京西保護(hù)地工作:林木疏伐與生態(tài)系統(tǒng)完善的探索

在疏伐產(chǎn)生的林窗下,一棵蒙古櫟欣欣向榮
01 砍樹做保護(hù)
2020年年末,在北京西邊的京西林場(chǎng)選擇了一片陰坡上的人工針葉林,在里面進(jìn)行了不同程度的疏伐。那片林子原本是油松和華北落葉松的純林,種植密度大、物種單一。我們期望通過疏伐改造,給其他種類的喬木(尤其是北京原生的闊葉樹種)、灌木和草本提供新的生長(zhǎng)空間,促進(jìn)自然更新,豐富植被層級(jí)、群落結(jié)構(gòu),為更多動(dòng)物提供更適合的棲息地。

在京西林場(chǎng)對(duì)單一密集人工林進(jìn)行疏伐,模擬天然干擾(左3),保留林下的櫟樹苗(右1)。
02 不僅僅是樹
人們往往認(rèn)為,樹(尤其是喬木)才是造林和森林保護(hù)工作的核心,但一片富有生機(jī)的森林,不應(yīng)該單純只是喬木的集合, 同時(shí),灌木和草本也不僅僅是喬木的點(diǎn)綴。真正富有生機(jī)的森林,應(yīng)該具備喬木、灌木與草本植物等在空間上更豐富多元的層次,動(dòng)物們也能在這里找到適宜的棲息空間和食物條件。
比如在北京,山地陰坡的原生植本應(yīng)當(dāng)以落葉闊葉林和針闊混交林為主。然而我們?cè)谏絽^(qū)觀察到的實(shí)際情況是側(cè)柏、油松、落葉松等作為常用生態(tài)屏障進(jìn)行綠化,在保護(hù)水土、固碳、提供食源的同時(shí)卻也在一定程度上阻礙了林下植被的更新:過密的人工林冠遮云蔽日,低矮的灌木、草本不易獲得賴以生存的陽光,多樣性和數(shù)量降低,動(dòng)物的食源(包括蜜源、粉源)和棲息空間也因此縮減。

油松人工針葉林

山楊-蒙古櫟混交的天然闊葉林
多項(xiàng)研究也表明,溫帶地區(qū)的天然林(即使是次生林而非原始林)可以支持比各類人工林(純林、混交林)更豐富的生物多樣性。

在京西天然林中生活的果子貍一家
其實(shí),為了提升綠化質(zhì)量,我們也需要林地中闊葉喬木的幫助。所幸的是,京西林場(chǎng)這片樣地里還是有多種原生闊葉樹天然落種的,我們期待的自然恢復(fù)也因此相當(dāng)有可能實(shí)現(xiàn):如果沒有天然落種的條件,那人工補(bǔ)植勢(shì)在必行。
03 林窗下的植被恢復(fù)
回到文章開篇那棵欣欣向榮的蒙古櫟。疏伐開出的人工林窗的效果在這棵樹苗上可窺一斑。疏伐前,我們測(cè)量了樣地中每棵胸徑大于5cm的喬木,除了為疏伐方案設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備外,也是為了在將來(可能至少得5到10年后)量化喬木更新的效果。
考慮到喬木的生長(zhǎng)速度,一年之間喬木的情況不會(huì)有太大的變化。但相對(duì)而言,疏伐對(duì)灌木和草本的效果可是立竿見影。為了了解林窗下的灌草變化,我們?cè)O(shè)立了一系列樣方,在開林窗前后調(diào)查了林下草本植物和灌木,用以評(píng)估林窗的效果。每個(gè)林窗中設(shè)置了1個(gè)5m×5m的灌木樣方和2個(gè)1m×1m的草本樣方,統(tǒng)計(jì)物種、數(shù)量和蓋度。

開林窗前進(jìn)行的樣方調(diào)查
今年北京降水比往年高出好多,7月份的降水量能到常年同期的2倍。很自然地,良好的降水情況利于甚至可以促進(jìn)草本和灌木的生長(zhǎng)。
各個(gè)樣方中灌木和草本的各項(xiàng)參數(shù)都有所變化,其中郁閉度0.2和0.4的樣方中,草本和灌木的蓋度和物種豐富度提升最為明顯。

樣本草本和灌木蓋度及物種豐富度對(duì)比
我們又進(jìn)一步計(jì)算了每個(gè)樣方中的多樣性指數(shù)。綜合來看,不論是著重衡量?jī)?yōu)勢(shì)度的辛普森指數(shù)還是進(jìn)一步包含了均勻度的香農(nóng)-威納指數(shù),郁閉度0.2和0.4的樣方在疏伐后均有提升(雖然這個(gè)提升并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著性),而實(shí)際上沒有進(jìn)行疏伐的0.6和0.8的樣方卻在多樣性指數(shù)上略有下降。(注:通過比較不同郁閉度下灌木和草本的生長(zhǎng)情況,我們可以知道什么樣的郁閉度下林下植被能更好地生長(zhǎng)和更新。)
在區(qū)分計(jì)算灌木層和草本層的多樣性后,草本層對(duì)于整體多樣性提升的貢獻(xiàn)就凸顯出來了(2021年的草本層辛普森指數(shù)甚至顯著高于2020年)。尤其是許多菊科、禾本科草本,它們萌發(fā)早、生長(zhǎng)快、競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng),一旦擁有充足的陽光,這些喜光植物就大片地生長(zhǎng)起來。


樹木倒下之后,喜光植物迅速占領(lǐng)了空地。
04 多個(gè)物種的監(jiān)測(cè)
在這個(gè)基礎(chǔ)上,我們也對(duì)樣方內(nèi)的各類動(dòng)物進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。目前的監(jiān)測(cè)主要集中在獸類、鳥類和步甲,以紅外相機(jī)記錄情況(拍攝率)、觀察到鳥類的種類及數(shù)量、昆蟲陷阱中步甲的種類及數(shù)量作為量化指標(biāo)。

2020-2021年兩年調(diào)查中,每年從1月1日起累計(jì)記錄到的鳥類物種數(shù)量,通過對(duì)比兩年的數(shù)據(jù)我們想初步了解鳥類對(duì)恢復(fù)措施的響應(yīng)。

圖中是2020年和2021年改造區(qū)域分別用昆蟲陷阱調(diào)查到的步甲數(shù)量和種類分布。步甲是一類地行性為主的甲蟲(鞘翅目步甲科),它們的多樣性可以作為植被群落變化的指示之一。2020年,改造區(qū)域記錄到5種共122只步甲,2021年,改造區(qū)域記錄到9種共163只步甲,物種數(shù)量增加了4種。
然而,各種動(dòng)物對(duì)生境變化的響應(yīng)可能也有滯后,我們短期內(nèi)的監(jiān)測(cè)并不一定能夠有明確的結(jié)果。一年內(nèi)動(dòng)物物種數(shù)量上的增加,也未必全是改造措施的功勞,還有可能與降水增加等多種因素有關(guān)。當(dāng)然,除了冷冰冰(但是最有說服力)的數(shù)據(jù)之外,我們也希望在一段時(shí)間之后,一些標(biāo)志性的物種能夠出現(xiàn)在樣地。

布設(shè)在疏伐區(qū)域的紅外相機(jī)拍攝到的褐馬雞
05 有多少地方可以推廣?
側(cè)柏、油松和落葉松按海拔從低到高,在北京乃至華北山地都有廣泛種植。然而,我們這套看起來簡(jiǎn)單的疏伐方案在華北地區(qū)的山地陽坡肯定是不適用的。因?yàn)殛柶鹿庹諒?qiáng)、蒸發(fā)量大,土壤發(fā)育也不如陰坡;在稍微平緩些的地方,除了側(cè)柏、油松這類抗性較強(qiáng)的喬木,上文提到的落葉闊葉樹種也較難存活。而人工種下的油松在這些條件較為苛刻的地方就能起到非常重要的保持水土的作用,在冬天,果實(shí)也能夠?yàn)槎喾N鳥獸提供食物。
然而陰坡濕度更大,土壤發(fā)育程度更深,如果完全被針葉純林占據(jù),那的確是浪費(fèi)了良好的自然條件。

京西林場(chǎng)森林分布圖 供圖/京西林場(chǎng)
在北京市所有林地都已經(jīng)從原來的生產(chǎn)功能轉(zhuǎn)型到關(guān)注生態(tài)功能,轉(zhuǎn)變?yōu)樯鷳B(tài)公益林的大背景下,為提升綠化質(zhì)量,我們希望現(xiàn)有的林地能夠支撐更加完善的生態(tài)系統(tǒng)。

京西保護(hù)地
京西保護(hù)地位于北京郊區(qū),是在華泰證券和螞蟻森林共同支持下,由中華環(huán)境保護(hù)基金會(huì)、山水自然保護(hù)中心以及北京市京西林場(chǎng)共同執(zhí)行的保護(hù)項(xiàng)目,項(xiàng)目還獲得COP15執(zhí)委辦和北京市園林綠化局支持。該項(xiàng)目致力于保護(hù)褐馬雞等物種和華北森林生態(tài)系統(tǒng),感謝1900萬螞蟻森林網(wǎng)友的參與。

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