生态系统管理基本策略及其评价

精选优质文档-----倾情为你奉上精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业专心---专注---专业精选优质文档-----倾情为你奉上专心---专注---专业生态系统管理基本策略及其评价方式——以宁夏森林生态系统为例摘要：生态系统的管理日益成受到人们的关注，森林生态系统是全球生态系统重要的组成部分，大致经历了单纯采伐、永续利用、森林多效益永续利用、森林生态系统管理4个阶段，以德国的森林生态系统管理为例，推演了当代生态系统管理的优良模式：主要展示了近自然森林经营的技术体系，充分阐释了近自然森林经营的5种主要手段。最后对以宁夏为例对国内西北干旱地区的森林生态管理系统做了价值评估。关键词：生态系统管理；生态系统评价；德国；宁夏；水源涵养Abstract：Ecosystemmanagementaregettingmoreandmoreattentionfrompublic.Thefroestecosystemasanimportantpartoftheglobalecolsystem,hasundergonemorethansimplycutting,sustainableutilization,forestbenefitsustainablehavefourstages,forestecosystemmanagement.SetforestecosystemmanagementinGermanyasanexample,thedeductionofthecontemporaryecologicalsystemmanagementmode:finemainlyshowsthenearnaturalforestmanagementtechnologysystem,andfullyillustratesthenearnaturalforestmanagementoffivekindsofmainmeans.Finally,settingNingxiaasanexampleofdomesticaridregionofnorthwestforestecologicalmanagementsystemfortheevaluation.Keywords:Ecosystemmanagement;ecosystemassessment;Germany;Ningxia;1、生态系统管理基本体系1.1生态系统管理的发展生态系统管理是在探索人类与自然和谐发展过程中逐渐形成和发展的一种新的管理思想[[]闵庆文,于贵瑞,余卫东.2003.西北地区水资源安全的生态系统途径[J].水土保持研究,10(4):272[]闵庆文,于贵瑞,余卫东.2003.西北地区水资源安全的生态系统途径[J].水土保持研究,10(4):272-274,307.1.2森林生态系统管理森林是陆地生态系统的主体，是实现环境与发展相统一的关键和纽带，森林是自然界功能最完善的资源库、基因库、碳贮库和能源库，对改善环境、维护生态平衡起着决定性的作用；同时又是人类发展不可缺少的重要自然资源[[]傅伯杰,刘国华,陈利顶等.2001.中国生态区划方案.生态学报,2l(l):1-6]，随着时代的前进![]傅伯杰,刘国华,陈利顶等.2001.中国生态区划方案.生态学报,2l(l):1-6[]吴锡麟,叶功富,陈德旺等.2002.森林生态系统管理概述,福建林业科技,29(3):84-87[]徐化成.2004.森林生态与生态系统经营.北京:化学工业出版社.(1)单纯采伐利用阶段：人们依靠生产木材来满足经济发展和生活用材需要，大面积的开垦耕地和大量采伐林木使森林遭受了严重毁坏。(2)永续利用阶段：在过量采伐森林后，人们已经发现森林并非是取之不尽的自然资源。德国林学家Haring提出了森林永续利用的理论，其核心是以追求纯经济利益为目的，年木材采伐量不能超过年生长，以实现木材的永续利用。(3)森林多效益永续利用阶段：人们除认识到森林的经济效益外,还意识到森林对环境、景观、农业和社会、维持自然系统持久生产能力以及居民的游憩等都具有重要的意义。要保护森林，必要时也要增加森林并保证按规章永续利用森林。(4)森林生态系统管理阶段：该理论的形成是基于对森林在全球环境中的地位和作用的认识，以及对森林不合理的利用给人类生存环境带来的严重威胁，合理利用资源已经成为各国的普遍共识。1.3森林生态系统管理范例—以德国为例目前德国是林业最为先进的国家，正在实施森林生态系统管理，提出了近自然森林经营思想。德国下萨克森州，17世纪以前发生乱砍滥伐导致森林荒芜,哈次山区兴起的采矿业也毁灭了许多森林，森林覆盖率曾一度下降到6%-7%，林地中枯枝落叶层和草皮的采掘耙集又导致林地肥力急剧下降产生贫瘠化。18世纪后期开始大面积造林而出现了转机，下萨克森州现在的森林覆盖率已达到26%，但19世纪后，这里的林业又经历了另一种失败：大面积针叶树纯林遭受风害，然后病虫入侵，损失很大；针叶林的多代连作造成土壤灰化而使地力不断衰退,林分的生产力逐代衰减,要改良土壤需花费大量资金，为避免这种后果，自19世纪末期开始，在下萨克森州的林业局就开始了以营造混交林为特征的实验，近自然经营的实践开始在这里出现[[]陆元昌,[]陆元昌,甘敬.21世纪的森林经理发展动态.世界林业研究,2002,15(1):1-111.3.1近自然森林经营的技术体系近自然林业理论的宗旨并非要使森林完全恢复到森林的自然发展状态，其要点是：森林与其自然环境是一个有机整体，它们是和谐的，森林生态系统有着自身的发育繁衍规律，人类经营森林要顺应这种森林与自然环境的和谐关系，在此基础上将生态。经济和社会效益结合在一起,最终实现森林可持续经营。近自然森林经营是模仿自然、接近自然的一种森林经营模式。接近自然是并不是回归到天然的森林类型，而是尽可能使林分建立、抚育、采伐的方式同潜在的自然植被的关系接近，要使林分能进行接近生态的自发生产，达到森林生物群落的动态平衡，并在人工辅助下使天然物质得到复苏。因此，近自然森林经营是以森林生态系统的稳定性、生物多样性和系统多功能以及缓冲能力等分析为基础，以目标径级单株利用和天然更新为主要技术特征，以永久性林地覆盖、实现保护第一、生态优先、兼顾经济效益为目标的森林经营体系。1.3.2近自然森林经营的主要手段（1）科学决策，目标经营：在实施经营前对林地进行详细的调查、分析、论证，为决策提供翔实的数据和信息，以便进行科学决策,确定合理的经营目标，根据立地环境、森林演替阶段和潜在原生植被来确定经营的不同阶段的目标森林，并按目标设计调整林分结构的经营措施。（2）珍惜地力，尊重自然：以充分尊重自然力和充分利用现有生境条件下的天然更新能力为前提,是顺应自然规律符合自然条件的人工促进"掌握立地原生植被分布和天然演替规律[[][]许新桥.近自然林业理论评价.林业经济,2006,(2):24-2（3）单株抚育，择伐利用：以选择培育目标树为主,标记目标树并对其进行单株木抚育管理；同时在分析林分结构和竞争关系的基础上，确定抚育择伐的具体目标，清理影响目标树生长的干扰树，而对林地上不干扰目标树生长的藤本、枯立木、弯曲木、被压木等不进行清理。（4）适地适树，谨慎引种：倡导使用乡土树种，根据立地条件下的原生植被分布规律发现的潜在天然植被类型，选择或培育在现有立地条件下适宜生长的乡土树种，对外来树种的引进十分谨慎，对理论上适合现有立地条件群落自然演替的外来树种引入，需在局部区域范围内进行充分种植试验和群落适应观察（5）复层异龄，针阔混交：要求林分结构要由单层同龄纯林转变为复层异龄针阔混交林，通过水平和垂直结构的调整达到最适宜的生物多样性，一方面可以提高林分的抗风灾、火灾能力，另一方面也有利于林分内适度的自然竞争,促进目标树木的生长。2．西北干旱地区的生态环境管理及生态系统评价——以宁夏为例西北地区地处我国内陆，包括新疆、青海、甘肃、宁夏、陕西五省区及内蒙古西部，涵盖了全国自然条件最严酷的沙漠和戈壁地区，以及生态环境脆弱的黄土高原广大地区；总面积为33900万hm2，约占全国总面积的47%。干旱少雨，风大沙多，自然生态环境十分脆弱。全区平均降水量仅235mm，且时空分布严重不均，70%的地方年降水量不到200mm，年蒸发量约为降水量的3～10倍。在黄土高原6.268万hm2的总面积中就有4300万hm2的水土流失面积，占了黄土高原的68.6%，同时也表明强烈的人类活动改变了这一地区生态系统中的稳定成分与不稳定成分，许多地区诸如河西走廊的民勤、额济纳旗、新疆塔里木河下游绿色走廊等生态退化问题异常突出。2.1宁夏生态系统价值评估宁夏回族自治区，地处我国西北高原的黄河中游地区，总面积6.64万km2。全区地势南高北低，大地构造比较复杂，地貌类型多样，自北而南可分为贺兰山地、宁夏平原、宁中间山盆地及缓坡丘陵、宁南黄土丘陵和六盘山地等五大地貌单元，海拔高度均在1000m以上。该区南北气候相差悬殊，固原以南属暖温带半湿润区，固原以北至盐池、同心属温带半干旱区，北部宁夏平原属温带干旱区。年平均气温5.3~8.5℃全年平均降水量200~800mm，其中60%集中在夏季。贺兰山林区起到了阻挡西伯利亚寒流侵袭与腾格里大沙漠东移的作用，被誉为引黄灌区的天然屏障；六盘山为宁夏另一个较大的林区，其哺育了清水河、葫芦河、茹河、红河和泾河，使陕西省和甘肃省部分地区受益。总之，宁夏的贺兰山、六盘山、罗山等林区面积虽然不大，但在维护宁夏山川的生态平衡中均具有相当显著的作用。但干旱气候及特殊的地理环境也从客观上决定了宁夏是一个生态比较脆弱的地方[[]宁夏森林编辑委员会.宁夏森林[M][]宁夏森林编辑委员会.宁夏森林[M].北京:中国林业出版社,1990.根据1998年森林资源清查数据，宁夏回族自治区有林地面积hm2，其中云杉林面积8800hm2落叶松面积5600hm2、油松面积6000hm2、华山松面积400hm2、栎类面积6800hm2、桦木面积4800hm2、杨树面积47200hm2、软阔类面积14400hm2、硬阔类面积7200hm2、椴树类面积400hm2以及经济林面积44800hm2，森林覆盖率为8.4%。根据2003年森林资源清查数据,宁夏回族自治区有林地面积hm2，其中云杉林面积8000hm2、柏木面积400hm2、落叶松面积8500hm2、油松面积6800hm2、华山松面积800hm2、栎类面积9600hm2、桦木面积5200hm2、杨树面积27200hm2、软阔类面积12000hm2、硬阔类面积12800hm2、椴树类面积800hm2以及经济林面积54400hm2，森林覆盖率为8.5%。2.2宁夏森林生态系统服务功能2.2.1森林涵养水源的功能(1)森林的调节水量作用森林是一个巨大的储水库,大气降水透过林冠落到林地疏松多孔的土壤里，就被蓄积起来。透过林地的地表径流只有总雨量的百分之十左右，据研究[[]TurnerRK,JeroenCJMvandenBergh,[]TurnerRK,JeroenCJMvandenBergh,SoderqvistTetal.2000.Eeologieal-economicanalysisofwetlands:ScientificintegrationformanagementandPolicy[J].EcologicalEconomics,35(l):7-23(2)森林对污水的净化作用森林是大气降水的天然净化器，雨水穿过四五十米左右的林地，水中的细菌含量就可以减少到原来的一半，当流到相当远的距离的时候，水中的细菌可以减少到原来的90%以上[[]谷建才.2008.森林与人类生活环境:河北省环境科学学会环境与健康论坛暨2008年学术年会]，根据对杉木林生态系统净化水质功能研究结果表明[[]刘煊章,田大伦,周志华.[]谷建才.2008.森林与人类生活环境:河北省环境科学学会环境与健康论坛暨2008年学术年会[]刘煊章,田大伦,周志华.1995杉木林生态系统净化水质功能的研究[J].林业科学,31(2):193-1992.2.2森林保育土壤的功能(1)森林的固土作用森林通过林下强壮且成网络的根系和土壤牢固地盘结在一起，起到有效的固土作用，同时林冠层和枯枝落叶层对大气降水进行截留,减少了进入林地的雨量以及雨强，特别是林地内的枯枝落叶层，它不仅能吸收涵养大量的水分，而且增加地表层的粗糙度，从而影响地表径流的流动速度。(2)森林保肥作用森林通过拦蓄地表径流，防止水土流失的发生,很大程度上能减少土壤养分的流失，同时林木的根系可以通过各种的物理作用和化学作用改善土壤的孔隙度，通透性等物理性质，对于土壤团粒结构的形成有很好的作用，林下的枯枝落叶层在各种菌的作用下，分解为腐殖质，对土壤pH的调节有很好的帮助作用。2.2.3森林固碳制氧贮养功能(1)森林固碳功能二氧化碳是林木进行光合作用的重要营养物质，林木把吸收进去的二氧化碳在光能的作用下转变为糖、氧气以及有机物来供给自身生长，这一转化过程，就形成了森林的固碳效果，森林每生长出lm3木材，约能吸收CO21.83t，释放出O2约1.62t；在陆地植被每年所吸收的CO2中，森林所吸收约占到80%。(2)森林制氧功能氧气是人类最基本的维持生命的物质，一个人要每天大概需要吸入0.8kg氧气，呼出0.9kg二氧化碳，林木在生长过程中可以通过光合作用来吸收大量的二氧化碳，释放出氧气，树木吸收44g的二氧化碳，就会释放出32g氧气，树木叶子进行光合作用产生lg葡萄糖，就可以消耗2500L空气中所含有的二氧化碳。(3)森林贮养功能森林植被不断从周围环境吸收氮磷钾等营养物质来满足生长的需求，并将这些营养物质贮藏在体内器官中，而这些元素有一部分将以枯枝落叶形式归还土壤，还有部分将会以地表径流，壤中流和地下径流的形式流入江河湖海，另有一部分则以林产品形式输出生态系统，再以各种形式再归还到环境中去。2.2.4森林净化环境的功能森林通过吸附阻滞和吸收同化等过程将空气中的污染物从对人畜有害的环境中转移到对人畜无害的环境中去的这个功能称之为净化作用，林木特殊的结构、生理、物理以及化学性质使森林对大气污染物有很显著的净化作用，森林也有很强的止尘和杀菌作用[[]韩海荣.2002.森林资源与环境导论.北京[]韩海荣.2002.森林资源与环境导论.北京:中国林业出版社.2.2.5森林生态系统的保护生物多样性功能森林是地球上生物多样性比较高的地方，就像原始森林中汇集世界上约2/3的陆地生物，但是，随着人类经济社会的发展，这些宝贵的野生生物和它们的栖息地，森林正面临着巨大的威胁。若干年来环保人士一直呼吁要保护森林，可是直到上世界末环境保护的问题才受到部分发达国家的重视，通过世界资源研究所拍摄的卫星图像，可以看到如今地球上保存下来的原始森林已经所剩无几，几乎50%的已被砍伐，另外的30%也接近枯竭，已经没有办法再给森林中的动植物提供生存的场所，而残存的部分也直接面临着工业发展的威胁和蚕食。2.2.6森林生态系统的游憩功能和生态文化功能森林中的空气清洁、湿润且氧气充裕，某些树木会散发出挥发性物质，具有刺激人的大脑皮层，消除神经的紧张等诸多好处。还有些树木，如松类、柏类、柠檬和桉树等，还能分泌杀死细菌的物质，在森林中空气的负离子要比室内高出很多。森林游憩功能的概念是指森林生态系统能为人类提供休闲和娱乐的场所，从而使人消除疲劳，有益健康和身心愉悦的功能，随着人类的心灵的回归，森林游憩已经逐渐成为现代人们生活的一个重要组成部分，所以在当今社会中森林所具有的社会精神价值是不可小觑的。2.3森林生态系统服务功能的计算方法2.3.1森林涵养水源的价值森林涵养水源功能的计算采用水量平衡法[[]CostanzaR,ArgeRD,GrootRD,etal.Thevalues[]CostanzaR,ArgeRD,GrootRD,etal.Thevaluesoftheworld’secosystemservicesandnaturalcapital[J].Nature,1997,387:253-260.(1)调节水量的价值，森林生态系统调节水量的价值根据水库蓄水成本(替代工程法)[[]鲁春霞[]鲁春霞,谢高地,肖玉等.青藏高原生态系统服务功能的价值评估[J].生态学报,2004,24(12):2749-2755.U式中：U调为森林调节水量的价值，C库为水库工程费用，A为林分面积，P为林外降水量，E为林分蒸散量，C为地表径流。(2)净化水质的价值，森林生态系统净化水质的价值采用全国城市居民用水平均价格(网格法)计算，公式如下：U式中：U水质为森林净化水质的价值，K水为居民用水价格(依据中华人民共和国林业行业标准LY/T1721-2008)，A为林分面积，P为林外降水量，E为林分蒸散量，C为地表径流。已知平均水库造价为2.17元/t[[]中国水利年鉴编辑委员会.中国水利年鉴[M].北京:中国水利电力出版社,1992.]，折算为目前的库容造价为6.1107元/t，采用网格法计算得出2007年全国各大中城市的居民用水价格均值为2.09元/t。根据宁夏回族自治区林业科学院的研究以及相关文献[[]时忠杰,王彦辉,于澎涛等.宁夏六盘山林区几种主要森林植被生态水文功能研究[J].水土保持学报,2005,19(3):134-138.,[]李世荣,周心澄,李福源,等.青海云杉和华北落叶松混交林林地蒸散和水量平衡研究[]中国水利年鉴编辑委员会.中国水利年鉴[M].北京:中国水利电力出版社,1992.[]时忠杰,王彦辉,于澎涛等.宁夏六盘山林区几种主要森林植被生态水文功能研究[J].水土保持学报,2005,19(3):134-138.[]李世荣,周心澄,李福源,等.青海云杉和华北落叶松混交林林地蒸散和水量平衡研究[J].水土保持学报,2006,20(2):118-121.2.3.2森林保育土壤的价值森林保育土壤的功能包括森林的固土功能和保肥功能2个方面。(1)森林固土功能的价值。本研究根据蓄水成本来计算森林固土功能的经济效益。按照我国主要流域的泥沙运动规律，全国土壤侵蚀的泥沙有24%淤积于水库、江河和湖泊[[]中国生物多样性国情研究报告编写组.[]中国生物多样性国情研究报告编写组.中国生物多样性国情研究报告[M].北京:中国环境科学出版社,1997.U式中：U淤为森林固土功能的总价值，A为林分面积，C库为水库工程费用，X2为无林地土壤侵蚀模数，X1为林地土壤侵蚀模数，为泥沙的平均容重。单位挖土方的费用按30元/(人∗d)计算。根据文献[[]奚同行,张华明,王昭艳.浅议江西水土保持方略[J].[]奚同行,张华明,王昭艳.浅议江西水土保持方略[J].水土保持应用技术,2006(2):34-36.[]罗时安,王世发,张东萍.江西土壤侵蚀特征及保持对策[J].江西农业经济,2000(5):47-48.(2)森林保肥功能的价值按下式计算：U式中：U肥为森林保肥功能的价值，X1为林地土壤侵蚀模数，X2为无林地土壤侵蚀模数，A为林分面积，N为土壤平均含氮量，P为土壤平均含磷量，K为土壤平均含钾量，M为土壤有机质平均含量，R1为磷酸二铵含氮量，R2为磷酸二铵含磷量，R3为氯化钾含钾量，C1为磷酸二铵平均价格，C2为氯化钾平均价格，C3为有机质平均价格，其中C1、C2、C3根据农业部《中国农业信息网》公布的磷酸二铵、氯化钾和有机质的价格计算。2.3.3森林固碳制氧贮养的价值根据宁夏历年相关研究数据和林业统计年鉴等文献资料，确定不同森林类型的生产力及林木的N、P、K含量，计算得出宁夏森林固碳(包括土壤碳库)、制氧及林木营养积累功能的价值。其中经济林年生产力按林木平均生产力的1/2计算，具体的计算过程如下。(1)采用碳税率法计算森林的年固碳量，具体公式如下：U式中:U碳为森林年固碳的总价值，A为林分面积，C碳为固碳的价格，B为林分的净生产力，瑞典碳税成本为150元/t[4]，G土壤碳为森林土壤碳每年的固碳速率。根据光合作用的化学方程式，森林植被每年积累1g干物质，可以固定的二氧化碳为1.63g，释放的氧气量为1.19g。二氧化碳中碳的比例为27.29%，所以得到系数0.4448。(2)森林释放氧气的价值。按下式计算：U式中：U氧为森林释放氧气的总价值，C氧为制造氧气的价格，A为林分面积，B为林分的净生产力。(3)林木积累营养的价值，按下式计算:U式中：U营养为林分每年积累N、P、K增加的经济价值，A为林分面积，B为林分的净生产力，N营养为林木氮元素含量，C1为磷酸二铵平均价格，R1为磷酸二铵含氮量，P营养为林木磷元素含量，R2为磷酸二铵含磷量，K营养为林木钾元素含量，C2为氯化钾平均价格，R3为氯化钾含钾量。2.3.4森林净化大气环境的价值森林净化大气环境的功能包括吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物和滞尘能力4个指标。(1)吸收二氧化硫的价值。森林吸收二氧化硫的价值按下式计算:U式中：U二氧化硫为森林吸收二氧化硫的总价值，K二氧化硫为二氧化硫的治理费用，Q二氧化硫为森林吸收二氧化硫的量，A为林分面积。(2)吸收氟化物和氮氧化物的价值。计算公式同(1)。(3)滞尘的价值。森林植被滞尘价值的计算公式如下:U式中：U滞尘为森林滞尘能力的总价值，K滞尘为降尘清理费用，Q滞尘为森林滞尘能力，A为林分面积。依据上述公式，结合森林生态站的测定数据及