桉树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价（可编辑）

桉树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价（可编辑） 桉树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价 西南林学院 硕士学位论文 桉树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价 姓名:陈薇 申请学位级别:硕士 专业:野生动植物保护与利用 指导教师:杨宇明 20070501摘要:中国年开始实施建设项目环境影响评价制度,但目前对生物多样性影响 评价还处在初期研究阶段。我国是世界上人工林最多的国家,近年来桉树工业人 工林的发展十分迅猛,发展规模不断扩大,已成为我国林业史上引种最为成功的树种, 获得了巨大的经济效益和社会效益。随着桉树工业人工林的大力发展和研究的不断深 入,一些负面效应开始凸现,从而引起了社会的广泛关注和学术界的许多争论。因此 制定一套针对人工林生物多样性评价体系就迫在眉睫。 本研究以云南滇南思茅市和滇东南文山州桉树人工林作为案例研究。研究结 果表 明: 在大规模种植桉树人工林后,引起原有生态系统组成、结构的变化,并由 比引起生态功能的改交,同时对原有生态系统的大小和数量产生影响。改变生态系统 的间隔距离,很大程度上阻碍了生态系统之间的物种交流。 通过与对照样地的植物多样性的比较发现桉树林乔木层结构单一,多样性 低,且生长情况参差不齐。滇南思茅地区的桉树人工林在海拔高度~之 间长势较优;滇东南桉树人工林在海拔~左右的长势好于其他海拔地区, 这说明以上的海拔段是桉树在该地区生长的最适海拔段。 滇南对照样地的丰富度比桉树样地普遍偏高。组相对应的桉树样地与对 照样地中有组的丰富度对照样地的比桉树林中的大。在对照样地中,丰富度最大的 是种物种,比相对应的桉树林样地里丰富度多个物种;丰富度最小的是种 物种,比相对应的桉树林样地少个物种。相同面积样地的总株数最高的是样一 对的株,与之对应的桉树人工林样地总株数为株:最少的是株,与相 对应的桉树林样地多株。也有少数样地桉树林中的植物总株数比对照样地的多。 滇南思茅地区对照样地的.和多样性指数要比桉 树林的高。./指数最高的是.,与之相对应的桉树样地为.; 最低为.;.相对应的桉树样地为.。指数最高是.,与之 相对应的桉树样地为,;最低是.,与之相对应的桉树样地为.。两个 多样性指数测度表明:在种植桉树前无论原有生态系统属于何种类型其物种多样性都 高于桉树林。 滇东南文山片区对照样地的林下植物物种丰富度高于桉树林样地的,这说 明在滇东南文山片区的桉树林里,林下植物物种的丰富度没有原来未种桉树时高。多 样性指数显示:一般情况下对照样地中指数最高的为.,与之 相对应的桉树林样地指数为.;最低的是石漠化严重的样~对照,值为.,与之相对应的桉树林样地为.,其余的在以上。 指数大部分桉树人工林的比对照样地的低,但两者相差不大。 在恩茅市和文山州两地桉树林样地林下草灌的生物量比对照样地的生物量 普遍偏低,反映了在桉树林下的植物生长条件不如对照样地,在一定程度上反映了水 份、营养物质的分配与循环过程被改变. 滇东南文山地区的桉树人工林土壤厚度要比演南思茅地区的土壤薄,而且 有些样地的层不明显。无论是文山还是思茅地区,桉树林样地的土壤厚度都要比 对照样地的土壤厚度厚,这是由于桉树的种植,土壤流失得到缓解,保持了水土,使 得种植地的土壤厚度增加。土壤养分中,桉树林所施的肥料中速效氮、磷、钾的 成分含量较高。因在原来土壤中速效磷的含量较少,所以磷补充量最大,。 通过桉树人工林调查研究选取了项桉树人工林对原有群落影响评价指 标,定量的项,每项满分分:定性的项满分分,定量与定性评价指标满分 共计分。通过对桉树人工林的调查结果,其群落多样性影响得分为分,属于 最中等级。 关键词:人工林, 桉树, 生态系统多样性, 生境多样性, 群落多样性, ?: , . . . ,’ .. ; ,. ., . ., , :,.. ., , .~ . ,.,, . . ,; ,, .., , . . ? . ? , ., :.. ... .,.... .., . , , . . .. ... ,.. ,. . . , ,.., , . , , . ., ., : ., . , ,, . , . ,:声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含他人 已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得西南林学院或其它教育机构的学 位或证而使用过的材料,与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在 论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名: 醢毽 日期:逊乙厶 关于论文使用授权的说明 本人同意:西南林学院有权保留论文的复印件,可以采用影印、缩印或其他 复制手段保存论文;提交论文一年后,允许论文被查阅和借阅,学校可以公布论 文的全部或部分内容。 保密的论文在解密后应遵守此规定 捧吼严.前言 .前言 .国内外速生工业原料林发展现状及存在问题 当今社会,以木材为主要代表的林产品是人类社会经济和人民生活的重要物资。 面对木材需求量的迅速增长与全球天然林资源大幅减少、森林资源总量急剧下降的严 峻现实,世界各国都在大力发展工业人工林,以缓解木材和林产品的供需矛盾,保持 经济和社会的持续健康发展。桉树是世界著名的速生树种,是造纸、纤维板、胶合板 和刨花板等的好原料,是理想的工业原料林树种。全世界现有桉树多种,由于具 有适应性强、生长快、产量高、轮伐期短、繁殖容易等优良性状,世界上已有多 个国家竞相引种栽培,成为世界性造林树种。桉树是桃金娘科桉属 植物的统称,共有个种和变种。其原产地为澳大利亚和少数几个印度尼 西亚及附近的岛屿。桉树自年引入中国,在中国栽培已有多年历史。目前, 中国桉树人工林总面积已达.万,仅次于巴西,位居世界第二。我国桉树引种 大致经历了个阶段:年代的大叶桉、赤桉,主要在公路两侧以及四旁绿化树种, 山地造林基本失败;~年代,进入一般平稳的发展时期,人们认识到根据不同 的环境选择不同的树种的重要性,于是柠檬桉以其适应性强、速生丰产、材油兼备、 经济效益高而被广泛种植;山地造林始终不成规模;年代以来,引种经过优选的以 巨桉、巨尾桉、尾巨桉为主的组培苗扩大繁殖,形成桉树山地造林新的高潮。 现比较 集中在两广、海南、云南、四川和福建【,云南为.万。随着桉树人工林的大 面积发展,它已成为全球最速生、经济价值最大、生态和社会效益最高的三大著名树 种松、杨、桉之~网。 林浆纸一体化的国家战略是实施、带动桉树工业原料林发展热潮的主要原因【】。 我国是世界上人工林最多的国家,近年来桉树工业人工林的发展十分迅猛,发展规 模不断扩大。桉树已成为我国林业史上引种最为成功的树种,获得了巨大的经济效益 和社会效益卜】。随着桉树工业人工林的大力发展和研究的不断深入,一些负面效应 开始凸现,从而引起了社会的广泛关注和学术界的许多争论【~。争论的焦点是桉树 工业人工林的生态环境问题。在我国大力推进南方速生丰产林,工业人工林发展的新 形势下,这是我们亟待深入研究、积极探索并做出科学回答的重大问题】。 对于桉树这一树种学术界存在一些争议。主要是对种植桉树人工林产生的生态影 响褒贬不一各持己见,一方面桉属囡树种多、生长快、适应强而被各国广泛引种;另按树人工遮生业跟科林生物多样性研究及评价 一方面受到的指责主要有:桉树人工林的水分消耗多,认为桉树对土壤会产生不利的 影响:认为给野生动物提供的生活环境差等。这样一来,群落结构和生物的多样性就 发生了改变,必然导致群落的水平、垂直结构的简单化趋势【。 在国际上对于桉树的生态作用,联合国粮农组织出面组织瑞典、巴西、 西班牙、澳大利亚、英国和法国等国的科学家对桉树人工林进行了大量的调查和分析。 并于年出版了《桉树的生态作用》一书,对桉树作了科学评价。中国林业科学 研究院所属热带林业科学研究所、桉树研究开发中心所作的长期实地研究,得出了科 学的结果【捌。 但在中国发展桉树工业原料林实际出现的问题还有其他方面,未能做到因地 制宜、适地适树。认为桉树的经济效益好,就不分立地条件,盲目营造桉树林,整地 方式不合理,引起新的水土流失,速生丰产林的抚育不尽科学,使得现有速生丰产林 生产量不高/。产量偏低迫使企业去占用越来越多的林地以满足原料需求,土地 竞争加剧;加大原材料供应成本;带来社会对这些企业的生态责难阎。造林过程 中施肥仅针对桉树,施肥过多或单施一种肥料,造成肥料浪费和流失,而对其它树种 并不施肥【】。没有经过试验就大面积采伐现有天然林营造人工林,能否达到预期 的效果以及将会对本地的环境、水文、生物多样性和林地地力带来怎样的影响都难以 预测。 发展林业产业应充分考虑资源和环境的承受力,合理调整产业规模和产业结构, 统筹考虑当前发展和未来发展的需要,实现自然生态系统和社会经济系统的良性循 环。应采用多种经营形式,合理选择造林树种,充分发挥乡土树种的优势,合理确定 林木轮伐期,科学管理,集约经营,既满足林业产业用材需要,又可实现森林资源可 持续发展【翻。 勿庸置疑,植树造林活动在保护和改善我国生态环境方面起到了巨大的作用,森 林覆盖率在不断增加,沙化治理和水土流失防治取得了重大成效。但是,由于一些地 方在造林决策、造林方式、造林工艺等方面存在的问题,导致大量人力、物力和财力 投入下的造林活动事倍功半,效益低下,甚至导致生态退化等一系列负面效应。特别 是在木材供需矛盾的情况下,一些地区盲目发展速生丰产林和浆纸林作为地方经济发 展的支撑,出现了地力快速消退、生物多样性降低、水土流失加重以及非点源污染等 生态环境问题。 造林活动导致的区域性生态环境问题益突出,使得对造林导致的环境影响进行 评价具有必要性和现实意义。年和年国家分别制定和出台了《环境影响 .前言 评价技术导则总则》和《环境影响评价法》。使对造林活动进行环境影响评价具有 了法律和技术上的依据。 但是,与一般建设项目和规划项目相比,造林工程具有一定的特殊性。首先,污 染源不明显造林工程的环境多表现为化肥、农药流失造成的非点源污染;第二; 占地面积较大造林工程的范围通常以万公顷为单位,甚至跨地区、跨省份;第三, 对区域生态的长期影响较环境污染更值得关注生态影响往往短期内不易被发现,且 . 造成的影响更具有长期性和不可逆性嗡。 我国随着人工林事业的不断发展,对人工林的关注也从单纯的经济效益扩大到生 态效益和社会效益等多方面了,出现了对人工林各个方面研究洳’蚓。 .国际生物多样性研究现状 生物多样性是地球上生命长期进化的结果,更是人类赖以生存的物质基础。生物 多样性 ,或缩写为是生物及其与环境形成的 生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。它包括数以百万计的动物植物微生 物和它们所拥有的基因,以及它们与生存环境形成的复杂的生态系统。 在国际上,自从年首先提出物种多样性一词,并创用指数研究群落 的物种多样性以来,生物多样性研究从定性逐步走向定量化。但是目前尚无一套比较 完善能对不同层次生物多样性进行评价的指标体系及其测计标准,特别是对生态系统 和景观多样性的评估尚数空白。联合国于年召开了第一次人类环境会议对人类 面临的环境问题包括生物多样性的保护形成了一系列决议【】。联合国环境规划署在 ?年起草的“一年联合国全系统中期环境”中提出了保护 生物多样性的目标、策略以及实施方案。在.一年间起草并多次修改生 物多样性公约,经多次政府问谈判之后该公约于年月在巴西里约热内卢召开 的联合国环境与发展大会上通过,当时有多个国家的首脑在公约上签字川。该公 约已于年月日正式生效目前已有多个国家政府批准。 生物多样性受到了国际上那么多国家和组织的重视,开展的研究也开始付诸于行 动。生物多样性的动态监测始于上世纪年代初,主要是美国的研究 院和自然保护组织等机构开展的一系列动态监测研究。从年开始,美国 研究院/人与生物圈项目/就一直在开展生物多样性监测研究, 选择不同类型和不同地区的热带雨林,设立固定监测样地,组成监测网络,进行监测按树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价 分析,目的是收集生境中群落和物种的信息,以获得我们对生态系统的更多认识。尽 管这些项目在组织协调,网络建设等方面还不够完善,但这些工作和大量数据为今后 的监测研究奠定了基础。近年来某些国际组织和国际生物科学联合会、环境 问题委员会和联合国教科文组织都在积极努力,筹建世界生物 多样性研究网络,制定“生物多样性编目和监测”国际合作。旨在为全球生物多 样性的保护与持续利用提供基本的科学依据卅。 年至年之间,千年生态系统评估在联合国的资助下开始进行,由联合委 员会进行管理,其中包括国际机构代表、政府部门、土著居民,菲政府组织以及公司 企业。在联合国环境规划署的协调组织下,有来自个国家的名科学家参加评估 工作。进行的千年生态系统评估,目的是评估生态系统变化对人类福祉的影响, 并对提高生态系统保护与可持续利用的现有措施及其对人类福祉的贡献进行分析。这 次行动促进生态系统的保护和可持续利用,增加生态系统对人类福祉的贡献而采取行 动奠定科学基础。生物多样性对支持生态系统服务具有重要的作用。《生物多样性公 约》以及其他国际公约为千年生态系统评估的制定提供了支持。 .研究区域概况 .研究区域概况 .区域概况 本次调查范围主要以思茅市的澜沧县、孟连县、西盟县以及文山州的砚山县、马 关县、富宁县、广南县、文山县桉树人工林为主要调查对象,以昆明、景谷地区桉树 人工林为补充调查对象。 思茅地处北纬。,东经。之间,北回归线横穿其境。属 低纬高原季风气侯,由于其南靠印度洋和孟加拉湾,受潮湿的印度洋季风的影响,东 部高高的哀牢山、无量山阻挡西伯利亚寒流的侵袭,形成了思茅市温暖、潮湿、静风 的主要气候特征。全区只有干湿两季之分,每年月为雨季,炎热高温多雨。降水 分配一般雨季为全年降水量的.%,千季仅为全年降水量的%。全年平均气 温在.?.摄氏度之间,年降水量.毫米,年日照时数.?. 小时,年日照百分率为.%,静风频率%以上。全区海拔在米以下的热 区面积达.万平方公曼万亩占全区总面积的.%,全省热区总面积的 .%,居全省第一位,是发展热带、亚热带经济作物得天独厚的沃土。思茅是云南 的第一大热区,占云南热区面积的.%,是一块极适宜热带、亚热带动植物生长的 宝地。思茅是云南的第二大林区,有林地面积.万亩,人均.亩,为全国人 均的.倍,全省人均的.倍。灌木林面积.万亩,森林覆盖率达.%,活立 木蓄积量.亿立方米,入均立方米,是全国的.倍.其中可供采腊,用材、造 纸、化纤用的优良速生树种思茅松占.%。 思茅陆地为新生代以后喜马拉雅山上升运动使地层褶皱上升而形成的山地,有丰 富的水能资源,境内有红河、澜沧江、怒江三大水系及一百多条支流。思茅地处横断 山系南段延伸地带,哀牢山、无景山、怒山余脉由北向南纵贯全境。境内群山连绵、 沟壑纵横。全区以澜沧江为界分为东西两部份。东部地处衷牢山、澜沧江两大断裂带 的裂谷中,地层断裂多,山地切割深,地面起伏大,陡坡多。西部较平缓,山地宽阔。 据统计,山地占全区总面积的.%,山间盆地子只占总面积的.%,该地 区以中山山地、浸蚀山地为主。海拔?米的中山包括山间盆地占全区 总面积的.%,米以下的低山占.%,浸蚀山地占.%。群山中镶嵌着万 亩以上的瓮地坝子个,万亩以上盆地坝子个,万亩以上盆地坝 子个。 按树人工速生工业原科林生物多样性研究及评价 思茅市地处低纬地带,平均气温在.。一.。之间,最热月、月平 均气温在.。?.。之间。由于地形地貌、气候及土壤等诸多因素的综合影响, 思茅市植被类型丰富多样,云南亚热带气候和北热带气候条件的植被类型在思茅市几 乎均有分布。 文山州位于云南省东南部,介于东经。.。’,北纬。。’之间。 文山州地处滇东南岩溶高原,地表广泛分布石灰岩,为云南省岩溶地貌最发育的地区 之一。全州各地均有广泛分布,约占文山州总土地面积的.%左右。地势西北高, 东南低。 文山州地处云贵高原东南,西北、东北有西藏高原云贵高原为屏障,南邻北部湾、 孟加拉湾。冬夏两季分别受到偏西、西北干冷气流和西南孟加拉湾、东南北部 湾暖湿气流的影响,属于低纬度高原季风气候。山地势起伏,气候垂直分布差异大 于水平分布的差异,因纬度和海拔高度不同,全州兼有北热带、南亚热带、中亚热带、 北亚热带、南温带,五种气候类型。全州降雨充沛,但时空分布不均。文山州年平均 降雨在.之间。州境南北东部边缘地势高低差异大的迎风坡地区降雨量 多,局部地区可达以上;中西部地势差异小的背风坡地区降雨量少,局部地 区仅为.。砚山县西部的平远,文山县西北部的德厚、红甸、马塘、秉烈 等,为全州主要干旱少雨区。由于受不同季节气流影响。一般降雨的年内分配状况是: 夏季多雨,冬季干旱。全州光能充足。年日照时数.?.小时,日照时数的 分布一般为北部地区多于南部地区,坝区多于山区,东西走向山谷多于南北走向山谷, 南坡多于北坡。年平均气温.一.?。最冷月月,平均温度.?.?; 最热月月,平均温度.?.?。全年无霜期天,年平均相对湿度 %.%。 ,调查地概况 ..造林概况 云南思茅市和文山州现已建成速生丰产林.万亩,以定向培育桉树巨桉、尾 叶桉和巨尾桉为主,同时选择西南桦、旱冬瓜及思茅松等短轮伐期的树种作为造纸 材。其主要造林树种为桉树尾叶桉、巨桉和巨尾桉等,占所选树种的%;西南 桦、思茅松、旱冬瓜分别占所选树种的.%、.%、.%。其中思茅市造林面积为 .研究区域概况 .万亩,分布在澜沧县的谦六乡、新城乡、东河乡、大山乡、南蛉乡、糯扎渡、谦 迈乡、酒井乡、惠民乡、东朗乡、勐朗镇、东回乡、拉巴乡、竹塘乡、富帮乡、上允 镇、安康乡、文东乡、富东乡、雪林乡、木嘎乡、发展河、糯福乡等个乡镇,孟 连县的芒信镇、景信乡、南雅乡、勐马镇、公信乡、富岩乡、哪允镇等个乡镇,西 盟县的勐梭镇、中课乡、力所乡、莫窝乡、新厂乡、翁嘎乡、岳宋乡等个乡镇;文 山州造林面积为.万亩,分布在文山县的秉烈乡、得厚乡,邱北县新店乡、官寨 乡、羊街乡,砚山县的阿猛镇、阿基乡、八嘎乡、蚌峨乡、盘龙乡、者腊乡,广南县 的阿科、那伦、者兔、者太、底圩、八达、那洒镇、篆角乡、五珠乡、杨柳井乡、八 宝镇、板蚌乡,富宁县的洞波乡、者桑乡、花果山、归朝镇、花甲乡、阿用乡、那能 乡、剥隘镇,西畴县的鸡街乡、麻栗坡县的马街乡、马关县的夹寒箐镇详见附录。 造林目的主要是为建立纸浆厂提供造纸原料,同时销售木浆和纸。 ..造林营林方式 造林方式一般采用植苗形式,桉树种菌采用的是无性系容器苗。造林前林地清理 是采伐或烧除杂灌、杂草等其他地上物,残留高度?。带状整地,整为的 平台,挖坑深度?,面积为,间隔。挖穴后施基肥,基肥穴, 和微量元素施入穴内。幼苗栽植完 每穴施入 后,分别于、、个月后进行施追肥,施肥量为。在栽植后.个星期 进行穴抚,再次除去全部杂草,除草后林地内没有杂草的面积率?%,残留杂草高 度?。之后在每年对林地进行.次除草活动,视杂草长势增减。 桉树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价 。研究 .野外调查方法 ..样方设置与调查方法 调查方法采取了设置样地与走访调宣相结合。在年月和年月~ 月分别进行了次野外调查。 采用完全依照机会均等的原则进行的抽样调查的方法~随机抽样法,选择等面 积抽取样本单位,选定调查人工林的样地分布地点,在。万亩桉树人工林中,调 查样地块,其中思茅市块样地,包括块桉树人工林样地,块对照样地; 文山州块样地,包括桉树人工林块,对照样地块。设立样地为投影面积 的正方形,再把样地划分为个×的小样方。 对于样地中的乔木采用每木检尺,对树高、胸径、盖度、郁闭度等进行调查;对 有萌生分蘖现象或在胸高.以下即已分枝的植株,分别测量其萌枝或分枝的胸 径和高度,并记录为同丛,但在个体数量上只计为一株。 草本和灌木则在小样方中以梅花形选取块小样,即四个角各个,中心个, 方进行调查,对其高度、地径、盏度、物候等进行调查;此外,记录的内容还包括生 境因子,如海拔、坡向、坡度、坡位、土壤条件等。 ..生物量的取样及调查方法 在样地内伐倒平均木一株,用分层切割法枝干、枝条、叶测定平均木地上部 分生物量,乔木层的生物量就是调查样地标准木桉树的重量,乔木分别由主干重量和 枝条重量组成。林下灌木草本的生物量分别是由样地中央小样方的中心位置也是大样 地的中心位置,采用直接收获法,割取见方的样地上的所有地上草灌植被,对每 个物种进行称重,因此灌木草本的生物量是在样地中心见方的地上草灌植物的重 ’ 。 量总和。 ..土壤的取样及调查方法 在样地中心部位挖取左右深的土壤坡面,测定每层土壤厚度后分层采取样本 .研究方法 带回进行养分测定。在桉树林样地中分别在施肥坑与非旌肥坑中采取土样,带回测定 土壤含量。 按树人工林样地的附近选取一处与样地的坡向、坡位、海拔以及原来未种植桉树 前地类等都比较相似的原始群落类型为对照样地,来进行对比研究,对照样地的设置 与调查都与样地的一致。 .内业分析方法 ..数据整理 本研究中选用物种多样性测度方法中较为常用的物种丰富度, 指数和指数来描述物种多样性。 物种丰富度 物种丰富度样地内出现的物种数 . 多样性测度 多样性是用于描述局域群落的物种多样性。多样性的测度指标较多,本文采 用以单位面积内种的数目和全部种的个体总数来表示物种多样性的指数 、.指数’,公式如下: ?一/一】 胃 , . 式中/ 胃 :样地内物种总数目;为代表种的数量;为代表种所在样地的各种物种 种数之合脚~】 重要值是确定植物群落类型的重要依据,它同时考虑了物种数量、个体大小 及出 现的频率,能综合反映某一物种在群落中的优势程度,客观地反映不同植物 在群落中 的地位和作用。本文重要值的计算采用以下公式: 重要值指数的计算 重要值相对多度相对频度相对优势度/% 其中:相对多度%某个种的株数,所有种的总株数% 相对频度%某个种的频度/所有种的频度% 相对优势度%某个种的优势度/所有种的优势度之舍% 桉树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价 优势度在不同的生长型植物中有不同的内涵,乔木个体的优势度为林木的胸高断面 积;灌木和草本植物的优势度为覆盖度。 ..影响评价方法 评价生物多样性的指数有很多,我们不可能把每一个指标或指数都应用在评价 中,有些多个指标可能会反映同一种现象,所以只需选择其中的比较适宜的一个,有 的项目由于具体情况不同,所需的指标也不同,因此,不能使用所有的多样性指标。 在评价任意~个生态系统之前,我们都要筛选适宜的评价指标,来建立一个比较适合 的评价指标体系。 考虑到项目的实施时间和评价的可操作性。对于生态系统中生态过程的评价由于 需要在较长时间变化后才能得出结果,要得到一个直接的评价结论就会需要一个甚至 几个生命周期的观察和记录,这样对于即将实施的项目没有可行性。因此选 择进行问 接的侧面评价,通过选择恰当的适宜的对比调查区来弥补时间上的不足,即用空间来 代替时间的方法进行生态系统多样性评价,而不采取直接进行观测。在生态系统的其 他两个方面即生境和群落则可以很快的进行调查和评价。 在选择评价指标的同时要把指标量化。项目选择的评价指标主要有生境多样性和 群落多样性两个方面,包括生境类型的多样性;项目引起生境的变化趋势如面积、 数量等;群落的类型;项目实施后引起群落内部的结构变化如优势种,群落结构 等。通过面积和数量这些具体的数字可以很直观的预测出问题,发现问题,避免了 人为主观的偏差所带来的不确定性,能更早的发现问题,找出原因,及时改正。 .结果与分析 .结果与分析 .生境多样性变化 ..造林影响到生态系统生境类型以及产生的结果 人工速生丰产桉树林选择栽种地多为杂灌、荒山或轮歇地等,由于按照生态系统 类型的划分人工林和农田轮歇地都是属于人工生态系统,这样划分会对人工林生态系 统与农田生态系统混淆,因此文中生态系统的划分以地上植被群落为主要依据. 据实地调查与林相图判读,人工速生丰产桉树林主要是影响到了农田生态系统, 如一些甘蔗田,旱谷、水稻、玉米等生态系统以及自然的和次生的灌丛生态系统,如 紫茎泽兰灌丛、蕨类、白茅群落为优势的群落,还有一些杂灌疏林地等详见表。 表造林影响到生态系统栖息地类型棱树人工速生工业原抖样生物多样性研究及评价 洼:表中优势种生活力中用优、良,中,差来代表它们的生活力的好坏,其中的“无”代表被人工林占用 的生境上已没有该物种了. 表可以看出,桉树人工林营建后,桉树人工林生态系统取代了一些农田生态系 统、灌丛生态系统、杂木林生态系统,这就减少了生态系统类型的多样性。有种物 种已经在原来的生境上消失,尽管它们都是人工种植的经济作物,但其土地利用的改 变造成土壤质地或营养成分的改变。这对生活在原有生态系统中的动植物有 一定影 响。受影响的生境上只有少数生命力较强或外来物种还存在,如紫茎泽兰、蕨类、白 茅等,但这导致了物种单一的局面,降低了多样性。由于桉树的生长需要大量养分和 水份,因此在种植桉树后,大量的水份和养分被桉树吸收,抑制生境上其他物种的生 长,所以在发生变化的生境上有种优势种生活力处于中等,种优势种生活力已经 变为低下。 该区域长时间受人为活动的影响较频繁,大型的野生动物已经很少出现,因而受 到影响较大的是一些小的动植物,如鸟类、昆虫还有菌类等的生存空间与生长条件。 当地人喜爱在雨后上山采各种野生食用菌,食用或换钱,但种植了桉树林后当地人采 菌的区域范围变窄了,从以前的轮歇地边杂木林里都可采摘,到现在只能在桉树人工 林外采摘,因为一方面项目方规定了非工作人员不得在人工林内活动,另一方面在桉 树林里生长的可食用菌类很少,几乎只有一种叫“马皮泡”的菌类,而且当地一般还 流传有长在桉树林里的菌类一般会变的有毒,不能食用的说法。 生态系统中的种群也会因为生境的变化而产生变化。对桉树人工林进行野外样地 调查时,发现的昆虫种类少于在对照样地中的,两种生态系统共同有的常见昆虫有蚂 蚁、蝽之类的以及一些蜘蛛,在杂灌里和田间发现的某些害虫和有毒的昆虫种类,在 桉树人工林里几乎很少见到。动物们不得不通过危险的林道来进行交流、捕食和寻找 配偶交配;原本生活在中心区域的植物物种,因为人工林的建设被迫改变了生境,变 成了生活在生境边缘的物种,风、雨水、阳光等条件的改变,使这些物种会因不适应 而生长力下降,甚至死亡。 ..造林生境面积变化以及影响 .结果与分析 思茅市从年开始种植桉树工业原料林,文山州从年开始种植,详见下 表。 表造林面积变化注:各县林业用地数据和各县土地面积数据来源于云南省林业调查规划院生态分院,营林分院、调查一室、生态 规划室. 由表得知,滇南思茅市澜沧县种植桉树时间最早,面积最广,这导致该县林业 用地面积有.%以及全县.%的面积变为了桉树人工林;相对而言,思茅市的西 盟县种植面积稍小,占用林业用地和全县面积较小分别为.%、.%;思茅 市种植桉树面积最大与最小县之间二者占林业用地变幅相差.%,占土地利用变幅 褶差.%。三个县造林总面积占三县林业用地面积的.%,占土地利用面积的 .%。 滇东南文山州种植桉树人工林面积最小的是麻栗坡县.,占林业用地交 幅为.%,占土地利用变幅为.%;种植桉树面积最大的为富宁县的. ,但该县有林面积较大因此所产生的变幅不是最大的.%:种植桉树人工 林占林业用地最大变幅与最小变幅差为.%,占林业用地面积变幅最大的是丘北县 为.%,占土地利用面积的,%。 大面积种植桉树入工林,一方面可以增加林业用地中有林地的面积,增加森林覆桉树人工速生工业原科林生物多样性研究及评价 盖率,而且桉树根系十分发达,年生桉树根系可达左右,可以有效的固土和吸 水,保持水土流失;另一方面这会导致当地多样性的生态系统减少,形成单一化的桉 树人工林生态系统。原本内部平衡的原始生态系统因为乔木层的改变受到影响,打破 了平衡状态,系统内和系统间的能流、物流过程和渠道也会改变,原来多样化的流通 渠道和复杂的食物网变为单一化;还可能减少林业用地中其他森林类型,如 生态公益 林,其他经济林等。 .植物群落多样性变化 植物群落结构是群落中植物与植物之间、植物与环境之间相互关系的可见标志, 也是群落其它特征的基础【。群落是否适宜在某生境生长,或者是哪种生境最适合该 群落生长,都可以通过群落的生长情况来判定。植物群落最基本的特征是物种种类组 成,它是群落形成的基础,组成群落植物种类的多少是由环境条件和群落的特点共同 决定的。在大的地理区域内,植物种类组成与气候条件有关,反映出热量和水分条件 的优劣,在相同气候条件下,植物所处的生境条件的好坏,对植物种类的多少起主要 作用,它能反映群落的结构、生态和动态等基本特征。 ..乔木层多样性 ...滇南桉树人工林群落乔木层 对滇南思茅年生无性系桉树人工纯林进行分析,由于有人工抚育的结果,乔木 . 层以桉树占绝对优势,只有极少地方乔木层出现少量思茅松 肠和旱冬瓜疡础等乔木树种,出现这种现象一方面是卣于林地 当中的其他乔木比较大或已成材,不能随便砍伐;另一方面是因为在造林过程中选择 伐净造林地上所有原有林木会使造林成本增加,因此在现有的桉树人工林里很少出现 其他树种。 根据野外调查的数据,分析得知滇南思茅地区桉树人工林的乔木层虽然多样性比 较低。物种组成少,但在人工抚育的结果下生长情况较良好。随着海拔梯度的不同, 桉树的生长情况也不同见图。 材积 胸高断面积 .结果与分析譬“ 鼻“懈 乏啷 ?《鼍 馨帆 娜椭耄埘。 埘?瑚柚 科 ” : ?艇 鼻攮虞‘ 郁闭度年 斟 ”“”“”?”海?黼””?”””?” 圈滇南桉树人工林生长情况由上图可知,滇南地区的桉树人工林在海拔高度为~之间,郁闭度、 林木胸高断面积、林地标准木材积各项指标值达到峰值,比其他海拔的都要高。说明 在思茅地区这段海拔高度上最适宜桉树的生长。桉树在栽种后年的时间里,在同样 的人工抚育手段下,乔木层的郁闭度最高达到了%海拔两年生号样地, 而最低为%海拔两年生号样地,相差了约%,数据是以面积为 内 的样地测量计算,这表明在思茅地区生长在不同海拔的桉树人工林乔木层 郁闭面积相差左右。海拔样地的郁闭度.%与海拔海拔样 地的郁闭度%相差不多,只相差.%;样地的郁闭度又下降到%, 其他区域的郁闭度在%~.%之间,到海拔上升到样地郁闭度上升到 %,到~时样地郁闭度稍有下降,比顶峰值下降%左右,达到% 胸高断面积代表林木的胸径,它可以代表林木的粗细程度,并且可以与树高一起 决定林地的材积,是对造林成功与否的检验标准之一。由图可以看出,树种、抚育 措施、种植时间相同的情况下,不同海拔高度的桉树人工林样地的胸高断面积却不尽 相同。在样地 里,胸径,的乔木树种的胸高断面积之和最大的是在海拔 的号样地达到了.,最低的则是海拔的号样地,胸高断面 积之和为. 。在相同面积的样地里,胸径,的乔木的胸高断面积之和最按树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价 高与最低值相差了.,这表明即使在人为干扰条件相同的情况下相同的种 植时间、相同的种植方式、相同的抚育措施,桉树人工林的生长情况也并不会一致 相同,生境、小地形、海拔高度等自然条件也制约着桉树人工林的生长。任何一种物 种都有其生存的空间和地点,离开他自然分布的区域后,就只能在与其自然分布区条 件相似的区域才能健康生长。 不同海拔的样地标准木材积随着海拔的不断上升,其先与海拔高度成正比,由低 到高成上升趋势,到达到~定值之后,随着海拔的上升样地标准木的材积与样地海拔 高度成反比,数值成下降趋势,形成一个正玄图案。在样地中胸径?的标准木材 积最大的是海拔的增号样地,达到.,最低的则是海拔的 号样地,值为.,两者之间相差. ,依此推算在亩林地内标准木的 材积就相差. ,具体数值详见表。 林地的出材率是由林地的蓄积量来决定的,标准木材积与林地的林木株数就决定 着林地的蓄积量。根据调查的每块样地标准木材积数据进行推算,可以得出样地的蓄 积量,以及与之相同类型的每公顷林地的蓄积量,如表。种植桉树人工林是按照一 定标准种植的,造林密度也是有标准的,株行距为.,,即仃的样地有 株左右,公顷林地有株,在调查的样地中,没有~块样地达到标准,在~ 年生的桉树人工林中,胸径,的桉树最多是年生的号样地和年生的样 为株,则该类型相同的林地每公顷为株,林地蓄积量每公顷分别为. 和. ,虽然林地密度相同,每公顷株数相同,但由于标准木材积不同最终的 林鲍蓄积量也不同。从号样地和号样地的蓄积量看出,树龄年的号样地的 蓄积量没有年的号样地的蓄积量多:在调查的样地中还有很多同样是生长了 年的桉树人工林长势却不尽相同,有的整块样地里没有一株桉树胸径一,如样地 、、;有的虽然样地中有胸径?的桉树,但胸径的桉树比胸径? 的还要多,如样地.、、、增;其中样胸径?的只有.株,而胸径 的株数有株,是胸径,桉树的倍左右,也就证明桉树人工林的生长不 能够只依靠人为抚育措施,还要结合桉树本生的条件选择适当地理位置栽种。 表滇南桉树人工林材积与蓄积量地 积? .结果与分析 注:;,;,?;, ;,; ; 出 ; ;, ...滇南对照样地乔木层多样性 对桉树人工林调查的同时,为了进行对比研究在桉树样地的附近还对同海拔、坡 按树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价 度、坡向等生境条件相近,并且与现有桉树林的原有地类是相同的对照样地地也做了 调查,来研究桉树林人工林与对照样地的生物多样性。通过调查块对照样地说明在 种植桉树速生丰产人工林的地区里,原有生态群落中乔木层的结构比较单一,很少原 始天然林,大多为次生林,且乔木层物种较少生物多样性较低,主要有山茶科、桦本 科、杜鹃花科、杨梅科等个科,木荷属、桤木属、鸟饭属、杨梅属等个属,红 木荷 、思茅水锦树 、思茅栲 、杨梅 ,恩茅松等个种组成详见表。 、麻栎 表滇南对照样地乔木层多样性植懒 薹篙竺 翟一?裟多袋篙? ? ?州? 姊 红木荷 , 啦 ?南烛妇。。自‘“ 幻 对 杨梅 .. 总计 麻栎 ‘? 南烛 ? 对 旱冬瓜 . / ’. 总计 . 红木荷 对. .? .对 杨梅 ? .麻栎 . 口 西南桦 ..结果与分析 薹篙謦 植 翟重笋轴篇鬻哆跏嚣;样? 孟 ? 辄二:忑。 二:: 总计 ? . 旱冬瓜 月驴如妇 思茅栲 思茅水锦树 对. 喀砌“ 云南黄杞 .豁 . 总计 ?. 恩茅水锦树. 弘。“ 对 犯 红木荷 增 胴. . . 总计 思茅松 对 锕 ?.咖 . .咖 胁”妇咖“ ; ;, ; ; 经野外调查分析得知,滇南思茅地区桉树速生丰产人工林原有对照样地生态 系统 类型多为荒山、农田轮歇地、疏林地或杂木林地,群落中乔木层丰富度较低, 而且长 势不是十分优良,密度较低,基本不能成片成林。由表看出,海拔~ 之间约有种胸径超过的乔木对号样地的红木荷、南烛、杨梅;对号样 地的麻栎和桤木;对的西南桦;对的思茅栲、思茅水锦树、云南黄杞;对 的思茅松:有的在的样地中只有一棵样对的杨梅和样对的思茅水锦 树或一种树木样对胸径超过,使得与多样 性指数为,直接导致该生态系统里生态群落中乔木层多样性下降。调查的样 地中 多样性指数最高的是对号样地,其值为.,除去只有单种单 株思茅松的对样地和只有一种红木荷株的对号样地的.多样性 按树人工速生工业原料林生物多样性研究及评价 指数为,最低的就是总株数有株但麻栎就占了株的对号样地,其 .多样性指数值为.。按照多样性指数由大到小 的顺序排列样地,其顺序是样对样对样对样对增样对样对 样对。样地多样性指数的变化趋势与.多样性指数大致相 同,多样性指数最小的是与.多样性指数最低为的对号 样地和对号样地,其值为。其次是对号样地,其值为.,其他样地的 多样性指数在.~.之间,按照多样性指数的高低排列,从低到高顺序 为样对样对样对样对增样对样对样对。在调查的对照样 地里乔木树种中不仅是种类少,而且总体胸径也不大,只有很少数的树种胸 径最大在 .,其余一般在~之间,根据样地调查数据推算的样地里物种的重要值 可以看出,在这些生态系统群落中,除去单株单种的样对和样对外,乔木层的 重要值最高的是海拔为左右的样对的麻栎.,该样地中麻栎的长势 较好,多长成高大乔木,且数量相对较多。 表可知,滇南思茅地区桉树速生丰产人工林的对照样地的郁闭度普遍不高, 在 面积为的样地上,最小的是只有株树的样对,郁闭度只有%,在样对 有株树其中株是麻栎的样地郁闭度相对高些,达到了.%,样地郁闭度的大 小一般与样地的林木密度和高度密切相关,样地的林木越多长势越高大其郁闭度就越 高,反之逆然。 ...滇东南桉树人工林群落乔木层 研究滇东南地区时选择在文山壮族苗族自治州为研究地点,在砚山、马关、富宁 等个县选取了块桉树样地进行调查。调查研究发现在文山州境内的桉树速生丰 产人工林里由于人工抚育的结果,乔木层中除有少量的旱冬瓜和云南松 括外,其余基本全是桉树,因此乔木层树种单一:多样性较低。 根据调查得知,滇东南文山州的桉树速生丰产林种植时间比滇南思茅地区的晚, 并且品系也不同,大多为广林号和巨尾桉。与滇南相比较,截止调查期结束时,滇 东南文山州片区的桉树人工林长势不如滇南思茅片区,有很多地方的林地还遭受了冻 害、火灾等人为或天灾的影响,造成林地被伤或被毁。滇东南文山地区总体海拔比滇 南思茅地区的海拔梯度跨越大,从~之间都种植有桉树人工林,而且种植 的地类也不尽相同,有土质较好的河滩农用,也有石漠化严重的石头地,因此 桉树林 乔木层各项指标也存在较大差异。.结果与分析 帮闭度 胸高断面积 .;萋 遴 ? 材积变化 口 压卫岳轻 篡嚣落尝慧 图滇东南桉树人工林生长情况分析调查数据可知,滇东南文山区,相同人工 抚育的情况下,在海拔~ 之间桉树人工林样地的郁闭度、样地胸高断面积之和以及标准木材积各项指 标都以生 长在海拔~左右的桉树人工林的长势较优,其值比其他海拔高度的桉树人 工林的高。如图所示,调查的~之间样地的郁闭度大多都在%左右, 样’为%,样”为.%,样为%;从海拔开始桉树林郁闭度 有大幅度上升,到达时,又开始减少往下滑。样地面积为桉树人工林中, 乔木的郁闭度最高时是海拔为的增文号样地,高达%,郁闭度最低的是 的号样地,值为%,中间相差%,相当于一半以上的种植地未被乔木 层覆盖,这对于桉树人工林下喜阳植物的生长有好处,但却不利于一些原来 在山谷或 低湿地方生长的喜阴植物。换而言之,如将桉树种植在阴湿的地方,桉树长势不好, 造成原有生境上的喜阴植物受到强烈阳光的照射而生长受困甚至不堪而死去,要么导 致原有土地大砸积裸露,要么造成物种单一只长林下喜阳植物生物多样性下降,并且 还会影响桉树的生长。 样她胸高断面积之和,是与每株桉树的胸径和样地内胸径一的乔木的株数有 关,如图中所示,在调查的样地中,胸径;一的乔木胸高断面积之和最高的是海 拔时的.,最低的为的.,中间差值达到了.桉村人工遮生工业原料林生物多样性研究及评价 , 。其中在海拔时有点增加,样“的胸高断面积之和达到了. 之后到的样’又下降,降到了. ,之后就随着海拔的升高样地的胸 高断面积之和也升高,直至达到顶峰值,到达顶峰之后又随着海拔的升高样地的胸高 断面积之和又下降。出现在样”的起伏是因为在该样地内胸径?的桉树 的株数比在样’的株数多株,这可能由于样地所在坡向与坡度的不同所 引起的。 滇东南文山片区的桉树人工林的标准木材积也与滇南思茅片区的变化趋势 相近, 图很清晰的表明了样地的标准木材积变化与其郁闭度和胸高断面积相同的结论,随 着样地海拔的升,高样地标准木的材积变化是先升高再下降,变化的图形为正玄图形。 同是种植了年的桉树林,在相同人工抚育下生长情况也是不尽相同。在海拔为 时,增文样地的标准木材积达至了最大值为. ,而在时,样的 标准木材积最低只有. ,之间相差. ,最高的标准木材积比最低的标 准木材积多近倍。从海拔~间,样地的标准材积在.左右,分别为. 、. 、. ,过了最高点之后的海拔和的材积也在. 左右,分别为.和.。 桉树速生丰产人工林的目的就是在较短的时间内获取最多的木材,这在还未伐的 林地中就可以测量出,这就是林地的材积蓄积量。蓄积量是项目方追求的重要目标。 经过对文山片区桉树人工林的抽样调查后发现,在文山片区的桉树林生长情况不是很 好,普遍偏低。文山种植的品系多为广林号和臣尾桉,在种植年后还有很多样地 的桉树全部胸径,如样地、、和;或者胸径的占多数,如样 中胸径的有株,而胸径,的只有株。蓄积量的推算是林地的标 准木材积与林地林木数量之积的结果,由表可看出在滇东南文山片区同年桉树人工 林的样地的蓄积量和每公顷的蓄积量相差也较大,最高的还是标准木材积最大的增文 .样地,虽然样地只有株,每公顷由株,但桉树胸径全部一,所以每公顷 的蓄积量达到了. ;最低的是样,该样地中所有桉树胸径都,存活 ,每公顷的蓄积量 的株数也较少只有株,因此样地的蓄积量降到最低的. ,调查同是年生样地 也就只有. ,样地蓄积量最高与最低相差了. 最高蓄积量比最低蓄积量高出近倍;在文山片区也有个别的年生的桉树人工林 的长势超过了某些年生的桉树林,样的存活株数与标准木材积都要高于某些 年生的桉树人工林,样胸径的有株,而胸径?的也有株,胸径 的标准木材积. ,而胸径?的标准木材积. ,,样地的总蓄积量为. 。滇东南文山片区的桉树速生丰产人工林发展的参差不齐,原有的 生态系统在经过人为干扰改变了的情况下,重新建立的生态系统结构单一又比较脆 弱,群落的乔木层过分的低小或过分的高大,会降低生态系统抗干扰和恢复能力,这 对林下植物和动物都会带来一定的不利影响。 表滇东南桉树人工林材积与蓄积量 造林树种 每公顷 样地 标准术材 ?。 株株 ’ 掣篡?,一可专亨%意 ...滇东南对照样地乔木层多样性 滇东南文山片区桉树速生丰产人工林的原种植地的乔木层结构很单一,由于在项 目征地时选择很多桉树人工林时种植在荒山荒地或疏林地上,因此在桉树人工林对照 样地上有大部分是无乔木层或乔木很稀疏,对照样地乔木层的多样性也很低。在选取 的块对照样地中,对于调查结果分析得出在滇南文山片区对照样地中乔木层主要由按树人工速生工业原科林生物多样性研究及评价 蝶形花科、壳斗科等个科,合欢属、木荷属等个属组成,主要有合欢 、薄叶高山栎 、红木荷、杉木 、栓皮栎 个种组成详见表。 表滇东南对照样地人工林乔木层 ;; 滇东南文山州桉树林块对照样地中只有块对照样地有胸径?的乔木出 现,且数量很少,每种只有一株,这无论多样性还种群数量都很低。样一对照中 虽然每种树只有一株,但由于胸径的大小不同,计算出的重要值就有差异,依据它们 在样地中不同大小的重要值得出样地中主要是红木荷和栓皮栎,其次就是合欢;样 一对照中只有一株乔木,且很高大粗壮,出现这种情况的可能有两种,一是该地 区的生态系统原本就是乔木较少;二是该地区的生态系统曾遭到破坏,如人为或天灾 的干扰,较小的乔木抗干扰程度低被毁严重,只剩下抗干扰能力强的粗壮乔木,在恢 复期乔木的生长时间较长恢复慢,因此出现了乔木层只有少量乔木的情况。 ..林下草灌层多样性 ...滇南桉树人工林林下草灌多样性 滇南思茅桉树人工林林下灌木层调查桉树人工林下灌木层植物物种比其乔 木层要丰富些。灌木层主要有桃金娘科、金丝桃科、椴树科、大戟科、蔷薇科、蝶形 花科、桑科、荨麻科、檀香科、山茱萸科、五加科、越桔科、紫金牛科、马鞭草科、 、 茜草科、唇形科、菝契科、杜鹃花科等个科,个属,主要有假朝天灌 、五瓣子楝 假地豆 、无毛小果叶下珠鼬 树 、思茅水锦树 、掌叶榕 等个 、泰北租叶木 、刺蒴麻 种。下表列出了在调查的块桉树人工林样地中,重要值