化生态系统时首先要遇到和必须解决的问题。,5.1退化生态系统的诊断特征,生态系统从一个稳定状态演替到脆弱的不稳定的退化状态，它在系统组成、结构、能量和物质循环总量与效率、生物多样性等方面均会发生质的变化。与成熟生态系统相比(表1)，退化生态系统表现出如下特征:(1)在系统结构方面，退化生态系统的物种多样性、生化物质多样性、结构多样性和空间异质性低。(2)在能量学方面，退化生态系统的生产量低，系统储存的能量低，食物链多为直线状。(3)在物质循环方面，退化生态系统中总有机质存储少，矿质元素较为开放，无机营养物质多储存在环境库中，而较少地储于生物库中。(4)在稳定性方面，由于退化生态系统的组成和结构单一，生态联系和生态学过程简化，退化生态系统对外界干扰显得较为脆弱和敏感，系统的抗逆能力和自我恢复能力较低。,5.1退化生态系统的诊断特征,5.1退化生态系统的诊断特征,生态退化评价指标体系的建立对某一事物进行评价，指标体系的建立是其首要的和关键的一步，建立的好坏直接关系到评价的精确性和科学性。用以诊断生态系统退化的指标很多，但各种指标之间可能相互交叉、重叠和包含。有的可能属于主要指标，有的可能属于次要指标。对不同的区域以及不同尺度的生态系统而言，对退化指标的选取和要求也是不相同的。为了评价的准确性、客观性，在建立生态退化指标体系时，需遵循下面的原则:(1)整体性原则;(2)指标概括性原则;(3)指标的动态性原则;(4)定性指标与定量指标相结合的原则;(5)评价指标体系的层次性原则。生态系统是由生物和无机环境组成的生物环境统一体，而且其尺度和范围可大可小，因此，在实际研究工作中，往往由于评价的对象、目的和涉及的区域范围和层次的不同，生态退化评价的指标体系也将有所不同。,