第一节 中欧退化林地的生态恢复工程在线视频

各位同学大家好

今天我们开始讲第八章的内容

欧洲地区的生态恢复案例

欧洲地区的典型案例

我们一共有四个方面内容

第一个是中欧地区退化林地的生态恢复

那么一起来回顾一下

欧洲的森林和森林利用的历史

在冰期大约15000年前

欧洲未被冰覆盖的地区

大多数被苔原和草原占据

而南欧的森林和东欧高山地区有少量的针叶林

如落叶松林

那么没有受到冰期的影响

在冰期结束后的几个世纪内

温度迅速的升高

这个结果使

欧洲大部分地区都适于森林的生长

欧洲大部分地区

现在都是温带

或者寒温带 寒带的地区

那么这些地区

一般都适于森林的生长

而且降水也比较丰沛

所以叫湿润

半湿润的温带地区

中欧大部分地区的森林

首先被松属和桦属占据

其后欧洲南部

度过冰川期的树种侵入进来

最后

山毛榉属占据了欧洲森林的大部分区域

从整个欧洲

森林变化的过程来看

其实从冰期结束以后

整个的欧洲地区

都是森林实际生产的地区

森林是生长比较多的

这是冰期结束以后

整个山毛榉属的植物

在欧洲的分布

图当中

点的大小

代表了自第一次记录以来的时间序列

那么

点越密的话代表山毛榉的近代分布的区域

全是近代的分配区域

那么这个曲线

上下线分别代表了公元前1万年前

和5000年前山毛榉的分布的范围

那么这是1万年前的分布范围

上面的这个区域

代表了近5000年的扩展的区域

就是说冰期以后

山毛榉属的森林

扩展的还是面积比较大的

这是历史上欧洲地区的

森林的分布状况

它跟气候的变化是密切相关的

因为这个时期

人类活动是相对比较少的

近期

发生了退化

那么破坏的原因或者退化的原因是什么呢

第一个是酸化和营养作用

有大量的证据表明

欧洲大部分地区

由于酸雨带来了严重的土壤酸化

酸雨大家都知道

尤其是我们的工业化以来

大量的这个二氧化硫 氮氧化物的排放

使得空气出现了酸雨

进而使土壤酸化

其中最主要的原因之一是由于生态因子

氮素的投入过度造成的

这里除了工业氮的排放以外

农业里农田中施氮以后

氮通过

氧化亚氮的转化

或者是氨的转化

又重新排放到大气当中

最后形成硝酸盐类排放到土壤当中

形成土壤的酸化

另外通过定位实验表明

或者同一区域的

同一类型的

植物谱系的对比分析

这两种方法表明

土壤酸化可以改变植被组成的类型

耐酸的植物能够生存下来

而不耐酸的植物呢

容易在群落中消失

导致植被的组成就发生了很大变化

在过去40年当中

从欧洲森林植被发生的变化

我们看出来

氮指示物种的数量明显增加了

那么这种氮指示的物种

包括物种的数量

频度

覆盖度

丰富度和平均生态指数都不断增加

那么这是植物对氮化合物的响应

强烈的响应

也就是说过去的酸雨

使得耐硝酸的

或者耐硫酸的这些耐酸植物

明显的

增加

也就是说

氮的指示植物明显增加

这是第一个

酸雨

人为因素引起的酸雨的变化

另外一个是气候变化

对森林的影响

气候变化呢

除了自然因素以外呢

人为因素导致的气候变化也是非常剧烈的

由于工业生产或者农业生产

或者日常生活中排放的二氧化碳

这种温室气体的过度排放

导致气候变暖

气候暖化的这样一个现象

那么气候变暖以后

整个欧洲从北部的斯堪地纳维亚到西班牙

希腊

自20世纪60年代以来

生长期已经延长了大约11天

这个对森林生态系统来说是个好事

因为生长季温带地区

生长就增加了十几天

但是反过来讲

整个森林植被的组成会发生变化

比如可能一些耐寒冷的植物

可能要会北移，温性的或者耐温暖的一些植物

会增加，这样一些变化

这是气候变化带来的影响

还有森林的管理

也对欧洲地区的森林植被

产生了强烈的影响

在中欧地区

人为管理导致森林群落的物种

组成发生了明显的变化

尤其是间伐管理

会影响森林群落的结构

我们大家都知道

过度的减伐

也可能导致群落的单一化的问题

无论是气候变化

或者人类活动的影响

导致了欧洲地区的森林群落结构的变化

那么结构的变化

最终会导致功能的变化

如何来恢复已经遭到破坏

或者是退化的

森林生态系统

这是欧洲地区目前采用的一些方法

就是森林植被恢复的技术和方法

第一个是近自然森林的管理

近自然森林的管理

就是说森林的恢复

仿照自然森林生态系统来进行恢复

那么主要包括这些措施

选择当地乡土的物种

在特定的砍伐系统内收获木材

利用天然的林木自我生长

代替补种的树木

在森林中保留死亡的树木

作为物种多样性

尤其是真菌

昆虫

这些分解者的多样性

来作为它们的主要载体

让它们能存活下来

这种措施就是近自然森林的管理

尽量模拟原生的森林生态系统

来恢复森林植被

这是第一个类型

近自然的森林管理

第二个是森林的改造

森林的改造

我们可以看到中欧地区

受到土地利用的影响很大

其中19世纪开始的松树和老云杉林的

人工造林活动影响最为深刻

这种森林的改造

导致了森林生态系统结构的单一化

那么最终影响生物多样性减少

碳固定的下降

现在要进行森林的改造

就是把单一的松属和云杉林

改造成针阔混交林

来恢复生物多样性和森林的功能

这是在德国东南部巴伐利亚森林当中

经过管理和未经管理的森林生物多样性

最新研究结果表明

森林的自然度一般与这个有机群体当中

高的物种数量没有联系

也就是说在过去的这个经营管理当中

不改变林分的结构

单纯的通过间伐管理

可能对物种多样性是没有任何帮助的

但是

如果改变林分结构

其中

在这个纯林当中补种其他的树种

会对物种多样性会增加产生一定的影响

另外一个方面是对结构不良的

森林的立地条件进行改善

改善的方法包括转化和过渡

转化是指什么呢

是指森林群落物种组成进行改变

主要是通过人工更新技术

将新生松类组成的森林立地改变

为针阔混交林或者阔叶林

这是一个转化的过程

初始的状态是针叶林

以松树为主的

最终变成一个针阔混交林

或者是阔叶混交林

那么另外一种是过度

过度是垂直结构的变化

也就是在森林当中

营造多层的立体的结构

那么这种结构

原来都是纯林的话

结构特别单一

过度是把不同的层次

就是说上层 中层 下层都配置不同的物种

包括乔木

灌木

甚至草本

形成一个多层的结构

这是过渡

对结构不良的森林条件的改善

包括两种方法

转化和过渡

案例研究结果表明

如果用转换或者过度

导致立地条件改变以后

会使地表

和土壤表层中的腐殖质积累

和土壤有机质增加

如果森林立地由松林转化为松属和

山毛榉属混合林的过程当中

腐殖质覆盖层发生了明显的变化

这个变化是什么样的呢

是较早的混合绿地当中总的腐殖质储量增加

后期土壤有机质储量持续下降

这个结果表明

腐殖质层刚开始是持续增加的

后期这个时间持续较长

维持稳定

因此我们可以讲

立地条件改变以后

对土壤有机质的持续维持

是有一定的作用

还有一个方面就是

受灾森林立地条件的更新

我们看一下欧洲整个地区的

20世纪90年代来的三次主要的暴风雪

和暴风雨的事件

大家看一下

这些事件对不同国家造成的损失

从损失的木材

每年的砍伐率来看是相当严重的

受损的或者是受暴风雪影响的森林

怎么样去恢复呢

进行土壤的机械扰动

容易发生林木的清理过程

这个过程

促进了具有持久稳定的种子库的植物生长

这种土壤的扰动

刺激深埋的种子开始发育

否则的话土壤种子库当中

物种将被限制在已经砍伐的树木的底部

没法发育

这是土壤的机械扰动

就是暴风雪完了以后

进行土壤扰动

那么暴风雪之前存在的树木种子

和树苗在风雪影响之后马上生长

因为土壤进行扰动了

如果阔叶树种在苗区

或者成材林附近区域存在

在自然树种更新条件下

能很快占据统治地位

也就是处于优势的地位

这是受灾森林的恢复

还有一个措施就是退耕还林

这个退耕还林跟我们国家的（退耕还林）有点像

也就是从农田弃耕以后

弃荒以后开始种

种森林

自从20世纪八九十年代

欧洲大部分地区耕地弃慌

然后开始造林

这个活动开展以来

人工造林在景观规划中发挥了非常重要的作用

从这个Baden-Wurttemberg的废荒试验

和Gottingen最新的植物园的试验可以得出来

森林恢复有两个主要的方式

退耕还林恢复

有两个主要方式

第一个方式是

对于恢复的森林群落没有规划固定的物种组分

就是说

提前没有说要什么样的物种组分

则根据近成熟乔木的存在缺失

最新植被林分当中灌丛和乔木

小种群的存在缺失状况

建立包括多种物种类型和功能型在内的斑块拼接

这个怎么理解

就是如果提前没有规划到底种什么物种

那么我们看周围的近成熟林

它里头到底有哪些乔木

哪些是存在的

哪些是没有的

还有

看一下

乔木的小种群存在和缺失的状况

那么小种群

它是当地稀有的一个物种

这两个是非常重要的

来把物种组合起来开始恢复

从而导致较高的生物多样性

在这种恢复方式下

森林恢复的最终阶段非常接近自然林冠的覆盖

因为它是近成熟林的仿自然的一种恢复

第二个退耕还林恢复的方式是

对恢复森林功能为主的恢复模式

一般选择指导型的发展方式

也就是说

根据天然林恢复的理念

选择当地乔木

如温带欧洲的种类

枫树

樱桃和山榆等

从弃荒土地和草地土壤中获取营养物质

恢复其森林植被的结构和功能

为大型野生动物提供栖息环境

这是第二个类型

也就是已经

知道该怎么做的

以恢复功能为主的类型

那么比如说是生物多样性保持的

我们就知道怎么样生物多样性的维持

最终为栖息地提供必要的支撑

如果是以固碳为主的

我们知道哪些植物

碳储量比较高的

把它来恢复

在德国Gottingen的一个案例试验研究结果表明

1968到1999年

的恢复研究过程当中

草本

灌丛和苔藓的覆盖度到82年以后

就是70年代末期

逐渐开始下降的

乔木层开始增加

尤其是1989年开始

部分树木的高度已经超过5米

也就是说已经达到了乔木的高度

而灌木层的高度是下降的

那么图中的阴影

表明我们乔木层的曲线变化

我们看到整个乔木层的

增长尤其是在89年以后是很明显的

也就是说整个的森林植被是开始恢复的

第五个方面是废弃矿地的绿化造林

在欧洲大部分地区

目前

对这个矿区通用的是绿化造林恢复的方式

在以前没有森林覆盖的底土层和表土层上造林

这

也是森林恢复的方式之一

主要通过建造混合的立地条件

利用多种物种进行长期的试验

包括松树

橡树

酸橙和落叶松属的植物以及

先锋乔木种如

桤木

白杨

桦树和黑槐

进行适当的土壤改良以后

机械式的种植，建立起来的森林群落

这个也取得了很好的效果

这是最后一种恢复方式

就是废弃地的立地恢复

好

我们今天的课就讲到这

下次再见

谢谢