森林管理对乌尔代拜生物圈保护区生态系统服务供给及多功能性的影响

《Ecosystem Services》：Effect of forest management on the ecosystem services supply and multifunctionality in the Urdaibai Biosphere Reserve

本研究在西班牙乌尔达伊贝生物圈保护区，通过比较未管理原生林、废弃松林、中等轮伐松林和短轮伐桉树林四种管理类型，评估了13项生态系统服务（包括木材生产、碳汇、水土保持等）的多效性。结果表明：未管理和废弃松林在调节（如水土保持、碳汇）和文化服务（如传统知识）方面表现更优，而管理型林分（松、桉）以木材生产为主但其他服务较弱。土壤pH和垂直结构复杂性是影响多效性的关键因子，陡坡会降低服务效率。建议通过减少管理强度、促进自然再生和优化土壤条件来提升森林多效性，以支持区域林业政策制定。

　　森林生态系统为人类福祉提供了广泛的生态系统服务（ES），包括物质供给、调节服务和文化服务。然而，传统的森林管理方式通常以木材生产为核心目标，这在一定程度上削弱了森林在其他服务方面的提供能力，从而降低了森林的多功能性。本研究旨在开发一种基于现场的多指标方法，评估不同森林管理模式对多功能性的影响，并识别影响各生态系统服务提供的森林属性。研究地点选在西班牙巴斯克地区的Urdaibai生物圈保护区，该地区具有重要的生态和文化价值，被纳入欧盟的Natura 2000网络。研究选择了四种森林管理模式：i）未管理的本地森林，ii）废弃的松树种植园，iii）中等轮伐周期管理的松树种植园，以及iv）短轮伐周期管理的桉树种植园，每种模式选取了10个样地，共40个样地被调查。

研究结果表明，未管理和废弃的松树种植园在多功能性方面表现更优，且在调节和文化服务上的得分高于管理种植园。尽管管理种植园在木材供给方面表现突出，但在其他服务上的供给能力相对较低。通过广义线性混合模型（GLMMs）的分析，研究发现土壤pH值和垂直异质性与多种生态系统服务呈正相关，而坡度对某些调节服务则产生负面影响。这些发现强调了在森林管理中保留森林结构复杂性和景观多样性，同时改善土壤条件，对于提升森林多功能性至关重要。此外，废弃的松树种植园展现出生态恢复的潜力，能够支持自然再生，进而提高调节和文化服务的供给。

在欧洲，大约80%的森林受到管理或正在接受管理，这些管理措施通常根据森林状况和所有者的目标进行调整。历史上，森林管理主要关注木材生产，导致了生物多样性的减少和森林提供其他重要服务能力的下降。为了优化生产，管理者倾向于扩大同龄和同质林分，这通常由少数树种主导，从而降低了森林的美学和休闲价值。此外，这种管理模式还影响了害虫控制和栖息地维护的能力。直接的管理活动，如间伐和采伐，改变了森林的结构、土壤特性以及枯木的数量，进而影响了多种生态系统服务的供给。

在研究中，多功能性被定义为“同时提供多种生态系统功能或服务”。通过文献支持的特定指标评估了不同森林管理模式下的生态系统服务供给。这些指标包括：物质供给（如可食用真菌和木材供给）、调节服务（如栖息地维护、气候调节、空气质量调节、水调节、土壤侵蚀控制、土壤肥力维护、生物控制（害虫和病害控制）以及极端事件调节（如风力保护），以及文化服务（如传统知识和观鸟潜力）。通过将这些指标进行标准化处理，并将它们相加，计算出多功能性指数，从而得到一个综合的森林系统提供多种生态系统服务的能力评估。

研究中发现，未管理的样地在几乎所有生态系统服务供给方面都优于管理种植园，除了木材供给和碳储存，其中未管理样地的得分较低。此外，未管理样地与废弃样地之间在某些服务上没有显著差异，但废弃样地在木材供给和碳储存方面得分较高。值得注意的是，虽然松树种植园在某些服务上表现优于桉树种植园，但两者在水调节、土壤侵蚀控制和害虫控制方面均表现出较低的供给能力。这些结果强调了单一树种种植园在结构和物种组成上的简单化，对生态系统服务供给的负面影响。

土壤pH值、垂直异质性和枯木的多样性被发现是影响生态系统服务供给和多功能性的关键森林属性。具体而言，土壤pH值与调节服务供给呈显著正相关，而坡度则对某些调节服务产生负面影响。此外，枯木的多样性与可食用真菌供给呈正相关，而树冠层的复杂性则与害虫控制和风力保护有关。这些发现为森林管理提供了重要的指导，表明在森林管理中应优先考虑维持森林结构的复杂性和土壤的健康状况。

本研究的结论指出，高强度管理的森林系统，如松树和桉树种植园，相比未管理的系统（如大西洋混合森林和废弃的松树种植园），在生态系统服务和多功能性方面表现出较低的供给能力。这表明在森林管理中，实现木材供给与其他重要调节和文化服务之间的平衡，对于确保长期的可持续性至关重要。土壤pH值和垂直异质性被识别为影响多种生态系统服务供给的关键属性。垂直异质性与调节服务（如害虫控制和水调节）之间的正相关关系，强调了维持森林结构复杂性对于最大化生态系统多功能性的必要性。此外，土壤pH值对生态系统服务供给的显著预测能力，突显了管理实践在优化土壤健康和pH平衡中的重要性。同时，陡峭的坡度与多功能性之间的负相关关系，表明在山地地区需要采取土壤保护措施，以减少对多功能性的负面影响。

废弃的松树种植园为增强多功能性提供了自然再生的机会，这表明减少管理强度并保护自然森林对于创建具有韧性和多功能性的景观至关重要。通过实施“接近自然”的管理实践，如延长轮伐周期、增强结构多样性以及引入本地树种，可以实现木材生产与生物多样性保护及生态系统可持续性的平衡。研究结果强调了在森林管理中应采取可持续实践，以保持森林结构的复杂性，改善土壤条件，并考虑本地利益相关者的观点。这些方法对于在受保护区域（如Urdaibai生物圈保护区）中实现生态保护与社会经济发展之间的平衡具有重要意义。

本研究的框架展示了其在不同区域应用的潜力，因为它依赖于本地相关的生态系统服务、现场指标以及对现有管理模式的比较评估。该框架能够支持基于证据的政策和管理决策，尤其适用于那些缺乏大规模数据的地区。然而，该方法需要专家参与、时间和资金投入，这可能限制其大规模应用。未来的研究可以考虑将现场数据与遥感或国家森林调查数据相结合，以提高其可扩展性和效率。通过这种方式，该方法不仅适用于Urdaibai生物圈保护区，还可以推广到其他类似区域，以促进更可持续的森林管理模式。