前言

城市是以人为主体的人工生态系统，同时又是社会－经济－自然相结合的复合生态系统。随着城市化的进程，城市生态系统的自然生态系统部分受到了很大的损害，处于退化状态中，严重影响着城市生态环境[1]。

上海是人口密集，产业集中，资源匮乏的特大城市，环境和资源对上海城市发展的影响越来越大。为了提高整个城市生态系统的质量，实现可持续发展的战略目标，提升城市形象，迎接“世博会”的到来，上海正在大力发展城市绿化和开展城市森林建设，并取得喜人成果。至2004年底，城市人均公共绿地达10m2，城市绿化覆盖率为36%，获得园林城市称号。此外，全长98公里、宽500米的外环环城绿带的建设，郊区县的片林建设也取得重大突破，2004年森林覆盖率达17.1％。

但在绿化和城市森林建设中，也存在外来树种的大量引进、甚至应用温带和热带观赏物种进行“跨地带种植”，以及大树移栽、成段成片纯林建设的现象，此等作法不仅建设成本高扬，又由于所建绿地、森林本身自然度不高，需要投入大量人力和物力进行维护，给后期的养护带来巨大压力[2]。因此，从可持续发展的角度，亟需一种建设成本低、自然度高、后期少管护或接近零管护的建设模式用于城市绿化和城市森林建设。在进一步加快城区以美化环境为主的园林绿化建设的同时，还应针对广大郊县区，通过人工营造与植被自然生长的完美结合，建造城市“近自然森林”。一方面可减少营造以及后期养护管理成本，并取得单位面积最大的生态效应，走出一条有“上海特色”的，“城乡一体化”的绿化道路。而城市森林本身可以改善城市气候，净化空气，维持人们良好的生活环境[3-4]，同时提供生态学等科研和青少年环境教育基地,以及市民观赏游憩的场所，并通过近自然森林来提高地区的物种,群落,生态系统以及景观的多样性，为动植物提供生存和栖息之地，实现“人与自然的和谐与共生。

 

近自然森林的概念及其应用

“近自然森林”建设理念的由来为日本著名生态学家宫胁昭教授提出的“环境保护林”建设，是植被恢复的一种新理念。归纳已有研究【4-10】，达良俊等认为：“近自然森林”是以生态学群落演替和潜在自然植被理论为基础，选择当地乡土种，应用容器育苗等“模拟自然”的技术和手法，通过人工营造与植被自然生长的完美结合，超常速、低造价地建造以地带性森林类型为目标，群落结构完整、物种多样性丰富、生物量高、趋于稳定状态、后期完全遵循自然循环规律的“少人工管理型”森林。进一步可概括定义为：以后期自然生长为主，应用“模拟自然”的手法所营造的在种类组成和群落结构上与区域顶级群落接近的人工森林【11－13】。

近自然森林在日本600多个地点，东南亚、南美洲300多个地点获得成功。1997年，北京率先在全国引用此法对长城两侧得荒山进行植被恢复，取得了很好的成果；此后在马鞍山成功地应用于高速公路两侧的道路绿化；在城市，除上海正在开展的城市绿化及城市森林建设摸索尝试外，目前还被应用于住宅区和大学新校区与道路和轻轨线的隔离带建设中。

 

上海城市“近自然森林”的建设

分别于2000年6月和2001年4月，在浦东科技馆和外环绿带孙桥段进行了近自然森林建设尝试，选取面积为3000m2和20000m2作为样板试验地，种植后开展了植物生长以及群落动态变化的跟踪调查【13－14】。

城市绿化中的近自然森林建设及生长特征

样板试验地位于上海市浦东新区迎春路和张家浜河之间，北面与上海科技馆隔迎春路相望，西部为浦东绿化带。面积3000m2，运进客土创造小地形，建造了大、小两个坡地，高度差为1.7m，坡度为5~10°。选取上海及周边地区潜在自然植被类型的主要组成种（表1），进行种子采集，并通过容器育苗方法，培育2－3年高度为50－80cm的实生苗。于2000年6月栽植后铺设稻草覆盖，一方面防止水分流失，冬季有保暖护苗的作用，另一方面稻草腐烂后可为植物提供养分。

表1.种植植物种类表

物种组成及个体数比例变化

于2001年、2003年以及2004进行了3次跟踪调查，植物种类组成变化不大，仍然是初期种植的种类为主，另有乌桕、香樟、榆树、构树以及旱柳5种入侵树种出现；但在个体数比例上，苦槠比例明显下降，与前两次调查结果相比，苦槠个体损失较多，组成比例由前两次的25％左右下降到10％，其它种类比例变化不大（图1）。青栲仍然占有最多数，达到35.8%，青冈达到16.9％，两者占样地总植株的一半；红楠、海桐、苦槠等在样地中所占比例接近，均在10％左右；而女贞、枫香、蚊母树、八角金盘、洒金桃叶珊瑚个体数较少。

图1.物种组成比例

图2.平均高度变化

从图2看，女贞，枫香生长速度较快，苦槠生长较慢。青栲，青冈生长稳定，与前期相比，红楠的生长有加快的趋势。

植株密度及个体数量变化

从样板实验林建成以来，植株密度一直降低，从2001年的3.25株/m2降至2004年的1.97株/m2（表2）。

表2.植株密度变化

 

从物种看，个体减少最多的是苦槠，其次为青冈和红楠，青栲等也有一定的减少。这4个种类均为常绿树种，是地区顶极群落的优势种，生长初期由于夏季强光的灼伤，造成苦槠、红楠黄叶和焦叶现象；又由于生长速度较其它速生树种缓慢，在种间竞争中处于不利地位，逐渐处于群落下层，随着光照条件的变差，下层苦槠逐渐消退，青冈、红楠、青栲个体数量的损失也较落叶树种以及常绿灌木高。

 

生长量变化

通过对植株高度三次调查，枫香、女贞的平均高度最高分别为4.71m和4.41m，前者最大高度达到6m；苦槠、八角金盘的平均高度最低，不到1.5m；青栲、青冈、红楠、海桐及蚊母树的平均高度接近，均在2.5m以上，蚊母树超过3m，而最大高度均在4m以上，青冈的最大植株达到5.6m。

 

表3.植物高度总表

 

近自然森林在外环林带建设中的尝试

2001年4月，在浦东外环绿带孙桥段选取面积20000m2的地块建设近自然森林样板实验地，分坡上、坡下两块样地。选择了上海及周边地区的乡土树种女贞、无患子、青栲、苦槠、杜英30-50cm高的幼苗，以5-6株/m2的密度进行种植；同时为了营造初期的景观，选取了2-3m高的杜英、棕榈、香樟、广玉兰大苗以3-5m株行距种植。

由于女贞比例过大，同时为了提高样地的物种数，2003年春季针对坡下方地块进行了部分树种调整，移出女贞，补种了总量相同的共计6500株50-80cm高的麻栎、小叶栎、枫香、白栎、苦楝等落叶树幼苗。

 

种类组成变化

从2001-2004年，物种数分别为5，5，11和17，2001年、2002年都是样板林建设初期种植的树种；2003年，除初期种植的树种以及坡下方地块补种的小叶栎、枫香、苦楝外，还有入侵种榔榆、悬铃木；而2004年，除人工种植的物种外，入侵种增加了小叶女贞、旱柳、刺槐和构树（表4）。

表4.物种组成变化

植物名称	学名	个体数量比例（％）
		2002	2003	2004
女贞	Ligustrum lucidum	68.8	63.9	52.6
无患子	Sapindus mukorossi	12.1	14.4	22.6
青栲	Cyclobalanopsis myrsinaefolia	11.8	9.9	13.6
杜英	Elaeocarpus decipiens	4.9	1.8	2.37
苦槠	Castanopsis sclerophylla	2.4	0.4	0.9
青冈	Cyclobalanopsis glauca	-	-	0.1
黄连木	Pistacia chinensis	-	4.0	0.2
麻栎	Quercus acutissima	-	-	1.0
小叶栎	Quercus chenii	-	2.2	1.2
白栎	Quercus fabri	-	-	0.9
枫香	Liquidambar formosana	-	1.4	0.4
苦楝	Melia azedarach	-	1.6	3.4
小叶女贞	Ligustrum quihoui	-	-	0.1
榔榆	Ulmus parvifolia	-	0.2	<0.1
悬铃木	Platanus acerifolia	-	0.2	-
旱柳	Salix matsudana	-	-	0.4
刺槐	Robinia pseudoacacia	-	-	<0.1
构树	Broussonetia papyrifera	-	-	0.2

 

由于样板实验林树种配置存在的不足，女贞、无患子、青栲比例最高，2002年，女贞比例达到近70％，无患子、青栲约10％，别的物种比例就更低。通过2003年初的树种更换以及后期生长过程中的淘汰，女贞的比例有所下降。无患子比例逐年增加，由于部分个体不能适应生境或在竞争中被淘汰，因而具有较强生命力的无患子比例增加。青栲和杜英比例先降后升，是因为生长初期强光影响，部分个体损失，后期开始适应生境后长势转好，在样地总个体数减少的情况下，比例略有上升。

 

植株密度变化

 

2002年植株密度坡下地块为4.8株/m2，坡上为6.3株/m2，而到2004年坡上、坡下方地块植株密度接近，约为5株/m2（表5）。

表5植株密度变化

2001年以5-6株/m2的高密度进行种植；2002年实际调查，发现坡下方地块的植株密度明显高于坡上方，推测其原因是：坡下方立地条件差，初期种植时的密度就相对较低，且样板林种植不久后下方被水淹又导致部分个体损失；第三年坡下方植株密度变化不大，而坡上方植株密度降低很多，经分析推测，认为是坡上方地块植株密度过高，资源竞争激烈，种内、种间竞争导致很多个体被淘汰，植株密度降低，随着植株的生长，其密度可能还会降低。

生长量变化

以0.5m为一个高度级，对坡上、下方地块的植株高度进行分级，并计算出每个高度级的个体数百分比（表6）。

 

从植株所处各高度级个体比例的逐年变化看，样地植株整体高度增加明显。2001年栽植30-50cm的幼苗，种植后的第一年植株长势不明显；第二年以后开始有较旺盛生长，个体的分布中心也增向更高的高度级；2004年高度明显增加，并且有10%左右的个体高于2.5m，多是速生树种无患子、苦谏。群落中低于1m的个体比例变化不明显。由于一直处于群落下层，包括目标树种的苦槠、青栲等耐荫树种（图3-4）。

图3.坡上方各高度级植株数百

 

图4.坡下方各高度级植株数百分比

 

表6植株高度级分布变化

 

近自然森林优势分析与建设模式优化探讨

近自然森林的优势

近自然森林的优势首先体现在其低廉的造价上，苗木及种植等费用均低于现行绿化单价。

其次是高成活率和健美的树形，因为不以种植大树为主，主要应用根系发育良好，有长成大树潜力的健康容器幼苗，故不需修枝、剪叶和去除大量根系，使得种植的幼苗形态自然健全，成活率高。

同时，近自然森林种类丰富、结构完整、生物量高，因为使用多种类乡土种的组合，同时有植物的自然侵入，所以自然物种多样性高；乔、灌、草层次结构完整；生物量高出草坪达数十倍。

属后期少养护管理型，由于多种类乡土种的组合，抗病虫害和自然灾害的能力强，群落相对稳定，不会出现种植单一品种而引发起的大面积的病虫害，可完全遵循自然生长规律，无需长期的人工管理【11－13】

近自然森林建设模式优化

结合上海近自然森林建设实践中出现的问题，树种选择、幼苗培育、栽种模式和种植后管理4个方面提出如下优化模式。

树种选择和幼苗培育

按当地潜在自然植被类型确定拟建目标林型,选择各群落的建群种和灌木层优势种，作为“近自然森林”建设的种源。就上海地区而言，经过对周边自然植被的研究【15－20】，选择红楠（Machilus thunbergii）、青冈(Cyclobalanopsis glauca)、细叶青冈(C. mylsinafolia)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)、麻栎(Quercus acutissima)、枫杨(Pterocarya stenoptera)、枫香(Liquidambar formosana)、南酸枣(Choerospondias axillaris)、朴树(Celtis sinensis)、榔榆(Ulmus pavifolia)、以及女贞（Ligustrum quihoui）、海桐(Pittosporum tobira)、桃叶珊瑚(Aucuba japonica)、八角金盘(Fatisia japonica)等树种。

根据种源分布地点，在果实成熟时期组织采集种子，通过苗床育种和容器育苗等的技术进行苗木培育。在大棚及光量控制的条件下，利用2-3年时间,培育根系发育良好、高度达50-80cm的幼苗。一部分的落叶先锋树种培育到2－3m的高度。

栽种模式和种植后的管理

在适当改造地形和改良土壤的情况下,采用建“复层林”、短期与长期效果结合互补的模式。在下层对高度50－80cm的红楠、青冈等多种类的目标树种进行混合密植,苗木密度一般定为2-3株/平方米,因为高密度种植既有利于环境对苗木的自然选择,同时也可作为“苗木银行”，以备今后绿化之用。在其上层配置高度为2-3米的速生先锋树种，在上海可选用乡土树种的枫杨(Pterocarya stenoptera)、枫香(Liquidambar formosana)、朴树(Celtis sinensis)、黄连木（Pistacia chinensis）等，株行距在3m左右，一方面为下层目标树种的生长提供一定的遮荫环境，缓解苦槠、红楠等耐荫树种生长初期受强光的影响，同时其落叶又可以增加土壤的养分，起到“遮荫木”和“肥料木”的作用。待目标树种形成一定的规模后，进行适度的密度调整，进行疏减移除苗木，以减轻竞争的压力，并为其他地区的绿化建设提供优质的苗木。“复层林”建设是近期与远期景观效果融合的最佳模式，也是实现生态与经济效益并重的有效途径。

栽植后，用秸秆覆盖，并用草绳将覆盖物压住，防止风吹、干燥以及杂草滋生，同时，腐烂的秸秆分解后可以增加土壤的养分。种植后2-3年内，需要进行除草等一般的养护,其后群落便进入自然生长过程，不需任何的养护和管理。5年左右可初具规模并达到相适的景观效果，10-20年即可形成“近自然”森林。

 

 

 

达良俊

达良俊教授 (博士生导师)，理学博士；现任华东师范大学

环境科学系主任，华东师范大学城市与景观生态研究中心主任。

 

主要从事亚热带人为干扰影响下的植被生态学研究，并开展城市区域"近自然"型植被及水生生态系统恢复等植被工程学研究。从植被生态学理论、城市生态学应用以及恢复生态学技术开发入手，形成集"理论一应用一开发"于一体的研究体系。目前，在城市生态脆弱敏感区规划研究的基础上，正在开展城市生态系统恢复生态学和近自然恢复技术开发应用的研究。

 

兼任中国林学会城市森林分会常委兼副秘书长，中国生态学会常务理事、生态工程专业委员会委员。

 

宋 永 昌

宋永昌教授·1933年10月出生，1953年毕业于华东师范大学生物学系。博士生导师，华东师范大学终身教授。1980一1982年德国Goelttingen大学植物系统与地植物学研究所访问学者。

 

研究方向:植被生态，城市生态。

 

主要学术兼职有：曾任华东师范大学环境科学研究所所长、华东师范大学环境科学系系主任；上海市生态学会理事长、国际植被学会咨询委员会委员、上海市建设委员会科学技术委员会委员园林绿化委员会副主任、中国生态学会副理事长、上海市生态学会名誉理事长。

 

50年代以来一直从事生态学的教学与科研，研究领域主要集中植被生态和城市生态，尤其是亚热带植被的生态恢复和城市生态规划与生态建设。曾承担中国东部常绿阔林资源现状、受损常绿阔叶林生态系统退化机制、淀山湖富营养化及其防治、长兴岛生态环境保护与资源合理开发、生态城市的指标体系及评价方法、城市森林建设规划等研究。

 

研究成果曾获上海市科学技术进步三等奖两项，二等奖一项，教育部科学技术进步二等奖一项。发表论文120多篇，专著五部。被评为上海市劳动模范。