城市森林生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對策略

孫雅輝 夢 莉 侯冰飛

1 國家林業(yè)和草原局林產(chǎn)工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)院 北京 100010 2 國家林業(yè)和草原局調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院 北京 100714 3 北京東方園林環(huán)境股份有限公司生態(tài)研究總院 北京 100015

1 研究背景

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是指生態(tài)系統(tǒng)及其組分所承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)，指一個(gè)種群、生態(tài)系統(tǒng)或整個(gè)景觀的正常功能受外界脅迫，從而在目前和將來減少該系統(tǒng)內(nèi)部某些要素或其本身的健康可能性[1]。不同于自然森林，城市森林處于城市的特殊高壓環(huán)境下，各種脅迫如空氣、土壤和水污染，生物入侵和人為干擾等對城市森林的健康造成了潛在的威脅，降低了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使城市森林的生態(tài)服務(wù)功能難以發(fā)揮。此外，一些決策者和開發(fā)商熱衷于搞城市美化，盲目追求景觀效果，忽略了生態(tài)過程，導(dǎo)致城市森林存在結(jié)構(gòu)簡單、功能單一、穩(wěn)定性差、破碎化程度高等問題，與自然森林相比具有更高的風(fēng)險(xiǎn)和壓力[2]。同時(shí)，氣候變暖也會帶來有害生物滋生、蔓延以及森林火災(zāi)高發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)[3-6]，使城市森林的安全性雪上加霜。城市化帶來了一系列環(huán)境問題，目前以城市森林為主體的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)為有害生物、土壤重金屬以及干擾，國內(nèi)外專家在風(fēng)險(xiǎn)成因、變化等方面進(jìn)行了相關(guān)研究[7-11]。基于此，本文論述了城市森林生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)方面的最新研究進(jìn)展，明確了各方面取得的階段性成果，并提出了尚需解決的問題。

2 城市森林生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

2.1 有害生物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

在全球化進(jìn)程日益推進(jìn)的現(xiàn)狀下，國際、國內(nèi)物流通徑增多且流通量大，境外有害生物入侵的機(jī)會顯著增加，從而使城市森林有害生物的風(fēng)險(xiǎn)加劇。城市森林有害生物主要包括有害入侵物種和森林病蟲害。外來有害生物入侵是全球性的問題，引起了各國的高度重視。我國是外來物種入侵嚴(yán)重并造成嚴(yán)重災(zāi)害的國家之一，已統(tǒng)計(jì)的外來物種已有100多種，對我國城市生態(tài)環(huán)境，生物多樣性及社會經(jīng)濟(jì)造成巨大危害[7]。誠然，引進(jìn)入侵植物可能提高城市景觀的可觀賞性及城市物種多樣性，但與此同時(shí)會對城市森林生態(tài)系統(tǒng)造成巨大壓力，致使城市森林生態(tài)面臨巨大風(fēng)險(xiǎn)[12]。

城市的特殊環(huán)境也利于森林病蟲害的滋生，擴(kuò)大森林病蟲害的危害。在城市綠化設(shè)計(jì)中，往往為了追求景觀視覺效果，將花草樹木采用大面積色塊配置在一起，植物生長環(huán)境蔭蔽，通風(fēng)透光條件差，容易造成植物病蟲害的交叉感染。在綠化造林過程中，植物檢疫工作也存在一定的缺陷，有時(shí)甚至直接省去檢疫環(huán)節(jié)，造成危險(xiǎn)性病蟲危害傳播擴(kuò)大，對綠化帶或綠化區(qū)內(nèi)花卉、林木產(chǎn)生較大的危害[13]。城市綠化區(qū)復(fù)雜的小氣候及各種人為因素及檢疫缺陷是導(dǎo)致城市森林病蟲害發(fā)生和加重的主要原因[14]。我國常見的病蟲害有松材線蟲、濕地松粉蚧、松突圓蚧、美國白蛾、松干蚧等[15]。

2.2 土壤重金屬污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

由于城市人類活動方式和內(nèi)容多樣，城市土壤的形態(tài)亦多樣。城市土壤在物理化學(xué)、生物學(xué)等方面表現(xiàn)出獨(dú)特的性狀[16]。隨著工業(yè)發(fā)展及人類活動的增加，城市土壤遭受各種形式及各種程度的污染，其中，重金屬污染是反映城市環(huán)境污染狀況的重要指標(biāo)之一[17]。城市重金屬的污染主要來源于采礦、冶煉、電鍍等工礦業(yè)向周邊環(huán)境的排放，污染物通過水體、大氣等形式不斷地輸入、積累在土壤中，對土壤養(yǎng)分元素組成產(chǎn)生惡劣的影響，致使城市土壤酸化或鹽堿化，重金屬濃度過高[18]，不適宜城市森林植物的健康生長，使植物長期處于逆境，導(dǎo)致其生長欠佳或死亡，影響城市綠化景觀及植物群落。此外，研究也表明，中國以城市為中心的環(huán)境污染正在不斷加劇，并且有向農(nóng)村蔓延的趨勢[19]。

中國各大城市普遍受到不同程度的重金屬污染，主要污染元素為Pb、Cd和Hg，城市土壤中大部分重金屬污染物含量普遍高于郊區(qū)農(nóng)村土壤，具有明顯的人為富集特點(diǎn)[20]。方晰等[21]采用調(diào)查分析法研究長沙城市森林土壤7種金屬含量，并引入潛在生態(tài)危害指數(shù)評價(jià)不同城市化梯度森林土壤重金屬潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，對城市不同區(qū)域森林土壤受重金屬污染的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估，研究了不同城區(qū)森林土壤重金屬污染潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的內(nèi)在及外在原因。在分析重金屬引發(fā)城市森林生態(tài)潛在風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)調(diào)查清楚該區(qū)域重金屬含量空間分布格局及來源，并對其重金屬種類及含量做較為精確的測定及分析，從而才能明確調(diào)查區(qū)域重金屬含量特征及產(chǎn)生原因，根據(jù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行對癥下藥治理[22-23]。

2.3 干擾

干擾是指能改變生態(tài)系統(tǒng)、群落和種群的結(jié)構(gòu)，并引起資源的基質(zhì)有效性變化的不連續(xù)事件[24]。這里實(shí)際上指的是自然干擾，而對于自然生態(tài)系統(tǒng)來說，一切人類活動均被認(rèn)為是干擾。周曉峰[25-26]認(rèn)為干擾是作用于生態(tài)系統(tǒng)的一種自然的或人為外力，它使生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，使生態(tài)系統(tǒng)動態(tài)過程偏離其自然的演變方向和速度，其效果可能是建設(shè)性的(優(yōu)化結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)功能)，也可能是破壞性的(劣化結(jié)構(gòu)、削弱功能)，這決定于干擾的強(qiáng)度和方式。劉鴻雁等[27]從種群、群落和土壤特性幾個(gè)方面出發(fā)，通過土壤性質(zhì)的變化，探討了旅游干擾對香山防護(hù)林的影響。呂瑩瑩等[28-29]借助遙感影像和干擾指數(shù)(Disturbance Index)等方法定量研究了1992—2011年南京市城市森林受到的干擾程度，發(fā)現(xiàn)人口數(shù)量與森林干擾有密切關(guān)系。在對森林公園受旅游活動影響的研究中，發(fā)現(xiàn)旅游活動干擾會影響森林土壤理化性質(zhì)，且會減少土壤動物的種類和數(shù)量，然而，適當(dāng)強(qiáng)度的旅游活動又有利于土壤微生物數(shù)量增加。在貴陽市城市森林的研究中，人為干擾被分成棄耕地干擾、道路干擾、工程廢棄物干擾和火干擾4類[30]，研究發(fā)現(xiàn)對物種多樣性影響程度最小的是道路干擾和棄耕地干擾，火干擾影響相對較大，工程廢棄物干擾下的物種多樣性最低。在對廈門城市森林灌草層植物多樣性的研究中，尹鍇[31]用人為踩踏、垃圾堆積程度、人為挖掘、可到達(dá)容易程度等因子表征干擾對物種多樣性分布格局的影響，發(fā)現(xiàn)一定程度的干擾反而有助于城市森林草本層與灌木層物種多樣性的增加。Turner等[32]在加拿大哈利法克斯市的研究中得到了相同結(jié)論，即人為干擾下植被(居民區(qū)植被)體現(xiàn)了城市森林最為常見的發(fā)育狀態(tài)。

3 應(yīng)對策略

1) 根據(jù)當(dāng)?shù)爻鞘猩稚鷳B(tài)系統(tǒng)特點(diǎn)制定有針對性的預(yù)防及治理政策。針對有害生物對城市森林生態(tài)系統(tǒng)可能產(chǎn)生的危害，科研工作者及政府決策部門等應(yīng)該深入研究及探討，一方面全面調(diào)查及排查城市區(qū)域已存在及潛在的有害入侵植物及病蟲害；另一方面針對已有的有害生物進(jìn)行治理，以及對潛在的有害生物進(jìn)行防治。在引種過程中必須對引進(jìn)植物的危害性進(jìn)行全面評估及把控，從而使城市森林生態(tài)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)降至最低。關(guān)于城市區(qū)域森林病蟲害調(diào)查，全國各省區(qū)均應(yīng)在一定程度上加強(qiáng)該方面的調(diào)查，以保證隨時(shí)掌握城市林木病蟲害種類及現(xiàn)狀，在病蟲害爆發(fā)前做好相關(guān)預(yù)防措施[33]。

朱銀飛[34]通過分析北京地區(qū)生物入侵的現(xiàn)狀及特征，從自然—社會—經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)的角度提出了北京地區(qū)生物入侵(植物，動物，微生物)的模式及成因，建議建立北京市防止外來入侵管理辦法相關(guān)法律法規(guī)，健全入侵物種控制系統(tǒng)及預(yù)防系統(tǒng)，全方位控制外來入侵物種的引入及定植。劉海軍[35]對北京地區(qū)林木外來重大有害生物風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，確定了對北京地區(qū)林木具有潛在威脅的4種有害生物分別是美國白蛾，紅脂大小蠢，松材線蟲和銹色粒肩天牛。因此，針對地區(qū)生物入侵的現(xiàn)狀及特征，需要以“檢疫—宣傳—監(jiān)測—根除”為核心的風(fēng)險(xiǎn)管理策略，完善相關(guān)立法并加強(qiáng)組織管理，建立外來物種入侵風(fēng)險(xiǎn)評估體系，廣泛開展公眾參與和教育活動、預(yù)警機(jī)制及快速反應(yīng)體系，建立監(jiān)測控制及生態(tài)恢復(fù)體系。

2) 采取生物治理措施，提升植被抗性，確保城市森林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。要改善城市森林土壤重金屬污染的現(xiàn)狀，決策者除了根據(jù)城市森林土壤重金屬特征制定相關(guān)預(yù)防及治理措施之外，通過生物治理的方法相比于物理或化學(xué)治療更加環(huán)保及可持續(xù)。此外，應(yīng)在明確現(xiàn)狀和來源的基礎(chǔ)上，從控制污染源和提升城市森林植被抗性等多角度著手，科研工作者與政府決策者共同努力，保證城市森林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

3) 從多個(gè)角度探討干擾對城市森林的影響，包括旅游、工程開發(fā)、廢棄物堆積等。由于高強(qiáng)度人為干擾導(dǎo)致的本地物種不斷消失使城市間的生物物種組成越來越類似，形成了全球范圍的生物同質(zhì)化現(xiàn)象[36]；土地利用方式的劇烈變化通過改變生境條件、增加不透水層面積、增加生境異質(zhì)性等過程使城市森林群落本身形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生態(tài)學(xué)過程發(fā)生變化，甚至改變其演化方向。同時(shí)，城市森林對于不同種類干擾的響應(yīng)形式較為復(fù)雜，多數(shù)研究雖然表現(xiàn)出干擾對城市森林物種多樣性有不同程度的破壞作用，但也有研究發(fā)現(xiàn)一定程度的干擾反而有助于物種多樣性的增加；還有研究認(rèn)為人為干擾下植被體現(xiàn)了城市森林最為常見的發(fā)育狀態(tài)。

4 結(jié)論

城市森林面臨著巨大的有害生物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，大體上可以劃分為生物入侵和病蟲害兩類。為了最大限度降低有害生物造成的危害，應(yīng)盡快完善城市森林有害生物生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的評估體系，提出應(yīng)對有害生物風(fēng)險(xiǎn)的管理策略、預(yù)警機(jī)制，并建立監(jiān)測控制和生態(tài)恢復(fù)體系。

人類活動導(dǎo)致城市土壤經(jīng)常遭受高強(qiáng)度的重金屬污染，影響城市綠化景觀及植物群落。只有從控制污染源和提升城市森林植被抗性等多角度同時(shí)著手，才能保證城市森林生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

干擾對城市森林的影響機(jī)制較為復(fù)雜，目前已有的成果還無法達(dá)成共識，這還需要進(jìn)一步研究。

我國目前對城市森林所面臨的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識尚處于初級階段，研究重點(diǎn)主要集中于現(xiàn)狀和機(jī)理上，多以某一種風(fēng)險(xiǎn)為研究對象，多從某地具體情況為例；以政策和法律的視角從大局出發(fā)對城市森林生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)問題進(jìn)行的研究并不多見。此外，科學(xué)合理地針對城市森林生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的綜合監(jiān)測體系與評估標(biāo)準(zhǔn)尚在探索之中，因此很難從整體上把握整個(gè)城市森林面臨的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)被忽視或低估。盡快改變我國城市森林生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測體系缺乏和應(yīng)對措施不完善的局面，建立健全法律防范體系己成為我國當(dāng)下亟待解決的問題。