作者:李洁尉 周飞 来源:中国科学报 发布时间:2013-8-6 10:17:03
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访华南植物园副主任:受损生态系统怎样恢复

 
中科院副院长丁仲礼(前排右二)考察华南植物园鹤山野外台站。
 
在生态恢复的基础上,通过科学方法对生态系统结构和功能进行优化,使生态系统得以可持续发展,即为生态系统管理。中科院华南植物园几代科学家薪火相传,积累了丰富的经验,成效可圈可点。
 
■本报记者 李洁尉 通讯员 周飞
 
生态学家告诉我们,生态恢复主要是指借助自然或通过人为辅助方法将受损或退化的生态系统进行恢复。在经济建设高速发展、提倡生态文明建设的今天,其意义尤其重大。
 
在生态恢复的基础上,通过科学方法对生态系统结构和功能进行优化,使生态系统得以可持续发展,即为生态系统管理。中国科学院华南植物园(以下简称华南植物园)几代科学家薪火相传,经历漫漫长路,积累了丰富的经验,成效可圈可点。
 
受损或退化的生态系统怎样进行有效恢复,又该如何合理管理?近日,带着种种问题,《中国科学报》记者访问了华南植物园副主任、中科院华南植物园退化生态系统植被恢复与管理重点实验室主任傅声雷。
 
几代科学家共同奋斗的成果
 
早在50多年前,华南植物园的老一辈科学家余作岳研究员等在广东省电白县沿海侵蚀地一片寸草不生的光板地上开始了植被恢复的试验。
 
那块地方曾经分布着南亚热带特有的常绿阔叶林,生态环境很好;但是由于人为破坏,却变成“如同到了月球上”的那般光景。
 
经过20余年不懈努力,华南植物园老一辈科学家通力合作,采用工程技术和生物措施相结合的治理方法,终于使这里重现如原始森林般的生态景观,并且在此基础上获得了显著的经济效益。
 
1989年,华南植物园主持完成的“广东热带沿海侵蚀地的植被恢复途径及其效应”项目获国家科技进步奖二等奖。
 
之后为推广沿海侵蚀地植被恢复的经验,余作岳率领一批科学家在广东省鹤山市的丘陵荒坡开展植被恢复工作,并同时建立起“鹤山丘陵综合开放试验站”。
 
科学家们苦心经营,以科学手段把鹤山站及周围20万亩的退化山坡打扮得苍翠欲滴,生态环境明显改善。
 
现在,山上种植着茂密的阔叶林,山腰上种植菠萝、荔枝等经济作物,山脚种草,向下延伸的低洼处则发展成养鱼的池塘。如此,山上的阔叶林起到了水土保持的作用,山腰的经济作物及山下的养鱼业可获经济收入,落叶及塘泥均可做果树的肥料,形成了复合农林生态系统,这种模式充分利用了生态学上的食物链原理,因而达到能量的多级利用。
 
这种“林果草鱼”模式因为综合效益好受到当地农民的普遍欢迎并广泛采用,成为基础研究应用于经济建设的成功模式。1999年,鹤山站主持的“热带亚热带植被恢复生态学研究”项目获中国科学院科技进步奖一等奖。
 
从生态恢复到生态系统管理
 
傅声雷在中科院华南植物园获得硕士学位,师从余作岳和丁明懋两位先生;1994年他赴美在佐治亚大学生态研究所获得博士学位后,作为中科院“百人计划”引进,回到了华南植物园工作,并于2004年接任鹤山站站长一职。就这样,他继承了老一辈科学家的事业,除了开展植被恢复工作外,更加注重土壤生态学的研究。
 
傅声雷认为:“植被和土壤是相互依存并相互影响的,因此不能孤立地进行研究。”正因为将植被恢复和土壤生态研究进行完美结合,他于2009年获得了“国家杰出青年科学基金”资助。他现今所从事的工作是近年才兴起的生态系统管理工作。
 
在大量生态恢复工作的基础上,近年来华南植物园开展更高层次的生态系统管理研究;因而中科院退化生态系统植被恢复与管理重点实验室顺势而生。
 
傅声雷认为,对于受损或者退化的生态系统仅仅进行生态恢复或重建是不够的。生态恢复后,还应该按照生态学上的食物网理论、协同共生原理去系统规范和调节生态系统的各种开发、利用和保护活动,使生态系统的结构和功能得以优化,生态系统才能达到最好的综合效益并得以可持续发展。
 
“南方的速生丰产林通常种桉树和相思等,轮伐期为4~7年;这期间林下杂草横生,没有任何经济效益。现在我们在林下种药用植物和观赏植物,大力发展‘林下经济’,大大提高了森林生态系统的经济效益。”他举例说。
 
该重点实验室还针对南方低效人工林,通过在林下种植生物量大和附加值高的经济作物,以提高森林固碳功能和经济价值,取得最好的综合效益。
 
对于退化生态系统,不应只是单纯地进行植被恢复,还要进行后期评价和管理。傅声雷进一步举例:“鹤山站建立了国际上森林管理措施最多的森林生态系统研究样地,目的就是为了对传统的‘刀耕火种’的森林经营方式以及对颇受争议的引进外来树种进行科学评价,实现科学的生态系统管理。”
 
在秦岭和南岭建立研究基地
 
傅声雷向记者介绍,如今的研究工作中鹤山站是大本营,同时秦岭和南岭的研究基地也建设了起来。
 
研究人员通过技术集成,建立了世界首个“林冠模拟N沉降和降雨”野外实验平台,以研究全球变化背景下中国南方森林生态系统的命运。这一方法已获国家专利授权,其比传统方法更真实地模拟研究氮沉降,是全球变化研究领域方法学的重要突破。
 
研究人员计划应用此技术沿着纬度梯度从南到北布点,分别开展热带—南亚热带—中亚热带—温带典型森林生态系统对氮沉降的响应研究。
 
据了解,该重点实验室所建立的这些实验平台进一步完善了华南植物园生态与环境科学中心实施中科院“一三五”突破项目的野外科研基地,不但有利于整合华南植物园生态和环境研究的团队力量、凝练科学目标,而且有利于加强该园对外拓展和合作研究能力。
 
从生态恢复到生态系统管理,是生态学研究的一个大的发展,化生态系统植被恢复与管理重点实验室的工作为我国科学和地方经济发展将作出更多创新性贡献。
 
实验室重大项目一览
 
国家杰出青年科学基金:全球变化背景下的土壤生物学研究
 
气候变暖是当今全球气候变化研究关注的焦点,但是目前的研究主要集中在地面上的生物群落对气候变暖的响应和适应方面,全球气候变化背景下的土壤生物学研究十分有限。本项目将利用“土柱移位实验”平台(通过挖掘内蒙古草原土壤原位土柱,并移位和安置到4个不同纬度地区),主要研究土壤生物各类群以及各类群之间相互作用关系对自然气温升高的响应和适应;同时,利用“土壤动物剔除”实验平台(通过物理方法原位剔除大型和中性土壤动物功能群的办法),研究土壤动物对3种主要温室气体(CO2、N2O、CH4)排放的影响以及机理。
 
国家基金委重点项目:华南地区受损丘陵生态系统的植被和土壤恢复机理研究
 
针对华南地区大面积的荒坡、低效林和疏残林进行科学恢复和改造,提高林地生产力和生物多样性,以建立优质、高效、持续稳定的森林生态系统是华南地区当前急需解决的问题,也是华南地区实现可持续经济发展的关键。在此研究中,特别注重同步研究地上与地下生态过程,和注重同步评估森林生态系统的经济和生态效益。研究人员根据生态学和统计学原理,随机设计了大规模、多重复的“生物多样性”、“边缘效应”和“林窗”等野外控制实验,旨在找到提高森林生态系统质量和可持续发展的途径及机理。最终目的是建立森林经营和管理的优化模式。
 
国家基金委重大国际合作项目:亚热带森林生态系统植物与土壤生物多样性维持机制
 
选择亚热带天然常绿阔叶林和典型人工森林生态系统为研究对象,通过对天然森林生态系统进行野外调查,了解植物群落结构特征及其植物物种种间关系,重点分析建群种与其他树种及林下植物之间的关系;同时,利用天然林植物物种之间的共生或伴生关系,指导人工森林生态系统生物多样性提高与调控实验。具体实验包括“乔木树种添加”和“土壤种子库迁移”实验。主要研究亚热带森林生态系统植物多样性与土壤生物多样性相互作用机制,阐明种间关系在维持亚热带森林生态系统生物多样性稳定中的作用,建立优化的人工森林生态系统生物多样性恢复模式,为亚热带森林生态系统的生物多样性保护和维持提供科学依据。
 
国家基金委—广东省人民政府联合基金项目:华南退化坡地不同恢复模式的物质迁移转化及调控机理
 
选择广东鹤山典型丘陵坡地的几种主要利用与管理模式,通过引入菌根真菌、固氮菌、蚯蚓以及黑麦草等绿肥植物对现有模式加以改造并进行对比研究,探讨不同模式下土壤质量改变及维持机制,了解菌根菌、固氮菌和蚯蚓联合提高不同模式生态系统养分利用效率机制,解析农林复合生态系统不同管理模式下土壤污染物迁移转化过程与调控机理,以阐明华南红壤退化和恢复机理,为区域的农林业生产、食品和生态安全建立可持续坡地利用模式提供科学依据和示范样板。
 
《中国科学报》 (2013-08-06 第7版 平台)
 
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