森林植被恢复阶段生态环境动态变化研究

【作者】 龚直文； 亢新刚； 顾丽；

【机构】 北京林业大学省部共建森林培育与保护教育部重点实验室北京林业大学林学院；

【摘要】 由于过去人类对森林的严重破坏和不合理经营,过量的采伐和破坏,致使我国森林资源退化,环境问题包括水土流失、生物多样性减少正在发生并且自然灾害发生频率也在增加。针对不同的退化天然林生态系统,开展系统恢复与重建研究十分迫切。通过了解森林演替规律和退化天然林生态系统恢复机理,指导森林经营管理实践,加快次生林的演替进程,使其尽快恢复到顶级状态。本研究主要对森林演替过程中森林群落结构、森林生物多样性及土壤理化性质的变化进行综述,以便揭示种群特征与环境条件间的相互关系。(1)森林群落的动态变化表现为种群的结构和空间分布格局动态变化上。群落在不同的演替阶段表现出不同的特征。群落的阳性先锋树种在由演替初级向高级阶段过程,其分布格局普遍地表现为由集群向随机分布方法发展。种群格局是种群对环境长期适应和选择的结果,因而种群格局通常反映着一定环境因子对个体行为、生存和生长的影响。(2)植被恢复过程中物种多样性的变化研究。植物群落的演替是以物种组成和群落结构的变化为主要表征的,物种多样性研究成为生态系统恢复过程的重要特征。在森林演替从先锋树种变到先锋与顶级共存局面,最后到只有顶级物种的过程中,优势种总是在不断变化。次生林在演替的中间阶段比起成熟林生长阶段具有高的物种多样性,因为次生林包含先锋树种和顶级耐荫性物种。在较少或没有外界干扰的条件下,无论植被恢复的起始阶段如何,最终都将朝着地带性顶级植物群落的方向发展。(3)植被恢复中土壤理化性质变化研究。在一个特定的立地条件下,生态系统的发展和演替是随着土壤发育的进程而逐渐累进的。在森林植被演替过程中土壤物理性状得到改善,土壤有机质逐渐积累。植物群落的演进,促进了土壤的发育和土壤肥力的提高,同时土壤肥力的提高,又为生态系统的发育和演替提供了基础。在森林植被演替过程中,群落郁闭度也随之增加,群落的发展改善了土壤结构,促进了土壤肥力的提高。当改善后的土壤条件更适合下一代群落生长时,系统就发生演替。这就是生态系统的自我培肥作用,也是生态系统演替的基本动力之一。(4)森林演替阶段划分方法研究。不同的演替阶段群落结构,生物多样性,土壤特征等存在不同。前人对于演替阶段的划分一般都用定性的方法划分不同的演替阶段,判定一个森林生态系统的演替恢复程度,可以从结构、功能和动态等方面找出许多指标对于演替阶段的划分方法至少有5种:①种间联结——最优分割法;②植被年龄;③生理组织特征;④遥感方法;⑤林分平均高和平均断面积;⑥林分特征因子法。(5)存在的问题和今后发展的方向首先,针对不同生态系统使用有植被恢复措施和加强森林经营理论和技术的研究。其次,未来的演替应该加强大尺度范围的研究,充分利用3S技术进行景观植被恢复。"3S"技术手段的发展使得传统植被生态学在研究方法上得以彻底的更新,在研究内容和尺度上得以最大限度的扩展。只有从大尺度上进行植被恢复,整个生态系统才能从根本上得到改善。此外,应加强森林植被恢复阶段划分标准方法研究。由于演替过程的阶段划分是很复杂的,每一个阶段的长短和结构特点都要决定于立地条件、植被和干扰特点。因此定量化划分森林群落演替系列不同阶段是一个关键。今后要寻求简单、直观又能在大尺度上进行使用的方法。最后加强森林植被动态变化机制与恢复生态学研究。影响生态系统功能除了生物多样性,林分结构和土壤理化性质外,还有其它各个方面,如枯落物分解速率、森林小气候及外界干扰等。生态系统服务功能与森林植被的生理生态学特征及周围环境密切相关,因此,为有效快速恢复退化森林植被,急需加强森林植被演替机制与恢复生态学研究,如森林生态系统的稳定性和抗干扰能力的研究、植被退化机制动因分析与建模、不同生境条件下植被快速恢复与重建技术等,为进一步的生态建设提供科学理论支持。更多还原