人工林在生物多樣性保護中的作用

                                Meng Qingfan

                    (Bcihua University   Jilin 132013   Jilin   China)

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)系統的主體。保護著(zhù)大約80%的陸生生物多樣性。由于人類(lèi)的過(guò)度利用.人然林而積在全球范圍內持續下降.每年凈損失1 000萬(wàn)hm²左右.地球上大約50%的原始林己經(jīng)消亡;相應的.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)政策和規劃時(shí)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(kāi)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(yíng)造的人工森林生態(tài)系統。為此.人們不禁要問(wèn).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全球人工林現狀

    據聯(lián)合國糧農組織的統計.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.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國

家.世界人工林而積最大的前10個(gè)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%�？梢�(jiàn)人工林在不同的地區和國家的重要性是不同的。近20年來(lái).全球人工林的面積持續增長(cháng).尤其是1990~ 2000年的近10年間.人工林增加了大約3 200萬(wàn)hm²。這些人工林大多是由經(jīng)過(guò)遺傳改良的鄉上樹(shù)種或外來(lái)樹(shù)種營(yíng)造的中一樹(shù)種的同齡林.所用樹(shù)種30%為松屬和按屬樹(shù)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(wàn)hm²，占全國森林面積的33. 1%，且正以每年450萬(wàn)hm²左右的速度遞增。如此大規模的人工林.其在滿(mǎn)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)規劃的制訂提供依據。

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(jìn)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(guān)點(diǎn)認為.與鄉上人然林生態(tài)系統相比.以木材生產(chǎn)為主的采用集約化經(jīng)營(yíng)的非鄉上樹(shù)種的人工林.特別是同齡的非鄉上樹(shù)種的人工純林不利于作為大部分動(dòng)植物類(lèi)群的生境。一些研究也表明.人工純林中鳥(niǎo)類(lèi)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模栽培的按樹(shù)人工林是“沒(méi)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(guān)點(diǎn)目前有被泛化的趨勢。而另一種觀(guān)點(diǎn)則認為人工林作為陸生森林生態(tài)系統的重要組成部分.在生物多樣性保護中起著(zhù)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.人工林內的生物多樣性與鄉土的天然林并沒(méi)有顯著(zhù)的差異.或者說(shuō)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，鄉土鳥(niǎo)的多樣性?xún)H稍稍低于天然林；在紅膠木（Lo-phostemon)人工林中.鳥(niǎo)類(lèi)的豐富度和次生林沒(méi)有顯著(zhù)差別。甚至.輻射松人工林中的鳥(niǎo)類(lèi)數量超過(guò)了天然林.鄉土鳥(niǎo)類(lèi)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(wú)脊椎動(dòng)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(lèi)鄉土物種提供適宜的生境。尤其是在當人工林建立在生物多樣性貧瘠的立地上.或在鄉上的原生植被遭到極度破壞的情況下.人工林常常為鄉土植物和動(dòng)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�？梢园l(fā)現鄉土瀕危物種的蹤跡.證明了人工林在生物多樣性保護中確實(shí)起著(zhù)重要的作用.使瀕危物種在人工林區的保護看到了曙光。在新西蘭.瀕危植物野小毛蕨（Chris-tella dentata)、矢車(chē)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(shù)紫苑( O lea ria pachyphyl-la)常常出現在輻射松人工林下;耀花豆（C lia n-thus maximus）、出現在松林林緣;Myosurus mini-mus常常出現在火燒后的輻射松林地上;姬蕨(Hypo lepis dicksonioides)有時(shí)幾乎覆蓋了整塊的松樹(shù)林地。這些林分，有的建立在瀕危植物原來(lái)存在的生境上，有的則包含了有瀕危植物的鄉土森林遺存斑塊。此外，人工林可以創(chuàng )造新的適宜瀕危鄉土植物物種生存的生境，如蘭科植物( Chiloglottis、valid a)和根節蘭(Caladenia atrade-n is)生長(cháng)在黑松( P.  n igra)林下;Ca lochilusrobe rtsonii生長(cháng)在按樹(shù)林卜或松林的林緣。

    在人工林中也發(fā)現了瀕危的食蟲(chóng)鳥(niǎo)類(lèi)刮鴕(Apteryx austraiie}、垂耳鴉(Callaeas cinelea wi lsoni),瀕危的長(cháng)尾蝙蝠,瀕危的通緣步甲( Pterostichus  sp)、行步甲( T rechus  sp)和Ho Icaspis brevicu la。

2. 1. 3人工林對退化立地生物多樣性保護的作用

    人工林可以加速退化立地上天然林的恢復.而在這樣的立地上常常存在持續地阻礙鄉土森林物種定居的生態(tài)障礙。人工林的這種促進(jìn)作用往往只表現在人工林發(fā)育的早期.它們對林分下層微氣候環(huán)境、植被結構復雜性和枯枝落葉層發(fā)育產(chǎn)生影響。人工林對退化景觀(guān)的“催化作用”在很多國家都存在。

2.2人工林在景觀(guān)水平上對生物多樣性保護的作用

    在景觀(guān)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(guān)中的物種多樣性。人工林可以為原生森林植被提供緩沖區.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(guān)異質(zhì)性.為森林物種提供補充生境。

    從人工林能支持鄉土物種.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(shí)來(lái)看.人們沒(méi)有必要擔心人工林是生物多樣性的“沙漠", 而且恰恰說(shuō)明了人工林在生物多樣性保護中也起著(zhù)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(wèn)題是十分復雜的.涉及到人工林生物多樣性評價(jià)標準、人工林生物多樣性的影響因素等諸多問(wèn)題。僅簡(jiǎn)單地通過(guò)比較相同地域中人工林和天然林物種豐富度和多樣性來(lái)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(guān)、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(jià)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非鄉土樹(shù)種造林

    應用非鄉土樹(shù)種營(yíng)造的人工林在很大程度上排除了不適應這些外來(lái)樹(shù)種及其所營(yíng)造的環(huán)境的鄉上物種.但不同的生物類(lèi)群表現不同。在英國.非鄉土樹(shù)種營(yíng)造的人工林中.植食性昆蟲(chóng)遠少于鄉土森林.而作為對照.維管植物物種通常沒(méi)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。

3.1. 2林分組成

    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(dòng)物和

微生物有充足的可選擇的食源和隱蔽所。人工林營(yíng)建過(guò)程中樹(shù)種的混交、不同年齡的搭配、喬灌草的垂直配置、林地上鄉上植物物種的保留等在很大程度上增加了林分組成的復雜性.為其他動(dòng)植物物種的生存提供了更豐富的生態(tài)位.可以增加各類(lèi)動(dòng)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.鄉土植物物種的比重顯著(zhù)提高。一些林分中.出現了令人驚奇的由多樣化的鄉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(cháng)到4 m高，并占優(yōu)勢顯示了原生植被恢復的跡象。這可能與人工林內的光照條件有關(guān).老齡人工林林分內比較陰暗.可以為典型的天然林下層植被中耐陰的鄉土物種提供適宜生境。而不利于外來(lái)物種的生存。隨著(zhù)林齡的增加.桉樹(shù)（Euca hyptusc loeziana）人工林中脊椎動(dòng)物物種.針葉人工林中鳥(niǎo)類(lèi)物種多樣性也隨之增加。

3.2立地因素

    從生物多樣性的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看.人們并不希望成熟林、鄉土草地和其他的自然生態(tài)系統轉化為人工林.但事實(shí)上.人工林常常替代了其他的天然植被。當人工林建立在廢棄的牧場(chǎng)和退化立地上時(shí).人工林比農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森林植被的途徑.因為它提供了供鄉上森林物種定居的環(huán)境。例如.在新西蘭.草場(chǎng)山外來(lái)的物種占優(yōu)勢對鄉土物種而言環(huán)境十分不利Ifu松樹(shù)人工林的卜層通常包括許多鄉土的植物種類(lèi)。

    人工林營(yíng)造前土地的利用方式、植被的類(lèi)型等對人工林營(yíng)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.林地上常常出現原生鄉土生物種類(lèi).甚至原生立地上

的瀕危物種而營(yíng)造在其他立地上的同種人工林中則很少出現。

3.3景觀(guān)因素

    在區域水平上.人工林對生物多樣性的作用在很大程度上依賴(lài)人工林在景觀(guān)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上植被斑塊對區域生物多樣性保護具有重要價(jià)值。一般而言.大斑塊支持更多的脊椎動(dòng)物.然而0.5~1hm²大小的斑塊對鳥(niǎo)類(lèi)、蛙類(lèi)和脯乳動(dòng)物均有益。在景觀(guān)水平上.通過(guò)增加草地和農田斑塊來(lái)增加人工林所在景觀(guān)的復雜性.進(jìn)而增強物種在景觀(guān)中的擴散.對生物多樣性的保護具有重要的

作用。甚至當人工林具有一些鳥(niǎo)類(lèi)喜歡的生境特征時(shí).比人然林更少多樣性的人工林能提高景觀(guān)和區域水平鳥(niǎo)類(lèi)的多樣性。在另一方而言人工林樹(shù)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(yíng)措施

    人工林作為其他物種生存的生境.對人工林的經(jīng)營(yíng)性措施常常影響人工林的物種多樣性。

3.4.1森林采伐

    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到演替前的下層植被水平,但皆伐顯著(zhù)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.而不利于壽命長(cháng)的頂極物種的存在.主伐干擾常常導致侵入性強的外來(lái)物種侵入人工林。

3.4.2立地管理

    一般而言.在人工林中.立地管理實(shí)踐直接影響生物多樣性。施肥可能導致一些鄉土植物

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)的周轉而導致微生物多樣性的上升。除草劑和殺蟲(chóng)劑的應用可能導致植物、真菌和昆蟲(chóng)多樣性的暫時(shí)性降低。連栽常常導致人工林生物多樣性的降低。按樹(shù)連栽第2代林中的植物種類(lèi)比第1代林減少了50 %

    林地木質(zhì)剩余物.包括死樹(shù)、倒木、各種采伐剩余物等常常是一些植物、動(dòng)物和微生物的重要生境.在清林、間伐或主伐的過(guò)程中.將采伐剩余物留在林內.自然腐爛.可以增強林內的生物多樣性。

    但與之相反的煉山措施.在短期內常常導致生物多樣性的降低.但較長(cháng)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量都少于不煉山處理的人工林。時(shí)間動(dòng)態(tài)上前者增長(cháng)的幅度比后者小.在一定程度上說(shuō)明煉山處理不利于南酸棗人工林林下植被的生長(cháng)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

4. 1. 1營(yíng)造混交林

    與人工純林相比.樹(shù)種混交木身提高了林分的物種豐富度.相應地增加了林分的結構多樣性.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.而必須精心設計以便實(shí)現林分的穩定和高產(chǎn)。樹(shù)種的選擇和使用的數量要考慮經(jīng)濟、技術(shù)和未來(lái)市場(chǎng)需求等要素。

4. 1. 2引導純林成為混交林

    (1)保留純林中其他樹(shù)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。

4. 1. 3稀植造林

    采用低密度造林.可以延長(cháng)林冠封閉的時(shí)間.為更多的原生境上下層鄉土物種的生存.外

來(lái)物種的定居創(chuàng )造條件.可以減少管理成木.同時(shí)增加林分的物種多樣性。

4. 1. 4管理特殊立地

    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.應施以特殊的管理.以適應這些物種的生存

4 1.5延長(cháng)輪伐期   

延長(cháng)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(shù)、枯落物為生的生物的多樣性。

4.2在景觀(guān)水平上提高生物多樣性的策略

    (1)合理配置景觀(guān)中不同林齡、不同樹(shù)種的人工林斑塊.提高景觀(guān)多樣性水平。

    (2)保護好人工林景觀(guān)中的鄉上植物斑塊和林緣。

5小結

    雖然大多數人工林是采用集約化經(jīng)營(yíng)的，以木材生產(chǎn)為日的的人造森林群落.但是.隨著(zhù)全球范圍內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)政策和規劃的制定。從全球范圍來(lái)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雜的林分組成和結構.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(yíng)的目標可能存在潛在的沖突.但是.人類(lèi)可以通過(guò)各種營(yíng)林和其他管理策略來(lái)發(fā)揮人工林在生物多樣性保護中的價(jià)值.并應該進(jìn)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(diǎn)。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。