全 文 ：历史变域在森林生态系统管理中
的应用现状与展望*
吴志丰1,2 摇 李月辉1**摇 常摇 禹1 摇 胡志斌1
( 1 中国科学院沈阳应用生态研究所, 沈阳 110016; 2 中国科学院研究生院, 北京 100049)
摘摇 要摇 历史变域描述了自然干扰下生态系统条件和过程的变化范围,能够使人们认识现代
生态系统如何变化,为生态系统的有效管理提供了重要的参照和目标,使管理者能够制定有
效措施最终使生态系统达到可持续状态.近年来,历史变域在森林生态系统管理中发挥着越
来越重要的作用,已成功用于揭示生态系统变化的原因、保护生物多样性和濒危物种及恢复
生态系统功能等多个领域.本文介绍了历史变域的概念并对其在森林生态系统管理中的应用
及所面临的挑战(数据缺乏、环境变化和人类影响等)进行了论述.加大数据解译和分析的研
究力度、注重自然环境和人类社会变化的研究及加强对公众的宣传力度可以更好地认识研究
区的生态环境及其主要干扰机制,有利于提高历史变域在生态系统管理中的应用效率,使森
林生态系统最终达到可持续的状态.
关键词摇 干扰摇 历史变域摇 森林生态系统管理摇 参照
文章编号摇 1001-9332(2010)07-1859-08摇 中图分类号摇 Q149摇 文献标识码摇 A
Historical range of variability in forest ecosystem management: Applications and prospects.
WU Zhi鄄feng1,2, LI Yue鄄hui1, CHANG Yu1, HU Zhi鄄bin1 ( 1 Institute of Applied Ecology, Chinese
Academy of Sciences, Shenyang 110016, China; 2Graduate University of Chinese Academy of Sci鄄
ences, Beijing 100049, China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2010,21(7): 1859-1866.
Abstract: Historical range of variability (HRV) characterizes the fluctuations of ecosystem struc鄄
ture and processes under natural disturbances, and is helpful in understanding the causes and con鄄
sequences of ecosystem change, providing the researchers and managers a reference to evaluate the
present status of ecosystems and guiding managers to develop effective management strategies to ulti鄄
mately drive ecosystems to a sustainable state. In recent years, HRV has played an increasingly im鄄
portant role in forest ecosystem management, and has been successfully used in indicating the cau鄄
ses of ecosystem change, conservation of biological diversity and endangered species, and restora鄄
tion of ecosystem function, etc. This paper outlined the concept of HRV, and discussed the applica鄄
tions, limitations (lack of data, environmental change, and human impacts, etc. ), and challenges
of applying HRV in forest ecosystem management. Strengthening data mining, focusing on the chan鄄
ges of natural environment and human society, and increasing the public爷 s recognition of HRV
would benefit the improvement of the application efficacy of HRV in forest ecosystem management,
and make the forest ecosystem ultimately achieve a sustainable state.
Key words: disturbance; historical range of variability; forest ecosystem management; reference.
*国家自然科学基金项目(40871245,40701185)和辽宁省自然科学
基金项目(20082019)资助.
**通讯作者. E鄄mail: liyh@ iae. ac. cn
2009鄄11鄄12 收稿,2010鄄03鄄21 接受.
摇 摇 早在 20 世纪 60 年代,森林生态系统管理者就
已利用生态系统的历史信息管理森林生态系统,主
要用于保护野生动物和其他自然资源[1] . 之后,随
着人类对生态系统干扰强度的增大,人们迫切地需
要了解森林生态系统在无人为干扰下的状态并以此
为参考来指导生态系统管理[2-3],使生态系统既能
满足社会需求又可维持可持续状态[4-5] .起初,管理
者参考从历史信息中获取的目标生态条件( target
conditions)制定管理措施或确定优先治理区域,但
目标生态条件只是植被演化和干扰所形成的一系列
生态条件中的一种,用它作参考主观性较大[6] . 20
世纪 90 年代,学者们引入了历史变域 ( historical
应 用 生 态 学 报摇 2010 年 7 月摇 第 21 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2010,21(7): 1859-1866
range of variability,HRV)的概念,定义为没有人类干
扰下的生态参数在时间和空间上的变异,即在自然
干扰下景观组成和结构等的动态范围. HRV 能够较
完整地描述多种时空尺度下生态条件和过程的变化
范围,以其全面性很快替代了原有的单一目标生态
特征理论.历史变域是自然生态系统的一个重要属
性,也是景观尺度森林管理的重要理论和实践基
础[7],有助于人们认识现代生态系统的变化情况,
可为生态系统的有效管理提供重要参照,使管理者
能够制定有效措施并最终将生态系统恢复至近自然
状态.经过多年发展,历史变域已成功应用于揭示生
态系统变化原因、保护生物多样性和濒危物种及恢
复生态系统功能等多个领域[8-12] .但目前,有关森林
景观历史变域的研究案例及定量化的理论和实践都
还相当有限[10,13],研究还处于初步阶段,且面临较
多问题,如没有统一概念、缺乏数据等,同时,气候变
化、外来物种入侵及人类社会变化等因素也影响着
历史变域在森林管理中的应用,如何解决这些问题
仍是研究和管理人员所面临的挑战[9] .
由于美洲大陆的人类大规模开发历史较短、时
间界限较清晰,北美学者对森林景观历史变域更为
关注,历史变域的研究在该地区也最为集中,已开展
了十几年.而国内尚未见该方面的报道,仅有学者提
出在森林生态系统管理中遵循“尊重自然、模拟自
然冶的原则[14-15],但没有任何明确的概念、理论和案
例研究.本文基于当前森林景观历史变域的研究成
果,阐述了历史变域的概念、典型特征和描述方法以
及在森林生态系统管理中的应用,探讨了该概念在
理论研究和实际应用中所面临的挑战,并对未来的
研究方向进行了展望,希望历史变域的理论研究及
其在森林生态系统管理中的应用受到更多关注,最
终为森林生态系统的实际管理提供有用的参考.
1摇 历史变域的概念、特征和描述方法
1郾 1摇 历史变域的概念
对生态系统条件和过程的历史波动状况进行描
述的表达方式有多种,目前尚未统一,如 historical
range of variability (HRV) [16-19]、historical range and
variability[15]、 natural range of variability[9]、 natural
variability[7]和 reference variability[20]等,还有用 pre鄄
settlement、prestine、prehistoric、prewestern technologi鄄
cal和 premeval等修饰生态条件和过程的变化范围
(range of variability) . historical 针对的是“过去冶某
个时间段上生态条件和过程的变化情况,而 natural、
presettlement等则强调所涉及的生态系统应未受或
受到较少的人类影响. “ historical range of variability
(HRV)冶是目前应用最多的表述方式,本文将其译
为“历史变域冶.
历史变域的定义也有多种. 如北美生态学者
Landres等[7]定义为:根据研究目的,在受人类影响
较少的时空范围内,对生态系统条件和过程时空动
态的描述. Keane 等[6]则定义为:欧洲人迁入之前,
北美生态系统条件和过程随时间变化的定量描述.
Wong等[9]的定义是:地理大发现之前,生态系统条
件和过程的时空变化情况. 上述定义侧重点有所不
同,且 Wong 等[9]和 Keane 等[6]的定义只限于北美
地区,但均包括了“变化冶、“生态系统条件和过程冶
以及“受到人类影响较少的时间段冶等特点.综合多
个学者对历史变域的阐释,本文给出如下定义:受人
类影响较小的时空范围内生态系统条件和过程的变
化情况,它作为一个客观的参照体,可为生态系统管
理提供理论依据.
历史变域概念的形成借鉴了多个学科领域的知
识[5,21],如地理学、水文学和景观生态学提供了空间
格局和过程方面的知识,干扰生态学提供了生态系
统的时空动态和干扰响应方面的知识,动物生态学、
植物生态学和河流生态学则提供了环境变化的生态
响应的知识.
历史变域的相关概念还存在着争议[16,22],如如
何确定研究所需的时空范围,争议焦点多集中于土
著人对生态系统的影响是否应计算在历史变域之
内,以及生态系统受人类干扰的时间起点等[7] . 一
般来说,历史变域所涉及的时间范围应在工业化兴
起之前[23-24],但也有学者考虑到气候变化,认为历
史变域的时间起算点应在小冰期前的暖期(公元
900—1350 年)内[22] .
1郾 2摇 历史变域概念的重要特征:尺度特征
历史变域概念具有时间和空间尺度特征[25],且
两者有重要的交互作用[26],需根据研究的具体目的
选择合适的时空尺度,如某个景观中美洲西部黄松
(Pinus ponderosa)覆盖率的历史变域与计算该变域
的时间长度密切相关[6] . 针对某个研究目标,可以
选择一个特定的时空尺度进行分析,当涉及不同尺
度的生态过程时,则有必要在每个尺度上逐个分
析[9] .如区域气候条件会影响火干扰频率的长期变
化趋势,而地形条件和可燃物量则决定了林火发生
的地点和强度[27] .
不同时间尺度上有不同的生态因子驱动生态系
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统的物质循环和能量流动,如立地条件在漫长的地
质年代中形成,而河流属性则可迅速发生变化[16],
需根据研究目的、可用数据类型及气候条件来选择
时间尺度[9] . 时间尺度包括时间的长度和起始
点[9] .选择时间长度时,以时段内有稳定的气候、土
壤、地形和生物地理条件并能反映生态条件和过程
变化为原则[16],但也不宜过长,过长的时间范围内
可能发生气候和植被类型等重大生态变化[7],如过
去百万年尺度上至少有 3 个重大的气候变化阶
段[25],这些阶段的历史变域就失去了与当前生态系
统比较的意义.起始时间点应在受人类干扰较少且
气候条件与目前相似的时段内[22,24] .
历史变域研究还需要合适的空间尺度.空间范
围应足够大,以包括所研究的生态条件和过程的变
化[9] .空间尺度可依据生态系统特点、主要干扰的
动态特征和相应的管理行为等来确定[28],Karau
等[29]认为,空间尺度在 104 ~ 105 hm2 之间较合适.
在实际工作中,空间范围应包含研究区及有相似生
态特征的周边区域[5,30] .另外,不同空间尺度应由不
同变量来描述,对于立地,可以用存活生物量、年产
量等变量,而在流域尺度上,则应该用水温、流量等
变量,不同空间尺度之间的转换应注意到这个问题.
应用历史变域进行生态系统管理时,有必要在多
个尺度上(如立地、景观和区域)同时描述该变域,因
为不同生态过程的尺度不同,不同物种的生态位也不
相同,如无脊椎动物与食肉动物的生存空间就有很大
差异.应用多尺度的历史变域进行生态系统管理具有
降低管理风险、增强管理效果的作用[31] .
1郾 3摇 历史变域的研究方法
历史变域的描述可从两方面进行:生态系统在
一个时段不同时间点上的状态;主要的干扰过程特
征,如干扰所形成的斑块大小以及干扰发生频率、强
度等[31] .常用的参数有平均数、中位数、百分率、变
化范围、标准差、协方差、偏度、频数、总体分布形式
等,其中,总体分布形式用于描述斑块面积等如何随
时间变化;变化范围常用于描述生态系统条件的变
动及评估现在生态条件和过程是否位于历史变域之
内;峰值可描述短时间、高强度的干扰事件及生态系
统的短期响应;趋势度则表示长时间范围内低强度
干扰事件及其发生频率的变化情况[7] . 描述不同的
生态条件或过程时选择的参数不同,可用频数、强
度、干扰斑块空间格局等参量描述火干扰,用个体数
量、种群存活能力等描述濒危植物,用景观空间指数
描述景观格局,如 Cissel 等[32]分别计算了现行和基
于历史变域的管理措施下的景观空间指数,认为后
者可以降低生态系统的潜在危险. 由于研究目的和
时间等因素的限制,不可能也不需要对生态系统所
有条件或过程的历史变域进行一一描述[19] .合理选
择生态条件或过程可以提高研究和应用的效率. 一
般来说,生态条件或过程的选择应遵循以下条件:
1)易量测性,即所选择的生态条件或过程的历史数
据应容易获得;2)代表性,要求所选的生态条件或
过程能够较好地代表研究区生态状况;3)合理性,
应依据管理方法和目的而定,如管理者意在提高生
物多样性,就没有必要详细描述枯落物的历史变
域[19] .
研究历史变域的主要途径是分析研究区内长时
间、具有空间属性的历史数据.各种来源的数据都可
以用于历史生态条件和过程的重建,如重建历史火
干扰频率和强度可用以下数据:1)炙疤记录(取自
树木、站杆、倒木或树桩);2)土壤、湖泊和海洋的碳
沉积;3)过去或近期的林火发生分布图[5,19,33] .这些
数据可分为自然保存数据(natural archives)和档案
资料数据(documentary archives) [5,9],前者指由地球
系统记录的古生态研究数据,如沉积物、动物化石、
树木年轮等动植物年生长记录等[9],后者包括土地
利用数据、台站观测数据、地图或航空航天影像、调
查报告和社会历史文献等. 由于历史数据常常不够
连续和完整或者无法获得,且时间段越长,可用数据
的完整性和可靠性越低[9],很多研究不得不采用裁
短研究时间的方法来克服这个困难[5],这样,重构
的历史生态系统只能包括少量的生态过程,不能完
整地描述古生态系统的生态过程. 补充的办法之一
是采用“空间替代时间冶的方法,即用位于一个大地
理区域内、具有相似环境条件的不同景观(一个或
多个时间点)的空间数据来替代时间数据[34-35],其
理论依据为:取自相似的生物物理环境、干扰机制和
气候类型的景观的空间数据在某种程度上可以代表
该环境条件下景观的一系列时间点的数据[19] .由于
地形、土壤和气候等的不同,很难找到环境条件十分
相似的景观,但可以根据控制植被发展的主要因子
(气候、干扰和物种进化等)将不同的景观组合在一
起作为空间数据的采集区域[35] . 此外,多种来源的
数据所反映的时空分辨率不尽相同,各有优缺点,在
利用的时候需要根据用途加以选择. 如地图和遥感
影像是描述历史变域最优的数据,便于 GIS 进行矢
量化和空间分析,但难以获得长时间的数据序列,因
为在 19 世纪 30 年代以前没有航片,也缺少综合性
的地图[19];年轮生态学技术可以估测过去的气候波
动和森林年龄结构、干扰的频率和强度,然而工作量
16817 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 吴志丰等: 历史变域在森林生态系统管理中的应用现状与展望摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
巨大,气候波动、物种竞争、虫害或疾病等各种影响
因素对树木的影响又难以区分,火烧或砍伐还会造
成年轮记录的减少或缺失等,使年轮数据的不确定
性增大[16];放射性碳年代测定法较昂贵,且数据通
常时间维信息丰富而空间维信息却显得不足[9];专
家意见、影像及文字记录等可以补充上述数据或作
为主要数据源,其缺点在于可能存在较大偏差,精确
性、细节不足,时间序列也较短[21] .
另一种估测历史变域的途径是利用未经历人类
大规模干扰的地理区域(大面积的荒野或者国家森
林公园) [12,36],运用野外采样、遥感技术、统计分析
和模型模拟等方法进行历史变域的描述. 但应用起
来仍有局限性,因为这些区域也或多或少受到了人
类影响,且难以确定受干扰程度;另一方面,由于生
态系统具有时空独特性,很难找到在相关生态特征
上与待估测生态系统较好匹配的地理区域[26] .
对于历史数据不足、又没有适合外推的区域,模
型就成了研究生态系统无人为干扰状态以及评估当
前生态系统状况的重要工具[12] . Keane 等[12]使用空
间直观 Landsum模型模拟未来 3 种气候条件和 3 种
火干扰机制所有组合下的生态系统,证明气候变化
将对景观植被动态特征产生较大影响. Thompson
等[37]应用 LAMPS 模型模拟不同管理措施下的景观
动态,检验不同政策对生态系统状态和木材产量的
影响. Nonaka等[10]应用随机的火干扰模型 LADS 模
拟地理大发现之前的生态系统状态并描述了历史变
域. Nonaka等[38]使用生物量模型对研究区内可燃
物量进行了估计,其结果有助于森林生态系统管理
者确定应去除的可燃物量,以减少高强度火灾的发
生频率.空间模型模拟是产生长时间序列数据最常
用的方法[19],但模型方法也存在着某些不足:首先,
大多数模型过于复杂,参数化困难并需要大量的计
算,使它们很难应用于大区域及长时间段;此外,一
些专门为生态系统管理设计的空间模型过分简化了
植被演化和干扰过程[39] . 目前,即使最复杂的空间
景观模型也缺少气候、干扰和植被演化间相互作用
的模拟[19],而缺少对某重要干扰机制的模拟将导致
一系列未知的相关干扰和生态过程的缺失,这会大
大增加模型模拟的不确定性.
2摇 历史变域在森林生态系统管理中的应用价值
2郾 1摇 历史变域概念的提出为生态系统的非平衡范
式提供了重要论据
自然平衡(balance of nature)在生态学中表示自
然界在不受人类干扰情况下总是处于稳定平衡状
态,各种不稳定因素和作用相互抵消,从而使整个系
统表现出自我调节、自我控制的特征[40] . 自然平衡
观是生态学中历史最悠久和影响最广泛、最深远的
观点,曾长期影响生态学思想的发展及生物多样性
保护政策的完善.现在,生态系统的平衡范式(即自
然平衡观)已逐渐被非平衡范式及多平衡范式所取
代.历史变域的概念明确地指出生态系统的动态性
和干扰对生态系统结构形成影响,这本身就是从自
然平衡观迈出的重要一步[41] .
2郾 2摇 历史变域有助于增进对生态系统的理解
历史变域可以帮助人们认识生态系统变化的原
因和结果.历史变域的应用基于这样的假设,即大多
数生物已适应了过去的生态条件和过程,而现代人
类干扰改变了原来的生态条件,这将导致生物的生
存能力降低[7] . 历史变域提供了一个“过去生态条
件冶的模板,可依据它来恢复生物生存所需的生态
条件和过程[9] .对过去生态系统的研究还将有助于
认识现代生态系统变化情况,并预测生态系统的未
来状态[16] .
历史变域可用来解释生态系统复杂的动态特
征.解释很多抽象的生态过程,如演化,可利用当前
的生态系统状态与历史变域的差异. 历史变域以保
护生物多样性、恢复生态系统功能并满足社会需求
为最终目的,能够帮助研究者以及公众理解当前的
管理措施[42-43] .
目标生态系统远离历史变域的程度可以帮助人
们认识生态系统在可持续性方面存在的风险[16] .如
一个森林生态系统曾有大面积的成熟林,而现以幼
林为主,这种与历史变域的背离显示:依赖于成熟林
生活的物种的生存将会受到威胁.
2郾 3摇 历史变域可为生态系统管理提供参考和目标
历史变域提供了一种宏观的管理策略( coarse鄄
filter approach),即通过改变大范围的生物栖息环境
使生态系统回归或接近历史变域[44-45],使多个物种
同时得到保护[7] .如何保持生态系统的多样性和完
整性一直是森林资源管理的难题,原因之一就是没
有可供参照的可持续生态系统作为样本.同时,人类
正以前所未有的速度改变着生态系统,干扰作用下
生态系统结构和组分又在不断变化,使问题更加复
杂化[8],历史变域为人们提供了“原始生态系统冶作
为参照,有助于评估当前生态系统受到人类影响的
程度并指导人类的管理行为(如森林采伐) [31] .在更
长期、更精确的研究结果出来之前,管理人员便可以
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参照历史变域制定生态系统管理措施[46] .将现在生
态系统状态、未来理想的生态系统状态(表示管理
人员所致力于达到的生态条件和过程)与历史变域
进行比较,对不同状况制定相应的管理策略:如果当
前生态系统状态和理想状态都位于历史变域之内,
说明当前生态系统类似于“原始冶生态系统,应采取
保持措施;如果当前生态系统条件位于历史变域之
外,应采取重建措施使其回归或接近历史变域;若理
想状态位于历史变域之外,就需要对理想生态系统
状态进行重新评估并解释原因[5] .
为了使当前生态系统向理想的状态发展,可能
需要人为引入或者模拟某些干扰机制,如人为制造
林火或利用采伐来模拟火干扰[11,24,47],但并不需要
对过去的生态条件和过程进行精确重建,目的只是
让远离历史变域的生态系统条件和过程重新回归或
接近历史变域[9] . 此外,由于人们对生态系统结构
和过程的理解及模仿技术都还不成熟,在制定生态
系统管理措施时应考虑到会有新问题产生(如气候
变化和土地利用方式的改变等),这就要求所制定
的管理方案应具有一定弹性[48-49] .
3摇 历史变域研究的挑战及展望
3郾 1摇 数据的可获得性和准确性
描述历史变域的数据有多种,但都存在缺陷,历
史变域研究面临的挑战之一便是数据的缺乏. 对于
某些生态条件和过程,可以应用的数据可能很少或
者没有[19],如河流流量、河水温度、沉积物及养分含
量和周转速率等历史数据都很缺乏[16] .解决该问题
的途径之一是加大对历史数据探查技术的研究力
度,增强对历史生态系统结构和功能的解译能力,另
外,可以采用外推的方法,即利用与其生态特征相似
或距离相近的生态系统作为参照对研究区的历史变
域进行估测.外推需注意尺度问题,White 等[26]指出
所有的生态系统在某个尺度上都是独特的,当参照
区与研究区之间的空间或时间差异较大时,外推结
果的可靠性会下降,White 等[26]称之为尺度的衰减
效应.进行外推时,可以利用多个地点和时间段的数
据交叉互补,以提高估测结果的精度.
除了数据的缺乏,数据的准确性(即数据解释
过程中的主观性)也会影响历史变域的应用. 历史
科学大多是归纳性质的,历史事件解释往往有较大
的主观性[5] .由于不了解干扰原因,就难以解释某
些历史记录,如生态调查仅能发现林火发生的痕迹,
并不能确定林火的原因,同样,年轮研究中观测到的
某些干扰现象的原因也难以确定[16] .这就要求生态
学家和管理者尽可能充分理解历史数据,同时参考
多方面的资料.增加历史数据客观性和可信度的主
要办法是多种数据交互验证[9],如历史重建与野外
调查相结合,模型模拟与历史数据相互比较等.
历史数据在空间和时间上的自相关性也影响数
据的应用[50-51] .生态系统中不同地点之间因能量流
动和物质循环而紧密联系,某一点的状态与前一时
刻(小时、天、年)状态也密切相关,这种相关性随着
时间或距离的减小而增强[52] .描述历史变域时要设
置合适的数据采样间隔(空间和时间),既要降低历
史数据的时间和空间自相关性,又要有足够的数据
量进行统计分析[19] .
3郾 2摇 气候变化影响森林生态系统历史变域的应用
气候变化限制着历史变域的应用,体现在两方
面:1)历史上气候不断发生变化. Millar 等[22]认为,
在过去的 1000 年中有 3 个显著的气候变化阶段,气
候变化会导致植被的显著变化,选择时间尺度时应
予以考虑,尽量选择与目前气候条件相似的时段,而
不能认为过去的气候条件是固定不变的. 在北美地
区,欧洲人大量迁入的时间(18 世纪中期到晚期)正
是一个显著的气候转变期 (小冰期结束),Millar
等[22]认为选取小冰期前的暖期作为历史变域研究
的时段更合适. 2)近百年人类活动加剧了气候系统
变化的进程,气候变化改变了生态系统的干扰机制,
气温的升高改变了生物群落特征[12],使现在(将来)
的生态系统有别于过去,管理人员不能完全以历史
变域为参考对生态系统进行管理,这也促使管理者
在制定管理计划时要充分认识气候变化对生态系统
的影响,考虑未来气候系统的变化[19],制定的管理
方案应具有一定弹性,以适应未来快速改变的环
境[49] .
3郾 3摇 人类活动影响森林生态系统历史变域的应用
人口的持续增长加速了对土地的利用,导致森
林面积大量缩减、景观破碎化,大量小面积斑块和边
界生境可能使森林景观的历史变域无法重建.另外,
外来物种入侵、本地物种灭绝、环境污染等也会改变
生态系统的干扰机制,妨碍正确地描述历史变
域[16,43] .
社会经济因素也会限制历史变域的应用.在森
林生态系统中,火是影响其动态特征的重要因子之
一,能增强或消弱森林生态系统的自我调节能力,部
分种群甚至靠火来维持和调节[53] . 20 世纪 70 年代
以来,世界几个林业发达的国家已普遍开始将计划
36817 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 吴志丰等: 历史变域在森林生态系统管理中的应用现状与展望摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
火烧(prescribed burning)作为一种营林措施,如美
国、加拿大、澳大利亚等每年的计划火烧面积都在
100伊104 hm2 以上[54] . 计划火烧可以在景观水平上
维持或增加生物多样性,但由于人为林火对人类生
命财产存在威胁并有一定程度的空气污染而难以得
到批准,实施、控制和监测费用又很高昂[11] .应用历
史变域进行森林生态系统管理时,森林所有权的不
同也会使其复杂化[37] . 另外,历史变域用于管理森
林采伐时还会产生经济问题[16],如在森林生态系统
内采用较大面积和低频率的采伐来模拟小频率、高
强度的火干扰事件,会因造成经济利润下降而受到
森林所有者的反对.
由于人类对生态系统影响巨大,现在已经很难
找到原始状态的生态系统,尤其在全球变化的条件
下,历史变域还能否用于现在的“新冶生态系统? 生
态系统都是独特的,一个地区上的气候类型也在不
断发生变化,那么对过去生态系统的描述是否能够
用于现在或将来的生态系统[7]? 应用历史变域并
非简单地重建过去某个时间点上的生态条件和过
程,更不是将现在的生态系统变成单一、不变的古环
境,历史变域的研究意义就在于更好地理解过去的
生态系统结构和过程、不同时空条件下生态系统的
动态及其主要干扰机制,并对生态系统的目前状况
进行评估,对未来进行预测,帮助生态系统管理人员
制定合理的管理方案,使生态系统能够满足社会需
求,并最终达到“可持续生态系统冶的目的[4-5,55-56] .
4摇 结摇 摇 语
历史变域是描述在受人类影响较小的时空范围
内,生态系统条件和过程的变化情况,作为一个客观
的参照体,可为生态系统管理提供理论依据.它具有
时空尺度特征,可以从生态系统本身和干扰两方面
去描述.历史变域研究面临着数据缺乏、数据解译主
观性、气候变化以及人类活动等挑战,在以后的研究
中需加强数据挖掘的力度,应用交叉验证、多种数据
互补等方法来增加数据解译的客观性,并设置合适
的数据采集间隔以降低数据的自相关性.总之,历史
变域给生态系统管理者、生态学家和公众提供了一
个探讨的平台,不同领域的人可以对于管理方案的
可行性、社会需求的符合程度、不同管理目标之间可
能产生的影响以及如何提高生态系统管理能力等方
面进行充分讨论.历史变域的研究不论是在国外还
是在国内都是一个较新的领域,还需要进行大量研
究,不同领域的研究者之间相互交换意见和充分探
讨无疑可以提高历史变域在生态系统管理应用中的
实用性.历史变域研究和应用的深入将为生态系统
管理提供更加合理和有效的参考.
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作者简介摇 吴志丰,男,1985 年生,硕士.主要从事景观生态
学研究. E鄄mail: iamwuzf@ 163. com
责任编辑摇 杨摇 弘
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