森林生态系统工作的新进展

一、农林系统

1. 什么是农林系统

    国际农林业研究委员会(iCRAF)指出， “农林(agroforestry)是一种土地利用系统和工程应用技术的复合名称，是有目的地把多年生木本植物与农业和牧业用于同一士地经营单位，并采取同一或短期相同的经营方式，在农林系统中，在不同组成之间存在着生态学和经济学方面的相互作用。"

    近年来，一些国家和一些国际开发机构已将发展农林作为农业增产和防止土地退化、控制热带和亚热带地区的毁林、保护生态平衡和改善农村贫困的重要途径。农林系统是把农、林、牧、渔等种植业和养殖业结合起来的新体制，是以林木为基础，农业为主体的农、林、牧、渔结合的人工复合生态系统。它是利用生态工程原理，发挥树林具有比较长期稳定的生产力，生产食物、木材、饲料和燃料等产品能力和防护农业的功能，进行时间、空间上多层次安排，把种植和养殖工作统一组配，形成合理的多种功能流，提高单位面积上的生产量和经济效益，并能提高生态系统的稳定性，减少水土流失进一步改善环境条件。在国际林联和国际生态学会的促进下，联合国粮农组织（FAO）也已把它作为重点项目予以支持。

    自古以来，人类就积累了农、林混作的经验。中国农、林混作已有千年以上历史。近年来，南北方都涌现出许多新型的农林系统。如我国南方丘陵山地的“果药”、"果薯”、“林粮”，河北的枣粮，云南的胶茶间作等。

2.农林系统结构特点

    农林系统与传统农田系统和林地系统的不同首先表现在结构特征方面：①系统组分。农林系统是指在同一地块上既包含木本植物又包含农作物或动物的一种土地利用形式。如我国南方的农桐系统，是在旱地农作物中引入多年生植物泡桐，在传统的小麦、芝麻、红薯、豆类中又引进了玉米，扩大了棉花和豆类种植比例，像“桐—麦—苞—棉”、“桐—麦—苞—豆”等，使旱田接近生态位饱和。这种系统有利于控制病虫害，还可增加新产品、提高经济效益。②空间结构。农桐系统中由于泡桐的引入，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，使垂直空间上农田生态位拓宽了320_~650cm，空间上得到了充分利用。③从时间结构看，农林系统利用是连续的。从传统的农田种植系统对生长季的利用，小麦218天和芝麻94天，改变为农桐系统有泡桐(展叶期)的216天、小麦218天、玉米109天和棉花136天。

    以上表明农林系统是一种多组分，时间、空间上配置合理，物种间互惠共生。有利于对光、热、水、土地资源的充分利用。

3.农林系统的功能流简况

    农桐系统分析表明，①光能用率：农桐系统为0.5951%，农田系统只有0.2760%，光能利用提高了0.319%。②农桐系统投入辅助能密度比传统农田系统有所提高，其产出生物能密度大大高于农田系统。③能量产投比:农桐系统为5.781，农田系统只有3.705。

    在物质流的分析表明，农林系统中农田产出的氮、磷、钾营养元素总量中，用于种植、养殖和加工各业进行再生产的比率比传统农田的提高7.2%。这是发挥了农林系统中物质多级循环利用的特点。

4.农林系统的环境效应和经济效益

    农林系统发挥了多年生木本植物和一年生农作物在生态学上的互补作用，使农田小气候得到改善，盛夏酷暑时的降温，相对湿度的提高，土壤含水量和养分的增加等，实现土壤的持续利用。

    由泡桐和农作物组成的互惠共生系统，不仅可多产出木材，而且能改善农田小气候，但随着树龄增长，树冠对农作物遮荫程度加大，农作物受光条件发生了改变。据研究，由于泡桐展叶期在5月初，错开了小麦的生育盛期，无不良影响；对喜光作物棉花，3年生泡桐树荫下的光照强度都在6.0*10⁴lx以上，基本上能满足棉花生育对光的需要，无不良影响，但5年生树下荫影对棉花有明显不良作用，棉花现蕾开花期推迟7_~10天，脱落率提高10%左右。

    由于充分利用了光、热、水、土资源，增加了经济效益。据1992年调查，农桐系统“桐—麦—苞—棉”，其中3年生泡桐农林系统合计1hm²产值为7987.5元，比传统农田种植系统“小麦—芝麻" 1hm²产值增加4440元。

二、森林多功能综合效益的研究

    森林已被人们称为多价值(versatility)的生态系统。森林生态系统服务是多方面的、长远的、巨大的。

    为了阐明森林的多种功能及其综合效益，需要对各类天然林、人工林的功能和效益进行研究和评价。目前许多国家正在开展森林生态系统综合研究，以掌握和了解各主要树种生理生态测定指标和参数；各类林分能量利用效益，水分平衡状况，养分循环效率等多项背景参数。

    在各项数据的基础上，评价该系统在生物圈物质及能量平衡中的作用和地位。评价各类生态系统服务的价值。目前，一些发达国家是注意绿化、保护森林、改善人们生存环境的质量。如联邦德国对每公顷森林每年投资40马克，用于生态保护、用于休憩和疗养环境的利用，发挥森林的综合效益，而为林业生产木材投资6马克。然而发展中国家森林面积锐减，特别是亚、非、拉热带地区，这不仅对当地环境的破坏，而且对整个地球生态系统有各种各样的影响。

    世界热带林的分布和采伐的状况是：南美洲23个国家有森林面积8.975亿hm²，每年砍伐烧毁森林412万hm²；非洲37个国家有森林总面积7.031亿hm²，每年毁坏133万hm²；亚洲16个国家有森林总面积3.365亿hm²，每年损失森林182万hm²。如此种种，森林生态系统每年的迅速减少，给木材、林副产品、给动植物(特别是那些濒危、珍稀物种)、给人类都造成什么直接的和间接的影响？对自然灾害、干旱和洪涝、全球变化等环境又带来什么严重和长远的影响？这些都是全人类关注的课题。

三、森林生态网络系统工程

    目前许多国家大力从事森林生态系统长期定位观测的研究，按照分类经营的要求，以了解各类林分状况，统一规划，最大限度发挥森林系统功能。美国、日本、联邦德国等国家，至少已进行了20余年的长期定位观测。

    我国在20世纪60年代初开始建立森林生态定位研究站，后停滞10余年。于20世纪80年代又逐渐兴起。彭镇华等(1999)提出中国森林生态网络系统(forest eco-net-work system)工程的建立，总体战略目标是通过保护好现有植被、扩大森林覆盖率，提高森林质量，建立起完善的生态体系，以点、线、面相结合的网络形式使之能长期保持森林多功能、多效益、多方位整体作用的目的。网络的核心是现存的各个自然森林生态景观和较大面积的人工林地。该系统工程是根据不同的自然环境、经济和社会状况，将各种不同的森林生态系统分类经营。所谓分类经营是针对特定的环境问题建设特定的防护林体系和商品林。

    我国是一个自然环境十分复杂的国家，必须建立森林生态系统长期定位观测站。提供多方面的数据，根据长期观测结果，进行分项管理。

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——摘自科学出版社·蔡晓明编著·《生态系统生态学》·第三篇 自然生态系统·第十四章 第三节