全 文 ：热带亚热带退化生态系统的恢复
与复合农林业*
彭少麟 (中国科学院华南植物研究所, 广州 510650)
摘要 我国热带亚热带是人口和环境压力最大的区域之一. 原有自然生态系统遭到很
大的破坏,退化生态系统大面积增加, 这是严重制约农业生产发展的重要因素. 长期的恢
复生态学定点研究表明,通过综合整治, 使退化生态系统得以恢复与重建, 具有重大的生
态效益、经济效益和社会效益. 在丘陵山区进行退化生态系统的恢复与重建实践中所构建
的! 林果草(牧)鱼∀复合生态系统, 是高产、高质、高效的复合农林业模式, 是促进地方
农业经济发展的有效途径.
关键词 热带亚热带 退化生态系统恢复 农业 复合农林业
Restoration of degraded ecosystem and agroforestry in tropics and subtropics. Peng Shaolin
( South China Institute of Botany , A cademia Sinica, Guangzhou 510650) . Chin. J . A pp l.
Ecol . , 1998, 9( 6) : 587~ 591.
The tropics and subtropics in China are t he r eg ions most seriously str essed by human population
and environment. T he destruction of natural ecosystems and the increasing ar ea of degraded e
cosystems are the key factors limiting the development of ag riculture. A longterm study on
restoration ecology show s that integrated management has a great ecolog ical, economic and so
cial effect on the restoration and reconstruction of degraded ecosystems. The forestfruit
herbageg razingfish complex ecosystem stemmed fr om the practice of r estor at ion and recon
struction of degraded ecosystems is an agroforestr y model w ith high yield, high quality and high
efficiency in hilly ar eas, and an efficient approach to enhance the development of local agr icul
tural economy.
Key words T ropics and subtropics, Restoration of degraded ecosystem, Agriculture, Agro
forestr y.
* 国家自然科学基金重点资助项目 ( 39330040) 和
中国科学院重大和重点资助项目.
1997- 06- 02收稿, 1997- 10- 18接受.
1 引 言
人类对植被和自然资源的不合理的开
发利用,尤其是掠夺式的生产方式,相应地
引起自然条件恶化, 水土流失严重,地力衰
退.近年来全世界的热带森林,每年达 2%
的破坏率; 全世界每年以 5 # 104 ~ 7 #
10
4
km
2的惊人速度使土地沙漠化.中国自
然生态系统的退化也十分严重.据统计,我
国退化土地约有 1. 5 # 106km2, 而热带亚
热带是较严重的区域[ 1] , 该区域是人口密
度最大的区域. 近代以来,由于人类过度活
动和工业化、城市化的加速发展,加之缺乏
合理开发利用,忽视保护和整治,使原有的
自然生态系统遭到很大的破坏.北方的黄
土、南方的花岗岩风化壳红土,是中国境内
侵蚀最严重的地质地貌单元.华南每年约
有 5. 0 # 106~ 6. 0 # 106km2 土地失去再生
产能力[ 2] .生态系统退化的标志是物种多
样性减少,结构简单, 土地贫瘠, 水源枯竭,
生态环境恶化,生产力下降.其结果严重地
应 用 生 态 学 报 1998 年 12 月 第 9 卷 第 6 期
CH INESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Dec. 1998, 9( 6)∃587~ 591
制约着农业生产的发展和影响人类生存空
间的质量.
如何进行综合整治, 使退化生态系统
得以恢复,这是提高区域生产力、改善生态
环境、使资源得以持续利用、农业与经济得
以持续发展的关键[ 3, 4] . 50年代后期,中国
科学院小良热带人工林生态系统定位研究
站( 110%54& E, 21%27& N)就开始了退化生
态系统恢复的定位研究, 这是我国最早进
行这方面研究的站点之一. 80 年代起, 中
国科学院鹤山亚热带丘陵综合试验站
( 112%54& E, 22%41& N)进一步开展了这方
面的研究.这两个站迄今几十年的研究,积
累了大量的科学数据, 为热带亚热带退化
生态系统恢复与重建和退化生态系统的综
合利用提供了示范样板, 有效地改善了区
域环境, 促进了 地方农业 经济的 发
展[ 4, 8~ 13] .本文对此加以论述.
2 热带亚热带退化生态系统的恢复与农
业的发展
2. 1 热带亚热带退化生态系统的恢复与
重建的方法与步骤
热带亚热带极度退化的生态系统总是
伴随着严重的水土流失, 土壤极度贫瘠.极
度退化生态系统的恢复与重建是极其困难
的,需要将其作为系统工程来进行综合整
治[ 14, 15] .
鹤山站第一阶段用 5 年的时间, 在
143hm
2丘陵荒坡上, 依据生态学原理, 进
行生态设计,配置以林果为主的、结构多样
性的人工复合生态系统, 调控系统中各组
分之间的比例关系, 使其朝着最有效地利
用太阳能、物质能量多级利用、生物固氮改
良土壤和提高生物生产量的方向发展. 第
二阶段研究人工生态系统恢复与重建过程
中的生物与环境、结构与功能及生态与经
济之间的相互关系, 探讨优化模式并进行
预测,为加速华南热带亚热带丘陵荒坡的
造林绿化、水土保持和发展农村经济提供
示范样板和科学依据. 第三阶段进行机理
研究,深入研究森林、大气、土壤之间的物
质、能量的产生、输送和转化机理,揭示各
种森林类型与温室效应、土壤改良和涵养
水源之间的相互关系的规律,找出优化模
式并进行预报, 为我国热带亚热带丘陵荒
坡的全面开发、利用、保护和现代化管理提
供理论基础.
小良站在光板地上重建人工生态系统
采用 4个阶段.首先是重建先锋群落阶段,
在进行本底调查的基础上, 采取工程措施
与生物措施相结合但以生物措施为主的综
合治理方法,选用速生、耐旱、耐瘠的桉树、
松树和相思树,重建先锋群落.到 1972年,
433hm2 荒坡都披上了绿装.第二阶段起配
置多层多种阔叶混交林, 模拟自然林的种
类成分和群落结构特点,在松、桉林先锋群
落的迹地上开展阔叶混交林的配置研究.
第三阶段在森林形成的基础上发展经济作
物和果树, 在 400hm2 侵蚀地得到全面绿
化,环境条件得到改善后, 开展了多种经
营,种植热带作物和水果.第四阶段则进行
综合研究,采取以空间代替时间的方法,选
择荒坡、桉树纯林和阔叶混交林 3个不同
植被类型而地貌、岩性、土壤类型和坡度等
基本一致的集水区,分别建立起森林气候、
森林土壤和森林水文的观测点,并同步进
行植物、动物、昆虫、土壤动物和微生物等
方面的生物、生态环境效应的动态观测研
究,揭示恢复与重建的过程与机理.
2. 2 热带亚热带退化生态系统的恢复与
效应
长期定位研究的结果表明,热带退化
生态系统植被恢复过程中, 生态系统的功
能总伴随植被结构的发展而增强,出现明
显地环境效应和生物效应. 其环境效应表
588 应 用 生 态 学 报 9 卷
现在生态系统的土壤理化特性、微气候、地
下水位的不断优化, 尤其是对水土流失的
控制.生物效应则表现在生物多样性的不
断恢复发展, 包括植物、动物(昆虫、鸟类、
土壤动物等)和土壤微生物的物种多样性
的增加和发展, 生产力的提高等[ 4, 5] .
对热带亚热带退化生态系统进行人工
植被恢复后,植物多样性发展很快.鹤山造
林 5年后,林地就有不少乡土树种出现,其
物种多样性不断增加.小良 30年林龄的人
工混交林,其多样性指数已接近自然林.退
化生态系统恢复过程中, 群落物种结构的
消长总是朝着地带性植被类型的方向, 伴
随先锋的阳性树种的先发展后衰退和顶极
种中生性树种的发展. 多样性指标的测
定结果表明群落物种多样性向地带性植被
类型方向演变的进程在前中期是加速进行
的[ 8] .植物多样性导致了群落复杂性. 复
杂的群落意味着更多的垂直分层、更多的
水平斑块格局与复杂的地下根系, 这就可
能在不同的小生境条件下拥有更多的生物
体,包括昆虫、鸟类、微生物和土壤动物等.
在热带亚热带良好的光、温、水条件
下,只要先用合适的种类,退化生态系统进
行植被恢复是很快的, 其生物量积累相当
高.鹤山南亚热带 7年林龄的人工林,其现
存量为 100~ 150t∋hm- 2,已达鼎湖山自然
林的 1/ 4~ 1/ 3, 具有很快的恢复速度[ 7] .
林地恢复后,其能量环境也不断改善,植被
的能量利用效率不断增加.
植被恢复能有效地控制水土流失, 小
良站 10 年研究表明, 光板地的侵蚀最严
重,为 52. 3t∋hm- 2∋a- 1; 桉林为 10. 79t∋
hm- 2∋a- 1; 混交林最低, 为 0. 18t∋hm- 2∋
a- 1.人工阔叶混交林对水土的保持能力基
本接近天然混交林[ 5] .
退化生态系统植被恢复后导致了土壤
理化特性的改善,其土壤含水量、最大毛管
持水量和饱和持水量,以及各种营养元素,
均显示人工植被对土壤理化结构的改善.
小良站对不同植被覆盖下的土壤肥力的研
究表明,人工植被恢复后具有显著的效应.
1979~ 1991 年, 光板地土壤肥力持续下
降:有机物含量从 0. 6%下降到0. 45% ,含
N量从 0. 06%降至 0. 028% , 土壤在持续
退化;混交林土壤肥力则逐年增加(表 1) .
退化生态系统的植被恢复后,形成了林内
抗逆性较高、波动性较小的小气候(表 2) ,
并影响周围的环境, 进而对区域环境有所
贡献.
2. 3 退化生态系统的恢复对农业发展的
促进作用
热带亚热带区域光温充裕,水热条件
优越,生态环境改善后对农业生产有很大
的促进作用,因而在热带亚热带退化生态
系统的恢复与重建中, 除显著的生态效益
外,还伴随有显著的经济效益和社会效益.
中国科学院鹤山定位研究站,其构建
的优化人工林模式, 以及利用丘陵山地构
建的林果草渔和林果草苗复合大农业模式
均得到大面积的推广, 该市通过该模式推
广而获得的经济效益 10 年累计近 30亿
元.而构建的混交林, 连片推广约 2. 0 #
104hm2 ,成为广东最大的连片混交林[ 17] ,
表 1 小良不同林龄阔叶混交林的土壤肥力动态
Table 1 Dynamic of soil fertili ty in various forests with different ages
肥力指标
Nutrient
index es
光板地
Bareland
5年林
5 years old
forest
8年林
8 years old
forest
15年林
15 years old
forest
25年林
25 years old
forest
100多年自然林
Over 100 years
old forest
有机质 Organic material( % ) 0. 64 1. 34 2. 07 2. 40 2. 68 4. 18
全 N Total N ( % ) 0. 031 0. 076 0. 109 0. 141 0. 135 0. 215
全 P Total P( % ) 0. 006 0. 012 0. 020 0. 033 0. 022 0. 054
速效磷 Absorbable P(m g∋100g- 1) 痕迹 Trace 0. 11 0. 10 0. 13 0. 16 0. 78
5896 期 彭少麟:热带亚热带退化生态系统的恢复与复合农林业
表 2 混交林与裸地的温度和湿度比较( 1981~ 1990年, ( )
Table 2 Difference of temperature and moisture between mixed forest and bareland
年均温
Annual
average
temp.
最热月均温
Annual
temp. in the
hotest month
最冷月均温
Annual
temp. in the
coidest month
极端高温
Maximum
temp.
极端低温
Minimum
temp.
年振幅
Annual
am plitude
相对湿度
Relat ive
humidity
( % )
1. 5m 处 At 1. 5m
混交林 Mixed forest 22. 7 28. 5 15. 6 35. 3 4. 8 13. 8 87. 3
裸地 Bareland 22. 9 28. 7 15. 6 36. 3 4. 6 13. 8 82. 7
系统差 System difference - 0. 2 - 0. 2 0. 0 - 1. 0 0. 2 0. 0 4. 6
地面处 At ground
混交林 Mixed forest 24. 0 30. 7 16. 7 56. 2 6. 1 15. 1
裸地 Bareland 25. 9 33. 4 15. 9 57. 5 5. 2 17. 0
系统差 System difference - 1. 9 - 2. 7 0. 8 - 1. 3 0. 9 - 1. 9
对防治病虫害、改善区域环境起到重要的
作用,成为广东绿化达标后林地管理和林
分改造的示范样板.
小良站几十年来在致力退化生态系统
整治和重建过程中, 水保站的生产收入逐
年增加, 从 1960 年的 18440 元上升到
1987年的 2193967元,现有固定资产总值
为 1880000 元, 超过历年国家投资总
额[ 18] . 此外,通过以小良站为示范样板, 使
其周围 369km2 的水土流失得到根治, 改
善了农业生产条件, 水稻产量增加 10 倍.
显然,退化生态系统的恢复与重建对生态
环境和农业经济建设均具有重要的现实和
历史意义.
3 热带亚热带退化生态系统的恢复与复
合农林业
在热带亚热带退化生态系统恢复与重
建的实践中, 特别提出在丘陵地区应用复
合农林业生态原理, 构建复合生态系统的
经验,这是促进农业高速发展的有效途径.
1989~ 1996年在中国科学院鹤山丘
陵综合试验站及其附近进行 !林果草
(牧)鱼∀复合农林业生态系统定点研究,
鹤山市自 1989年起大力推广该模式,改造
山坑低产地为高产、高质、高效的复合农林
业模式, 极大地促进了地方经济的发展.
1990年,鹤山农委以连片开挖鱼塘为突破
口,把边远山坑田、低产田和劳动力转移后
出现的丢荒弃耕地, 开发成连片鱼塘,建立
了一批山顶植树, 山坡种果, 山脚筑塘,塘
中养鱼,塘头养猪养三鸟,塘基种果、种草、
种菜的立体式生产基地. 其主要模式有林
果草鱼、林果猪草鱼、果猪鱼、果菇
稻、林果鸡鱼、林果鸭鱼、林果蔬鱼、
林果鸵鸟等. 这些复合农林业生态系统
都是因地因时制宜的人工生态系统,具有
复合生态系统的结构与功能,它们的发展
均遵守生态学和经济学的基本规律.
以林果猪鱼模式为例, 该系统是由
森林、果园、猪场和鱼塘构成的, 而林、果、
猪、鱼本身也各自成系统,因而这类复合模
式是由大小循环系统构成、层次分明的水
陆相互作用的人工生态系统.该系统的基
本成分有植物、动物、微生物和无机环境
等,各成分之间又是彼此相联系的,存在着
物质流、能量流、价值流的联系.山顶的阔
叶林和塘边的草场主要起水土保持作用,
猪的粪便进入塘中可以养育众多的水生浮
游生物,这些浮游生物和草又可供鱼食用,
阔叶林的落叶及塘泥均可作为果园的肥
料.可见,这类复合生态系统依据生态位原
理把经济价值高的物种引入山坡的不同空
间,根据食物链的原理把种植业与养殖业
有机地联系起来, 实现了系统内能量流动
和物质循环. 这些模式在鹤山的发展加速
了农业从分散性经营向规模经营的转变,
促进了鹤山市农业的发展.
鹤山市自 1989 年以来, 其农业总收
590 应 用 生 态 学 报 9 卷
入、纯农业总产值和复合农林业生态系统
的产值逐年增加,农民的年均纯收入也逐
年增加.在纯农业总产值中,复合农林业生
态系统的产值占农业总产值的比重已由
1989年的 0上升到了 1996年的 84. 0% , 8
年中总产值约是总投资额的 3 倍. 从 1997
年起,这些复合农业林生态系统的投资额
大量减少而产值越来越高, 因而其净收入
也将越来越高(表 3,根据鹤山市农业委员
会财务科提供的数据综合) .
鹤山复合农林业生态系统在运行过程
中,林和果系统可起到水土保持、提高土壤
表 3 1989~ 1996年鹤山市复合农林生态系统的经济效益( # 104 元)
Table 3 Economyic benefit of agroforestry in Heshan in 8 years
年份
Year
农村总收入
(含农、工业)
T otal incom e
纯农业总产值
Agri. incom e
复合农林业生态系统产值
Product of agroforest ry
果(蔬)
Fruit
林
Forest
牧
Graz iery
渔
Fisher
总计
T otal
农民纯收入
Net in come
per person
( yuan∋yr- 1)
1989 46358 16456 0 0 0 0 0 958
1990 53525 18387 618 24 1005 284 1913 1070
1991 63702 20542 1111 0 2309 695 3115 1208
1992 79189 21597 1635 299 4917 1290 8141 1438
1993 259168 48128 18448 1578 8555 3082 31663 1825
1994 338523 64616 28030 1713 13093 5324 48160 2320
1995 426363 78875 35338 2050 17457 7574 62419 2820
1996 521521 102806 48184 2811 25056 10299 86350 3311
肥力、涵养水源和改善生态环境的作用,牧
系统产生的垃圾可供渔系统利用, 防止污
染,渔系统塘泥可作为肥料提供给果林系
统,形成营养能量的多重利用. 此外, 这种
复合系统还有效地利用土地资源, 增加农
产品的种类, 丰富市场, 增加就业机会. 退
化生态系统的恢复与复合农林业的发展有
良好的生态和社会效益.
我国南亚热带约有退化荒坡面积 4. 7
#107hm2, 而且面积还在不断扩大. 应用
鹤山的经验, 在这些退化生态系统上重建
复合农林业生态系统, 可以充分发挥这些
地区的资源优势,并能提高区域生产力,改
善生态环境和促进经济持续发展.
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