從生態學角度淺析森林城市群的建設與研究?

裴男才 陳步峰 史 欣 粟 娟

1 中國林業科學研究院熱帶林業研究所 廣東珠江三角洲森林生態系統國家定位觀測研究站/熱帶林業研究國家林業局重點實驗室 廣州 510520 2 廣州市林業和園林局 廣州 510060

從生態學角度淺析森林城市群的建設與研究?

裴男才1陳步峰1史 欣1粟 娟2

1 中國林業科學研究院熱帶林業研究所 廣東珠江三角洲森林生態系統國家定位觀測研究站/熱帶林業研究國家林業局重點實驗室 廣州 510520 2 廣州市林業和園林局 廣州 510060

作為城市林業的重要新增長點，森林城市群建設與研究值得國內同行給予高度關注，相關理論和經驗將在建設 “山水林田湖草”生命共同體中發揮重要作用。文章簡述了近幾年亞太地區城市林業發展動態，特別是中國在森林城市、森林城市群研究與建設方面開展的創新性工作。結合近些年相關學者在生態學方面的研究經驗，作者從森林生態、景觀生態、生態系統生態、環境生態、社會生態等5個角度，初步探析了我國森林城市群研究與建設需要注意的地方，以及可能得到的啟示。

城市林業，生態系統服務功能，生物多樣性，生態環境質量，生命共同體

1 國內外進展

城市區域的林分和綠地 (統稱 “城市森林”)，與自然分布的林分 (“自然林”)一同，構成陸地生態系統的主體，發揮著極其重要的生態系統服務功能。在城市區域，一定面積、較高質量的城市森林在維持城市生態系統結構和功能方面能起到不可替代的作用。城市森林是連通城市區域與自然區域的“綠化聯合體”，可以看作是 “城市之肺”。最近50年，世界各國在城市林業研究和建設方面取得了一系列重要成果。較具代表性的是，由聯合國聯農組織FAO牽頭和籌劃、由亞太國家和地區的林業主管機構組織和具體實施，創立了 “亞太城市林業論壇” (Asia-Pacific Urban Forestry Meeting；http://www.fao.org/forestry/en/)，為該地區的城市林業研究與建設提供了交流平臺、指明了發展方向。首屆“亞太城市林業論壇”于2016年4月在中國南方城市－珠海市成功舉行，核心成果是發表了 “珠海宣言”，其中的亮點表述是 “亞太地區城市林木對于城市及居民的3大益處:美化城市環境、消減大氣污染、提供休閑場所；亞太地區城市林業發展的3大挑戰:用地沖突、管理薄弱、決策者相關專業知識與技能的不足。亞太地區城市森林發展的3大首要任務:良好的管理、充足的投資/資金、城市林業人才。亞太地區城市林業發展中，中國森林城市建設提供了可借鑒的模式和經驗”。第二屆 “亞太城市林業論壇”于2017年9月在韓國首都——首爾市成功舉行，核心成果是提出了 “首爾行動計劃”，規劃出未來10年左右亞太地區城市林業發展的路線圖，提出8個具體目標 (即，構建 “更綠色、更清潔、更涼爽、更健康、更包容、更多樣、更富裕、更安全的城市”)，并就可能產出、關鍵方案、指標/目標、主要角色、基金來源、時間安排、以及與聯合國 “可持續發展目標”相關條款的關聯等作了較細化的表述。該兩次論壇的成功召開以及相應的重要成果產出，集中向國際社會展示了亞太地區城市林業研究和建設的階段性進展，豐富了國際同行關于城市林業的理論和實踐。在我國，城市林業研究和建設起步于20世紀80年代，并得到了較好的繼承和延續，研究隊伍日益壯大，研究體系逐步完善，目前已基本涵蓋京津冀、珠三角、長三角、長株潭、遼沈、成渝等國內城鎮化水平較高的地區[1－15]。為了破解生態環境質量惡化、市民亞健康現象增多，以及城市文脈喪失等新舊難題交匯的 “都市綜合病”，城市建設需結合自然和人文學科的核心理念與基本原則，在現代城市林業研究、森林城市和森林城市群建設中充分體現生命觀、動態觀、系統觀的都市生態觀[16]。因此，加強城市森林生態系統研究與建設，構建生態環境共同體是落實生態文明建設、實現美麗 “中國夢”這一宏偉目標的重要保障，具有十分重要的理論價值和現實意義[17－18]。

自2004年起，國家級的森林城市開始創建，截止2017年10月，獲得該榮譽稱號的城市、城區數量已達137個，約占國內建制城市總數的20%。森林城市創建工作的開展為我國城市林業的發展、乃至國家生態文明建設都作了應有的貢獻。為了更好地促進國家生態文明建設，適應我國城市群發展趨勢和需求，國家林業主管部門和相關科研機構提出在區域尺度上開展森林和濕地等自然生態系統建設的創新實踐，即 “森林城市群”。作為國家級的城市林業研究隊伍，國家林業局城市森林研究中心率先提出較為完整的森林城市群概念，提煉了5項建設戰略，制定了10項具體措施，并從規劃編制、技術標準、保障措施方面探討了實施路徑，進而初步構建出森林城市群的理論體系框架[19]。作為森林城市群理論的實踐者，廣東省政府于2015年在國內率先提出森林城市群建設，2016年底 《珠三角國家森林城市群建設規劃》通過專家評審，預期到2020年在珠三角地區基本建成全國首個國家森林城市群。另外，京津冀、長三角、長株潭、中原、關中－天水等城市群也逐步加入并有望創成國家級的森林城市群。森林城市群建設是新形勢下我國生態文明建設的又一個重大舉措，也是一項復雜的系統工程，需要各個相關學科提供基礎理論支撐。得益于各級政府主管部門的政策保障、財力支持，科研機構的持續研究，全體民眾的積極參與、獻計獻策，中國的森林城市群建設和研究有望領先于國際同行。本文結合自身研究經歷和前人成果，主要從生態學的角度提出幾點粗淺看法，試圖為我國森林城市群建設和研究提供一些思路。

2 幾點探討

2.1 既見樹木，又有森林

從森林生態學的角度看，需處理好 “樹木”與“森林”的關系，既見樹木，又有森林。森林生態學科的核心任務是研究森林的形成、發展、演化、分布、林木的生長發育，以及森林植被與環境的互作規律等，掌握森林生態系統的功能特征，認識森林生態系統在生物圈中的地位和作用。在 “樹木”層面，由于城市區域的生境條件發生較大改變，原來在自然生態系統中能生存和生長的植物，需要形成相匹配的生物學特征來適應新環境，否則將難以存活，也即俗話說的 “樹挪死”。在 “森林”層面，由于城市區域的林分大多為人工林和綠化類型，整體上體現為種類較單一、結構較簡單、功能較脆弱、擾動較頻繁、外來物種比例和生物安全風險較高等基本特征，此時需要園林綠化部門制定出更為精心的管護措施才有可能在城市里營建出結構較合理、功能較完善的森林。例如，在珠三角城市地區，木棉科的美麗異木棉 (Ceiba speciosa)、菊科的三裂蟛蜞菊 (Wedelia trilobata)、馬鞭草科的五色梅 (Lantana camara)等外來植物能達到美化景觀的正面作用，而菊科的薇甘菊 (Mikaina micrantha)、禾本科的互花米草 (Spartina alterniflora)、豆科的簕仔樹(Mimosa sepiaria)卻造成入侵致害的負面作用。此外，最新研究發現，在257個中國城市中有2 640種木本植物，包括1 671種喬木、743種灌木和226種木質藤本植物，其中約24%的植物是外來物種，且城市森林的物種組成在緯度方向上具有相似性[15]。引入大量外來物種進行馴化，一定程度上達到了營造美麗城市森林景觀的效果，但有的物種在引進后卻 “演變”為入侵物種，危害當地生物多樣性安全。因此，森林城市群建設與研究，需加強對植物營養和繁殖性狀的生物學特性研究，深化對森林生態系統結構和功能的綜合認知，提高園林綠化建設者和管護者的森林生態理論水平[20－21]。

2.2 記住鄉愁，融合中外

從景觀生態學的角度看，需處理好 “美化”與“實用”的關系:記住鄉愁，融合中外。景觀生態學科的核心任務是研究自然和人文景觀的結構和功能、景觀動態變化以及相互作用機理、景觀的美化格局、優化結構、合理利用和保護等，特別關注較大空間和時間尺度上生態系統的空間格局和生態過程，尤其強調系統的等級結構、空間異質性、時間和空間尺度效應、干擾作用、人類對景觀的影響以及景觀管理。在 “美化”層面，由于城市區域集中了高密度的人口，特別是在居民生活區、城市公園、道路、商圈等重要功能區， “紅花綠葉”所營造的近自然美景能使人心情愉悅，快速釋放緊張工作氛圍聚集的負能量。在 “實用”層面，由于城市區域也是各種人工痕跡集中體現之處，特別是民眾的生活節奏在加快、審美角度在變化，促使各種園林綠化工程不斷上馬、經常更換；此時，以實用性為主、避免貴族化的景觀營建技術手段，對于我國現階段的基本國情來講就顯得特別重要。在珠江三角洲地區，廣州市南沙區3種主要的海岸景觀防護林建設結果顯示，采用多層次的喬灌草配置，遵循適地適樹的原則，以本土樹種為主，搭配部分優良的引進樹種，采取適合的營林措施，可構建出具有一定防護功能的人工林群落，為我國南方城市森林建設理論的創建提供了一定的參考經驗。在破解城市化危機，創建宜居城市環境，實現城市可持續發展方面，需綜合考慮城市的人口集中程度、經濟發展規模、環境污染模式，針對具體的水分、氣候和土壤等要素，運用多學科理論和技術，制定合適的森林構建模式[22]。因此，森林城市群的建設與研究，參考借鑒 “斑塊－廊道－基質”等景觀生態基本模式，因地制宜、因城而異，充分考慮滿足主要生態過程正常運行的最低需要，以大斑塊綠地為主體，搭建近自然的寬綠帶作生態廊道，促進城市森林空間布局體系互聯互通，充分發揮城市森林的生態功能[20，23]。

2.3 發揮優勢，互利共贏

從生態系統生態學的角度看，需處理好 “局域”與 “整體”的關系:發揮優勢，互利共贏。生態系統生態學科的核心任務是研究生態系統內各組成要素、結構、類型及其關聯特征，在時空尺度上多層次、多界面與大氣、水、土多因素相互作用機制和關鍵生態學過程，進而探索生態系統的物質流、能量流、信息流等基本規律。在 “局域”層面，由于城市區域的人口、資源、活動場所等相對高度集中，容易在特定時間和空間出現 “瓶頸現象”，導致城市生態系統的局部紊亂，需要科學的城市管理預案。在 “整體”層面，由于不同城市的經濟、社會等發展狀況有差異，區域地理位置和生態自然條件也不盡相同，可以在更高層級的統一領導和整體布局下，合理配置生態系統要素和各類資源，優化產業類型和分布格局，創建良性的城市生態系統循環，實現森林城市群 “1＋1＞2”的有機組合效果。例如，在珠三角地區城市森林生態系統與環境有機污染物多環芳烴 (PAHs)的交互作用研究中，發現廣州市帽峰山常綠闊葉林生態系統總體上能消減帽峰山林區降水中PAHs總量的80%以上 (其中林冠層對降水PAHs的貢獻率約24%，土壤系統約59%)；在消減的總量中，林冠貢獻約29%，土壤貢獻約71%[24]。城市生物多樣性為城市生態系統提供了諸多生態系統功能和服務，對改善城市環境、維持城市可持續發展有著重要的意義和作用。現階段城市森林生物多樣性存在植被同質化現象；物種組成上外來物種比例較高，具有潛在生物安全隱患；生境同質性程度較高，且隱性的生境破碎化幾率較大；城市森林中的林分結構穩定性較低等特征[25－26]。城市森林生態系統有別于自然森林生態系統，雖然兩者有著共同屬性，遵循森林生態系統基本規律，但兩者在經營目的、經營管理方式、功能效益大小等方面又有區別[20]。

2.4 保證居民的生存空間，提升生活質量

從環境生態學的角度看，需處理好 “生存”與“發展”的關系:保證居民的生存空間，提升生活質量。環境生態學科的核心任務是研究生物體 (包括人類)與受干擾環境之間的關系，探尋環境污染的危害機理和綜合治理途徑，掌握生態系統內在的變化機理和外部的響應規律，試圖運用生態學、環境工程技術等基本原理進行受損城市環境的修復與重建。在 “生存”層面，由于城市區域的人口密度相對較大、活動空間相對狹小，城市環境質量的好壞將直接影響民眾的身心健康，具體可以體現在空氣－水體－土壤質量、食品安全、公共衛生狀況等物質層面。在 “發展”層面，由于城市區域也是人類文明高度發達的集中體現之處，民眾在基本物質得到滿足之后，還將逐步在休閑娛樂、康養健身、社交禮儀等更高層次的精神需求，而這些都將依賴于良好的城市生態環境。例如，在珠三角城市區域植被與環境污染物的交互作用研究中，發現廣州市南沙區海防林植物－土壤－水體3種介質中，土壤是重金屬元素Pb、Cd的主要儲存庫，海堤防護林土壤重金屬元素的吸儲率顯著，其Pb、Cd元素質量含量顯著高于水體介質；木本植物可有效吸儲，其中Pb在枝條中的含量高于葉片[27]。研究還發現，深圳城鎮森林常見樹種葉片量較大或者根系發達的樹種能吸儲更多的重金屬元素，可能對凈化受污染生境有重要意義；部分優良景觀樹種 (如降真香和樟樹)在吸儲重金屬元素方面效果較好，可為美麗城鎮森林景觀優良樹種的評價提供參考依據[28]。研究發現廣州和佛山地區各林型的植物體內硫含量存在的差異，基本反映出該兩地區空氣和土壤環境中受含硫污染物的影響程度。在今后的城市建設過程中，應注重營造相對穩定的森林生態系統[29]。此外，隨著城市化和高強度集約化農業的發展，人類正以前所未有的速度和規模改變著微生物的全球遷徙和分布。城市區域存在大量只經過了簡單處理甚至沒有處理的污水和糞肥，其中含有高密度的微生物和可交換的基因，也含有大量化學污染物，包括金屬、抗生素和消毒劑。微生物為了抵抗污染物的 “威脅”，不得不發生基因突變或基因橫向轉移，逐漸產生 “抵抗力”，從而主動響應逐漸變化的環境[30]，這存在巨大的環境風險，可能嚴重危害人類的身心健康。因此，森林城市群建設與研究，需要直面當前嚴峻的一系列城市環境問題，在充分了解不同環境污染物的生態毒理學特征、準確把握區域環境污染承載的閾值和危害風險評價等基礎上，勇于擔當，協同各方力量和整合各類資源，以大幅度提高區域內的城市生態環境質量為重要著力點，從法律與技術等層面，制定與城市群總體狀況相適應的建設和治理方案，最大可能滿足民眾對優質生活的追求。

2.5 遵循規律，和諧共存

從社會生態學的角度看，需處理好 “社會”與“自然”的關系:遵循規律，和諧共存。社會生態學科的核心任務是研究生物的社會行為、社會與自然界相互作用、以及社會文化與生態環境的關系，試圖將兼具自然和社會雙重屬性的人類作為主要研究對象進行綜合分析，彌補傳統以自然學科理論回答環境污染、生態破壞、城市規劃等社會問題的不完善之處。在 “社會”層面，由于城市區域是以人類為主導的綜合場所，人類在此進行物質、能量、信息交換，從事生產、消費、文藝、研發等社會活動，在適應城市的同時也在改變著城市；人類應當控制無限膨脹的欲望，避免對城市的無序、過度開發，做好對垃圾的無害化處理，培育科學的審美觀，克服不良的生活習俗，進而倡導 “天人合一”的生活態度和生產方式。在 “自然”層面，由于城市區域分布著森林、綠地、水體等自然成分，生存著蚊蟲鳥獸等宏觀生命體，也彌漫著病毒細菌等微生物。可以說，大自然為人類社會的發展提供了基本的物質來源和生存空間，但人類應遵循自然界的基本規律，可持續利用自然資源。應充分發揮政府主管部門的主導作用、科技工作者的智囊團作用，以及公眾的主人翁意識，有助于人們更好地愛護森林，保護自然，建設宜居城市，促進城市與森林協調共存與和諧發展[31]。因此，森林城市群建設與研究，需要加強生態意識教育，轉變過分追求景觀效果而忽視生態效益的傳統觀念，在城市森林建設布局中應從生態系統和環境保護的角度，把森林伸入城市，再現森林群落的結構與景觀，以發揮其保護城市環境的作用[20]。

3 結語

森林城市群是個新生事物，其建設和研究也尚處于初級階段。但不管怎樣，在學術層面進行更廣泛的探討，從不同學科開展多角度的分析，各個利益攸關方 (如政府官員、專家學者、工程技術人員、公眾等)保持良好溝通，在建設中逐步積累經驗，把最新基礎理論研究成果投入應用，對于森林城市群這項事業來說總是有好處的。文中涉及到的森林生態、景觀生態、生態系統生態、環境生態、社會生態等觀點僅為一家之談，不一定全面，表述上可能也不完全準確，期望在后續的森林城市、森林城市群建設和研究中能發揮作用。因此，我們樂與更多有識之士開展更多學術探討，共同把中國的森林城市、森林城市群建設和研究事業做好，也為全球城市林業研究和實踐提供更多的、可供參考的 “中國方案”。

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Construction and Research of Forest City Clusters from Ecological Perspectives

Pei Nancai1Chen Bufeng1Shi Xin1Su Juan2
(1.Forest Ecosystem Station of the Pearl River Delta/Key Laboratory of State Forestry Administration on Tropical Forestry Research， Research Institute of Tropical Forestry， Chinese Academy of Forestry， Guangzhou 510520， China；2.Administration of Forestry and Gardening of Guangzhou Municipality， Guangzhou 510060， China)

Urban forestry is an important branch of modern forestry.As a new growth engine of urban forestry，the forest city cluster has attracted the high attention from domestic researchers for its construction and research，and the relevant theories and experiences will play an important role in building the life community composing hills， waters，forests， farmland， lakes and grassland.The paper reviewed the dynamic development of forest city cluster in Asia-Pacific region in recent years，especially the innovative research and construction of forest city and forest city cluster.Based on the research experiences in ecology by relevant scholars，the authors analyzed the points that need to be noticed in the research and construction of forest city cluster in China from 5 aspects of forest ecology，landscape ecology， ecosystem ecology， environment ecology and social ecology， and discussed the possible aspirations.

urban forestry， ecosystem service and function， biodiversity， eco-environmental quality， a community of life

10.3969/j.issn.1672－4925.2017.06.001

2017－10－20

國家自然科學基金面上項目 “南亞熱帶常綠闊葉林木本植物繁殖性狀格局和維持機制”(31570594)；林業科技創新平臺運行補助項目 “廣東珠江三角洲森林生態系統國家定位觀測研究站運行補助”(2017－LYPT－DW－129)

裴男才 (1984－)，男，博士，副研究員，碩士生導師，主要從事森林生物學、城市林業等方面的研究工作，E －mail:nancai.pei＠ gmail.com