张庆费　许　源

上海辰山植物园　上海　201602



问题讨论

城市森林生物多样性保育途径探讨*

张庆费许源

上海辰山植物园上海201602

摘要：生物多样性是提高城市森林生态服务功能的基础。文章在分析城市森林生物多样性特征的基础上，提出城市森林生物多样性的保育原则，并从城市森林生物多样性保育研究、城市区域绿色生态网络、城市森林的近自然化以及野生动物友好的城市森林群落等方面，探讨了城市森林生物多样性保育途径。关键词：城市森林，生物多样性，绿色生态网络，近自然植被，野生动物友好森林群落

城市森林作为城市绿色基础设施，我国从1989年引进城市森林的概念到2004年国家林业局开展城市森林创建活动，城市森林从学术研究走向发展实践，城市森林建设已经成为国家战略，成为未来我国城市生态建设的重要方向[1]。随着城市森林的快速发展，如何进一步提高森林质量，更好地发挥改善城市环境和营造生态游憩空间的作用，亟待开展城市森林结构优化与功能提升研究与实践，生物多样性作为城市森林的主要结构因子和功能目标，更是城市森林生态服务功能的基础，具有保育本地物种、抵御有害生物侵袭、维护自然生态、降低环境污染、丰富城市景观等功能，对城市人居环境的改善和城市的可持续发展具有重要的作用和意义。

生物多样性锐减已经成为全球性生态问题，城市化也是导致生物多样性丧失与退化的重要因素。因此，城市生物多样性保育也成为全球性话题，应与城市绿色基础设施规划建设相结合[2]。城市森林作为城市最重要的生物多样性载体，在研究城市化对生物多样性影响的基础上，开展城市森林生物多样性保护与培育，已经得到越来越多的重视[3]。近年来，我国城市森林研究与实践主要侧重规划设计、树种应用、森林群落、净化大气、休闲游憩等方面[4]，对城市森林的生物多样性研究还比较薄弱，在具体实践中也不够重视。因此，将生物多样性保育作为城市森林建设与管护的目标和重点，深入开展城市森林生物多样性保育，提高城市森林生物多样性水平，将是不断完善与提高城市森林结构及提升森林功能、促进城市森林健康和可持续发展的必由之路。

1 城市森林生物多样性的特点

生物多样性是指各种各样的生物及其与环境形成的生态复合体总和，以及它们的各种生态过程。由于城市原生生境的消失和碎片化，原生森林植被消失殆尽，环境污染胁迫严重，加上外来物种的大量引进，城市森林生物多样性具有自然生态系统迥异的特征和格局。

首先，乡土物种减少，外来物种增加。随着城市化的发展，建筑构筑物大量取代了自然生境，原生植被和本土物种失去生存空间；而人工营造的绿地和林地，几乎都采用人为选择的物种，人们有意或无意地引入外来物种, 尤其是绿化植物和经济植物；同时，城市人工林生境(如生境破碎化、土壤贫瘠、热岛效应、食物资源及天敌改变等)也多有利于外来物种生存和繁殖，植物的栖息地功能及动物传粉功能也发生相应改变；而且，城市森林的养护措施(如松土、除草、施肥、有害生物防治等)干扰了自然生境的物种竞争和生物演替过程，往往有利于外来物种的繁衍，不利于本土物种。因此，城市常被认为是非乡土植物主导的生物多样性贫乏区域[5]。

如DeCandido等的研究表明, 纽约城(New York City)在100年间丧失了578个本土物种(占总数的43%), 增加了411个外来物种[6]。笔者的初步调查也表明，如以上海地域内的自然植物区系分布界定，上海的乡土木本植物约48科106属156种12变种1变型5亚种，而外来木本植物达81科252属470种1亚种58变种18变型[7]。可见，城市区域的植物物种多样性较高，但外来种比例偏高，尤其在诸如上海等自然植物资源贫乏的大都市。

第二，生物类群同质化(biotic homogenization)明显。城市生物多样性分布格局由自然生态环境和城市化过程所决定，其动态和机理与自然生态系统不同，导致了城市生物在类群、生活型以及基因型的相似性特征。如城市物种多样性的增加并不一定导致植物类群多样性的增加，城市出现的大多是类似的植物群落，具有相似的系统分类，类似的生活型以及生存策略，城区植物群落组成的同质性特征还远比郊区高[8]。

可见，物种同质化或许是城市生物多样性保育面临的主要问题，乡土物种被广布的非乡土种取代，动物多样性同样如此。在树木营造巢穴的鸟类更容易在城市生存和繁殖，伴人种明显增加，如鸽子、家鼠、家猫等适应并选择人工喂食的物种泛滥，而由于缺乏天敌，外来种对资源的竞争力强于乡土种，导致乡土动物的减少甚至濒危灭绝。

总之，城市化导致群落结构的简单化和物种多样性的丧失，尤其是仅出现于少数自然群落中的种类越来越少，特别是K对策种，而广布的r对策种却可能相对增多。

2 城市森林生物多样性保育原则

在城市森林培育过程中，长期存在生物多样性不重要以及城市难以构建高生物多样性的观念和误区。因此，深刻认识生物多样性在维护城市生态过程和改善人居环境的不可替代性，从物种的保存、进化以及生态系统的健康稳定与可持续发展出发，城市森林构建应适应、补偿、调整和完善自然生态过程，以植物群落为单元,逐步营造种间关系协调、物种丰富多样、生态功能高效的城市森林生态系统。

2.1 自然性原则

自然性是良好生态系统的基本属性，城市生物多样性保育应充分利用森林植被的自然属性和特征，更多地挖掘和利用自然力，遵循森林演替规律，根据物种之间以及物种与生境之间的适应关系，采用自然式营造与管护，避免人工过度干预，促进植物自然生长和发育。同时，营造绿色网络，维护城市森林生态系统的整体性与连续性,弥补生境片段化的胁迫，减少生物生存、迁移和分布的阻力面,为生物营造更多的栖息地和更便利的生境空间。

2.2 群落化原则

城市森林应以植物群落为构建单位，借鉴地带性森林植被的种类组成结构特征，遵循群落发育与动态演替规律，根据不同植物的生态幅度及其种间关系，认识种间的竞争与适应机理，合理配置不同习性与生活型的种类,尤其是本土植物，增加群落物种的潜在共存性, 扩大多样化物种的种群规模，引导人工植被接近自然状态发育，提高森林物种共存性。

2.3 低维护原则

城市森林多为人工培育，难以避免植物种类与配置形式的单调性和浓重的人工化痕迹，往往与合理的生物多样性结构和功能具有差距。因此，根据植物生长与群落发育状况，避免过度养护，摒弃过度追求整齐、洁净与规则的森林景观现象，顺应森林自然发育过程与规律，并通过人工适度诱导与动态调控，重点防控入侵物种，调整植物群落种类组成与密度结构，协调种间关系，为自然更新种创建适宜的生存空间，提高群落自然发育潜力，促进人工林的近自然化过程。

3 城市森林生物多样性保育途径

城市森林生物多样性形成机制复杂，种内及种间关系多样，需要以系统观为指导，针对生物多样性退化与丧失的特征及其机理，从不同尺度和多个方面进行综合研究和全面推进。

3.1 加强城市森林生物多样性保育研究

定期开展生物多样性普查，了解动植物种类、分布、动态及其适应性，并进行编目，建立数据库；同时，选择代表性植被类型，建立以固定样地为平台的生物多样性监测网络，长期定位监测生物多样性的动态规律，建立城市生物多样性检测与评估技术体系，分析和预测人为干扰对生物多样性的影响及其后果；加强研究城市森林生物多样性保护和培育的规划设计、工程技术以及管护措施，提高城市森林生物多样性保育水平。

加强城市森林生物多样性基础研究，优先开展人工群落物种共存机制、外来物种入侵机制及其控制途径、外来物种与本土物种的竞争关系、城市生物类群同质性的机制及其影响、景观片段化对物种迁移分布的影响、城市环境胁迫对物种生态幅度的影响机制、自然物种生态恢复的潜力及其调控等，揭示城市化对生物多样性的影响以及城市森林生物多样性形成机理，形成生物多样性保育的人工适度干预技术。

3.2 构建城市区域绿色生态网络

针对城市生境的片段化格局和孤岛化特点，保护物种的生存环境(或栖息地)是生物多样性保育的关键，从城市区域尺度构建生物多样性保护格局，寻找生物多样性最优景观格局，实施景观格局优化工程，形成以重要野生动植物为主要保育目标的城市绿色生态网络，通过景观的多样性保护实施森林生物多样性保护的目标[9]。

生物的生存、繁衍和进化离不开基因交流，如果生物群落间距离大于它们重建群落的距离，缺乏必需的基因交换将影响群落的稳定和发育。因此，从城市区域尺度构建城市森林生物多样性格局，建立城郊一体的绿化体系，寻找有效保护的“最优景观格局”，连接城郊梯度的破碎土地(生境岛)，修建廊道和“暂息地(stepping stone)”，增加各生境斑块的连接度和连通性，构建城郊绿色网络，提供更多的栖息地和更大的生境空间，减少城市生物生存、迁移和分布的阻力，维持生物群体自身的生态习性与遗传交换能力。

如美国佛罗里达州绿道与生态网络规划，将景观的系统性、生态的显著性和景观连接战略点规划有机结合，实施了生物多样性和文化多样性相融合的保护规划。利用区域景观研究方法，设计以生态功能为主导的绿道生态网络，实现生态适应性的扩展和生物多样性的保护。运用GIS系统和决策支持模型(DSM)确定重点保护区域，通过分层叠加技术评价景观与生态的敏感度，确定优先保护体系，对关键生境进行优先保护分级，并保护原始的生境，将佛罗里达州57.5%的土地纳入生态网络保护之中[10]。

3.3 实施城市森林的近自然化培育

城市人工林的生物多样性营造不能局限于简单的物种数量，种间关系协调、群落稳定更为重要。近自然植被具有比较完整的群落结构和丰富的物种多样性，更能为动植物提供适宜的生存和栖息生境。因此，构建近自然森林是提高生物多样性的有效途径。尤其是我国城市森林多为人工植物配置，群落结构单调，物种单一，林分斑块自然度低，需要借鉴地带性植物群落植物组成、结构特征和演替规律，开展近自然化改造，逐步优化群落结构、物种组成、栽植方式、景观外貌等，引导人工植被逐步向接近自然状态的群落结构发展和演变，充分发挥物种共存的自维持机制和作用。

城市森林的近自然化培育主要包括近自然森林植被营造和现有森林的近自然化改造两种类型[11]。

在近自然植被营造中，主要通过营造植物种类组成、群落结构与地带性森林群落接近的人工群落，构建适应当地生境的近自然植被。关键是模拟地带性植被的植物组成，构建的植物群落具有生态相似性，如群落优势种、群落结构之间应具有关联性或相似性。因此，应选择地带性植被建群种与优势种之中能适应城市生境的近缘种类，如同科、同属种以及生态幅度相近的物种。在种植设计过程中，应改变简单便利化的纯林营造手法，强化生境改良，挖掘场地生态潜力，突出多样性混合生境营造，采取多物种及多层次混交的自然式栽植，并采取低度养护方式，促进自然更新，避免因栽植少量的植物，而破坏自然状态的多样性。

在近自然化改造中，针对城市人工林普遍存在过度密植的现状，提倡根据树冠重叠率、郁闭度以及植物生长状况进行抽稀，协调短期、中期和长期适宜群落密度。同时，从丰富物种多样性和优化群落结构出发，采取绿化植物水平混交和垂直混交途径。保护和诱导自然更新苗，选择性保护自然更新植被，创造自然更新物种生存和繁衍空间，特别是木本更新苗、野花植物等，诱导人工群落逐步向接近自然状态群落发育，形成多树种、多层次、异龄混交的群落，恢复和重建富有自然气息、地域特征浓郁的近自然植被，逐步实现人工群落结构的近自然化。

3.4 营造野生动物友好的城市森林群落

野生动物作为对环境最为敏感的生物类群之一，是衡量城市生态质量的最直观和最有效的途径。野生动物也是表征人、城市、自然和谐关系的重要方面，缺乏野生动物更是我国城市与发达国家最明显的差距之一。城市森林设计与建设一直以树木为核心，极少关注动物。没有野生动物的城市缺乏活力和生机，城市不仅需要“花香”，更要有“鸟语”。因此，通过生境营造、野生动物友好植物应用以及植物多样性配置，营造与野生动物友好的城市森林，促进城市野生动物的生息繁衍。

在具体措施上，首先应营造有利于城市生物多样性恢复与重建的多样化栖息空间，如陆地与湿地的结合、起伏地形、生物通道等，而多孔隙生境(porous habitat)更值得重视，随着城市有空隙生境的急剧减少，造成依附在孔隙空间生存的生物消失，城市生物链阻断，甚至有的花卉缺乏传粉昆虫而影响开花结果。因此，有必要维持自然的多空隙生境和野生动物的隐蔽屏障[12]。

多样化的植物食源是野生动物生存的保障。城市森林建设应合理配置食源植物，增加鸟嗜和蜜源植物，尤其应满足鸟类冬季生存最低限度的取食要求；同时，植物应用还要满足筑巢需求，如鸟类喜爱树冠大而浓密、树皮粗糙的树种，如香樟、垂柳、水杉等树种。

多物种与多层次混交最适于多样性生物的栖息。城市森林植物配置要从生态系统层面考虑维护物种的多样性与结构复杂性，避免少数物种的大量栽培，并充分利用自然拓殖的植被和野生花草，建立接近自然的森林群落，吸引鸟类、蝴蝶和小型哺乳动物等，增加物种潜在的共存性。

总之，将生境营造与植物应用有机结合，通过多样而稳定的植物群落配置，体现区域潜在植被的主要本源物种，为更多生物提供适宜的栖息地和广阔的生境空间。

4 结语

影响城市森林生物多样性的因素很多，在城市森林建设和管护过程中，诸如乡土植物驯化、适宜物种引进、外来物种控制、复层植物群落构建、自然遗留地保护等都是基础性工作，对城市森林生物多样性保育至关重要，需要不断重视和加强。

应该指出的是，生物多样性往往不是人工营造出来的，而是自然发育形成的。在城市森林生物多样性保育过程中，生态养护过程可能比树木栽种更有价值和意义。城市森林管理者应运用管理演替(managed succession)理论与方法，不要仅满足于树木个体，而应考虑生态系统的所有组分及其动态性，协调森林景观改善与演替过程的统一性，促进森林自维持机制和功能的发挥，逐步提高森林生物多样性水平。

参考文献

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Approaches for the Biodiversity Conservation of Urban Forest

Zhang QingfeiXu Yuan

(Shanghai Chenshan Botanical Garden, Shanghai 201602)

Abstract:Biodiversity is the foundation of ecological service of urban forest. Based on the analysis of the characteristics of biodiversity in urban forest, this paper proposed some principles and approaches for biodiversity conservation in urban forest, including the key research topics，green network based on urban-regional scale, close-to-nature silviculture and wildlife-friendly community of urban forest.

Key words:urban forest, biodiversity conservation, green network, close-to nature silviculture, wildlife-friendly forest communities

收稿日期：2016-05-20

*基金项目：上海市绿化和市容管理局辰山专项 “基于大样地的上海城市森林生物多样性监测研究”(G142418)

作者简介：张庆费(1966-)，男，教授级高级工程师，从事城市森林与城市生物多样性研究，E-mail：qfzhang@126.com

DOI：10.3969/j.issn.1672-4925.2016.03.001