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森林生態系統——森林生態系統工作的新進展

發布時間:2020/5/28,瀏覽人次:3182

森林生態系統工作的新進展


一、農林系統

1. 什么是農林系統

    國際農林業研究委員會(iCRAF)指出, “農林(agroforestry)是一種土地利用系統和工程應用技術的復合名稱,是有目的地把多年生木本植物與農業和牧業用于同一士地經營單位,并采取同一或短期相同的經營方式,在農林系統中,在不同組成之間存在著生態學和經濟學方面的相互作用。"

    近年來,一些國家和一些國際開發機構已將發展農林作為農業增產和防止土地退化、控制熱帶和亞熱帶地區的毀林、保護生態平衡和改善農村貧困的重要途徑。農林系統是把農、林、牧、漁等種植業和養殖業結合起來的新體制,是以林木為基礎,農業為主體的農、林、牧、漁結合的人工復合生態系統。它是利用生態工程原理,發揮樹林具有比較長期穩定的生產力,生產食物、木材、飼料和燃料等產品能力和防護農業的功能,進行時間、空間上多層次安排,把種植和養殖工作統一組配,形成合理的多種功能流,提高單位面積上的生產量和經濟效益,并能提高生態系統的穩定性,減少水土流失進一步改善環境條件。在國際林聯和國際生態學會的促進下,聯合國糧農組織(FAO)也已把它作為重點項目予以支持。

    自古以來,人類就積累了農、林混作的經驗。中國農、林混作已有千年以上歷史。近年來,南北方都涌現出許多新型的農林系統。如我國南方丘陵山地的“果藥”、"果薯”、“林糧”,河北的棗糧,云南的膠茶間作等。

2.農林系統結構特點

    農林系統與傳統農田系統和林地系統的不同首先表現在結構特征方面:①系統組分。農林系統是指在同一地塊上既包含木本植物又包含農作物或動物的一種土地利用形式。如我國南方的農桐系統,是在旱地農作物中引入多年生植物泡桐,在傳統的小麥、芝麻、紅薯、豆類中又引進了玉米,擴大了棉花和豆類種植比例,像“桐—麥—苞—棉”、“桐—麥—苞—豆”等,使旱田接近生態位飽和。這種系統有利于控制病蟲害,還可增加新產品、提高經濟效益。②空間結構。農桐系統中由于泡桐的引入,地上部分利用高度增加到500~800cm,地下部分的利用深度增加到100~150cm,使垂直空間上農田生態位拓寬了320~650cm,空間上得到了充分利用。③從時間結構看,農林系統利用是連續的。從傳統的農田種植系統對生長季的利用,小麥218天和芝麻94天,改變為農桐系統有泡桐(展葉期)的216天、小麥218天、玉米109天和棉花136天。

    以上表明農林系統是一種多組分,時間、空間上配置合理,物種間互惠共生。有利于對光、熱、水、土地資源的充分利用。

3.農林系統的功能流簡況

    農桐系統分析表明,光能用率:農桐系統為0.5951%,農田系統只有0.2760%,光能利用提高了0.319%。②農桐系統投入輔助能密度比傳統農田系統有所提高,其產出生物能密度大大高于農田系統。③能量產投比:農桐系統為5.781,農田系統只有3.705。

    在物質流的分析表明,農林系統中農田產出的氮、磷、鉀營養元素總量中,用于種植、養殖和加工各業進行再生產的比率比傳統農田的提高7.2%。這是發揮了農林系統中物質多級循環利用的特點。

4.農林系統的環境效應和經濟效益

    農林系統發揮了多年生木本植物和一年生農作物在生態學上的互補作用,使農田小氣候得到改善,盛夏酷暑時的降溫,相對濕度的提高,土壤含水量和養分的增加等,實現土壤的持續利用。

    由泡桐和農作物組成的互惠共生系統,不僅可多產出木材,而且能改善農田小氣候,但隨著樹齡增長,樹冠對農作物遮蔭程度加大,農作物受光條件發生了改變。據研究,由于泡桐展葉期在5月初,錯開了小麥的生育盛期,無不良影響;對喜光作物棉花,3年生泡桐樹蔭下的光照強度都在6.0*104lx以上,基本上能滿足棉花生育對光的需要,無不良影響,但5年生樹下蔭影對棉花有明顯不良作用,棉花現蕾開花期推遲7~10天,脫落率提高10%左右。

    由于充分利用了光、熱、水、土資源,增加了經濟效益。據1992年調查,農桐系統“桐—,其中3年生泡桐農林系統合計1hm2產值為7987.5元,比傳統農田種植系統“小麥—芝麻" 1hm2產值增加4440元。

 

二、森林多功能綜合效益的研究

    森林已被人們稱為多價值(versatility)的生態系統。森林生態系統服務是多方面的、長遠的、巨大的。

    為了闡明森林的多種功能及其綜合效益,需要對各類天然林、人工林的功能和效益進行研究和評價。目前許多國家正在開展森林生態系統綜合研究,以掌握和了解各主要樹種生理生態測定指標和參數;各類林分能量利用效益,水分平衡狀況,養分循環效率等多項背景參數。

    在各項數據的基礎上,評價該系統在生物圈物質及能量平衡中的作用和地位。評價各類生態系統服務的價值。目前,一些發達國家是注意綠化、保護森林、改善人們生存環境的質量。如聯邦德國對每公頃森林每年投資40馬克,用于生態保護、用于休憩和療養環境的利用,發揮森林的綜合效益,而為林業生產木材投資6馬克。然而發展中國家森林面積銳減,特別是亞、非、拉熱帶地區,這不僅對當地環境的破壞,而且對整個地球生態系統有各種各樣的影響。

    世界熱帶林的分布和采伐的狀況是:南美洲23個國家有森林面積8.975億hm2,每年砍伐燒毀森林412萬hm2;非洲37個國家有森林總面積7.031億hm2,每年毀壞133萬hm2;亞洲16個國家有森林總面積3.365億hm2,每年損失森林182萬hm2。如此種種,森林生態系統每年的迅速減少,給木材、林副產品、給動植物(特別是那些瀕危、珍稀物種)、給人類都造成什么直接的和間接的影響?對自然災害、干旱和洪澇、全球變化等環境又帶來什么嚴重和長遠的影響?這些都是全人類關注的課題。

 

三、森林生態網絡系統工程

    目前許多國家大力從事森林生態系統長期定位觀測的研究,按照分類經營的要求,以了解各類林分狀況,統一規劃,最大限度發揮森林系統功能。美國、日本、聯邦德國等國家,至少已進行了20余年的長期定位觀測。

    我國在20世紀60年代初開始建立森林生態定位研究站,后停滯10余年。于20世紀80年代又逐漸興起。彭鎮華等(1999)提出中國森林生態網絡系統(forest eco-net-work system)工程的建立,總體戰略目標是通過保護好現有植被、擴大森林覆蓋率,提高森林質量,建立起完善的生態體系,以點、線、面相結合的網絡形式使之能長期保持森林多功能、多效益、多方位整體作用的目的。網絡的核心是現存的各個自然森林生態景觀和較大面積的人工林地。該系統工程是根據不同的自然環境、經濟和社會狀況,將各種不同的森林生態系統分類經營。所謂分類經營是針對特定的環境問題建設特定的防護林體系和商品林。

    我國是一個自然環境十分復雜的國家,必須建立森林生態系統長期定位觀測站。提供多方面的數據,根據長期觀測結果,進行分項管理。

 

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——摘自科學出版社·蔡曉明編著·《生態系統生態學》·第三篇 自然生態系統·第十四章 第三節

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