森林生态系统的恢复.ppt

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1、生態恢復的原理與實踐Principles and Practice of Ecological Restoration,Chapter-4 森林生态系统的恢复,森林生态系统,森林是生物种类最多，生物生产量最高的一个陆地生态系统，它以巨大的生产力维持着各种类型的消费者。因降雨和温度（纬度和高度）不同，而形成了不同的森林群落和沿着南北梯度方向上的不同森林类型等级。但随着工业化的兴起，大片的森林被破坏，这是导致森林生态系统退化的主要原因。病虫害、干旱、洪涝、地震等自然灾害也会导致森林的退化。退化后的森林生态系统生产力下降，生物多样性减少，调节气候的能力减弱，涵养水分、防风固沙的作用减弱，贮存生态系统

2、营养元素的能力降低，野生动物的栖息地减少。引起水土流失，沙漠化等严重的生态问题。森林生态系统的恢复具有特殊的意义。,温带森林的恢复,热带雨林的恢复,热带干旱林的恢复,4.1温带森林的恢复,阔叶林和阔叶针叶混交林分布在温带地区，包括北美洲东部的大部分地区，欧洲的北部和西部，中国的东部和日本，同时在南美洲、澳大利亚的东南部和新西兰也有分布。在比较温暖和干旱的气候下，这些林地会演变成耐旱的常绿灌丛。在较高纬度或高海拔的地区，会演变成以针叶林为主的林地。在原始森林退化过程不同的国家情况相差很大，欧洲和亚洲的大部分以及北美洲约55的原始林（Bryant et al.，1997）都已经退化了。,天然林的特

3、征,成熟的温带天然林的一般性特征包括：不规则的树冠层结构、存在天然树种、古老的树种保存完好、大量的枯木和相对未受人类活动干扰的土壤等。在北美东部和欧洲大陆，受人类活动干扰比较小的情况下，高大乔木存活200500年甚至更长不足为奇，有报导称太平洋西北部的花旗松（Pseudotsuga menziesii）已经存活了8001200年。在适宜的地区，乔木能长到35m高，直径达100cm（Franklin et al.,1981）。人工林不具备天然林具有的多层次结构，不同的尺寸，优势种及其分布等。,枯木（Dead Wood）枯木是天然林的一个重要组成部分，也是真菌、无脊椎动物、穴居的鸟类、蝙蝠等重要的

4、避难所。枯木占据了森林510的部分空间，影响着生态系统的营养级和植物区系分布。枯木与河道两旁林地间的综合作用对水域生态系统具有重要意义：减少河道侵蚀，将水域分成一系列的池塘或浅滩，静水为鱼类栖息提供了适宜的条件。在成熟林中，大的树木残骸（直径超过15cm）如断枝、枯枝和树枝等能积累达到50150m3/hm2。大的树枝残骸经过长期积累慢慢的腐烂，为动物提供了长期而稳定可靠的栖息地，而在传统管理下，枯枝数量不到5m3/hm2。,朽木与枯枝落叶对森林的功能与恢复非常重要。森林中的营养循环与能量流动主要依赖于朽木与枯枝落叶。倒木通常含有高比例的碳、氮与磷和矿质元素，如钾、钙、镁与钠。倒木上的菌类可固氮

5、。树木的种子（例如冷杉Abies和铁杉Tsuga）以及蕨类和苔藓的孢子在腐烂的倒木上得以发芽，倒木也可以为幼苗提供营养和水分，倒木上存在的不利于苗木存活的病原菌要比林地少。许多微生物、无脊椎动物、爬行类、两栖类、鸟类和哺乳类要靠倒木提供隐避处和食物。这将有助于控制森林害虫，并进一步促进生态系统的恢复。人工清除倒木将降低森林的土壤肥力和生态功能。,枯木的作用,关键种（Key Species）,原始林地中经常分布有一些次生林地或密灌丛中没有的物种。由于现存的区域太小而不能使原来的物种存活，或由于边缘效应变得越来越不适于生存。一些具有有限扩散能力的物种，就被限制在具有连续性森林覆盖的地区或成熟林的“

6、小岛”内。这些物种经常被看作是成熟生境的标志，由于其相对稀缺性及属性特点，它们对于森林生态系统的形成至关重要。一些种类还可以作为生态系统恢复的指示器，大型物种能够反映生境整体特征的变化（如狼Canis lupus），而栖息地小的小型物种可以反映森林环境的细微变化。,大生境要求的物种（Species requiring large forest areas）,一些物种需要大面积的森林区域作为其领地，尤其是哺乳动物如狼和一些大型食草动物。最典型的例子是美洲狮（Felis concolor），需要最少12900hm2的森林面积；美洲驯鹿，最少是几千平方公里的森林面积。森林的破碎化使这些物种变得很脆弱

7、，在较小的森林斑块内很可能会灭绝。,森林“内部”的物种（Interiorforest species）,一些物种利用森林的封闭型条件抵御外敌。北方斑点猫头鹰，是美国西北部成熟针叶林中主要的物种。同样，许多植物由于其较强的耐阴性和不良环境适应能力如地衣、真菌、甲虫和软体动物等一起作为成熟林的指示生物。这些生物可以作为森林生态系统恢复的指示生物，也是恢复性管理的天然目标。,4.1.2 林地的干扰过程,在多种形式自然的干扰下，局地气候和土壤条件的相互作用决定了天然林的形态。风、火、干旱或洪水周期性的破坏导致了森林结构的异质性，大大影响了森林更新和演替的进程。这些影响在短时间内是看不到的，这就增加了实

8、现恢复目标的难度。因此，管理者应该抓住自然干扰的根本特征，了解这些自然干扰的规模、频率和强度是如何相互作用，促生不同类型特征的森林的。干扰的物理强度影响森林的恢复速率。自然灾害不仅会毁坏树木，如山体滑坡、火山爆发、洪涝灾害、严重的火烧等甚至会破坏土壤；次严重的干扰如风暴、低强度的火烧、干旱等只对树冠层有影响，而使乔木、灌木、埋藏的种子等保持原样，这些都有利于林地的恢复。,自然干扰,4.1.2 林地的干扰过程,在湿度适中的温带森林中，风干扰会导致较小的林间空地。Runkle 对北美洲东部落叶林研究表明，林间空地的面积一般小于0.1hm2，面积较大的只占总面积的不到10%。美国和加拿大东部海岸的历

9、史记载和植被研究表明：小规模风暴每隔2040年发生一次，灾难性风暴每隔100150年出现一次。风暴的风险分析可以为林地恢复管理者确定最小的天然林结构奠定基础。,风干扰（Windthrow）,林地的干扰过程,火烧是森林生态系统中一个不可忽视的因素，它一方面对森林造成严重危害，因为大面积的森林火烧后森林环境发生急剧变化，主要是大气、水域和土壤等领域内的森林生态因子之间的生态平衡受到干扰，各种物质循环、能量流动和信息传递遭到破坏，导致森林生态平衡的破坏；另一方面，它又是自然界不可缺少的生态因素，一定频率、一定强度的火烧能维护森林生态平衡，在维持生物多样性方面起着重要作用。但不管林火对森林生态环境产生

10、的是正面还是负面的作用，火烧之后林火迹地的植被恢复，是火烧后人们面临的一个重要问题。,火烧（Burning）,4.1.3 制定恢复计划,在设计一个森林恢复方案时要充分考虑目标的可行性，如目前天然林的状态，实现目标的技术难度等。一些管理措施的直接效果是可以看到的，如种植经济林、原地造林、疏伐、种植观赏性树木等。但一些间接影响是无法预测的，包括林地分割（导致孤立和边缘效应）、物种灭绝、外来种入侵、大气污染和气候变化等（图4.2）。,图 4.2 林地恢复路线,仿：Parviainen et al.,4.1.3 制定恢复计划,恢复计划的实施首先需要了解恢复以前的生境状况。缺乏基础数据会妨碍具体恢复目标

11、的确定，但即使有综合数据，也不一定满足恢复计划的要求。Peterken（1996）列出了5种天然状态以便于规划森林的保护目标（表4.1）。恢复的最高目标是恢复到原始状态，这就需要引进丢失的本地物种，需要在维护上大量投资。但是，这种“真正”的野生林地的观点忽略了森林状态的不可逆变化，包括分化、气候变化、外来种入侵等。,恢复的控制点,表4.1 森林恢复中的天然状态,4.1.3 制定恢复计划,如果附近地区有残留林地存在并且有准确的历史记录时，就可以比较容易地确定将要恢复的森林类型。优先需要恢复的林地可以通过自然保护政策确定，再结合范围大小、天然性、代表性和历史记载等准则来选择优先恢复区域。但是，对于

12、非指定地点的选择除了考虑恢复的潜力外，还有以下的几个标准：,林地的选择和适合性,具有成熟林特征，如有成熟的大树，有枯木积累等。多样的树冠层组成，可能的话用以前的花粉资料确定。存在入侵能力较差的“指示物种”。大的密集区，能满足核心物种的最小动态平衡面积的需求并保持自然干扰的动态变化。具有良好历史记录的地方，人类影响的范围能够确定。远离人类居住的地方。很少或没有外来种。与周围林地联系密切并且具有很好的整体性。,4.1.3 制定恢复计划,在欧洲，许多森林保护措施是在严格的没有人类的干预下操作的，Parviainen等（1991）称之为“没有人类影响下的自由发展的森林”，不同的国家解释差别很大，各国的

13、恢复林地面积大小差异也很大（表4.2）。,适度的人类干预,表4.2 一些欧洲国家林地恢复大小（hm2）,4.1.3 制定恢复计划,如果保护区仍具有非天然特征，就需要积极的管理，进行适度的干预。主要是通过移除非本地物种，重新引进消失的物种，以恢复生态系统的自然活力（表4.3）。如加拿大Point Pelee国家公园的恢复措施不仅包括居民的阶段性迁出，还包括人工造林等。,适度的人类干预,表4.3林地恢复中最小的和有限的干预策略（Peter Buckley et al.，2000）,4.1.3 制定恢复计划,理想的恢复区域面积应该足以承受干扰，如在湿润的落叶林中每年1%的干扰率意味着每年干扰1hm2

14、的森林，需要提供100hm2的同类森林。Pickett&Thompson（1978）将岛屿理论应用于自然保护中，指出一个有效的保护区必须具有足够的面积保持物种生存与灭绝之间的平衡。森林恢复方案中，最小动态平衡面积（MDA）因森林类型的不同而有差异：易发生火烧的森林需要较大的面积，以适应火烧袭击并能够在较短的时间内恢复；而湿润的温性林需要较小的面积即可达到同样的平衡。为保证足够安全，理论上需要增大MDA以抵御周期性干扰。这个原则在保护大的，不受或少受干扰的区域中是很重要的，如美国的黄石公园。,4.1.4 林地恢复影响因素,气候变化和污染已经严重影响了森林的结构。通过对犹他刺柏（Juniperus

15、 osteosperma）的分布研究表明，在过去4500年中刺柏的分布发生了很大变化：大约2500年前的气候变冷破坏了许多刺柏林，随后的气候变暖又使该物种得到恢复。最近气候进一步变暖，再加上放牧、火烧等综合作用加速了刺柏的迁移。英国南部橡树250年来的记录表明自从1736年有记载以来，其落叶时间提前了一周左右。污染研究同样表明即使偏远的森林地带也不能躲过环境变化的影响。对欧洲森林健康追踪调查的结果显示，大气中CO2、O3、氮氧化物、硫氧化物含量的增加对森林产生了明显的影响。,气候变化和污染,4.1.4 林地恢复影响因素,随着森林日益破碎化，岛屿生物地理学理论预测，现存的碎块会更加孤立。破碎化增

16、加森林内部的物种的脆弱性，限制了它们的扩散和迁移，也限制了营养物质的循环。破碎化还提高了边缘与内部的相对比例，一些经验认为边缘效应会渗透到森林内部50150m，但在热带森林中边缘效应对距离林地边缘15km的物种也会产生影响。具有广泛栖息地的物种，尤其是大型食肉动物和食草动物，对这种破碎化过程更为敏感，这些物种对生态系统的完整性具有重要的意义。不仅需要保护森林核心区，还需要提供一定的缓冲区域。,破碎化和商业砍伐,4.1.5 林地恢复的原则和方法,地域性原则不同区域具有不同的生态环境背景，如气候条件、地貌和水文条件等，这种地域的差异性和特殊性就要求我们在恢复与重建退化生态系统的时候，要因地制宜，具

17、体问题具体分析，不能照搬照抄，而应在长期定位试验的基础上，总结经验，获取优化与成功模式，然后方可示范推广。,恢复的原则,生态学与系统学原则生态学原则包括生态演替原则、食物链网、生态位原则等，生态学原则要求我们根据生态系统自身的演替规律分步骤、分阶段进行，循序渐进，不能急于求成。另一方面，在恢复与重建时，要从生态系统的层次上展开，要有整体系统思想。根据生物间及其与环境间的共生、互惠和竞争关系，以及生态位和生物多样性原理，构建生态系统结构和生物群落。,最小风险与最大效益原则由于生态系统的复杂性以及某些环境要素的突变性，加之人们对生态过程及其内在运行机制认识的局限性，往往不可能对恢复与重建的后果以及

18、生态最终演替方向进行准确地估计和把握，某种意义上，退化生态系统的恢复与重建具有一定的风险性。生态恢复又是一个高成本投入工程，在考虑当前经济的承受能力的同时，又要考虑生态恢复的经济效益和收益周期，这是生态恢复与重建工作中十分现实而又为人们所关心的问题。保持最小风险并获得最大效益是生态系统恢复的重要目标之一，这是实现生态效益、经济效益和社会效益完美统一的必然要求。,4.1.5 林地恢复的原则和方法,恢复的原则,（1）封山育林这是简便易行、经济省事的措施。中国南方封山育林可为阔叶树种创造适宜的生态条促使被破坏的林地的林木生长，或针叶林逐渐顺行演替为保持土地能力较高的针阔叶混交林，进而顺行演替为地带性

19、的季风常绿阔叶林。,（2）透光抚育即在先锋林中，对已生长着的一些建群树种进行透光抚育，或择伐一些先锋树种的个体以促进建群种的生长，尽早形成地带性植被，顺行演替为生态效益最高的地带性顶极群落.,（3）森林管理合理的管理是林地恢复中必不可少的措施，如禁止乱砍滥伐林木，将所有风倒木、枯朽木都留在原地，让其腐烂在林地增加林地有机质等。应该把森林的生态作用和采伐利用结合起来，在充分发挥森林防护作用的同时对实现对森林的利用。,（4）火烧迹地火烧迹地是通过火烧的手段把地表厚厚的植被烧掉，使其裸露出土壤。火烧后不但使土壤裸露出来，而且草木灰又是天然的肥料，有利于林木生长。但火烧必须选择好季节、时间，做好安全工

20、作，否则会酿成大事故。,4.1.5 林地恢复的原则和方法,恢复的方法,（5）效应带、效应岛造林方法采用效应带和效应岛的方式营造人工针叶林，与天然阔叶树形成针阔混交，这样可以充分发挥边缘效应作用，提高林分生长量加快森林的恢复速度。如在生有山杨、白桦等阔叶树的火烧迹地上，每栽植24行针叶树，中间设一个46m宽的阔叶树保留带，为诱导和培育天然阔叶树创造适宜生境条件，针叶树和阔叶树镶嵌分布，形成有序的针阔混交林。,（6）林分改造任何单独的造林系统都不能准确模拟自然干扰的规模和性质。不过，有些系统和自然状态的系统在结构和年龄组成上比较相近。从表面上看大面积伐木就与火烧使天然林受到的破坏来很相似。简单地说

21、，小面积伐木（0.010.05hm2）去掉一些树木形成“补丁”，这样可以有效地保持一个封闭性和连续性的树冠层。一定时间内砍伐较大一片（如0.25hm2或更多），对喜光树木有好处。许多森林都种植非本地物种，这种恢复方法只能达到有限的目的。但是，如果恢复林地和天然林之间有过渡林存在，并进行一些商业性操作以保持合适的物种多样性就能使系统达到一个平衡。日本横滨国立大学教授、著名植被生态学和环境保护学家宮脇昭（Akira Miyawaki）先生提出了宮脇造林法，,4.1.5 林地恢复的原则和方法,恢复的方法,宮脇造林法与传统的造林方法，以及根据自然演替恢复森林相比，有以下不同：一是用该方法营造的森林是环

22、境保护林，而不是用材林和风景林。二是造林用的种类是乡土种类，主要是建群种类和优势种类。并且强调多种类、多层次、密植、混合。三是成林时间短。根据演替理论和自然条件，一般的森林演替从荒山或没有树木的土地开始，到最终森林形成，至少要200500年，或上千年，而宮脇法通常只要2050年，时间缩短了。四是管理简单，用宫胁法造林，一般在开始13年进行除草、浇水等管理，以后就任其自然，优胜劣汰，适者生存。宮脇教授认为，不管理就是最好的管理。,4.1.5 林地恢复的原则和方法,恢复的方法,（7）扩大现存林地面积除了长期处理小的恢复区域策略外，扩大现存林地面积也是一种可选择的方法。通常的方法是通过建立缓冲区将小

23、的几块林地连接起来，以避免在孤立区域内生物多样性减少。该方法包括在周围农田或草地中种植人工林地以保护核心区域，但需满足以下条件：有可种植区;新建林地应该能迅速发展其自身的动态结构，同时能够为关键种的生长提供完整的生境;新建林地能被目标物种很快定居;新林地的组成与原始林地相似。,4.1.5 林地恢复的原则和方法,恢复的方法,由于农田和草地的土壤条件与原来林地的土壤条件有很大差别，需要很长时间才能把农田和草地生态系统转变为森林生态系统。扩大林地有很多方法，两个关键的变量就是扩大后森林面积增加量和林地的分布模式。小的林地可以单个扩大，也可连在一起形成一个大林地，具体方法见图4.3。,4.1.5 林地

24、恢复的原则和方法,恢复的方法,新林区（阴影部分）可以与现有的林地相邻，以（a）缓冲或（b)将林地连在一起相成连续或不连续的单位，两者均可用于指定的造林区或（c)“封闭”，与半天然林密度相关。仿Peter Buckley,Satoshiito,4.1.5 林地恢复的原则和方法,实例1加拿大安大略湖西南部Point Pelee国家公园森林的恢复,实例2 英国苏格兰本地松林的恢复,实例3 德国的森林恢复与管理,实例1加拿大安大略湖西南部Point Pelee国家公园森林的恢复,（1）背景Point Pelee国家公园是加拿大最重要的保护区之一，是国际著名的观鸟胜地。该区域在1918年被指定为国家公园

25、之前，其中的北美乔松（Pinus strobus）已经消失了。成为国家公园之后，土地利用倾向于生产水果、蔬菜以及娱乐和居住。到1960年，公园内建造了600所别墅和数不清的道路，每年有七十万人来参观。,（2）恢复策略1963年，国家公园的员工启动了一项恢复管理措施以减缓人们利用公园带来的负面影响。在过去的35年中，大部分别墅和道路都被拆除。并采取如下措施：种植灌木，改善地形与水文条件，控制非本地植被。过度放牧会对恢复进程产生不利影响，在20世纪90年代初，赶走了一些牧群使其密度由40头/km2降至11头/km2，促进了草本植物和灌木丛的更新。,（3）结果结果表明该地区的植物群落经过长时间恢复后

26、其组成与参比地点的植被组成越来越相似。恢复的程度与土壤湿度、树冠层盖度有确定的联系。随着恢复的进行，非本地物种数目下降，非本地杂草也有很大程度的减少，主要是由于干扰停止，森林覆盖增加。,（1）背景苏格兰高地的松林是欧洲西部的非本地树种，孢粉学研究表明松树花粉一直减少，这反映了气候的变化，尤其是在西部高地形成了泥炭沼泽，就将森林限制在低纬度或者可以得到灌溉的地方（oSullivan,1977）。自从中石器时代起，由火烧、放牧牛羊等人为原因对森林产生的影响越来越大。到中世纪仅剩下4%。而放牧和后来鹿的践踏阻止了森林的恢复，仅保留了一些天然次生林（Forestry Authority,1994）。,

27、（2）恢复策略a.通过自然恢复扩大林地面积 将鹿的数量到最初水平以促进其自然恢复是一个解决办法，另一个办法是重新引进狼（Canis lupus）。b.植树造林 在那些本地松林已不存在，但是植被、土壤和位置的历史纪录表明条件适合的地方，种植本地树是可行的。在过去是松林的地方，通过控制放牧重新引进本地树种。c.移除非本地人工林 许多本地松林都被非本地物种包围，包括非本地松树，产生了外来种入侵和基因流等问题。森林委员会在一些地区内实施了方案以去除非本地种，降低放牧压力。,（3）结果从1988年以来，许多计划已投入实施：恢复了3000多公顷的现存林地，种植了11000hm2的本地林。与苏格兰合作的项目

28、包括70多个子项目，对全苏格兰近400个林地采取措施（不是所有的松林），到2001年止，总共投资2700万英镑。该合作对松林的前景很重要。政府不同部门之间政策上的合作、志愿者、私人对于使保护行动在将来的利益最大化起了很大作用。,实例2 英国苏格兰本地松林的恢复,实例3 德国的森林恢复与管理,温带森林的恢复,热带雨林的恢复,热带干旱林的恢复,4.2 热带雨林的恢复,热带雨林是地球上生物多样性最多的生态系统，尽管占地不到地球面积的7%，却为一半以上的植物和动物提供了栖息地。随着工业化的发展，大片的热带雨林遭到破坏，除了伐木所造成的破坏以外，数百万公顷的低地热带雨林已经或正在转为他用。在亚马逊河流域

29、和中美洲，大面积的热带雨林已被砍光、烧光，转化成为草场或不毛之地。导致森林破坏的因素很复杂，如过度放牧、伐木出口、农业、人口增长、居住和火烧等；各因素之间又相互作用，导致森林破坏加剧。破坏热带雨林所带来的最大灾难是生物多样性的丧失。随着热带雨林的减少和破碎化，很多物种都失去了它们的栖息地，生物生存和家畜品种所需要的野生基因型和医药资源也严重流失。热带雨林的破坏对碳循环、土壤稳定性、水循环和生物多样性都有深刻影响。森林退化导致大量CO2和其他气体释放到大气中，影响全球气候，估计人为排放CO2中有23%是由于热带森林被毁引起的。,4.2 热带雨林的恢复,恢复的限制因素,加强恢复的策略,热带雨林恢复

30、的实例,小结,4.2.1 恢复的限制因素,4.2.1 恢复的限制因素,1 种子的可获性（Seed Availability）缺乏种子是限制恢复的主要因素，主要是缺少种子传播途径。因此，如果要使农田恢复到森林，需要将热带雨林树种的种子播种到农田中。2 种子萌发率（Seed Germination）草地中的种子必须能发芽才能长成树苗。比较草地和原始林的发芽率得到有些物种在草地中发芽率相当低，但是不能认为发芽率是限制恢复的主要因素。3 竞争（Competition）在已经获得树苗后，限制树苗生长的因素包括与入侵性植被竞争、微气候条件、火烧、缺乏土壤营养物和食草动物等，这些因素均会阻碍树苗的存活与生长

31、。,4.2.1 恢复的限制因素,限制树苗生长最主要的因素是入侵性物种，它们是人工植入或者是土地废弃后迅速侵入的。这些竞争性物种以多种方式限制恢复，包括遮荫、竞争土壤水分、营养物质和阳光，释放化学物质等。4 微气候和火烧（Microclimate And Fire）微气候条件也会影响树苗的存活和生长。农田的光照、空气质量和土壤温度比森林高，但土壤湿度比森林低，外来牧草能够适应强光和低的土壤湿度，这样微气候条件对种子发芽、树苗生长有负影响。在有明显干季的区域，火烧会严重阻碍树苗的生长，由于滥伐，引起降雨量减少，火烧越来越普遍，次生生长区太阳辐射增强导致植被含水量下降。大多数热带雨林树苗不适应火烧，

32、火烧引起的损失使其退回到好几年前，这时牧草会很快重新生长。,4.2.1 恢复的限制因素,5、土壤营养物和微生物群落（Soil nutrients and microbial communities）热带废弃林中营养物质的缺乏限制了树苗的生长，而磷是最常见的限制因素。有限的营养物质是否限制恢复是不确定的。6 食草动物（herbivores）食草动物是阻碍树苗存活和生长的一个因素，有些地方食草动物是限制恢复的主要因素。Nepstad（1990）报道，种植在废弃农场中的4种树的树苗16天后有3080都被切叶蚁（Atta sexdens）破坏了。Holl&Quiros-Nietzen（1999）用本地

33、树种作实验发现，64的树苗（0.10.5m高）在2年内被兔子破坏。热带雨林中食草动物的影响不容忽视。,4.2.1 恢复的限制因素,7 社会因素（social factors）社会因素往往是恢复的首要限制。例如大多数恢复方案实施主要的障碍就是资金和土地用途。尽管进行恢复的林地通过伐木和其它活动可以提供长期收入，但农业、畜牧等得到的短期收入会失去。所以应该尽量使多种土地用途与人们的短暂需求相平衡，保持生态系统的服务性。森林覆盖率变化反映了一系列复杂的因素不仅仅指人口数量，还有消费水平、消费模式和技术水平。热带雨林中提取的许多资源都被其它国家所消耗，如大多数木材被运往日本、欧洲和美国。所以人口控制、

34、满足人们基本需求消费模式的变化都是热带雨林保护和恢复的必要组成部分。,4.2.2 加快恢复的策略,1 种植本地种树苗加速热带雨林演替的通用方法就是种植生长快、耐干旱、能在低营养水平下生长的本地物种。种植树苗会提高恢复进程中的多样性，改善土壤结构和土壤营养物质的利用性。乔木能在恢复过程中调节气温和土壤温度，最终，所种的树苗会形成树冠层结构，为鸟类提供栖息地，促进种子的传播。热带雨林中树苗的种植和维护也面临挑战。2 种植非本地种树苗作为保护树由于有些地区缺乏产生本地种树苗的苗圃，加上树苗生长速率慢、低存活率等使得这种方法受到限制。因此，种植非本地树种是促进恢复的替代方法。使用非本地种作为保护种要充

35、分考虑到其入侵性，潜在扩散能力和改变土壤化学成分的能力。,4.2.2 加快恢复的策略,3 残存树的作用和小面积植树天然林中残存树在增加种子传播途径、改善微气候条件和提高土壤营养水平方面起重要作用。河流廊道的林带和防护林带都可以作为动物活动和种子传播的重要走廊，还可以提高树苗的存活率。因此，在砍伐区留下一些树及在农田中种植或保留一些树，会产生双重作用：当土地作农用时可以改善生境质量；当土地废弃时又可以促进恢复。单独的树和孤立的小片林地在促进种子传播，树苗存活、生长方面的重要作用，意味着小面积植树可能是促进恢复的有效的方法。研究发现小片的乔木和灌木林地在废弃的草地中会快速蔓延，因此，小片种植不仅是

36、低成本有效的，而且还会形成该生态系统空间的多样性。,4.2.2 加快恢复的策略,4 种植灌木灌木在改善废弃热带草地的不利条件和促进演替方面有很重要的作用。许多灌木可以吸引鸟类，增加种子传播几率。在演替的早期阶段，种植灌木可以促进乔木树苗的建群，加速林地的恢复。5 建造人工鸟栖结构（Artificial Perching Structures）人工构筑鸟巢也是促进恢复的一种方法，尤其是在缺乏残存树木的草地中。热带雨林有50%90%的乔木和将近100%的灌木靠动物传播种子，因此增加人工鸟栖结构可以吸引鸟类进入草地，从而使种子扩散增加。,4.2.2 加快恢复的策略,6 去除现存植被（Clearing

37、 Existing Vegetation）高密度的外来牧草和其它的早期演替植被会阻碍林地的恢复，因此，需要降低其覆盖密度以促进恢复。使用入侵性较弱的植被阻止草的生长是经济有效的生态策略。7 火烧尽管一个区域废弃时使用火烧的办法有助于恢复，但火烧会破坏大多数木本植物树苗，这就使演替进程倒退了。在干季热带雨林恢复中应该防止火烧的发生。是否使用火烧，火烧的强度以及在多大的范围使用等还需要进一步研究。,热带雨林恢复的实例,实例3 广东电白热带季雨林恢复,森林恢复样地概况热带季雨林的恢复实验地位于广东电白县的沿海台地上，属热带北缘地区。由于近百年的砍伐和开垦，当地原始林已基本消失，水土流失严重，生态环境

38、恶劣。自1959年起建立了一个结构模拟当地地带性植被的人工阔叶混交林。,森林恢复的方法与步骤重建先锋群落（19591964）：在光板地上，采取工程措施与生物措施相结合但以生物措施为主的综合治理方法。工程措施包括开截流沟和筑拦沙坝等，生物措施是选用速生。耐旱、耐瘠的按树、松树和相思树重建先锋群落。配置多层多种阔叶混交林（19641979）：在20 hm2的先锋群落迹地上，模拟热带天然林群落的结构特点，从天然次生林中引入了黎葫、铁刀木、白格、黑格、白木香、等乡土树种和大叶相思、新银合欢等豆科外来种种植。混交方式有小块状、带状和行混等。,森林恢复后的群落结构在森林恢复过程中，先后引种了320种植物，

39、分属230属70个科。数量较多的种类有竹节树、黎葫、铁刀木、白格、黑格、白木香、大叶相思、新银合欢等树种10个。群落层次的形成为使群落生境进一步分化，从而使适应群落生境的新的种类入侵和发展创造了条件，群落利用资源更加充分，群落可以获得更高的生产力，从而使群落向着地带性植被类型方向发展（Tanne，1980）。,森林恢复后的功能退化生态系统恢复后，其生物量与生产力均有较大的增加。水土侵蚀会得到控制。基本接近天然林的水土保持能力。据李志安等（1995）对小良造林前后土壤的成分分析表明，植被恢复后土壤的理化性质趋于好转。光板地的土壤肥力有减少的趋势。经过30余年对混交林和光板地的温湿度比较观测发现，

40、混交林的年均气温、气温年振幅均比光板地的低，而相对湿度和最低湿度均光板地的高。,4.2.4 小结,尽管对热带雨林恢复的研究越来越多，但我们对其的了解仍然很少。因为大多数的研究主要集中于植物的生长，对地下过程和恢复行为对动物群落的影响研究却很少，但这恰恰是很关键的。因为生态系统里的高多样性的昆虫、鸟类、哺乳动物和两栖动物是协同进化的。另外，对有关恢复成功一些过程信息如营养物质和水循环状况等也了解甚少。热带雨林恢复的一个主要障碍就是系统的高度可变性。在大多数热带森林中，地方性流行病的发病率极高，并且土壤、气候梯度在很小的距离内就发生变化，因此适合恢复的树种在小的空间范围内就变化很大，限制恢复的因素

41、也有类似的变化。因此，恢复策略研究结果的应用具有局限性，一种研究结果可能只适合某一特定地区的情况。所以可以进行定点研究，这种研究强调在特定位点进行小规模实验的重要性。,温带森林的恢复,热带雨林的恢复,热带干旱林的恢复,4.3 热带干旱林的恢复,研究概况,恢复的影响因素,研究的初步结论,4.3.1 研 究 概 况,研究是在哥斯达黎加西北部的Guanacaste保护区进行的，保护区的面积为110000hm2，目的是观察一个经过严重破坏的干旱林生态系统是否能恢复。对保护区的生物物理单元恢复进行详细研究从1580年以来一直在进行。从恢复角度看，保护区的研究已经明确表明一个大面积的经过长期破坏的热带干旱

42、林草地/次生林通过停止人为火烧、农作灌溉、狩猎和伐木等活动，就能进行自然恢复。保护区是在景观水平上进行的恢复。恢复的时间期限是几百年到上千年，不同的地方所需时间有所不同。,4.3.2 恢复的影响因素,1 季节性（Seasonality）保护区每年干湿季的降雨量波动对恢复进程有很大的影响。首先，每年会有约6个月的干季，在干季里即使是砍伐很少林地，也很容易破坏恢复进程，阻止后续的木本植物演替过程并有利于草本植物进入。其次，在变化的环境中进化的生物有机体比在条件不变的环境中进化的要更适应环境。干旱林中的生物有机体是经过长期选择的，更能经受火烧、伐木、狩猎和放牧等干扰的影响。成千上万种动物会在干季时迁

43、徙出去，湿季时再回来。具有高移动性的生物在恢复过程中尤其具有入侵性。2 火烧（Fire）保护区恢复过程并没有解决是否要人工放火的问题，但是，确实应该弄清是否需要不时的人工放火以保持“控制”，便于与附近几十年或几百年后重新生成的林地作比较。每年烧出4个“火区”，大约9hm2。保护区最终的长期管理计划将在至少3个区域烧出几百公顷的火区。如果设计的好，火烧过的区域将是保护区防火线的一部分，可以用来隔离天然火烧的破坏。,4.3.2 恢复的影响因素,3 种子库（Seed Bank）附近存活的森林碎片中植物每年一次或几次的繁殖，是保护区干旱林恢复中真正的“种子库”来源;恢复区有另一个植物源:老的草地有很多

44、能够迅速发芽并生长的树桩根芽。尽管它们在恢复过程中可能需要几十年才能具有繁殖能力，但这些植物是一种“活着的枯木”，当森林演替开始时对早期生物多样性积累具有重要作用，尤其是当林地面积有只有几公顷时。4 种子扩散（Seed Dispersal）森林碎片中的种群是保护区开始恢复过程中动物、植物和有机体的来源，种群间的距离和风向是最重要的。“森林碎片”中可能已经丢失了原有的种群。只有通过积累这些碎片中的种子产量才能使森林恢复后的种子雨具有整个区域的物种组成。,4.3.2 恢复的影响因素,5 土壤（Soils）保护区干旱林土壤包括8500万年前风化的蛇纹岩、海边沉积物、风化的火山凝灰岩、几十年到150万

45、年之久的岩屑和死火山发源地的土壤等。所有这些源头（单一的或混合的）侵蚀后的冲击物形成了目前的森林土壤。通过管理保护区土壤进行恢复的一个典型的例子就是将经过处理过的桔子皮散落在长满了双子叶草的草地上，厚度1030cm。这种处理方法得到了510 cm厚的黑色沃土，而原来这里是坚硬的、营养物质缺乏的草地土壤。这种沃土能供养50100种草（包括蓑衣草和牧草）和小木本植物，形成50100cm高的稠密林。,4.3.2 恢复的影响因素,6 常绿树（Evergreen Trees）恢复中的植被，不管是幼龄树还是已达到具再生能力的成熟阶段的树，模式都相同，但都具有常绿性。恢复早期，残留的半落叶成熟林的小片林地是

46、脊椎动物在雨季的集中区，它们为脊椎动物提供树荫，干季时提供湿润的土壤、筑巢的树和树洞，提供不同的种子和果实。从落叶性到半落叶性森林的演替，保护区食草动物会受到强烈的影响。,4.3.2 恢复的影响因素,7 生态岛效应（Ecological Insularity）保护区不仅仅是一个特殊的复杂的不均匀次生演替体系，同时它正在慢慢的成为农业区域中的生态岛屿。保护区作为一个生态岛屿，是多种生境的一个万花筒，每个生境最后都有一个新的生态平衡密度和微地形分布。观察多生境演替的最后结果时，同时也看到了所遭受的损失。如由于鹿种群数量的下降和生境面积缩小，美洲狮（Felis concolor）在保护区中的密度下降

47、。8 外来物种（Introduced/Invasive Species）几乎所有的物种都是引进的，即这些物种是在150万年前一次大的火山爆发后引入的，基本上所有的生物分布在从北部的高纬度地区到南部的高纬度地区。随着草地恢复成森林，物种数量和微地理特征发生变化，一些甚至在当地已灭绝。成千上万的毛虫曾经在保护区森林边缘数量极多，后来很少。蝗虫在原来的草地很普遍，后来数量极少。,4.3.3 研究的初步结论,1985年保护区最初目的是全面恢复干旱林生态系统。但是很快发现东部附近的湿润林，甚至再向东部的雨林是干旱林中生物的季节性避难所。当全球变暖时，保护区干旱林越来越干，越来越热，它们作为较湿的生态系统

48、对干旱林生物非常重要。于是，开始关注湿润林和雨林草地及其恢复进程。保护区已经通过耕地、火烧、种植树苗和菌根结合体使用等建立了一些森林区，而且草地-森林嵌合体更容易恢复。,4.3.3 研究的初步结论,商业性种植能在35年内去除保护区内的草地。在整个热带地区种上高纤维树种之后，大约1年后树冠层就会郁闭，浓密的树荫会将草杀死，恢复过程中很快就会形成一个多种雨林乔木、灌木和藤本植物的群落，还会产生小脊椎动物群落，同时也有附近雨林中的物种。管理68年后，就可以将开始种植的高纤维树砍伐掉，可以出售以资助保护区的恢复。这种方法作为农业景观管理的一部分用于恢复退化的热带森林生态系统。恢复过程本身就是一个生物工程，其中包含道路、建筑物、生物降解场所、动物控制、旅游设施和对野生林地生物多样性保护等，一旦恢复进程运行，几百年后成为成熟林。,The end Thank you!,