人工林在生物多样性保护中的作用

人工林在生物多样性保护中的作用

                                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，是陆生生态系统的主体。保护着大约80%的陆生生物多样性。由于人类的过度利用.人然林而积在全球范围内持续下降.每年净损失1 000万hm²左右.地球上大约50%的原始林己经消亡;相应的.地球上的生物多样性正以每年1%左右的前所未有的速度消亡(是自然灭绝率的100 ~1 000倍).大约25%~50%的物种受到威胁。而对如此严峻的形势.各国政府在制定林业政策和规划时均将生物多样性保护作为重要的因素加以考虑。相对于天然林而积的大幅下降.全球人工林的而积却急剧上升。到2000年.全球人工林的而积接近18 7亿hm², 占森林总而积的5%左右，日益成为全球森林的重要组分。人们己经逐渐开始关注人工林在生物多样性保护中的作用。但人工林毕竟是为获取林木产品和水上保持等生态功能而营造的人工森林生态系统。为此.人们不禁要问.人工林在生物多样性保护中是否发挥了作用?发挥作用的程度如何?影响人工林发挥保护生物多样性作用的因素是什么?以及怎么才能充分发挥人工林在保护生物多样性方而的作用?

1全球人工林现状

    据联合国粮农组织的统计.截至2000年.全球人工林而积仅占森林总面积的4.83%。从全球的角度看.人工林在木材生产、环境保安以及生物多样性保护等各方而的作用似乎均微不足道。人工林在全球的分布极不均匀亚洲是人工林而积最大的地区.占该洲森林总而积的21.2%，占全世界人工林总而积的62%。从国家的层而上看.全世界人工林主要集中在少数国

家.世界人工林而积最大的前10个国家的人工林而积，占世界人工林总而积的68.35%.其中人工林面积最大的中国，占28.92%.第2大的印度占17. 42%.二者之和占世界人工林总而积的46. 34%。可见人工林在不同的地区和国家的重要性是不同的。近20年来.全球人工林的面积持续增长.尤其是1990~ 2000年的近10年间.人工林增加了大约3 200万hm²。这些人工林大多是由经过遗传改良的乡上树种或外来树种营造的中一树种的同龄林.所用树种30%为松属和按属树种.大约48%属于工业用材林。中国作为人工林而积最大的国家.人工林而积约为5 400万hm²，占全国森林面积的33. 1%，且正以每年450万hm²左右的速度递增。如此大规模的人工林.其在满足国家对林木产品、国土安全防护方而的作用不言而喻.其在生物多样性保护中的作用也不容忽视。但是我国对人工林生物多样性保护方而的研究还刚刚起步.借鉴国外的研究成果.并深入探讨我国人工林对生物多样性保护的作用将为我国林业政策和林业规划的制订提供依据。

2人工林对生物多样性保护的作用

    虽然所有森林均具有促进生物多样性保护的潜力。但到日前为止.对人工林在生物多样性保护中的潜在作用仍然存在争论。一种观点认为.与乡上人然林生态系统相比.以木材生产为主的采用集约化经营的非乡上树种的人工林.特别是同龄的非乡上树种的人工纯林不利于作为大部分动植物类群的生境。一些研究也表明.人工纯林中鸟类的多样性较天然或半天然森林低。在云杉人工林中.步甲科的多样性和丰富度也较低。许多研究者据此认为人工林不利于生物多样性保护.甚至认为人工林.特别是在世界上大规模栽培的按树人工林是“没有生物多样性的绿色沙漠”.对人工林在生物多样性保护中的作用持否定的态度。这种观点目前有被泛化的趋势。而另一种观点则认为人工林作为陆生森林生态系统的重要组成部分.在生物多样性保护中起着重要作用.是人然林的重要补充。

2.1人工林在物种水平上对生物多样性保护的作用

2 1. 1人工林对物种多样性的支持能力

    许多研究表明.人工林内的生物多样性与乡土的天然林并没有显著的差异.或者说人工

林中的物种与天然林中的一样丰富}。在新西兰.辐射松(Pinus radiata)少人工林中，乡土鸟的多样性仅稍稍低于天然林；在红胶木（Lo-phostemon)人工林中.鸟类的丰富度和次生林没有显著差别。甚至.辐射松人工林中的鸟类数量超过了天然林.乡土鸟类的密度达到了最大.为652对/ hm²};在英国.针叶人工林中的真菌和无脊椎动物物种丰富度与天然林相似。

2 1. 2人工林对濒危物种保护的作用

    人工林可以为各类乡土物种提供适宜的生境。尤其是在当人工林建立在生物多样性贫瘠的立地上.或在乡上的原生植被遭到极度破坏的情况下.人工林常常为乡土植物和动物物种.特别是濒危物种提供了最后的庇护所或合适的替代生境。

    在人工林中常常可以发现乡土濒危物种的踪迹.证明了人工林在生物多样性保护中确实起着重要的作用.使濒危物种在人工林区的保护看到了曙光。在新西兰.濒危植物野小毛蕨（Chris-tella dentata)、矢车菊(Celmisia adamsii var  rugu-losa}、海桐(Pittospo rum tumeri)、Melicytus  flexuo-sus,Carmichaelia  kirkii、透地蕨(Todea ba rbara)、荨麻（Urtica  aspem）、树紫苑( O lea ria pachyphyl-la)常常出现在辐射松人工林下;耀花豆（C lia n-thus maximus）、出现在松林林缘;Myosurus mini-mus常常出现在火烧后的辐射松林地上;姬蕨(Hypo lepis dicksonioides)有时几乎覆盖了整块的松树林地。这些林分，有的建立在濒危植物原来存在的生境上，有的则包含了有濒危植物的乡土森林遗存斑块。此外，人工林可以创造新的适宜濒危乡土植物物种生存的生境，如兰科植物( Chiloglottis、valid a)和根节兰(Caladenia atrade-n is)生长在黑松( P.  n igra)林下;Ca lochilusrobe rtsonii生长在按树林卜或松林的林缘。

    在人工林中也发现了濒危的食虫鸟类刮鸵(Apteryx austraiie}、垂耳鸦(Callaeas cinelea wi lsoni),濒危的长尾蝙蝠,濒危的通缘步甲( Pterostichus  sp)、行步甲( T rechus  sp)和Ho Icaspis brevicu la。

2. 1. 3人工林对退化立地生物多样性保护的作用

    人工林可以加速退化立地上天然林的恢复.而在这样的立地上常常存在持续地阻碍乡土森林物种定居的生态障碍。人工林的这种促进作用往往只表现在人工林发育的早期.它们对林分下层微气候环境、植被结构复杂性和枯枝落叶层发育产生影响。人工林对退化景观的“催化作用”在很多国家都存在。

2.2人工林在景观水平上对生物多样性保护的作用

    在景观水平上.人工林的存在提高了原生植被剩余斑块间的连接度, 并与剩余的原生森

林斑块组成嵌块体.为有多生境要求的物种提供生境.增加景观中的物种多样性。人工林可以为原生森林植被提供缓冲区.保护其免受不利微气候条件的影响.避免外部非森林基质中的物种侵入。人工林还可以提高景观异质性.为森林物种提供补充生境。

    从人工林能支持乡土物种.甚至稀有、濒危物种.以及其中的物种丰富度常常不低于天然林的事实来看.人们没有必要担心人工林是生物多样性的“沙漠", 而且恰恰说明了人工林在生物多样性保护中也起着重要的作用。

3 影响人工林生物多样性保护的因素

    人工林中的生物多样性问题是十分复杂的.涉及到人工林生物多样性评价标准、人工林生物多样性的影响因素等诸多问题。仅简单地通过比较相同地域中人工林和天然林物种丰富度和多样性来评判人工林对生物多样性的影响显然有失偏颇。在人工林和天然林间.物种组成和多样性的差异往往是山林分、立地、人工林所在景观、干扰等多种原因引起的。充分考虑这些影响因素.才能正确地评价和充分发挥人工林在生物多样性保护中的作用。

3.1林分影响因素

3 1. 1非乡土树种造林

    应用非乡土树种营造的人工林在很大程度上排除了不适应这些外来树种及其所营造的环境的乡上物种.但不同的生物类群表现不同。在英国.非乡土树种营造的人工林中.植食性昆虫远少于乡土森林.而作为对照.维管植物物种通常没有选择性.如果生境的物理环境适合.不管冠层的物种是什么.他们均能定居在人工林中。

3.1. 2林分组成

    生境的多样化是生物多样性的重要前提。林分组成的多样性可以确保其中生存的动物和

微生物有充足的可选择的食源和隐蔽所。人工林营建过程中树种的混交、不同年龄的搭配、乔灌草的垂直配置、林地上乡上植物物种的保留等在很大程度上增加了林分组成的复杂性.为其他动植物物种的生存提供了更丰富的生态位.可以增加各类动植物的物种丰富度。

3 1. 3林龄

    林龄在一定程度上代表了森林微环境的差异.而这种差异往往影响物种的侵入和生存。辐射松人工林中的物种丰富度低于天然林遗留斑块.但老龄人工林中.乡土植物物种的比重高于天然林斑块.且随人工林林龄的增高.乡土植物物种的比重显著提高。一些林分中.出现了令人惊奇的由多样化的乡土植物种形成的下层。如在一些辐射松林分下层植物桃金娘(Kunzea ericoides)能长到4 m高，并占优势显示了原生植被恢复的迹象。这可能与人工林内的光照条件有关.老龄人工林林分内比较阴暗.可以为典型的天然林下层植被中耐阴的乡土物种提供适宜生境。而不利于外来物种的生存。随着林龄的增加.桉树（Euca hyptusc loeziana）人工林中脊椎动物物种.针叶人工林中鸟类物种多样性也随之增加。

3.2立地因素

    从生物多样性的观点来看.人们并不希望成熟林、乡土草地和其他的自然生态系统转化为人工林.但事实上.人工林常常替代了其他的天然植被。当人工林建立在废弃的牧场和退化立地上时.人工林比农田对生物多样性保护更为有利。种植人工纯林甚至被认为是在退化立地上队复森林植被的途径.因为它提供了供乡上森林物种定居的环境。例如.在新西兰.草场山外来的物种占优势对乡土物种而言环境十分不利Ifu松树人工林的卜层通常包括许多乡土的植物种类。

    人工林营造前土地的利用方式、植被的类型等对人工林营建后林分中的物种组成和丰富

度影响很大。人工林.特别是幼龄人工林.林地上常常出现原生乡土生物种类.甚至原生立地上

的濒危物种而营造在其他立地上的同种人工林中则很少出现。

3.3景观因素

    在区域水平上.人工林对生物多样性的作用在很大程度上依赖人工林在景观中的位置以及人工林与残留植被斑块的嵌块格局。许多研究表明.在大而积人工林中维持乡上植被斑块对区域生物多样性保护具有重要价值。一般而言.大斑块支持更多的脊椎动物.然而0.5~1hm²大小的斑块对鸟类、蛙类和脯乳动物均有益。在景观水平上.通过增加草地和农田斑块来增加人工林所在景观的复杂性.进而增强物种在景观中的扩散.对生物多样性的保护具有重要的

作用。甚至当人工林具有一些鸟类喜欢的生境特征时.比人然林更少多样性的人工林能提高景观和区域水平鸟类的多样性。在另一方而言人工林树种对毗邻生境侵入性的人然更新常常对毗邻的群落具有潜在的负作用。

3.4人工林的经营措施

    人工林作为其他物种生存的生境.对人工林的经营性措施常常影响人工林的物种多样性。

3.4.1森林采伐

    皆伐作业可以直接造成生物多样性的急剧下降，并强烈地影响物种在人工林中的定居。虽然演替能最终恢复到演替前的下层植被水平,但皆伐显著地改变了下层植物的物种组成，皆伐和相对短的轮伐期有利于草木植物物种的出现.而不利于寿命长的顶极物种的存在.主伐干扰常常导致侵入性强的外来物种侵入人工林。

3.4.2立地管理

    一般而言.在人工林中.立地管理实践直接影响生物多样性。施肥可能导致一些乡土植物

物种的种群下降和其他物种种群的上升.也可能由于加快了有机质的周转而导致微生物多样性的上升。除草剂和杀虫剂的应用可能导致植物、真菌和昆虫多样性的暂时性降低。连栽常常导致人工林生物多样性的降低。按树连栽第2代林中的植物种类比第1代林减少了50 %

    林地木质剩余物.包括死树、倒木、各种采伐剩余物等常常是一些植物、动物和微生物的重要生境.在清林、间伐或主伐的过程中.将采伐剩余物留在林内.自然腐烂.可以增强林内的生物多样性。

    但与之相反的炼山措施.在短期内常常导致生物多样性的降低.但较长期的影响尚不清楚。炼山处理下南酸枣(Choerospondias axillaris)人工林中物种科属组成数量都少于不炼山处理的人工林。时间动态上前者增长的幅度比后者小.在一定程度上说明炼山处理不利于南酸枣人工林林下植被的生长发育。

4加强人工林生物多样性保护的策略

4.1在林分水平上提高生物多样性的策略

4. 1. 1营造混交林

    与人工纯林相比.树种混交木身提高了林分的物种丰富度.相应地增加了林分的结构多样性.为有不同生境要求的物种提供了更加丰富的生存环境.有利于生物多样性的提高。但混交林的物种搭配不是随机的.而必须精心设计以便实现林分的稳定和高产。树种的选择和使用的数量要考虑经济、技术和未来市场需求等要素。

4. 1. 2引导纯林成为混交林

    (1)保留纯林中其他树种的人然更新以增加多样性。

    (2)非均衡间伐产生空间异质性。

    (3)保留林分中的枯死立木、倒木和其他采伐剩余物团。

4. 1. 3稀植造林

    采用低密度造林.可以延长林冠封闭的时间.为更多的原生境上下层乡土物种的生存.外

来物种的定居创造条件.可以减少管理成木.同时增加林分的物种多样性。

4. 1. 4管理特殊立地

    对种植在高生物多样性地域.或原生境中含有稀有、濒危物种的人工林.应施以特殊的管理.以适应这些物种的生存

4 1.5延长轮伐期   

延长轮伐期.可以降低人为干扰的频度.有利于提高土壤生物及依靠死树、枯落物为生的生物的多样性。

4.2在景观水平上提高生物多样性的策略

    (1)合理配置景观中不同林龄、不同树种的人工林斑块.提高景观多样性水平。

    (2)保护好人工林景观中的乡上植物斑块和林缘。

5小结

    虽然大多数人工林是采用集约化经营的，以木材生产为日的的人造森林群落.但是.随着全球范围内人工林而积的大幅度增加.其在生物多样性保护中的地位必将逐渐为公众所关注.甚至影响政府对林业政策和规划的制定。从全球范围来看.由于人工林分布的不均匀性以及人工林对生物多样性保护的研究相对较少.目前宣传的力度不够.公众、甚至一些科学家和政府决策者对人工林在生物多样性保护中的作用认识不足。片面地否认或忽视人工林在生物多样性保护中的作用.认为人工林是生物多样性的“沙漠’，.在很大程度上影响了人工林的发展和生物多样性的保护。全球现有的许多研究表明了人工林并非是生物多样性的“沙漠’，而恰恰在生物多样性保护中具有重要的作用。生物多样性要求更复杂的林分组成和结构.这在一定程度上可能暗示生物多样性保护与人工林经营的目标可能存在潜在的冲突.但是.人类可以通过各种营林和其他管理策略来发挥人工林在生物多样性保护中的价值.并应该进行效费比分析.找出木材生产、防护效能和生物多样性保护之间的最佳平衡点。中国是全球人工林而积最大的国度.正确认识人工林在生物多样性保护中的作用.将有助于充分发挥人工林这一巨大资源在我国生物多样性保护方而的作用.也将有助于我国林业政策的制定确保我国人工林的快速、健康发展。