森林生態(tài)系統(tǒng)工作的新進(jìn)展
一、農(nóng)林系統(tǒng)
1. 什么是農(nóng)林系統(tǒng)
國際農(nóng)林業(yè)研究委員會(iCRAF)指出， “農(nóng)林(agroforestry)是一種土地利用系統(tǒng)和工程應(yīng)用技術(shù)的復(fù)合名稱，是有目的地把多年生木本植物與農(nóng)業(yè)和牧業(yè)用于同一士地經(jīng)營單位，并采取同一或短期相同的經(jīng)營方式，在農(nóng)林系統(tǒng)中，在不同組成之間存在著生態(tài)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)方面的相互作用。"
近年來，一些國家和一些國際開發(fā)機(jī)構(gòu)已將發(fā)展農(nóng)林作為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和防止土地退化、控制熱帶和亞熱帶地區(qū)的毀林、保護(hù)生態(tài)平衡和改善農(nóng)村貧困的重要途徑。農(nóng)林系統(tǒng)是把農(nóng)、林、牧、漁等種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)結(jié)合起來的新體制，是以林木為基礎(chǔ)，農(nóng)業(yè)為主體的農(nóng)、林、牧、漁結(jié)合的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。它是利用生態(tài)工程原理，發(fā)揮樹林具有比較長期穩(wěn)定的生產(chǎn)力，生產(chǎn)食物、木材、飼料和燃料等產(chǎn)品能力和防護(hù)農(nóng)業(yè)的功能，進(jìn)行時間、空間上多層次安排，把種植和養(yǎng)殖工作統(tǒng)一組配，形成合理的多種功能流，提高單位面積上的生產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益，并能提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減少水土流失進(jìn)一步改善環(huán)境條件。在國際林聯(lián)和國際生態(tài)學(xué)會的促進(jìn)下，聯(lián)合國糧農(nóng)組織（FAO）也已把它作為重點(diǎn)項(xiàng)目予以支持。
自古以來，人類就積累了農(nóng)、林混作的經(jīng)驗(yàn)。中國農(nóng)、林混作已有千年以上歷史。近年來，南北方都涌現(xiàn)出許多新型的農(nóng)林系統(tǒng)。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(nóng)林系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
農(nóng)林系統(tǒng)與傳統(tǒng)農(nóng)田系統(tǒng)和林地系統(tǒng)的不同首先表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)特征方面：①系統(tǒng)組分。農(nóng)林系統(tǒng)是指在同一地塊上既包含木本植物又包含農(nóng)作物或動物的一種土地利用形式。如我國南方的農(nóng)桐系統(tǒng)，是在旱地農(nóng)作物中引入多年生植物泡桐，在傳統(tǒng)的小麥、芝麻、紅薯、豆類中又引進(jìn)了玉米，擴(kuò)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(tài)位飽和。這種系統(tǒng)有利于控制病蟲害，還可增加新產(chǎn)品、提高經(jīng)濟(jì)效益。②空間結(jié)構(gòu)。農(nóng)桐系統(tǒng)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(nóng)田生態(tài)位拓寬了320~650cm，空間上得到了充分利用。③從時間結(jié)構(gòu)看，農(nóng)林系統(tǒng)利用是連續(xù)的。從傳統(tǒng)的農(nóng)田種植系統(tǒng)對生長季的利用，小麥218天和芝麻94天，改變?yōu)檗r(nóng)桐系統(tǒng)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(nóng)林系統(tǒng)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(nóng)林系統(tǒng)的功能流簡況
農(nóng)桐系統(tǒng)分析表明，①光能用率：農(nóng)桐系統(tǒng)為0.5951%，農(nóng)田系統(tǒng)只有0.2760%，光能利用提高了0.319%。②農(nóng)桐系統(tǒng)投入輔助能密度比傳統(tǒng)農(nóng)田系統(tǒng)有所提高，其產(chǎn)出生物能密度大大高于農(nóng)田系統(tǒng)。③能量產(chǎn)投比:農(nóng)桐系統(tǒng)為5.781，農(nóng)田系統(tǒng)只有3.705。
在物質(zhì)流的分析表明，農(nóng)林系統(tǒng)中農(nóng)田產(chǎn)出的氮、磷、鉀營養(yǎng)元素總量中，用于種植、養(yǎng)殖和加工各業(yè)進(jìn)行再生產(chǎn)的比率比傳統(tǒng)農(nóng)田的提高7.2%。這是發(fā)揮了農(nóng)林系統(tǒng)中物質(zhì)多級循環(huán)利用的特點(diǎn)。
4.農(nóng)林系統(tǒng)的環(huán)境效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益
農(nóng)林系統(tǒng)發(fā)揮了多年生木本植物和一年生農(nóng)作物在生態(tài)學(xué)上的互補(bǔ)作用，使農(nóng)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(yǎng)分的增加等，實(shí)現(xiàn)土壤的持續(xù)利用。
由泡桐和農(nóng)作物組成的互惠共生系統(tǒng)，不僅可多產(chǎn)出木材，而且能改善農(nóng)田小氣候，但隨著樹齡增長，樹冠對農(nóng)作物遮蔭程度加大，農(nóng)作物受光條件發(fā)生了改變。據(jù)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(qiáng)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(xiàn)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(jīng)濟(jì)效益。據(jù)1992年調(diào)查，農(nóng)桐系統(tǒng)“桐—麥—苞—棉”，其中3年生泡桐農(nóng)林系統(tǒng)合計(jì)1hm2產(chǎn)值為7987.5元，比傳統(tǒng)農(nóng)田種植系統(tǒng)“小麥—芝麻" 1hm2產(chǎn)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(tài)系統(tǒng)。森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是多方面的、長遠(yuǎn)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(jìn)行研究和評價。目前許多國家正在開展森林生態(tài)系統(tǒng)綜合研究，以掌握和了解各主要樹種生理生態(tài)測定指標(biāo)和參數(shù)；各類林分能量利用效益，水分平衡狀況，養(yǎng)分循環(huán)效率等多項(xiàng)背景參數(shù)。
在各項(xiàng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，評價該系統(tǒng)在生物圈物質(zhì)及能量平衡中的作用和地位。評價各類生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值。目前，一些發(fā)達(dá)國家是注意綠化、保護(hù)森林、改善人們生存環(huán)境的質(zhì)量。如聯(lián)邦德國對每公頃森林每年投資40馬克，用于生態(tài)保護(hù)、用于休憩和療養(yǎng)環(huán)境的利用，發(fā)揮森林的綜合效益，而為林業(yè)生產(chǎn)木材投資6馬克。然而發(fā)展中國家森林面積銳減，特別是亞、非、拉熱帶地區(qū)，這不僅對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的破壞，而且對整個地球生態(tài)系統(tǒng)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(tài)系統(tǒng)每年的迅速減少，給木材、林副產(chǎn)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(zāi)害、干旱和洪澇、全球變化等環(huán)境又帶來什么嚴(yán)重和長遠(yuǎn)的影響？這些都是全人類關(guān)注的課題。
三、森林生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)工程
目前許多國家大力從事森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測的研究，按照分類經(jīng)營的要求，以了解各類林分狀況，統(tǒng)一規(guī)劃，最大限度發(fā)揮森林系統(tǒng)功能。美國、日本、聯(lián)邦德國等國家，至少已進(jìn)行了20余年的長期定位觀測。
我國在20世紀(jì)60年代初開始建立森林生態(tài)定位研究站，后停滯10余年。于20世紀(jì)80年代又逐漸興起。彭鎮(zhèn)華等(1999)提出中國森林生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(forest eco-net-work system)工程的建立，總體戰(zhàn)略目標(biāo)是通過保護(hù)好現(xiàn)有植被、擴(kuò)大森林覆蓋率，提高森林質(zhì)量，建立起完善的生態(tài)體系，以點(diǎn)、線、面相結(jié)合的網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)的核心是現(xiàn)存的各個自然森林生態(tài)景觀和較大面積的人工林地。該系統(tǒng)工程是根據(jù)不同的自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會狀況，將各種不同的森林生態(tài)系統(tǒng)分類經(jīng)營。所謂分類經(jīng)營是針對特定的環(huán)境問題建設(shè)特定的防護(hù)林體系和商品林。
我國是一個自然環(huán)境十分復(fù)雜的國家，必須建立森林生態(tài)系統(tǒng)長期定位觀測站。提供多方面的數(shù)據(jù)，根據(jù)長期觀測結(jié)果，進(jìn)行分項(xiàng)管理。
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——摘自科學(xué)出版社·蔡曉明編著·《生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)》·第三篇 自然生態(tài)系統(tǒng)·第十四章 第三節(jié)
