森林、湿地生态系统主导功能提升技术研究现状及展望

2016-12-17徐高福洪利兴王丽英章德三余启新

防护林科技 2016年1期

关键词：湿地生态系统森林

徐高福，洪利兴，王丽英，章德三，余启新

(1.淳安县新安江开发总公司，浙江杭州 311700；2.浙江省林业科学研究院, 浙江杭州 310023；

3.淳安县科技信息服务中心，浙江杭州 311700)

森林、湿地生态系统主导功能提升技术研究现状及展望

徐高福1，洪利兴2，王丽英3，章德三1，余启新1

(1.淳安县新安江开发总公司，浙江杭州 311700；2.浙江省林业科学研究院, 浙江杭州 310023；

3.淳安县科技信息服务中心，浙江杭州 311700)

摘要森林和湿地的共轭效应事关国家生态安全与经济社会可持续发展。提高森林与湿地的生态服务价值，既是目前森林生态经济研究的新课题，也是国内外森林生态研究发展的新趋势。饮用水源区水源涵养及水质净化功能提升技术、生态旅游休闲区景观价值提升技术、人居环境区彩色健康森林营建技术、湿地公园与消落带湿地植被建设技术是提升森林、湿地生态系统主导功能目前主要的研究方向。

关键词森林；湿地；生态系统；主导功能；提升技术

联合国气候变化框架公约定义森林是指土地面积在0.05hm2以上、郁闭度在10%甚至30%以上，树高至少达到2～5 m的林地。国际湿地公约定义湿地系指不问其为天然或人工、长久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动，或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6 m的水域。森林和湿地是全球两大重要的生态系统，在维护大气、水平衡和生物多样性及物质循环与能量流动中发挥着不可或缺的重要作用，并与人类生存环境息息相关。

1背景和意义

浙江现有森林面积617.24万hm2，包括马尾松(Pinusmassoniana)林、杉木(Cunninghamialanceolata)林、毛竹(Phyllostachyspubescens)林和以青冈(Cyclobalanopsisglauca)、木荷(Schimasuperba)为主要优势种群的常绿阔叶林等；浙江共有湿地5类23型，总面积达111.01万hm2，相当于全省国土面积的10.9%。森林和湿地面积占全省陆域面积的71.5%，呈现森林与湿地交融的地域景观，发挥着森林和湿地共轭的生态效应。

最近中央通过了《生态文明体制改革总体方案》，提出了树立尊重自然、顺应自然、保护自然的理念，发展和保护相统一的理念，绿水青山就是金山银山的理念，自然价值和自然资本的理念，空间均衡的理念，山水林田湖是一个生命共同体的六大理念，进一步明确了生态建设的方向，也说明了我国的生态文明建设已经提升到空前的高度。随着浙江工业经济的快速发展，累积的环境矛盾也不断增多，大气、水体等污染问题突出，区域性、水质性缺水情况加剧，生态环境问题已明显制约着社会经济的健康发展，也严重影响着人与自然的和谐环境。因此，历届浙江省委省政府高度重视生态环境保护和建设，先后提出并实施“生态省”和“绿色浙江”、“两美浙江”建设等重大部署，2010年做出《关于推进生态文明建设的决定》，2013年提出实施治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水的“五水共治”行动，对浙江森林和湿地的建设寄予新的、更高的要求。因为森林和湿地是两大相互联系、具有共轭效应的生态系统，在保持水土、涵养水源、净化水质、改善生态、调节小气候和维护多样性乃至发展生态旅游等方面发挥着重要的作用。然而，不同的森林和湿地具有不同的生态效益。例如马尾松林物种多样性丧失、水土保持功能差、地力衰退明显、受松毛虫危害和松材线虫病威胁严重；又如消落带湿地，受季节性水位涨落影响，生态系统非常脆弱，原本一些无脊椎动物以消落带某些植物为栖息地、产卵场所和食物来源，因为水位的变化使无脊椎动物大量减少，无脊椎动物又是鱼类、鸟类、两栖类的食物来源，最终将通过食物链对这些物种产生较大影响。在浙江的森林结构中，马尾松林等退化生态系统面积和消落带等脆弱湿地面积还很大，现有森林和湿地生态系统的功能还有较大提升空间。因此开展森林、湿地生态系统主导功能提升技术研究，对于践行《生态文明体制改革总体方案》、促进浙江生态文明和“建设美丽浙江，创造美好生活”具有非常重要的意义。

2国内外研究现状

森林能生产大量的木材和其他工业用原料及生物质能源，森林还生产丰富的森林食品，具有明显的经济效益。随着经济的发展和生活水平的提高，森林经营的目标重心已由木质向非木质方向转变，侧重于生物多样性保护、森林旅游、涵养水源、净化水质、净化空气、保持水土、改善环境、森林文化、碳汇经营和调节小气候等多功能生态服务经营[7-14]，使森林更好地服务于人类的生存环境，并已成为现代林业发展的新方向[15-18]。

2.1　森林生态系统功能研究

不同森林类型具有不同的生态服务价值[19]，研究表明，中国南方主要森林类型的生态服务价值：阔叶林>马尾松林>杉木林>湿地松林>柏木林，同样是阔叶林，由壳斗科等树种组成的阔叶林>杨树林>桉树林。就同一生态因子来讲，不同森林类型功能也不尽相同，阔叶林的土壤保育价值>杉木毛竹混交林>杉木林[20]，阔叶林的水源涵养功能高于针叶林[21]，常绿阔叶林的穿透雨量明显小于杉木和毛竹林型[22]；天然青冈林的涵水功能>毛竹林>香樟林>板栗林等人工林[23]，但香樟林的抗水蚀功能要高于毛竹林[24]。就环境保健因子来讲，阔叶林释放的主要为多萜烯物质，针叶林释放的主要为单萜烯物质[25]。阔叶林地的土壤微生物活性高于针阔混交林和杉木林[26]。同是常绿阔叶林，不同演替阶段或自然度的生态功能[27]和森林景观[28]又不相同。综合这一系列研究结果，可以看出，不同森林类型和结构的生态功能静态研究较多，但如何提高生态功能经营技术的试验研究相对较少。因此，树立森林生态经营的新理念，建设多元化、多功能的森林生态体系，提供更多的优质生态产品，成为新的研究课题[29-30]，更多地去研究森林群落多样性及其下层植被对于生态服务功能提升的技术研究，将是森林生态高效经营的发展趋势[31-32]。

2.2　湿地生态系统功能研究

湿地的生态服务功能已为许多研究者所揭示[33-40]，包括调洪蓄水、净化水质、促进旅游、保护生物多样性等，并对此进行诸多生态服务价值的评价。但不同湿地的类型及其利用方式，功能不尽相同[41-44]，许多研究者认为，湿地植被的多样性及其群落的结构与组成是影响湿地生态功能的重要因子[45-48]，也是影响消落带湿地生态功能的先导因子[49]，结合湿地植被建设，营造一种独特的园林湿地类型[50]，对于提升湿地生态和社会服务价值具有重要意义。因此，营造具有物种多样性保护、净化水质、促进生态旅游的湿地公园和消落带湿地植被，将是湿地研究理论面向应用技术、提升湿地生态经济建设的发展方向。

3研究方向与集成创新技术展望

3.1　研究方向

一般来讲，森林为陆生的生态系统，湿地是富有水湿环境下的生态系统，在自然界中，雨水通过森林再流入湿地，森林与湿地具有密切联系，对蓄持水分、净化水质具有非常明显的耦合作用与共轭效应，因此，将森林与湿地两个生态系统进行集成，从山地和湿地森林的群落结构和景观及生态功能角度，通过营造、抚育、更新等技术研究，提升森林与湿地的生态服务价值，既是目前森林生态经济研究的新课题，也是国内外森林生态研究发展的新趋势。

3.2　集成创新技术

3.2.1饮用水源区水源涵养及水质净化功能提升技术采取疏密度调控技术、树种结构配置技术、下木层更新技术、草本层保育技术等技术，综合研究对于涵养水源、净化水质的影响。

3.2.2生态旅游休闲区景观价值提升技术从旅游视野下的新奇性、多样性、天然性、文化性、美化性等角度，根据立地条件和现存植被状况，实行分类指导，开展间伐、择伐、补植、抚育等技术的景观林相改造和群落结构优化调整的实证研究。

3.2.3人居环境区彩色健康森林营建技术从森林健康和人体健康两种健康意义出发，研究彩色森林对病虫危害等健康的响应和萜烯等物质对人体环境保健因子的影响及美学景观的评价。

3.2.4湿地公园与消落带湿地植被建设技术从净化水质、促进旅游、保护生物多样性、改善生态和视觉环境等生态要素，艺术再现自然湿地景观建设湿地公园；探索消落带等困难立地植被恢复技术，分析研究植物及其群落结构的生理生态和净化水质等生态功能及成效评价。

4结语

森林和湿地是国家生态安全的重要组成部分与经济社会可持续发展重要基础。森林、湿地生态系统犹如一部“天书”，需要保持定力，不懈努力，方可读懂、读透。正因为如此，研究森林与湿地生态系统主导功能提升技术永无止境，借鉴国内外先进方法特别是大数据信息处理手段，以创新、协调、绿色、开放、共享的发展理念，争取以更优秀的研究成果为“五位一体”视域下的生态文明建设提供服务。

参考文献：

[1] 徐军，谭莹，吴伟志，等．浙江省森林资源监测数据分析及预测．浙江林业科技，2013，33(3)：43-46

[2]林云举．加强湿地保护建设美丽浙江．浙江林业，2014(B02)：4-5

[3]钟其．当前浙江生态环境领域存在问题及思考．宁波大学学报(人文科学版)，2009，22(3):131-135

[4]徐高福．千岛湖森林健康经营实证研究．杭州：浙江科学技术出版社，2014

[5]吴起鑫，韩贵琳，唐杨．水位变化对湖泊(水库)消落带生态环境影响的研究进展．地球与环境，2009，37(4):446-453

[6]Thorp J H，Covich A P．Ecology and Classification of North American Freshwater Invertebrates．Academic Press，2001

[7]徐国祯．森林生态系统经营—21世纪森林经营的新趋势．世界林业研究，1997，10(2)：15-20

[8]Jönsson A，Gustavsson R．Management styles and knowledge cultures，past，present and future，related to multiple-use and urban woodlands．Urban Forestry & Urban Greening，2002，1(1)：39-47

[9]Larsen J B，Nielsen A B．Nature-Based forest management：where are we going?：elaborating forest development types in and with practice．Forest Ecology and Management，2007，238(1/2/3)：107-117

[10] Cubbage F，Harou P，Sills E．Policy instruments to enhance multi-functional forest management．Forest Policy and Economics，2007，9(7)：833-851

[11] Marco A，Paul R M，Aaron M E，et al．Predicting the impact of hemlock woolly adelgid on carbon dynamics of eastern United States forests．CanadianJournalofForestResearch， 2010，40(1)119-133

[12] John M，Maura F，Marie M，et al．New opportunities and cautionary steps? Farmers, forestry and rural development in Ireland．European Countryside，2010，2(4)：236-251

[13] 杜燕，郑小贤，罗梅．将乐县常绿阔叶林主导功能类型的研究．中南林业科技大学学报，2013，33(2)：39-43

[14] Freund J A，Franklin J F，Lutz J A．Structure of early old-growth Douglas-fir forests in the Pacific Northwest．Forest Ecology and Management，2015，335(1)：11-25

[15] 柯水发，赵铁珍．美国森林健康及林产品产出与生态服务．世界林业研究，2011，24(3)：59-64

[16] 姜俊，陆元昌，谢阳生，等．基于发展类型理念的多功能人工林经营模式研究．世界林业研究，2015，28(3)：1-4

[17] 玉宝，张秋良，王立明．天然林多目标经营研究现状及趋势．西北林学院学报，2015，30(1)：189-195

[18] 刘世荣，代力民，温远光，等．面向生态系统服务的森林生态系统经营：现状、挑战与展望．生态学报，2015(1)：1-9

[19] 韩素芸，田大伦，闫文德，等．湖南省主要森林类型生态服务功能价值评价．中南林业科技大学学报，2009，29(6)：6-13

[20] 王忠诚，文仕知，胡曰利，等．鹰嘴界自然保护区不同森林类型保育土壤效益研究．中南林业科技大学学报，2012，32(8)：52-57

[21] 周重光，柴锡周，沈辛作，等．天目山森林土壤的水文生态效应．林业科学研究，1990，3(3)：215-221

[22] 李道宁，王兵，蔡体久，等．江西省大岗山主要森林类型降雨再分配特征．应用生态学报，2014，25(8)：2193-2200

[23] 黄进，张金池，杨会．桐庐生态公益林主要森林类型水源涵养功能综合评价．中国水土保持，2010，8(1)：46-50

[24] 黄进，张晓勉，张金池．桐庐生态公益林主要森林类型土壤抗水蚀功能综合评价．生态环境学报，2010，19(4)：932-937

[25] 田华林，李玉敏，孟祥江，等．黔南州不同森林类型空气中环境保健因子分析．西部林业科学，2013，42(5)：41-46

[26] 刘继明，黄炳军，徐演鹏，等．河南鸡公山自然保护区典型森林类型土壤微生物群落功能多样性．林业资源管理，2013(1)：76-79(85)

[27] 沈会涛，由文煇，蒋跃．天童常绿阔叶林不同演替阶段枯落物和土壤水文特征．华东师范大学学报：自然科学版，2010(6)：35-44

[28] 陈宗铸，杨琦，秦超．基于DEM的森林景观与自然度空间分异研究．热带林业，2014，42(3)：23-26

[29] 千岛湖森林生态环境现状与经营对策.防护林科技,2007,(1):53-54.57

[30] 徐高福．森林生态经营理念与应用实证研究．中国林业经济，2013(1)：51-53

[31] Stephen N M，Louis R L，Matthew P P，et al．Assessing and comparing risk to climate changes among forested locations: implications for ecosystem services．Landscape Ecology，2014，29(2)：213-228

[32] 宋永昌，阎恩荣，宋坤．中国常绿阔叶林8大动态监测样地植被的综合比较．生物多样性，2015，23(2)：139-148

[33] Richard W，Yong-Suhk Wui．The Economic Value of Wetland Services: A Meta-Analysis．Ecological Economics，2001，37(2)：257-270

[34] Brander L M，Florax R J，Vermaat J E．The empirics of wedland valuation：A comprehensive summary and a meta-analysis of the literature．Environmental and Resource Economics，2006，33(2)：223-250

[35] Gustavson K，Kennedy E．Approaching wetland valuation in Canada．Wetlands，2010，30(6)：1065-1076

[36] 刘加珍，陈永金，陈诗越，等．东平湖湿地水质动态及其净化功能分析．南水北调与水利科技，2014，12(4)：57-61

[37] 韩松，何太蓉，班荣舶．升金湖湿地生态系统服务功能价值分析．中国水土保持，2015(6)：24-27

[38] 马占东，高航，杨俊，等．基于多源数据融合的南四湖湿地生态系统服务功能价值评估．资源科学，2014，36(4)：840-847

[39] 徐松浚，徐正春．广州市湿地植被碳汇功能研究．湿地科学，2015，13(2)：190-196

[40] 李伟，崔丽娟，庞丙亮，等．湿地生态系统服务价值评价去重复性研究的思考．生态环境学报，2014，23(10)：1716-1724

[41] Zhao Tongqian, Xu Huashan, He Yuxiao, et al．Agricultural non-point nitrogen pollution control function of different vegetation types in riparian wetlands：A case study in the Yellow River wetland in China．环境科学学报：英文版，2009(7)：933-939

[42] 马维伟，王辉，王修华，等．甘南尕海不同湿地类型土壤物理特性及其水源涵养功能．水土保持学报，2012，26(4)：195-198

[43] 童春富．植被类型对盐沼湿地空气生境节肢动物功能群的影响．生态学报，2012，32(3)：786-795

[44] 张杰，胡维，刘以珍，等．鄱阳湖湿地不同土地利用方式下土壤微生物群落功能多样性．生态学报，2015，35(4)：965-971

[45] 简敏菲，简美锋，李玲玉，等．鄱阳湖典型湿地沉水植物的分布格局及其水环境影响因子．长江流域资源与环境，2015，24(5)：765-772

[46] 简敏菲，徐鹏飞，余厚平，等．乐安河-鄱阳湖湿地植物群落分布及其环境影响因子．环境科学研究，2015，28(3)：408-417

[47] 朱晓艳，宋长春，郭跃东，等．三江平原泥炭沼泽湿地N2O排放通量及影响因子．中国环境科学，2013(12)：2228-2234

[48] 夏智勇，王力，齐代华．水生植物群落物种多样性与水环境相关性研究．环境保护，2011(5)：39-41

[49] 张永祥，蔡德所，易燃．桂林市青狮潭水库消落带生态脆弱性及其影响因子．广西师范大学学报：自然科学版，2012，30(4)：156-160

[50] 王海霞．园林湿地——一种独特的人工湿地类型．湿地科学，2007，5(1)：7-12

作者简介：徐高福(1963-)，男，浙江淳安人，教授级高级工程师，从事风景园林规划与森林经营工作.

基金项目：浙江省重点研发项目(2015C02SA1F03)；杭州市重点软科学研究项目(20150834M12)

收稿日期：2015-11-13