论文部分内容阅读
面对人口快速增长，木材需求量迅速增加，而全球天然林资源大幅度减少，以及森林资源总量急剧下降的严峻现实，世界很多国家都在大力发展外来速生树种，以缓解木材和林产品的供需矛盾，保持经济和社会的可持续发展。中国也在引进外来树种来提高木材生产量，如引进松属树种(Pinus)、桉属树种(Eucalyptus)、杨属树种(Populus)，引种树种已达1700多种(包括品种)。但是随着引种树种的大力发展，引种的随意性和盲目性增加，在生态环境问题方面引起了社会的广泛关注和学术界的许多争论。争论的焦点主要围绕外来树种破坏了原生植被，地力下降，土壤水分条件恶化，生物多样性减少等。因此科学合理的引种外来树种，研究适地适树的问题和引种的生态安全格局问题势在必行。
论文以近几年引种桉树面积较多的云南省普洱市澜沧县为研究区，依据研究区2006年的遥感影像数据及相关数据，分析了澜沧县景观空间格局；用大量野外样点调查结果、测量数据和试验结果，了解澜沧县桉树引种品种、种植状况、生长好坏等情况。以尾叶桉类林为研究对象，分析了尾叶桉类林材积与生态因子之间的关系，分析了尾叶桉类林对地力的影响；用主成分分析法和灰色关联度法确定影响尾叶桉类林生长的主要生态因子及评价标准，进行尾叶桉类林适宜性评价；运用景观生态学原理和最小累积阻力模型(MCR)，基于GIS的空间分析功能，从保护和发展常绿阔叶林和思茅松林生态系统出发，研究尾叶桉类人工林与常绿阔叶林和思茅松林之间的空间关系，设计尾叶桉类林引种的景观生态安全格局，总结并提出一套外来树种引种的生态安全格局模式和方法，为外来树种引种的进一步研究提供理论依据和参考。主要结论是：
(1)澜沧县是一个以自然生态系统为主的区域，有林地是研究区的景观基质。澜沧县景观由有林地(包括常绿阔叶林、针叶林和桉树林)、灌木林、荒草地、水田、旱地、居民地、茶园、水域等类型组成，常绿阔叶林和针叶林是有林地的主要部分，水田、茶园、建设用地面积较少。除人类活动干扰较大的桉树林、居民点、茶园和水田斑块密度较小以外，其余景观斑块密度较大；景观分维数都小于1.5，各景观的几何形状较规则；澜沧县景观斑块聚集度相对较高，景观连通性普遍较好；澜沧县景观类型多样，景观异质性较高，分布较为均匀。
(2)尾叶桉类林在施肥条件下和种植时间短的情况下，与常绿阔叶林和思茅松林比较，林下土壤养分差异不大，三种植被类型对地力的消耗因土壤元素不同而异。尾叶桉类林地土壤大量元素N、P、K都极缺乏，微量元素中有效B和有效zn最缺乏；随树龄的增加，尾叶桉类林对有效Fe和K元素的消耗较大；在垂直剖面，随着土层深度加深，尾叶桉类林对有效Ca、Mg、Fe、Mn、P，速效P、全P、全N元素的消耗量加大。
在垂直层面，尾叶桉类林对土壤表层中的全P和深层中的有效Ca、Fe元素的消耗比常绿阔叶林多，对土壤表层中的有效Ca、Mn，速效P，全N元素和深层中的有效Mg、P元素的消耗比常绿阔叶林少；尾叶桉类林对表层土壤中的有效Mg元素和土壤深层中的有效Ca、Mg，速效P的消耗比思茅松林多，而对表层土壤的有效Fe、Cu，速效P和深层土壤中的有效Cu、P、Mn、K，全P、N的消耗比思茅松林少。在水平层面，所消耗的土壤有效Fe和Zn微量元素就比常绿阔叶林多，消耗的其它微量元素相对较少。
(3)澜沧县引种的桉树以尾叶桉(Eucalyptus uraphylla)、尾巨桉(E.urophylla×E．grandis)和巨尾桉(E.grandis×E.urophylla)等尾叶桉类林为主，大部分地区的自然环境条件适宜尾叶桉类林的生长，但是局部地区受海拔高度因子、年均气温和坡度的限制，不适宜尾叶桉类林的生长。不同自然环境条件，尾叶桉类林的生长状况不同，适宜程度不一样。海拔900—1500m最适宜尾叶桉类林的生长，海拔1900m以上不适宜尾叶桉类林生长。坡度25°以下最适宜尾叶桉类林生长，坡度40°以上不适宜尾叶桉类林种植。中坡位最适宜尾叶桉类林生长。东南坡和西南坡最适宜尾叶桉类林生长。年均气温20—30℃最适宜尾叶桉类林的生长，≥30℃或≤11℃不适宜尾叶桉类林生长。年均降水1800—2500mm最适宜尾叶桉类林生长。土层厚度1.5m以上最适宜尾叶桉类林生长。赤红壤、紫色土和水稻土最适宜尾叶桉类林生长。
(4)筛选出影响澜沧县尾叶桉类林生长的五个主要因子即海拔高度、坡度、土壤类型、年均气温和年均降水量。划分出尾叶桉类林的四个适宜等级，最适宜区面积占澜沧县总土地面积的32.10％，主要分布在澜沧县西南部和东部；一般适宜区面积最多，占52.88％，主要分布在东南部、中部和东北部，分布面积广；临界适宜区面积最小，仅占0.51％，主要零星分布在北部；不适宜区面积占14.51％，主要分布在西北部、中北部和东南部，与最适宜区和一般适宜区相间分布。
澜沧县现有尾叶桉类林地面积86.43％分布在适宜区范围，还有13.57％分布在不适宜区范围。
(5)基于GIS技术用最小累积阻力面模型(MCR)，设计了澜沧县尾叶桉类林引种的景观生态安全格局五种方案。这五种方案以常绿阔叶林和思茅松林为保护“源”，构建了对生态系统整体功能起维护作用，对“源”内物种的迁移或扩散过程具有关键作用的廊道、战略点和辐射道，以及有利于生态安全的生态缓冲区、生态过渡区、桉树可种植区、农业耕作区、人类生产生活区；确定了澜沧县的常绿阔叶林分布区、自然保护区、水土流失极敏感区、重点生态保护区、居民点分布区和基本农田保护区等生态、生产和生活重点区为尾叶桉类林禁止种植区；
(6)五种方案在有效提高“源”的完整性，“源”发展的机会，物种迁移的难易程度，保护生态系统应付出的经济代价以及管理的难易程度等方面各有优劣。结合澜沧县的实际情况，确定方案三为较优方案。方案三设计的保护“源”面广，对生态环境的改善极为重要；源间连通性最好，物种迁移容易；提高“源”完整性的关键部位最多，“源”发展的机会最多。方案三设计的景观生态安全格局能够使研究区取得好的生态效果，能够保护现有的原生植被，对生态环境的影响最小。方案三不足之处是保护管理成本相对较高，需要解决管理经费和管理人员问题。
(7)从尾叶桉类林的适宜性和生态安全角度看，澜沧县83.34％的现有桉树林不在方案三设计的“桉树可种植区”内，属于不合理种植范围，存在生态安全隐患；只有16.66％的现有尾叶桉类林在“桉树可种植区”内，属于合理种植范围。在“桉树可种植区”中，只有荒草地可以考虑用作尾叶桉类林用地，但是这些荒草地是否转型为尾叶桉类林用地，还需要作社会经济发展综合分析评价和规划后再作决策。
(8)在大的自然地理环境中澜沧县的生态环境条件能够满足尾叶桉类林的生长，研究结果表明，目前澜沧县尾叶桉类林对生态环境的影响不太明显，但是它毕竟是人工林，从区域生态安全的角度考虑，尾叶桉类林与当地常绿阔叶林和思茅松林等天然林要维持一定的比例，不能无限制的扩大种植。
(9)用MCR模型设计尾叶桉类林的生态安全格局是可行的，总结出的一套外来树种引种的模式可以为其它外来经济树种的引种提供参考和借鉴。