前言:中文期刊网精心挑选了森林土壤的特征范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。
森林土壤的特征范文1
关键词:林分类型;土壤有机碳;土壤碳密度;土壤养分
中图分类号:S714.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)23-5741-05
CO2在大气层中的积累引起了全球变暖、降水格局改变和海平面上升等全球性问题的发生,威胁着全球生态环境和人类自身生存与发展,因而引起国际社会普遍关注[1]。森林生态系统是陆地生态系统中最重要的碳库,在维护区域生态环境和全球碳平衡方面起着极其重要的作用[2,3]。森林土壤碳约占全球土壤有机碳库的73%[3-5],森林土壤有机碳库贮量的微小变化都可显著地引起大气CO2浓度的改变[5],是全球碳循环研究极其重要的部分。因此,在全球气候变化背景下,森林土壤有机碳库研究已成为全球碳循环研究的重点之一。虽然在黔中喀斯特地区[6]和贵州西部地区[7]已有过不同森林类型土壤有机碳的相关研究报道,但由于森林土壤有机碳库受植被类型、气候和土壤等因素的影响具有较高的变异性,而赤水河下游地区森林土壤有机碳的研究几乎是空白,给该区森林土壤碳储量估算造成了一定难度。为此,本研究对赤水河下游杉木[Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook]林、马尾松[Pinus massoniana(Lamb.) var]林和毛竹[Phyllostachys edulis(Carr.)H. Delehaie]林3种主要林分类型土壤有机碳、碳密度及其垂直分配特征进行了研究,并探讨了土壤养分对其的影响,以期为掌握该区森林土壤有机碳的存储情况,为区域性森林土壤碳库估算及应对气候变化下的森林经营提供科学依据。
1 研究地概况
研究地位于贵州省赤水河下游的楠竹林场,北纬28°27′,东经105°58′。最高处海拔1 730 m,最低处221 m。土壤以紫色土为主。属中亚热带湿润季风气候区,雨量充沛,水热同季,冬暖春早,夏季炎热多伏旱,全年日照少,初夏晚秋多阴雨,立体气候和地区差异显著的气候特点。年平均气温18 ℃(最高41 ℃,最低-2 ℃)。年均降雨量为1 268.8 mm,年均相对湿度82%,年日照时间1 297.7 h;无霜期300~340 d,并随海拔上升而递减,800 m以下地区无霜期300 d,800 m以上地区无霜期210~300 d。其森林植被主要有杉木林、马尾松林、毛竹林、常绿阔叶林等。
2 材料与方法
2.1 样地设置及样品采集
2008年9-10月在赤水河下游的楠竹林场选择相似立地条件的具有代表性的杉木林、马尾松林和竹林3种林分类型,各设置样地3个,样地规格为30 m×30 m。分别对样地进行每木检尺,调查密度、郁闭度、树高、胸径、枝下高和冠幅等因子,并对样地的坡度、坡位、坡向、土壤和岩性等基本情况进行记录(表1)。
在每个样地内按S形挖取3个土壤剖面,将每个剖面分为0~10 cm、10~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm,分别在每层内采集1个土壤环刀和1袋500 g土壤样品。用环刀法测定土壤容重,土壤样品经自然风干后,磨碎过2 mm筛,采用重铬酸钾-外加热容重法测定有机碳含量。土壤养分含量测定按《森林土壤分析方法》[8]进行。
2.2 土壤有机碳密度的计算
3种林分类型土壤有机碳含量随土层间的垂直变化分析发现,杉木林和马尾松林0~10 cm土层与10~20 cm、20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm各土层之间有机碳含量均存在极显著差异(P
3.2 3种林分类型土壤碳密度及其剖面分布
土壤碳密度已成为评价和衡量土壤有机碳储量的一个极其重要的指标[9,13],其大小主要取决于土壤有机碳含量和土壤容重2个重要参数。由表2可知,杉木林、马尾松林和竹林3种林分类型土壤有机碳密度分别为2.18~4.81 kg/m2、1.05~3.93 kg/m2和2.24~3.75 kg/m2,0~80 cm土壤碳密度为杉木林(12.87 kg/m2)﹥竹林(11.73 kg/m2)﹥马尾松林(8.21 kg/m2),不同林分类型间差异均极显著(P
3种林分类型土壤有机碳密度沿土壤剖面垂直分布均随着土壤深度增加而降低,但降低幅度不同。这主要是由于不同林分类型土壤有机碳和土壤容重在剖面上的垂直分布不同。3种林分类型均以0~20 cm土壤有机碳密度最大,介于3.75~4.81 kg/m2之间,与20~40 cm、40~60 cm、60~80 cm的土壤有机碳密度差异均极显著(P0.05);而杉木林土壤碳密度在20~40 cm与40~60 cm土层间差异不显著(P>0.05),40~60 cm与60~80 cm土层间差异显著(P
3.3 3种林分类型土壤养分状况
3种林分类型土壤的全氮、水解氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾0~80 cm剖面平均含量分别为1.25~2.01 g/kg、95.67~112.52 mg/kg、0.24~0.29 g/kg、1.11~1.17 mg/kg、8.44~8.91 g/kg和32.42~41.46 mg/kg(表3),全氮、全磷、全钾含量均表现为竹林>杉木林>马尾松林,水解氮含量表现为竹林>马尾松林>杉木林,有效磷含量表现为马尾松林>竹林>杉木林,速效钾含量表现为杉木林>马尾松林>竹林,说明森林的结构、组成等影响林地土壤的养分含量。方差分析表明3种林分类型除全氮和速效钾含量在0~80 cm剖面平均值存在极显著差异(P0.05),说明该区林分类型对土壤全氮和速效钾含量的影响较大。根据《森林土壤分析方法》[8],3种林分类型土壤各指标都处于较低的水平,特别是有效磷和速效钾含量尤为明显。除全钾和速效钾含量随土壤深度的变化无明显规律外,其他养分含量均随土壤深度增加而降低。
3.4 3种林分类型土壤有机碳与土壤养分的关系
土壤理化特性在局部范围内都会影响土壤有机碳含量。对土壤有机碳含量与土壤pH和养分之间的相关性分析表明,土壤有机碳含量与pH均表现为负相关,马尾松林和竹林表现出显著或极显著的相关性,而杉木林相关性不显著;3种森林类型土壤有机碳含量与土壤全氮、水解氮、全磷、有效磷均表现为极显著的正相关,而与全钾、速效钾的相关性不尽一致(表4)。说明土壤有机碳水平受诸多因素影响。
为了深入分析3种林分类型各土壤因子对土壤有机碳含量的影响,以杉木林土壤有机碳含量(y1)、马尾松林土壤有机碳含量(y2)和竹林土壤有机碳含量(y3)为因变量,土壤pH(x1)、全氮含量(x2)、水解氮含量(x3)、全磷含量(x4)、有效磷含量(x5)、全钾含量(x6)、速效钾含量(x7)为自变量,采用逐步剔除法进行多元回归分析(引入因子P
4 小结与讨论
1)3种林分类型0~80 cm剖面土壤有机碳平均含量为竹林(15.46 g/kg)﹥杉木林(13.78 g/kg)﹥马尾松林(9.72 g/kg),且差异显著,说明在相同或相似的立地条件下,森林类型的不同也会影响土壤有机碳含量。3种林分类型0~80 cm剖面土壤有机碳含量与黔中喀斯特地区不同森林类型土壤有机碳含量[6]比较,均小于该区阔叶混交林,但高于该区针阔混交林和灌木林,而与贵州西部不同森林类型土壤有机碳含量[7]比较,远小于该区杉木林、柳杉林、桦木林和华山松林土壤有机碳平均含量。说明加强区域性森林土壤有机碳的研究意义重大。
2)3种林分类型0~80 cm土壤碳密度表现为杉木林(12.87 kg/m2)﹥竹林(11.73 kg/m2)﹥马尾松林(8.21 kg/m2),不同林分类型间差异均极显著。3种林分类型0~80 cm土壤碳密度与黔中喀斯特地区不同森林类型0~80 cm土壤碳密度[6]比较,均小于该区阔叶混交林,杉木林与竹林高于针阔混交林和灌木林,而马尾松林小于该区针阔混交林和灌木林,而3种林分类型0~80 cm土壤碳密度与贵州西部不同森林类型土壤碳密度[7]比较,均远小于贵州西部杉木林、柳杉林、桦木林和华山松林。而3种林分类型的土壤碳密度与解宪丽等[13]报道的森林土壤碳密度全国平均水平11.59 kg/m2比较,杉木林略高,马尾松林略低,竹林接近,但都远低于周玉荣等[15]报道的我国森林土壤碳密度平均水平19.34 kg/m2。造成不同研究结果之间差异的原因有很多,而主要原因是由于土壤有机碳除了受到地表枯枝落叶、地下微生物和植物根系等的影响外,还受土壤类型,气温、降雨量以及森林的结构、组成等影响,致使土壤有机碳具有很高的空间变异性。另外,土壤容重和石砾含量的差异也对土壤碳密度产生一定程度的影响。
3)3种林分类型土壤有机碳含量及其碳密度在垂直分布上均随土壤深度增加而逐渐降低。一方面说明植被类型影响土壤有机碳的剖面垂直分布,另一方面,由于森林植被土壤有机碳的主要来源多为枯枝落叶,进入土壤的有机物质主要为地表的凋落物,表层有机碳含量高,向下急剧减少。3种林分类型0~10 cm土壤有机碳含量介于22.38~24.81 g/kg之间,显著高于其他各层,分别是剖面有机碳含量均值的1.80~2.30倍,而0~20 cm土壤碳密度在3.75~4.81 kg/m2之间,分别占整个土壤剖面的有机碳密度的31.97%~47.87%,显著高于其他各层。这充分说明该区森林土壤有机碳密度具有较强的表聚性,意味着不合理的人为活动极易造成土壤碳的损失[14]。因此,应加强森林管护,保护生态环境,避免不合理的人为干扰活动,以维持和增加土壤碳贮量,对减缓大气CO2浓度上升有着重大意义。与我国森林土壤0~20 cm土壤平均碳密度(4.24 kg/m2)[13]相比,杉木林0~20 cm土壤碳密度略高,而马尾松林和竹林0~20 cm土壤碳密度均略偏低。同时,3种林分类型0~20 cm土壤碳密度均低于黔中喀斯特地区[6]和贵州西部地区[7]森林土壤0~20 cm有机碳密度。除了森林类型的差异外,最主要的原因可能是由于该区山高坡陡,加之土壤为紫色土,土体相对疏松,水土流失较为严重,导致表层土壤有机碳含量较其他地区低。
4)土壤有机碳含量与pH均表现为负相关,马尾松林和竹林表现出显著或极显著的相关性,而杉木林相关性不显著;3种林分类型土壤有机碳含量与土壤全氮、水解氮、全磷、有效磷均表现为极显著的正相关,而与全钾、速效钾的相关性不尽一致,但土壤有机碳含量与土壤因子的回归方程和回归系数均达到了极显著水平,所建方程可以正确反映二者间的关系。杉木林和竹林影响土壤有机碳含量的主导因子为水解氮,马尾松林影响土壤有机碳含量的主导因子为有效磷。而在贵州西部地区,影响杉木林土壤有机碳含量的主导因子为全氮和速效磷[7],在贵州南部,影响马尾松林土壤有机碳含量的主导因子为全氮[16],说明相同森林类型由于区域和立地条件的差异,影响林地土壤有机碳含量的主导因子也会存在差异。
参考文献:
[1] IPCC.Climate change 2001:the science of climate change. Summary for policymakers, a report of Working Group I of the Intergovern-mental Panel on Climate Change. Geneva, Switzerland[C], 2001. 1-98. Available from http://ipcc.ch/pub/spm22-01.pdf.
[2] BROWN S, LUGO A E. The storage and production of organic matter in tropical forests and their role in the global carbon cycle[J]. Biotropica,1982,14(3):161-187.
[3] DIXON R K, BROWN S, HOUGHTON R A, et al. Carbon pools and flux of global forest ecosystem[J]. Science,1994, 263:185-190.
[4] POST W M, EMANUEL W R, ZINKE P J, et al. Soil carbon pools and world life zones[J]. Nature,1982,298:156-159.
[5] CHENG W. Investigating short-term carbon flows in the rhizospheres of different plant species, using isotopic trapping[J]. Agron J,1994,86:782-788.
[6] 丁访军,潘忠松,周凤娇,等.黔中喀斯特地区3种林型土壤有机碳含量及垂直分布特征[J].水土保持学报,2012,26(1):161-164.
[7] 丁访军,高艳平,周凤娇,等.贵州西部4种林型土壤有机碳及其剖面分布特征[J].生态环境学报,2012,21(1):38-43.
[8] 国家林业局.森林土壤分析方法[M].北京:中国标准出版社,1999.
[9] 杨金艳,王传宽.东北东部森林生态系统土壤碳贮量和碳通量[J].生态学报,2005,25(11):2875-2882.
[10] 王海燕,雷相东,张会儒,等.近天然落叶松云冷杉林土壤有机碳研究[J].北京林业大学学报,2009,31(3):11-16.
[11] YANG Y H, MOHAMMAT A, FENG J M, et al. Storage, patterns and environmental controls of soil organic carbon in China[J]. Biogeochemistry,2007,84:131-141.
[12] 周 莉,李保国,周广胜.土壤有机碳的主导影响因子及其研究进展[J].地球科学进展,2005,20(1):99-105.
[13] 解宪丽,孙 波,周慧珍,等.不同植被下中国土壤有机碳的储量与影响因子[J].土壤学报,2004,41(5):687-699.
[14] 梁启鹏,余新晓,庞 卓,等.不同林分土壤有机碳密度研究[J].生态环境学报,2010,19(4):889-893.
森林土壤的特征范文2
关键词:森林抚育;成效监测;方法;内容
中图分类号:S7
文献标识码:A 文章编号:1674-9944(2016)23-0089-02
1 引言
森林抚育成效监测是制定科学合理抚育措施的重要基础。2011年4月,国家林业局确定了包括广东、广西、江西、福建、海南等省(自治区)9个森林抚育补贴试点单位,试图通过不同的抚育措施,探索适合各地区森林经营的抚育措施,并对抚育后的综合成效进行全面监测和评估。
森林抚育是森林生态系统经营的一项重要措施,是依据合理密度理论,根据林分发育、自然稀疏规律及森林培育目标,适时伐除部分林木,扩大保留林木生长空间,改善林分环境条件的有力手段[1~3]。开展森林抚育成效监测工作,是为更好的研究森林抚育对森林资源变化和生态状况的影响,评价森林抚育的实施成效,为森林经营单位开展森林抚育合理经营提供理论基础[4]。肇庆市于2016年1~10月开展2014年中央财政森林抚育补贴项目成效的首次监测工作,监测工作以肇庆市实际情况出发,采用适合本地区森林抚育成效监测的方法及内容进行监测。
2 监测方法
本次监测中采用样地组调查法。通过定期监测复位样地上森林林分调查因子的变化及森林抚育过程中经济和社会资源投入,获得评价森林抚育成效的基础数据,来分析、总结、评价森林抚育成效[5]。
2.1 监测范围及时间
监测范围为全市国有林场,即2014年全市开展森林抚育补贴任务的3.3万亩森林。时间为2015年12月至2016年10月。全市根据不同森林类型、抚育措施确定监测类型。肇庆市属于珠三角及潮汕丘陵平原区,2014年中央森林抚育补贴项目抚育对象森林类型为针叶林和阔叶林,抚育措施为割灌除草和综合抚育,所以全市共设15个监测组固定样地。
全市森林抚育监测分三个阶段进行,第一阶段完成样地组初设,第二阶段在2年后复测固定样地组,第三阶段在4年后定期开始复测。
2.2 样地初设
从森林抚育补贴试点作业开始设置固定监测样地组,采取对照样地和监测样地同步对比。对照样地和监测样地形状为正方形,规格为20 m×20 m,样地面积0.04hm2;每个监测单位采用实测样地的方法推算小班调查因子,作业小班为6.67 hm2以下的设置1个样地,6.67hm2以上的设置2个样地,并按小班调查表测量和记录样地内各项调查因子;以对照样地为基础,对比抚育前后监测样地各因子的动态变化。
样地端点、四角及边界设置明显的标识,同时确定样地四个边角GPS点并绘制监测样地布设示意图。
2.3 监测样地组因子调查
监测样地组林分因子调查内容包括林分现状调查和抚育前后保留木情况调查。林分现状调查包括样地组树种组成、林龄、平均树高、平均胸径、郁闭度、公顷株树、公顷蓄积量、样地群落结构、林层结构、森林健康情况、森林土壤情况等。
2.4 对照样地因子调查
对于监测样地组中的对照样地,调查林分现状情况,包括树种组成、林龄、平均树高、平均胸径、郁闭度、公顷株树和公顷蓄积量等。
3 监测内容
肇庆市开展的2014年中央森林抚育补贴项目成效监测内容包括森林生长量、森林结构、森林健康度、森林土壤情况、物种多样性、森林保水固土能力情况和经济社会效益情况[6]。
3.1 监测样地组森林生长量情况
以对照样地和监测样地内林木为对象,胸高(1.3 m)位置做标记,用钢围尺进行每木检尺,实测胸径和树高,并记录有无间伐、枯损和病虫害情况,复测时标明有无进阶,如有进阶木,则实测其胸径和树高。对于不够检尺的幼林,只调查样地内所有目的乔木树种的树高。
利用每次成效监测的结果计算监测期初、期末的林分优势树种的树高、胸径、材积生长情况,具体指标为总生长量、平均生长量和连年生长量;同时将林分的蓄积生长量和消耗量变化情况也进行监测,得出监测期初、期末的材积、胸径和树高的生长量。
3.2 监测样地组森林结构情况
包括监测林分树种组成(株树和蓄积)、郁闭度、林龄结构、林层结构等指标变化情况。具体监测内容包括群落结构、林层结构、树种结构等3方面的内容,各内容的指标划分标准参照广东省森林资源二类调查与森林生态状况调查工作操作细则及调查报告。
3.3 森林健康状况
包括监测样地组内林木分化程度,抚育前后林分的病虫害、火灾、自然灾害等因子的动态变化。根据样地组内林木的生长发育、外观表象特征及受灾情况综合评定森林健康状况,森林健康等级分为Ⅰ(健康)、Ⅱ(较健康)、Ⅲ(亚健康)、Ⅳ(不健康)4个等级。本次监测结果显示,肇庆市森林抚育小班森林健康程度均为Ⅰ(健康)。
3.4 森林土壤状况
包括监测森林土壤各层次厚度、土壤质地和有机质含量的变化情况。
3.5 物种多样性状况
对于物种多样性的监测,可以通过乔木层、灌木层和草本层现状调查情况结合物种多样性指标进行综合评定。灌木层监测中,在监测标准地起始点旁边设一个2 ×2 的样方,调查灌木优势种类、盖度、平均高度和样方株树、目测平均年g并记录。草本层是在灌木样方调查样方内,调查其中的草本优势种类、盖度、平均高度、目测平均年龄并记录。
肇庆市监测样地组采用重要值、丰富度指数、多样性指数和均匀度指数这4个指标进行监测样地组物种多样性评定。
3.6 森林保水固土能力变化
森林保水固土能力分森林涵养水源功能和森林土壤保育功能[5。根据样地组现在调查的森林群落结构、植被总盖度、枯枝落叶层厚度、图层厚度和土壤质地5项因子综合评定森林保水固土能力等级。
肇庆市在进行监测样地组初设后,根据样地内影响森林保水固土能力程度的因子,将不同影响程度的因子综合取得因子权重,再计算样地组森林保水固土能力值。森林群落结构、植被总盖度、枯枝落叶层厚度、图层厚度和土壤质地的权重分别为0.35、0.15、0.15、0.15、0.2,按下式计算样地组森林保水固土能力综合值:
根据综合值评定森林保水固土能力等级。评定标准表见表1。
根据肇庆市初次布设监测样地组情况计算分析,肇庆市监测样地组森林保水固土能力等级均处于中级水平。
3.7 森林社会经济效益监测分析
社会经济效益监测分析主要从解决多少林区人员就业、职工收入提高程度以及企业经营收益等方面分析[7]。
肇庆市2014年中央森林抚育补贴项目实施主体全部为国有林场和林科所。因肇庆市森林抚育监测为首次样地初O,所以对于森林社会经济效益监测将在下次复测中进行监测。
4 存在的问题
4.1 监测期限太短
全市开展森林抚育监测样地初设时间和抚育时间间隔期太短,使得初次监测数据存在可靠性不强的问题。初次监测数据对于之后开展的复测至关重要,如果监测初期基础数据存在问题,那么对于整个森林抚育成效监测会带来一定的影响,甚至不利于最终确定本地区适合的森林抚育措施,造成森林资源的损失和森林质量的下降。
4.2 监测指标不够全面
肇庆市开展的抚育监测指标中未将森林碳汇变化和森林生物量纳入,监测中只是单纯从林分基本现状及森林生物群落结构两方面进行监测,导致抚育成效监测成果深度不够,不能全面体现不同抚育方式对森林碳汇和生物量的影响程度,对于得出肇庆市森林综合生态效益状况有不利影响。
5 讨论
森林抚育成效监测是一项长期且连续的工作,监测方法和内容的建立是开展抚育成效监测的基础,对监测样地和对照样地基础因子的确定和调查成果可以为抚育成效连续监测提供第一手材料。
结合肇庆市开展的森林抚育成效监测样地初设工作,在充分考虑监测成果可靠准确的基础上,可以适当延长监测间隔期,也可以根据抚育措施确定初次监测时间。在监测内容中增加森林碳汇和森林生物量指标监测,进一步摸索在一定的立地条件下影响森林抚育成效的主导因子,通过主导因子确定适合本地区实际且效益最好的抚育方式。对于监测内容没有涵盖的其他林分因子的动态变化,还需继续深入研究和改进。
参考文献:
[1]许 美.森林抚育间伐成效监测分析系统[D].北京:北京林业大学,2016.
[2]孙世飞.浅析森林抚育成效监测方法与内容[J].内蒙古林业调查设计,2013,36(1):38~40.
[3]李宇昊.我国森林抚育技术体系存在的问题及建议[J].世界林业研究,2013,26(6):59~63.
[4]陈黄礼,郭彦青.广东森林抚育成效监测方法的探讨[J].广东林业科技,2012,28(4):62~65.
[5]李香林,陈红跃.肇庆市“十三五”期间森林采伐限额编制研究[J].绿色科技,2016(11):83~88.
森林土壤的特征范文3
关键词 退化喀斯特森林;喀斯特生态退化;生态恢复
中图分类号 S718.55+1.1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)02-0172-03
Abstract Karst forest refers to the forest climate background,the development of Karst landform on a fragile special forest ecosystem.The unreasonable development and utilization of human has led to a large area of Karst forest degradation.The paper introduced the definition of forest ecosystem degradation in Karst,Karst forest ecosystem degradation factors,restoration principles and theories,the recovery process,the recovery assessment and recovery technology were reviewed.
Key words degraded Karst forest;Karst ecological degradation;ecological restoration
我国分布有大量喀斯特(约3.443亿km2),其中型喀斯特面积90.7万km2,主要分布于贵州、 广西、云南等西南地区。在南方喀斯特山地典型脆弱区中,贵州喀斯特面积最多,占全省土地面积的 73.8%[1-4]。随着人口增加,资源开发,经济发展,以及人类的不合理开发利用,喀斯特森林大面积退化,甚至形成“石漠化”,严重威胁农业生产环境乃至人类生存。由于生态环境问题对人类生存和社会的发展构成了严重的威胁,已经引起了当前国际社会上对生态环境安全越来越多的讨论[5-6]。喀斯特生态系统退化被学术界定为世界上主要的生态环境脆弱地区之一[7]。因此,对生态退化的研究,已经成为各国政府和学者共同的关注,退化喀斯特森林的恢复与重建具有重要的理论意义和实现意义[8-10]。
1 喀斯特森林研究概况
国外对喀斯特森林的研究始于1973年 Le Grand在美国《科学》杂志上发表了关于喀斯特地区的森林退化及水文行为对喀斯特地区造成独特的生态问题[11]。我国对森林生态系统恢复的研究,起步较早,研究的深度较广。从1959年开始,研究人员在广东沿海侵蚀地上开展了热带、亚热带退化生态系统恢复与重建[12-13]。相对于常绿阔叶林的研究而言,对我国退化喀斯特群落的研究较少,20世纪 40 年代郭魁士等开始对我国南方退化喀斯特群落进行研究[14]。80年代朱守谦在荔波茂兰地区开展了喀斯特森林群落物种多样性的初步研究,进入20世纪90年代,贵州大学、南京林业大学、贵州师范大学、中科院华南植物研究所相继开展了对喀斯特森林生态系统的研究,其研究的焦点主要为喀斯特森林种群结构及种群动态特征[15-17]、喀斯特森林的生境特征、对顶级群落特点的论述、喀斯特森林生物量、植被的多样性、变化格局及分布格局,开展了对森林树种的组成生长特点的研究以及讨论了PV技术在树木水分生态中的应用[18-24]。同时,吴兴亮等对喀斯特森林真菌的种类组成及其生态分布作了研究[25];张邦琨、龙翠玲等开展了对喀斯特森林土壤温度及小气候特征的研究[26-28]。喻理飞等将茂兰地区演替系列各群落中所有的种划分为5个适应等级种组,并提出以适应等级种组为相似元,种组重要值为属性,顶极适应值为权重进行相似性分析,进行了退化喀斯特群落自然恢复过程的研究[29]。进入21世纪,张忠华等、俞国松等对喀斯特森林土壤养分的空间异质性、其群落的种间分离特征进行了研究[30-31];中科院华南植物研究所研究了地形和土壤因素对植物群落的分布影响,及通过长途基因传播空间遗传结构的推断对中国西南喀斯特森林濒危树种进行了研究[32-33]。同时期还有学者对喀斯特森林土壤微生物活性及土壤种子库进行了研究[34-39]。最近几年有学者就退化喀斯特森林自然恢复过程中的土壤进行了一系列的研究,其研究的焦点为喀斯特森林植被自然恢复过程中壤可矿化碳库特征、土壤微生物数量、土壤肥力、土壤抗蚀性、物种多样性的变化及恢复过程中的土壤生化作用及土壤有机碳库特征[40-46]。学者喻理飞等提出了退化喀斯特森林自然恢复途径并对自然恢复过程群落动态研究进行了评价[47-48]。
2 引起喀斯特森林生态系统退化因素
退化森林生态系统的实质是森林生态系统的原有结构被破坏并失去固有的平衡[49],喀斯特森林生态系统退化受到以下因素的影响。
2.1 水分因素
喀斯特石漠化属于喀斯特地区极严重的生态问题,喀斯特森林生境中普遍存在不同程度的水分亏缺。王家文等通过对不同的土壤表层含水量数据统计分析的结果表明:干旱成为限制喀斯特森林植物生长的主要原因之一[50]。生境干旱是退化喀斯特森林的最显著特点,对水分亏缺的适应是喀斯特树种生存的前提[51]。喀斯特地区土层浅薄,蓄水保水能力差,极易形成季节性干旱[52]。
2.2 土壤养分和微生物
土壤是一定条件的水热和生物作用下,成土母质经过物理、化学、生物过程形成的产物[53]。在不同气候、地形、植被、人为干扰等许多自然、人为因素影响下,土壤理化性质呈现缀块性以及梯度格局[54-55]。土壤的空间异质性在调节植物群落组成、植被分布、植被生物量格局上有重要影响[56]。提供养分是属于土壤极为重要的生态功能之一,国内研究人员在不同气候区域、时空尺度分别研究了土壤养分空间异质性与环境因子之间的关系,其中发现地形因子是导致土壤养分异质,对植物分布产生影响的一个重要因素[57]。杨 珊等[58]研究了喀斯特石灰岩、砂页岩2种不同土地利用方式下土壤。其研究结果均证明了土壤养分差异对森林生态系统的退化会产生一定的影响。土壤微生物是森林生态系统中的重要分解者,在维持生态系统的结构与功能方面起着十分重要的作用[59]。
土壤微生物是森林生态系统中的重要分解者,对森林生态系统中的物质循环和能量流动起到作用,利于维持生态系统的结构与功能[60]。土壤微生物生物量碳的总量少,但却影响着进入土壤的所有有机质转化,是土壤组成的精华,是生态系统养分、能源循环的关键和动力[61-62]。土壤微生物有支持生态系统保持生产力的功能和调节喀斯特森林生态系统演替[63]。
2.3 植被因素
西南地区岩溶环境是一种典型的钙生性环境,许多喜酸、喜湿、喜肥的植物难以生长,即使能生长也是长势不良的“小老头树”。
2.4 资源不合理利用
喀斯特地区人口多,可耕地少,人均占有资源量少 。有资料记载大约在200年前,花江曾经是一个森林茂密、土壤肥沃的地方。但随着人类不合理的水土开发活动,现已不复存在。由于人地矛盾突出,人们对资源的不合理利用,毁林开荒,过度开垦,滥砍滥伐,牧地过度放牧,导致土壤退化,水土流失加剧,生态环境遭到严重破坏,原来茂密的乔灌木林,渐渐退化成了低矮的次生灌草丛林,甚至岩石,并最终导致该地区的生态环境退化[64]。
2.5 人为干扰
在喀斯特地区,由于人类对森林不合理的开发利用,使森林生态系统受到的人为干扰远大于自然干扰[65]。彭少麟认为人为干扰是引起喀斯特森林普遍退化的重要原因[66],导致喀斯特森林发生退化的人为干扰的主要形式是火烧、开垦、放牧和樵采,据喻理飞等对人为干扰对喀斯特森林群落退化的研究发现,不同的干扰形式对喀斯特森林产生的退化的影响程度不同,其中火烧对喀斯特森林的产生的退化的影响最大,其次是放牧,开垦和樵采[67]。
3 退化喀斯特森林的恢复与重建
3.1 恢复与重建的基本原则
生态恢复与重建的原则一般包括自然法则、社会经济技术原则和美学原则等3个方面[68]。退化生态系统的恢复与重建要求必须建立在遵循自然规律的基础。
3.2 退化喀斯特森林恢复的理论
岑慧贤等[69]认为干扰和演替是生态恢复与重建的理论基础。彭少麟[70]认为,退化生态系统的恢复与重建需要生态学理论的指导。任 海等[68]认为主要是演替理论,但远不止演替理论,其核心原理是整体原理、协调与平衡原理、自生原理和循环再生原理。李明辉等[71]认为景观生态学理论如景观格局与景观异质性理论,干扰理论和尺度理论都能够指导退化生态系统的恢复实践,是生态恢复与重建的新的理论基础。
3.2.1 生态学基本理论。限制性因子原理:寻找生态系统恢复的关键因子;热力学定律:确定生态系统能量流动特征;种群密度制约及分布格局原理:确定物种的空间配置;生态适应性理论:尽量采用乡土种进行生态恢复;生态位原理:合理安排生态系统中物种及其位置;演替理论:缩短恢复时间,极端退化的生态系统恢复时,演替理论不适用,但具指导作用;生物多样性原理:引进物种时强调生物多样性,生物多样性可使恢复的生态系统稳定;缀块―廊道―基底理论:从景观层次考虑生境破碎化和整体土地利用方式[12]。
3.2.2 自我设计与人为设计理论。自我设计与人为设计理论是唯一从恢复生态学中产生的理论,该理论是 Vander Valk[72]提出的。自我设计理论认为:只要有足够的时间,随着时间的进程,退化生态系统将根据环境条件合理地组织自己,并会最终改变其组分。人为设计理论认为:通过工程方法和植物重建可直接恢复退化生态系统,但恢复的类型可能是多样的。这一理论把物种生活史作为植被恢复的重要因子,并认为通过调整物种生活史方法可以加快植被恢复。这2种理论不同点在于:自我设计理论把恢复放在生态系统层次考虑,未考虑到缺乏种子库的情况,其恢复的只能是环境决定的群落;而人为设计理论把恢复放在个体或种群层次上考虑,恢复的可能是多种结果[73]。
3.3 退化喀斯特森林恢复的过程
自然恢复的本质是群落演替[4],喻理飞等的研究表明,喀斯特森林的退化是由顶极常绿阔叶林―乔林―灌乔林―灌木灌丛林―灌草群落―草本群落的逆向演替的过程,退化生态系统一旦停址干扰,便发生进展演替,向原群落方向发展,自然恢复过程是由先锋种经过渡种最终为顶极种替代的发展过程,恢复总是向结构更复杂、功能更完善的方面发展。退化喀斯特森林在恢复过程中群落的气候、土壤、组成、结构、生物量均会发生变化[74]。
卢永飞与李安定等对群落的气候变化研究表明:退化喀斯特森林在不同恢复阶段中群落的光照、气温、空气湿度、空气中CO2浓度等气候特征会发生变化[75-76]。通过对近几年退化喀斯特森林恢复过程中群落的动态研究的文献查阅发现对退化喀斯特森林恢复过程中土壤的变化的相关研究较多,退化喀斯特植被恢复过程中土壤微生物数量、土壤含水量及土壤酶活性的变化均为裸地阶段乔木疏林>人工林>草坡>坡耕地,坡耕地土壤抗蚀性能最差,不同恢复阶段石砾含量大小为:裸地>草地>灌木林>乔林[77-82]。
3.4 退化喀斯特森林恢复评价
恢复评价是恢复生态学中所要研究的重要内容,是检验人工恢复实践和自然恢复状态的技术手段[83-84]。喻理飞等在分析群落组成、结构、功能变化的基础上,提出评价退化群落自然恢复的3个指标,即退化群落自然恢复的潜力度(restoration potentiality,RP)、恢复度(restored degree,RD)和恢复速度(restoration speed,RS)[40-41]。高华端等通过对喀斯特生态系统植被恢复的研究,认为对喀斯特森林的恢复评价主要有以下几方面的指标:群落水平指标、综合指标、生理指标、种群及个体水平指标、物化指标等[85]。
宋利荣等人选择与喀斯特植被恢复紧密相关的群落高度、生物量、显著度、物种多样性指数、生态优势度、均匀度和盖度,7个因子构成评价指标,用层次分析法计算各指标的权重值,对植被自然恢复程度进行评价[86]。
3.5 退化喀斯特森林恢复技术
孙德亮等[87]认为喀斯特地区退化植被生态系统修复技术主要有:生物修复技术、植被自然恢复与重建技术、植被人工恢复与重建技术。等认为喀斯特地区石漠化治理的植被修复技术主要有:封山育林的植被恢复模式,乔灌混交防护林的植被恢复模式,生态经济林的植被恢复模式。喻理飞[51]等认为退化喀斯特森林的修复技术主要有:人工恢复技术和人工促进植被自然恢复的技术。梅再美等根据生态恢复的目标,认为喀斯特地区的植被恢复应采用人工促进植被白然恢复和人解除障碍因子,提高植被恢复和生态环境恢复的潜力、程度和速率。
4 研究展望
在退化喀斯特森林生态系统恢复方面,进行了对退化喀斯特森林生态系统退化原因、种组的耐旱适应性、恢复的过程及恢复过程中群落的动态研究,并提出退化喀斯特森林自然恢复途径和评价,但缺乏对导致喀斯特生态系统退化过程的诊断的研究。且目前所有的这些研究都是建立在退化喀斯特生态系统的自然恢复基础上,而对于喀斯特森林人工促进生态重建方面,缺乏对退化喀斯特森林恢复与重建的各种恢复途径及技术措施的研究恢复技术与整治模式研究。
5 参考文献
[1] YUAN DAO-XIAN,ZHU DE-HAO,LIU ZHI-HONG,et al.Karst of China[M].Beijing:Geological Publishing House,1991:17.
[2] YUAN DAO-XIAN.Rock desertification in the subtropical karst of south China[J].Z Geomorph N F,1997,108:81-90.
[3] 李林立,况明生,蒋勇军,等.我国西南岩溶地区土地石漠化研究[J].地域研究与开发,2003,22(3):71-74.
[4] 周政贤,毛志忠,喻理飞,等.贵州石漠化退化土地及植被恢复模式[J].贵州科学,2002,20(1):1-6
[5] 曲格平.关注生态安全之一:生态环境问题已经成为国家安全的热门话题[J].环境保护,2002,42(5):3-4.
[6] BARROW C J.Land degradation.Development and breakdown of terrestrial environments[M].Cambridge University Press.New York.1994.
[7] JOHN G,SMITH D.Human Impact on the Cuilcagh karst Areas[M ].Italy:Universita di Padova,1991:123- 281.
[8] BOJO J P. Econom ics and land degradation[J].Ambio,1991,20:75-79.
[9] 朱守谦,陈正仁,魏鲁明.退化喀斯特森林自然恢复的过程和格局[J].贵州大学学报(农业与生物科学版),2002(1):19-25.
[10] 喻理飞,朱守谦,叶镜中,等.退化喀斯特森林自然恢复过程中群落动态研究[J].林业科学,2002(1):1-7.
[11] LE GRAND H E.hydrological and ecological problems of Karst regions[J].Science,1973,179:859-864.
[12] 彭少麟.中国南亚热带退化生态系统的恢复及其生态效应[J].应用与生物学报,1995,1(1):403-414.
[13] 余作岳,彭少麟.热带亚热带退化生态系统植被恢复生态学研究[M].广州:广东科技出社,1996.
[14] 朱守谦.贵州部分森林群落物种多样性初步研究[J].植物生态学与地植物学学报,1987(4):286-295.
[15] 梁士楚.贵阳喀斯特山地云贵鹅耳枥种群结构和动态初探[J].植物生态学与地植物学学报,1992(2):108-117.
[16] 梁士楚.贵阳喀斯特山地云贵鹅耳枥种群动态研究[J].生态学报,1992(1):53-60.
[17] 杜道林,刘玉成,苏杰.茂兰喀斯特山地广东松种群结构和动态初步研究[J].植物生态学报,1996(2):159-166.
[18] 屠玉麟.论亚热带喀斯特植被的顶极群落:以贵州喀斯特植被为例[J].贵州林业科技,1992(4):9-15.
[19] 朱守谦.贵州部分森林群落物种多样性初步研究[J].植物生态学与地植物学学报,1987(4):286-295.
[20] 朱守谦,魏鲁明,陈正仁,等.茂兰喀斯特森林生物量构成初步研究[J].植物生态学报,1995(4):358-367.
[21] 屠玉麟,杨军.贵州中部喀斯特灌丛群落生物量研究[J].中国岩溶,1995(3):199-208.
[22] 蒋国芳.木论喀斯特森林区生物多样性初报[J].生物多样性,1995(2):91-94.
[23] 朱守谦,魏鲁明,张从贵,等.茂兰喀斯特森林树种生长特点初步研究[J].贵州农学院学报,1995(1):8-16.
[24] 陈清惠,何纪星.喀斯特森林树种PV曲线特征研究[J].贵州农学院学报,1996(2):11-16.
[52] 周游游,蒋忠诚,韦珍莲.广西中部喀斯特干旱农业区的干旱程度及干旱成因分析[J]. 中国岩溶,2003,22(2):144-149
[53] IMHOFF S,DA SILVA A P,TORMENA C A.Spatial heteroge-neity of soil properties in areas under elephant-grass short-duration grazing system[J]. Plant and Soil,2000,219:161C168.
[54] CRITCHLEY CNR,CHAMBERS B J,FOWBERT J A,et al.Association between lowland grassland plant communities and soil properties[J]. Biologi-cal Conservation,2002,105:199C215.
[55] LIN H S,WHEELER D,BELL J,et al. Assessment of soils spatial variability at multiple scales[J]. Ecological Modelling,2005,182:271.
[56] KLEB H R,WILSON S D.Vegetation effects on soil re-source heteroge-neity in prairie and forest[J].The American Naturalist,1997,150:283.
[57] TATENO R,TAKEDA H.Forest structure and tree species distribution in relation to topography-mediated heteroge-neity of soil nitrogen and light at the forest floor[J].Eco-logical Research,2003,18:559C571.
[58] 杨珊,何寻阳,苏以荣,等.岩性和土地利用方式对桂西北喀斯特土壤肥力的影响[J].应用生态学报,2010,21(6):1596-1602.
[59] ZHANG Q-S,YU X-T.Seasonal dy-namics of soil microorganisms under various mixtures after Chinese fir replanting in Fujian[J].Acta Ecol Sin,1990,10(2):121-126.
[60] 李援越,祝小科,朱守谦.退化喀斯特群落自然恢复程度评价[J].南京林业大学学报(自然科学版),2003(4):31-34.
[61] KEASER EA,MOELLER T,JOEGENSEA R G,et al.Evaluation of methods to estimate the soil microbial biomassand their relationshipwith soil texture and organic matter[J].Soil Biol Biochem,1992,24:675-683.
[62] LAVRIE A T,MARRY A A,RUTH D Y,et al.Forest floor microbial biomass across a northern hardwaed successional sequence[J].Soil Biol Biochem,1998,31:431-439.
[63] 胡忠良,潘根兴,李恋卿,等.贵州喀斯特山区不同植被下土壤C、N、P含量和空间异质性[J].生态学报,2009,29(8):4187-4195.
[64] 罗娅,熊康宁,龙成昌,等.贵州喀斯特地区环境退化与农村经济贫困的互动关系[J].贵州农业科学,2009,37(12):207-211.
[65] DRURYE WH,Nisbet ICT.Succession[J].J Arbor Harv Univ,1973,54:331.
[66] 彭少麟.恢复生态学与植被重建[J].生态科学,1996(2):28-33.
[67] 喻理飞,朱守谦,叶镜中,等.人为干扰与喀斯特森林群落退化及评价研究[J].应用生态学报,2002,13(5)∶529-532.
[68] 任海,彭少麟.恢复生态学导论[M].北京:科学出版社,2001.
[69] 岑慧贤,王树功.生态恢复与重建[J].环境科学进展,1999,77(6):110-115.
[70] 彭少麟.南亚热带退化生态系统恢复与重建的生态学理论和应用[J].热带亚热带植物学报,1996,4(3):36-44.
[71] 李明辉,彭少麟,申卫军,等.景观生态学与退化生态系统恢复[J].生态学报,2003,23(8):1622-1628.
森林土壤的特征范文4
关键词:森林;生态效益分析;措施
1 我国森林生长和分布现状
1.1 我国森林生长现状 据第七次森林资源调查,我国森林面积有19545.22万hm2,森林覆盖率为20.36%。其中活立木总蓄积量为149.13亿m3,森林蓄积量为137.21亿m3。另外,在我国大陆范围内,仅林地面积为30378.19万hm2,森林面积19333万hm2,活立木总蓄积量为145.54亿m3,森林蓄积量为133.63亿m3。就天然林和人工林两个方面来说,天然林面积为11969.25万hm2,天然林蓄积量为114.02亿m3,人工林方面在近年取得了一定的成绩,保存面积达到了6168.84万hm2,人工林蓄积量19.61亿m3,在全球范围内,我国人工林面积已居世界首位[1]。
1.2 我国森林分布简述 我国幅员辽阔,但是森林资源少,森林覆盖率低,地区差异很大。全国绝大部分森林资源主要集中分布于东北、西南等边远山区和台湾山地及东南丘陵,我国广大的西北地区则森林资源贫乏。据统计,现今全国平均森林覆盖率为12.0%,其中以台湾省为最高,达70%。森林覆盖率超过30%的有福建(62.9%)、江西(60.5%)、浙江(60.5%)、黑龙江、湖南、吉林等6省,超过20%的有广东、辽宁、云南、广西、陕西、湖北等6省区,超过10%的有贵州、安徽、四川、内蒙古等4省区,其余各省、市、自治区多在10%以下,而新疆、青海不足1%。
针对我国森林资源缺乏的现状,我们要准确掌握森林资源所能实现的各种生态效益,以便充分地加以利用。
2 森林生态的特征
2.1 森林地理和气候特征 我国东北地区的森林资源主要集中在大、小兴安岭和长白山地,东北所处寒温带和温带,主要的树种为针叶林和阔叶林;西南地区森林资源主要分布在川西、滇西北、藏东南的高山峡谷地区,该地区受太平洋和印度洋的影响,呈现出海洋湿润气团,森林类型和树种繁多且复杂;南方地区森林资源分布比较均匀,主要集中在武夷山和南陵山地区,南方为亚热带和热带气候,树种主要为常绿落叶林和雨林;东部和西北、华北地区为我国的少林地带,这些地区大部分处于温带,天然林资源非常少,主要是人工绿化带和人工种植林,树种多为落叶林和针叶林。
2.2 森林生物学特征 森林类型不同所涵养的生物种类也不尽相同,包括各类植物、野生动物、地下和地上微生物、菌类等等。但总体来说,森林中所包含的生物量非常巨大,品种和种类繁多,值得人类世代研究。
3 森林生态效益多种功能分析
3.1 森林净化环境效益 森林在净化环境功能方面主要体现在4个方面:一是由于树叶、树枝的特有结构,表面粗糙不平,多绒毛、能分泌黏性油脂和汁液等,这些特性能帮助树体吸附、粘着一部分空气中的粉尘,可降低大气中的含尘量;二是森林还可以依靠自身整个生态系统具有的结构和功能,通过吸收、过滤、阻隔、分解空气的废弃物,使之得到降解和净化,成为生态系统的一部分,从而达到净化环境的目的;三是许多树木和植物都能分泌杀菌素,能够很好地杀死细菌、真菌和原生动物等有害生物;四是森林还可以在一定程度上有效地减轻噪声污染和磁波辐射[2]。
3.2 森林涵养水源效益 森林还具有涵养水源的功能,主要体现在截留降水、涵蓄土壤水分、补充地下水、调节河川流量、抑制蒸发、改善水质、缓和地表径流和调节水温变化等方面。在陆地生态系统中,森林生态系统具有最大涵养水源的能力,洪水季节森林可以蓄水防涝,干旱季节可以供水抗旱,所以被誉为“绿色水库”。据有关资料显示,森林土壤根系空间达1m深时,1hm2森林可贮存水量为200~2000m3,平均比无林地多蓄水达300m3。据日本相关研究,3333 hm2森林的蓄水能力相当于100万m3的水库。美国环保署统计资料显示,森林拦截了国2/3的降水。据有关调查,25年的天然林,每小时可吸收降雨量150mm,草地及地每小时仅为10mm及5mm。据不完全统计,林地涵养水源能力为地的7倍[3]。
3.3 森林保持水土效益 森林保持水土的效能主要表现为减少土壤侵蚀、防沙治沙、保持土壤肥力、防灾减灾(例如山崩、山体滑坡或泥石流)等。在森林中,茂密的树体凭借着自身庞大的树冠,其产生的深厚枯枝落叶层不但可以截留天然降水,还可有效地减弱雨滴对土壤的直接冲击;同时,林地下强壮庞大的根系在土壤中形成网络,与土壤牢固地盘结在一起,从而降低水土流失造成的土壤及各种养分损失的固土保肥作用。在研究者张嘉宾的测定分析中,树木的根系包括微小的次生根,具有很强的固持土壤能力,平均直径只有0.8mm的细根,具有固持1.3kg土壤的能力[4]。森林一般可减少地表径流和土壤冲刷的70%~80%,同时也大大减少了矿物水土流失、肥力下降、水利工程淤积等。
3.4 森林改善气候效益 森林改善气候方面主要表现在防风和固沙。森林是风的强大障碍,可以有效地减低风速和改变方向。当风经过森林时,由于树体自身的阻挡及加上气流本身的冲撞、摩擦,将一部分气流分成许多小涡流,小涡流彼此摩擦、消耗,使风力逐渐降弱,风速降低;另一部分被迫沿林缘上升,超过森林,消耗部分能量,使风速降低。据测算,一条疏透结构的防风林带,其防风范围在迎风面可达林带高度的3~5倍,背风面可达林带高度的25倍。在这段范围内,风速可降低约40%~45%[5]。
4 保护森林生态环境的各项措施
4.1 加强政府监督和立法 针对我国目前森林资源日益短缺的现状,政府应在监督和立法方面加大力度,可实行以下措施:对森林实行限额采伐,鼓励植树造林、封山育林,扩大森林覆盖面积;提倡木材综合利用和节约使用木材,鼓励开发、利用木材代用品;对毁林或以各种方式破坏森林的个人或组织要加大惩处力度;对从事森林资源保护的个人或组织要加大奖励力度。
4.2 依托民间组织大力宣传 针对森林保护工作,还需要依托民间组织进行大力宣传,通过电视、广播、纸媒,甚至是网络等多方面宣传,使森林保护的意义和方式深入每个人的心里,从而引起全民的重视,将森林保护体现在我们生活的每个细微之处。
4.3 加大对森林保护的人力和资金投入 我国的各级政府应加大对森林保护资金的专项投入,并通过种种措施保证专款专用。这些资金除了应用在政府的一些大项目中,还应该用在大力提倡全面植树等方面。加大资金投入不仅能够保证自然林保护的顺利进行,也能够促进人工林的大面积建成。
(收稿:2013-07-30)
参考文献
[1]邓成,梁志斌.国内外森林资源调查对比分析[J].林业资源管理,2012(5):12-17
[2]方何斌,蒋文伟.城市森林绿地空气负离子生态效益评价研究[J].中国园艺文摘,2010(3):37-38
[3]左贵文.简述森林的生态效益[J].林业勘查设计,2011(1):52-53
[4]曲红城,刘向东.浅议清原县森林生态效益[J].内蒙古林业调查设计,2010(2):13-15
森林土壤的特征范文5
关键词:气候变暖;森林碳汇;碳源;科学管理
中图分类号] F326.25 [文献标识码] A 文章编号: 1673-0461(2011)04-0031-03
全球气候变暖是当前人类共同面临的严峻挑战,各个国家和地区为了积极应对气候变暖都加强了应对政策和解决方法的研究。世界公认的解决全球气候变暖问题的主要途径有两条:一是直接减排,又称工业减排,指通过工程措施减少温室气体的绝对排放量。直接减少排放源意味着减少国家工业、交通和运输部门的能源消耗,或者通过技术更新和改造提高能源效率。这样的做法,或者阻碍了经济发展,或者要付出高额的成本。二是间接减排,又称生物减排,即通过对以森林为主体的生态的保护和建设,发挥森林生态系统固碳的特殊作用,来抵消温室气体的排放。[1] 森林植物通过光合作用吸收CO2,放出氧气,把大气中的CO2以生物量的形式固定在植被和土壤中,这个过程和机制实际上就是清除已排放到大气中的CO2。因此,森林具有碳汇功能。而且,通过植树造林和森林保护等措施吸收固定CO2,其成本要远低于工业减排,并且还具有多种生态效益和巨大的经济、社会效益。
一、森林碳汇对应对全球气候变暖的重要作用
(一)森林与气候变化有着直接的联系
森林具有碳汇和碳源的双重特性。森林在生长过程中通过光合作用吸收大气中CO2合成有机质, 并以森林生物量的形式贮存有机碳, 从这个意义上讲森林是大气CO2的碳汇。同时森林植物的呼吸作用、枯枝落叶凋落后回归土壤, 经土壤动物和微生物分解后会向大气中释放部分CO2, 另外森林如果遭受火灾、病虫害和毁林等破坏后也会向大气释放出已经固定的碳, 成为大气CO2的源。即森林可以作为温室气体的储藏库和吸收源,又可能因毁林、森林退化、火灾等,成为温室气体的排放源。
20世纪70年代后期开始发表的大多数研究结论认为,由于全球森林受到破坏,森林正向大气释放它过去储存的碳,成为大气CO2的一个主要排放源。在过去20年中,全球森林资源锐减,全球森林吸收温室气体的能力已经下降40%,不但减弱了对大气中CO2的吸收,在引起全球气候变化的温室气体排放中,有15%至20%是毁林导致的碳排放,因此森林反而成为导致全球气候变暖的重要因素之一。
(二)森林碳汇在温室气体减排方面的优越性
森林吸收CO2投入少、成本低、简单易行,公众参与程度高,综合效益好,特别是具有保护生物多样性、涵养水源、保持水土、促进农民增收等优势。
1. 潜力大,见效快
森林经营、造林和森林更新均可以短期内大量增加生物固碳量,甚至增加森林土壤的固碳量。阻止全球现有森林减少趋势,就是较大量的减排,如果把全球每年毁林面积减少一半,就相当于每年减排CO2 24亿吨。造林就是固碳, 护林等于减排。
2. 森林碳汇技术简单,易传播应用
可持续的森林经营、造林和森林更新已是现成技术,也早已被广大的森林经营者和林业管理者掌握和应用,只需要简单的业务培训与技术推广,在森林碳汇政策支持下和市场机制作用下,森林碳汇的经营与管理技术就能够迅速在世界各个国家传播应用。
3. 成本低,对经济增长影响小[2]
研究表明,通过植树造林吸收、固定CO2,其长期单位成本远远低于通过工业产业升级、利用工业污染治理减排的成本。森林碳汇对经济增长影响小。采用森林碳汇减排对国民经济发展影响相对较小,甚至在局部地区有利于区域经济增长。这也是近些年森林碳汇日益受到国际社会普遍重视的一个主要原因。
二、影响森林碳汇的因素
(一)森林采伐和毁林对森林碳汇的影响
目前森林破坏(主要是毁林和采伐)已成为继化石燃料燃烧后致使大气中CO2浓度增加的第二大人为排放源。人类在经济社会发展过程中对森林资源的获取和利用最主要的手段就是采伐森林,获取木材资源。另外,毁林引起的土地利用变化,对森林生物量和碳储量的影响巨大。很多研究表明,当林业用地转化为农业用地或其他类型用地后,其植被和土壤碳库储量会显著减少,减少的强度和速度主要与转变的土地利用类型、面积、转变发生的时间及转变区域的气候特征有关。
(二)森林面积对森林碳汇的影响
森林固碳潜力的发挥主要是靠不断增加森林造林面积、提高经营水平,同时避免原有森林的破坏来实现的。但土地面积是有限的,迟早会面临土地资源紧张的困境。因此,当造林面积达到一定程度时,只能通过加强对现有森林的管理来增加森林碳储量,促进森林对大气中CO2的吸收、缓解气候变化和全球变暖。但这样也存在着一个瓶颈的问题,森林管理质量的提高也是有限度的,所以森林碳汇的作用也是有限的。
(三)森林灾害对森林碳汇的影响
森林由于自然或人为原因常遭受火灾、病虫害、风暴和雪崩等干扰。森林火灾是各种干扰中对森林影响最大的因子,有自然因素,也有人为因素。全球每年森林火灾面积约为0.1亿hm2,占全世界森林总面积的0.2%~0.3%,排放的CO2量约为3,135×106吨(碳),占全球所有源排放量的45%。森林病虫害是继森林火灾后对森林资源危害的第二大干扰因子。
三、我国森林碳汇存在的问题
(一)森林经营管理水平低下导致森林碳汇潜力难以发挥
经过近10年的重点林业生态工程建设,我国的森林面积快速增加,从森林覆盖率、森林面积和活立木蓄积量等统计指标来看,在总体上均呈上升趋势。但我国森林科学经营管理水平不高,森林质量低下等问题仍然严重。天然林破损严重,人工林可持续经营管理不够,全国约有1亿亩人工林为低产林,生态脆弱、生产力低下,通过森林固碳减缓气候变化的潜力难以发挥。
(二)森林生态效益补偿偏低
在我国,针对不同所有权的森林,国家实行不同的森林生态效益补偿基金,而且无论是什么性质所有权的森林,森林生态效益补偿基金都较低,根本无法对森林保护产生积极有效的作用。根据地域、区位、地类和质量以及不同经营主体的公益林,其管护成本和生态价值是不相同的,在资金投入方面存在很大差异,而国家补偿标准却是统一的,难以适应实际情况,无法调动经营主体的积极性。
(三)公众对森林碳汇的了解还远远不够
气候变化已逐渐被公众所认识,并亲身体会着气候变化对我们每个人日常生活的巨大影响。但是森林碳汇、碳汇林业、《京都议定书》中的发达国家与发展中国家之间的碳贸易等诸多新名词和气候变化与森林的关系,还是鲜为人知的。虽然我国已经实行义务植树造林很多年了,但如果人们能更深地了解植树造林与应对气候变化、节能减排之间的密切联系,那么人们植树造林的积极性一定会高。
四、完善森林保护管理,增强我国森林碳汇能力
按照环境库兹涅茨曲线假说(EKC),人均温室气体排放与收入之间可能会出现近似倒“U”型曲线的关系,中国目前正处于这一曲线的爬坡阶段,而基于这一情景假设,即便选择“强化低碳”情景,中国的碳排放也需要在2030年~2040年始达到顶点。这意味着在应对全球气候变暖这一问题上中国将承受越来越大的国际压力。[3] 因此,在建设资源节约型、低能耗、低排放型社会的同时,增强我国的森林碳汇能力,是增加我国应对气候变化能力的有效手段之一。
(一)实施科学的森林管理措施, 提高森林资源质量
1. 碳保护
通过控制和减少森林采伐,加强自然保护区内森林资源保护,改变现有采伐收获方式,提高木材利用率,积极采取措施加强对自然或人为干扰如病虫害、火灾等的预测预报及应对,保护好现有森林的碳储量。
2. 碳吸收和贮存
通过造林再造林增加森林面积,延长轮伐期,改变疏伐方式和林分密度等措施增大森林植被和森林土壤的碳密度,保护和改造次生林及其他退化的森林,增加经久耐用的木材产品,从而增加森林碳储量。
(二)加强森林的可持续管理
在我国这样一个人口众多,人均森林资源较少的背景下,必须以可持续森林经营为指导,实施森林分类经营,加强从森林的培育、管护到采伐的过程管理,提高成林率和科学经营管理水平,实现森林管理的科学化和规范化。
实施森林可持续经营必须建立激励制约机制,提高森林经营单位的主动性。森林经营工作制约因素很多,资金、限额以及传统的观念等都是重要的制约因素,在争取国家支持的基础上,制定合理的政策措施,建立起激励制约机制,充分发挥森林经营单位和个人自身的能动性和积极性。
(三)建立林业保险制度降低生产风险
自然界中所发生的降雨、闪电、极端温度、火灾、病虫害、洪灾、旱灾、飓风、火山喷发、地震以及泥石流等自然灾害都会使森林的碳贮量部分或全部发生逆转。因此,从林业生产的长期性,自然灾害对森林影响的严重性,有必要通过建立林业保险制度来降低生产者需要承担的风险。林业保险实际上是一种促进林业发展的制度,有别于一般的商业保险,应走政府主导,强制性与自愿性相结合的发展模式。[4]
首先,政府要对林业保险制度给予大力的财政支持。对于参保的林业生产实体尤其是林农,政府应给予一定的财政补贴,而且参保标准越高,给予的补贴越多;对于从事林业保险的经营实体,政府除给予适当的补贴外,还应通过再保险业务对其提供必要的支持。
其次,实行强制保险与自愿保险相结合,提高参与率。在自愿保险的情况下,林业保险市场很可能会产生严重的逆向选择行为,造成林业保险市场的萎缩和政府财政负担过重。因此林业保险必须走强制保险与自愿保险相结合的道路。强制性表现在只要林业生产达到某一面积标准,林农或经营实体就必须参加保险。自愿性则体现为保费标准、赔偿方式的选择上是自由的。
(四)其他森林管理措施
通过森林管理措施增加森林生长量和碳密度,使森林表现为碳汇功能是新形势下对森林管理提出的新要求。通过延长森林的采伐作业周期,加强森林资源的抚育间伐管理,使森林具有合理的林分密度, 促进森林生长,可以增加森林的实际生物量和碳储量。加强林产品的循环再利用,延长各种木制品的使用寿命,从而减少对森林采伐的需求,也可间接增加森林的碳吸收,延缓空气中CO2浓度的升高。
加强森林火灾和病虫害管理,提高对各种自然和人为干扰的预测预报能力,减少对森林的破坏和损失,保护好现有森林资源,是增加森林碳汇的又一个重要途径。
基于我国生态功能区划,因地制宜,强化森林经营管理,科学地、有目的地调整森林的树种组成和龄组结构,运用科学的抚育措施,稳步提高森林质量,可以大幅度提高我国森林生态系统的固碳能力。
[参考文献]
[1]董培田,李 峰,杨素清,王立刚.发展碳汇林业,应对气候变暖[J].防护林科技,2010,1(1):73-74.
[2]黄 东.森林碳汇:后京都时代减排的重要途径[J]. 林业经济,2008(10):12-15.
[3]王 岩,李全修.后京都时代中国基于AFOLU活动的碳汇市场展望与政策建议[J]. 广东社会科学,2009(6):57-63.
[4]王 见,文 冰.我国“非京都规则”森林碳汇市场建构研究[J]. 中国林业经济,2008(3):27-30.
On the Relationship between Forest Management and Carbon Sink
Xie Jun'an, Wang Aixia
(Shijiazhuang University of Economics,Shijiazhuang 050031,China)
森林土壤的特征范文6
关键词:城市;防护林;生态效益
随着大气污染、热岛效应、风沙危害、水资源短缺等生态环境问题的日益突出,建立健康、安全、舒适的人居城市生态环境已成为提高人民生活质量的必然要求。近几年来,在人民的共同努力下,城市生态环境虽得到了一定改善,但与城市居民对生态环境的要求仍有较大差距。一是森林覆盖率偏低;二是水土流失、风沙危害等自然灾害还没有彻底根治,城市生态安全受到威胁;三是城乡结合部及近郊造林绿化相对落后。因此,建设城市生态防护林体系,既是城市政治、经济、文化发展的客观要求;又是维护生态平衡、改善投资环境、促进人与自然和谐、提高城市品位的重要保障,对全面建设小康社会,实现经济社会可持续发展具有十分重要的意义。
1 城市防护林
防护林是为了保持水土、防风固沙、涵养水源、调节气候、减少污染所经营的天然林和人工林(林分指林木的内部结构特征)。是以防御自然灾害、维护基础设施、保护生产、改善环境和维持生态平衡等为主要目的的森林群落。
森林植物群体在其生长、形成过程中进行着物质的转换和能量的循环,其间除了建造森林生物量自身,并为人类提供具有经济价值的木材和副产品外,又以其与环境因素间的依存关系,对环境因素(土壤、气候、水文、生物等)产生着深刻的多方面的有利影响,对区域生态系统的平衡起着重要作用。防护林这一林种就是人们运用森林对环境特有的有利影响,通过配置和营造森林,以及合理的经营管理,以充分发挥其防护作用,为人们的生产和生活服务。
2 生态效益
生态效益是指人们在生产中依据生态平衡规律,使自然界的生物系统对人类的生产、生活条件和环境条件产生的有益影响和有利效果,它关系到人类生存发展的根本利益和长远利益。生态效益的基础是生态平衡和生态系统的良性、高效循环。
长期以来,人们在社会生产活动中,由于只追求经济效益,没有遵循生态规律,不重视生态效益,致使生态系统失去平衡,各种资源遭受破坏,已经给人类社会带来灾难,经济发展也受到阻碍。从事某项生产建设项目,以单纯的经济观点来衡量,其个别的、一时的经济效益可能很高,但往往存在着对生态资源的掠夺和破坏,如森林过伐、酷渔滥捕、陡坡开荒、草场超载过牧等。这种只看当前、不顾长远的开发利用方式是错误的。客观现实要求人们树立生态经济效益的观点。
3 城市防护林生态效益内涵
防护林是城市生态建设的主体,具有涵养水源、固土保肥、固碳制氧、保护生物多样性、净化环境、防风固沙等生态效益。
3.1 涵养水源效益 城市防护林涵养水源功能主要表现为截留降水、涵蓄土壤水分、补充地下水、抑制蒸发、调节河川流量、缓和地表径流、改善水质和调节水温变化等。森林生态系统是陆地生态系统中具有最大涵养水源能力,洪水季节可以蓄水防涝、干旱季节可以供水抗旱,故被誉为“绿色水库”。据研究表明,森林土壤根系空间达1m深时,1hm2森林可贮存水200-2000m3平均比无林地能多蓄水300m3。
3.2 固土保肥效益 城市防护林保育土壤的效能主要表现为减少土壤侵蚀、保持土壤肥力、防沙治沙、防灾减灾等。森林一般可减少地表径流和土壤冲刷的70%~80%,同时也大大减少了矿物水土流失、肥力下降、水利工程淤积等。
3.3 改良土壤效益 森林植物每年有大量的凋落物和死根,在水、土、光、温和微生物的作用下,通过分解与矿化,将逐渐形成有机质、N、P、K等营养物质,供植物生长吸收利用。森林以上的自肥作用,极大减少了人们培育森林施肥投入。
3.4 固碳制氧效益 防护林在生长过程中,不仅林木通过光合作用吸收并固定空气中的CO2,而且通过凋落物转化为有机质将部分CO2存贮在林地土壤内。这一功能对于人类社会、整个生物界以及全球大气平衡具有十分重要的作用。
3.5 生物多样性保护 城市防护林生态系统不仅为各类生物物种提供繁衍生息的场所,而且还为生物及生物多样性的产生与形成提供了条件。
3.6 净化环境 一是树叶树枝表面粗糙不平,多绒毛、能分泌黏性油脂和汁液等,所以能吸附、粘着一部分粉尘,从而可以降低大气中的含尘量;二是森林还可以依靠生态系统其特殊的结构和功能,通过吸收、过滤、阻隔、分解等生理生化过程将人类向环境排放的部分废气物利用或作用后,使之得到降解和净化,成为生态系统的一部分,从而达到净化环境的目的;三是许多树木和植物都能分泌杀菌素,能够很好的杀死细菌、真菌和原生动物等有害生物。