传统的间伐和刈割方式有助于维持东京大都市地区的半自然生态环境

《Agriculture, Ecosystems & Environment》：Traditional coppicing and mowing maintain semi-natural habitats in the Tokyo metropolitan area

传统管理实践对东京都市区植物多样性及环境的影响研究。通过分析管理措施（砍伐、修剪）、本地环境（土壤湿度、光照）和景观格局（城市/农业/森林比例）的关系，发现传统实践能显著提升植物多样性，维持濒危物种栖息地，并改善生态系统服务。研究强调在人口老龄化的城市中延续传统生态知识的重要性，为有限绿地管理提供科学依据。

　　

内田圭 | 岩千代登

日本横滨市东京都市大学环境研究学院

摘要

了解重新引入传统土地利用方式对栖息地质量和生物多样性的影响至关重要。间伐和刈割可以通过减少优势物种来提高土壤湿度，从而促进物种共存。间伐还能增加下层植物的光照量。为了全面理解半自然生态系统中的生物多样性恢复情况，有必要研究生物多样性与人类管理之间的相互作用。本研究调查了重新引入传统管理方式对城市栖息地中植物多样性的影响，重点关注三个因素：管理方式（间伐和刈割）、局部环境（土壤湿度和光照量）以及景观特征（城市、农业和森林区域的比例）。具体来说，我们探讨了：（1）传统管理方式是否能够维持植物物种丰富度；（2）这些管理方式如何影响局部环境以支持生物多样性。研究结果证实，传统管理方式确实有助于促进植物多样性，这与欧洲的研究结果一致。此外，研究还表明，即使在世界上最大的城市区域——东京都市区，传统的生态知识对于生物多样性保护仍然至关重要。在城市环境中保持人与自然的联系非常重要，因为传统管理方式能够增强本地植物多样性、提升美学价值，并提供生态系统服务，如促进授粉和控制城市害虫。

引言

近几十年来，生物多样性的下降是由多种人为因素引起的（McNeely等人，2001年；Sala等人，2000年）。在这种情况下，全球半自然生态系统中的生物多样性迅速丧失（例如，Kleijn等人，2011年；内田和Ushimaru，2014年）。传统的人类农业活动通过保护独特的半自然生态系统促进了生物多样性的增加（Billeter等人，2008年；Torrallba等人，2016年；内田等人，2025年）。然而，现代土地利用方式的变化大大减少了许多物种的适宜栖息地（例如，Kruess和Tscharntke，2002年；内田等人，2016年；Buse等人，2015年；Wurz等人，2022年）。此外，近年来，土地废弃进一步加剧了半自然生态系统的生物多样性丧失，使得竞争性强的优势物种得以扩张，加速了草地向森林的演替过程（Marini等人，2009年；Storkey等人，2011年；内田和Ushimaru，2014年）。尽管许多研究已经探讨了由于土地利用方式集约化导致的生物多样性下降问题，但关于半自然生态系统废弃与生物多样性之间关系的研究仍然有限（例如，Fartmann等人，2013年；内田和Ushimaru，2014年、2015年；Cava等人，2018年；Anderson和Mammides，2020年）。

近几十年来，预计到2050年全球城市人口将达到67亿（联合国，2019年）。由于城市化进程，半自然生态系统正在迅速破碎化，导致生物多样性显著下降，包括栖息地丧失和破碎化（Grimm等人，2008年；Aronson等人，2014年；Kowarik和von der Lippe，2018年；内田等人，2018年）。另一方面，也有研究表明城市栖息地有助于生物多样性保护，并提供多种生态系统服务（Dearborn和Kark，2010年；Soga和Gaston，2021年）。在东京大都市区，未来人口预计会减少，这使得维持传统管理方式变得越来越困难。因此，了解其背后的机制对于制定更有效的生物多样性维护和管理策略至关重要。

森林地面经常被管理，以保持其无落叶和草本植物的状态，这两种物质传统上都被用作绿肥，其中草本植物还可以食用。这种管理系统无意中维持了较高的生物多样性，尤其是那些依赖于人类活动造成的干扰栖息地的物种（图S2）。在日本，许多濒危物种也在这些人为管理的环境中得到了保护。然而，这种传统管理方式在20世纪60年代的燃料革命后逐渐消失。如今，这种管理方式不仅不再被采用，相关的传统知识也在逐渐消失。近几十年来，东京都市区的居民重新引入了间伐管理，并在废弃的森林区域恢复刈割草本植被，以恢复传统的景观和生物多样性。这些努力可能有助于恢复该地区的植物多样性遗产。

在东京都市区，森林通过每10-20年进行一次砍伐来定期维护，这使得木质物种能够通过萌芽再生（图1和图S1）。了解重新引入传统土地利用方式对栖息地质量和数量变化以及生物多样性的影响至关重要（Joern，2005年；内田和Ushimaru，2014年）。对大型木质物种进行间伐管理和对草本层物种进行刈割可以通过去除优势物种来增加土壤水分含量（Burton等人，2014年）。此外，这些管理方式还可以减少优势物种的竞争，从而促进物种共存（Santi等人，2025年）。另外，对大型木质物种的间伐管理还能改善草本层物种的光照条件（参见Willems等人，2021年）。为了有效恢复在重新引入传统间伐管理系统下的整体和稀有植物多样性，理解其背后的机制过程至关重要。此外，维持栖息地规模及其周围栖息地元素的组成对于生物多样性保护也至关重要（Krauss等人，2004年；Cousins等人，2007年）。然而，关于半自然生态系统中栖息地面积减少的影响通常是与土地利用方式的变化分开研究的。因此，要全面理解半自然生态系统（如间伐森林）中的生物多样性恢复情况，有必要研究当前生物多样性与人类管理系统之间的关系。此外，这类研究主要集中在比较不同土地利用类型下的生物多样性，而关于特定管理方式如何影响植物多样性的研究仍然较少（参见Weiss等人，2013年）。过去，在日本，间伐森林被用作燃料（例如柴火）和绿肥，以支持当地生计，这种环境传统上被称为“里山”（例如，Katoh等人，2009年；Iwachido等人，2020年；内田等人，2023年）。这些被管理的间伐森林通常位于人类居住区和农田周围。

在这项研究中，我们考察了重新引入传统管理方式与东京都市区城市栖息地中生物多样性之间的关系。为此，我们量化了三个可能影响植物物种多样性的关键因素：管理方式（重新引入的传统管理方式，包括间伐和刈割）、局部环境（土壤水分含量和光照量）以及景观特征（城市、农业和森林区域的比例）。利用这些因素，我们提出了以下研究问题：（1）重新引入传统管理方式是否有助于维持植物物种丰富度？（2）人类管理方式是否以某种方式影响局部环境，从而增强植物物种多样性？（3）特定的景观特征是否以某种方式塑造局部环境条件，从而促进植物物种多样性？

研究区域

本研究在世界上最大的城市——东京都市区进行（联合国，2019年）。15个研究地点位于东京都市区的西部（北纬35°50′，东经139°25′）（图2），该地区被称为武藏野高原。位于研究区域中心的富洲市的平均气温为15.4°C，1991年至2020年间的年平均降水量为1598.9毫米。历史记录表明，半自然

植物物种丰富度与重新引入传统管理方式之间的关系

本研究共记录了304种植物，包括270种本地物种（其中31种为稀有物种）和34种非本地物种。所有三个植物多样性指数（本地植物物种丰富度：p p p

维持东京大都市区植物多样性遗产的机制过程

扫描电子显微镜（SEMs）的结果显示，传统的刈割管理方式

讨论

本研究表明，传统管理方式有助于恢复和维持植物多样性遗产。这一发现与Fartmann等人（2013年）和Matula等人（2020年）的研究结果一致。虽然传统管理方式的重要性经常在非城市地区得到强调（Joa等人，2018年；Camino等人，2020年），但本研究突显了其在世界上人口最多的城市区域——东京都市区的相关性

结论

本研究强调了传统生态管理方式，特别是间伐管理，在保护大城市森林生物多样性方面的重要性。虽然先前的研究强调了大型残余绿地在城市生物多样性保护中的作用，但在发达国家确保这些绿地的存在仍然是一个重大挑战。本研究为这些有限绿地的未来生物多样性管理提供了宝贵的见解。

在本地

作者贡献声明

岩千代登：撰写——审稿与编辑、软件使用、数据采集与整理。内田圭：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、软件使用、数据采集与整理、概念构思。

利益冲突声明

我们没有利益冲突。

致谢

我们非常感谢福岛R.、池田C.、近藤T.、下村H.、田中M.、谷川K.和豊福M.在野外调查中的协助。本研究得到了JSPS科研费（项目编号20K20002和21H02559）的资助。