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桉树为热带速生优质阔叶树种,由于具有速生、丰产、轮伐期短、抗逆性强、用途广泛、经济效益高等优点,在我国许多省区得到广泛种植。同时,桉树作为外来树种,具有对地力消耗快、群落结构简单、林内生物多样性低、改变区域景观格局等缺点。因此,如何进行桉树的科学引种成了维护区域生态安全的关键。
2002年,金光集团与云南省政府合作,在云南省亚热带山区普洱、文山、临沧等地大量引种桉树,其中以普洱市边三县(包括西盟县、孟连县、澜沧县)引种桉树的面积最大,分布最集中,约占引种总面积的55%。桉树人工林的引种取代了次生常绿阔叶林、思茅松林、灌木林地、旱地和荒草地等景观类型,使普洱市边三县的景观类型发生了很大变化。因此本研究选取桉树引种面积较多的普洱市边三县为研究区,从区域生态安全的角度出发,研究桉树引种的景观生态安全格局。
论文在对研究区社会经济环境现状、桉树种植情况进行调查分析后,基于2009年遥感数据及相关数据,进行研究区景观格局总体特征分析;运用景观生态学原理及最小累积阻力模型,从景观生态安全的角度出发,以保护生物多样性为目标,研究桉树林与其它景观类型的空间关系,设计桉树林引种的景观生态安全格局;基于桉树林引种的景观生态安全格局,对现有桉树林的分布做合理性评价。研究结果可为桉树林与其他景观类型的合理配置,减小桉树林引种的生态环境效应提供理论依据和参考。主要结论如下:
(1)目前,研究区景观由水田、旱地、茶园、橡胶园、常绿阔叶林、针叶林、桉树人工林、灌木林、荒草地、裸地、居民点及建设用地、水域12个类型组成。林地是研究区的景观基质,占研究区面积的64.19%,其中有林地占到研究区面积55.36%,因此对林地,尤其是有林地的保护对保障区域的生态安全极其重要。
(2)研究区整体景观的连通性较好,聚集度高,破碎化程度偏低,景观类型丰富,分布较均匀,没有明显的优势类型,景观异质性和多样性较高。其中,橡胶园和桉树林景观由于种植较集中连片,有较大的平均斑块面积和较小的斑块密度,形状规则,破碎化程度小,斑块连通性好,聚集度高;针叶林景观和常绿阔叶林景观平均斑块面积及斑块密度较大,景观有一定的破碎化趋势,斑块形状复杂,聚集度高;受人类活动影响较大的灌木林、茶园、旱地、水田、居民点及建设用地平均斑块面积小,斑块较破碎,聚集度低,分布较分散,除旱地外,这些景观类型形状较规则;荒草地、裸地、水域景观由于斑块数量少,面积小,聚集度低,分布较散。
(3)本研究以生物多样性保护为目标,确定面积大于300 hm2的季风常绿阔叶林及面积大于1000 hm2的常绿阔叶林分别作为两个方案的保护“源”;选择海拔、坡度、地表覆盖类型、公路、土壤为影响“源”发展与扩散的阻力因子,计算最小累积阻力面,划分出对“源”内物种的迁移或扩散过程具有关键作用的“源”间廊道、战略点和辐射道;根据最小累积阻力阈值,划分出景观功能区,包括重点生态保护区、生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区及人类生产生活区(其中当桉树引种在生态过渡区及生态边缘区时,区域总体处于中级生态安全水平;当桉树引种在生态边缘区时,区域总体处于高级生态安全水平)。在桉树引种的生态安全水平基础上排除桉树林的禁止种植区,得到研究区桉树可种植区;将桉树可种植区与廊道、辐射道、战略点及其余景观功能区组合,构建出桉树林引种的景观生态中级及高级安全格局。
(4)方案一和方案二中,基于中级安全水平的桉树可种植区分别占研究区面积的21.27%和18.26%;基于高级安全水平的分别占14.06%和8.56%。桉树可种植区内现有的景观类型有旱地、水田、桉树林、橡胶园、灌木林、茶园、荒草地、裸地和针叶林地9种景观类型,其中旱地和针叶林景观所占桉树可种植区面积比例最大,均占30%以上,其余景观类型所占面积比例均小于10%。桉树的引种不能占用水田及生态公益林,而部分陡坡耕地、轮歇地、荒草地及部分裸地可考虑转型为桉树林用地,各景观类型是否需转型为桉树林地,还需作社会经济发展综合分析与评价后再作决策。
(5)两种方案在“源”的组成、特点,廊道数目、格局,辐射道和战略点数量,可引种桉树林面积等方面都不相同,因此在保护“源”的完整性、源扩展迁移的难易程度,保护生态系统应付出的经济代价及管理的难易程度等方面也有所差异。从管理的成本、难易程度、保护的广度考虑,方案二比较理想;从物种多样性保护的紧迫性考虑,方案一比较理想。基于目前研究区的生态环境现状及经济社会发展状况,考虑桉树引种的生态安全水平,桉树引种可采用中级安全水平,因为这样对经济发展的要求不高,对生态环境的不利影响也较小。但桉树的引种究竟要采用中级还是高级安全格局,还需对区域的社会经济环境状况分析评价后再作决策。
(6)对研究区现有桉树林合理性做评价后得出:约有25%的现有桉树林属于桉树合理分布区,桉树不合理分布区面积占到75%。大部分现有桉树林处于桉树不合理种植区域,表明目前在桉树林种植经营规划过程中对其适宜性和生态安全问题考虑不足,桉树的引种存在生态安全隐患,需采取相应的措施。对于种植在不合理区域的桉树,需采取诸如混交经营、施肥、除草等生态措施,且在第一轮伐期后考虑是否还继续种植桉树还是进行景观类型转型的问题。若今后还需在该区域引种桉树,将桉树引种在合理分布区域,避免种植桉树纯林,以维持区域生态系统持续稳定的发展。