《森林生态与保护》课件

森林生态与保护森林是地球上最重要的生态系统之一，覆盖了约31%的陆地面积，为人类和无数生物提供了生存基础森林不仅是生物多样性的宝库，更是气候调节、水源涵养、土壤保持的重要载体随着全球环境变化和人类活动的加剧，森林保护已成为全人类共同面临的重大课题本课程将系统探讨森林生态系统的基本原理、多样性特征、生态功能、面临威胁以及保护策略，为理解和保护森林生态系统提供科学基础目录第一部分森林生态系统基础了解森林的基本概念、结构层次和形成过程第二部分森林类型与分布探索全球和中国森林的类型多样性与分布规律第三部分森林生态功能深入分析森林的各项重要生态服务功能第四部分森林面临的威胁识别和评估当前森林生态系统的主要威胁因素第五部分森林保护策略学习现代森林保护的理念、方法和实践第六部分案例研究与实践分析典型的森林保护工程和管理实践第一部分森林生态系统基础森林生态系统是由森林群落及其环境组成的复杂生态系统，具有高度的结构复杂性和功能完整性作为陆地生态系统的重要组成部分，森林生态系统不仅承载着丰富的生物多样性，还发挥着调节气候、涵养水源、保持水土等多种生态功能理解森林生态系统的基本组成、结构特征和功能机制，是开展森林保护工作的重要前提本部分将从森林的定义开始，系统介绍森林生态系统的基础知识森林的定义与组成森林的科学定义生态系统基本结构关键组成部分根据联合国粮农组织定义，森林是指树森林生态系统由生物成分和非生物成分植物群落以乔木为主体，形成森林的基冠覆盖度超过10%、面积超过

0.5公顷、构成生物成分包括生产者（植物）、本框架；动物群落包括各类脊椎动物和树高超过5米的土地森林不仅包括天然消费者（动物）和分解者（微生物）无脊椎动物，构成复杂的食物网；微生林，也包括人工林这个定义强调了森非生物成分包括气候、土壤、水文等环物群落负责有机物分解和营养循环，是林的三个关键指标覆盖度、面积和高境因子这些成分通过物质循环和能量生态系统功能的重要驱动力三者相互度，为全球森林监测和管理提供了统一流动形成有机整体依存，共同维持森林生态系统的稳定标准森林生态系统的层次结构乔木层1森林的主体结构，高度通常超过5米灌木层2高度1-5米的木本植物层草本层3森林下层的草本植物群落地被层4苔藓、地衣和枯枝落叶层森林的垂直分层结构形成了多样化的生态位，为不同类型的生物提供栖息环境乔木层形成森林冠层，调节光照和小气候；灌木层和草本层充分利用林下环境；地被层是养分循环的重要场所各层次间通过光照竞争、养分交换等形成密切的相互作用关系森林的形成过程1先锋阶段草本植物和灌木快速定植，改善土壤条件2建群阶段先锋树种建立，形成简单森林群落3发展阶段森林结构复杂化，物种多样性增加4成熟阶段形成稳定的顶级群落，生态功能完善森林演替是一个长期的、方向性的群落发展过程在这个过程中，植物群落的结构和组成不断变化，生态系统的功能逐步完善演替的驱动力包括种间竞争、环境变化和随机事件理解演替规律对于森林恢复和管理具有重要指导意义森林演替过程初级演替次级演替在从未有过植被或原有植被已完在原有植被受到干扰但土壤条件全被破坏的裸地上开始的演替过基本保持的地区发生的演替起程从岩石风化开始，经过土壤始条件较好，演替速度较快，通形成、先锋植物定植，逐步发展常几十年到一百多年即可形成相为复杂的森林群落整个过程可对稳定的森林群落这是森林恢能需要数百年甚至上千年时间复的主要方式演替特征演替过程中，物种组成从简单到复杂，群落结构从低矮到高大，生物量逐渐增加，生态系统功能不断完善早期以快速生长的先锋种为主，后期以耐阴的稳定种占优势森林生态系统的动态平衡生产过程消费过程1植物通过光合作用固定太阳能和二氧化动物取食植物或其他动物，实现能量和2碳，形成有机物物质传递调节机制分解过程4负反馈调节维持系统稳定，适应环境变微生物分解有机物，释放营养元素供植3化物重新利用森林生态系统通过复杂的自我调节机制维持动态平衡生物多样性是维持系统稳定性的重要基础，不同物种在生态系统中发挥不同功能，形成冗余机制当系统受到轻微干扰时，能够通过自我调节恢复平衡状态第二部分森林类型与分布全球森林分布呈现明显的地带性规律，主要受气候因子控制从赤道到两极，依次分布着热带雨林、亚热带森林、温带森林和寒带针叶林中国作为森林资源大国，拥有丰富的森林类型，从东北的寒温带针叶林到华南的热带雨林，体现了巨大的生态多样性了解森林类型与分布规律，有助于科学开展森林保护和可持续经营本部分将详细介绍全球和中国的森林类型特征及其分布规律全球森林分布概况31%全球陆地覆盖率森林覆盖全球陆地面积的31%，约

40.6亿公顷54%热带森林比例热带森林占全球森林面积的54%，是最大的森林类型25%温带森林比例温带森林占25%，主要分布在北半球中纬度地区16%北方森林比例北方针叶林占16%，主要分布在高纬度地区全球森林主要集中在亚马逊流域、刚果盆地、东南亚热带地区、北美和欧亚大陆的温带及北方地区俄罗斯、巴西、加拿大、美国和中国是森林面积最大的五个国家，合计占全球森林面积的54%气候对森林分布的影响温度控制1年均温决定森林的基本类型和生长季长度水分供应2降水量和蒸发量决定森林的密度和结构季节变化3温度和降水的季节性影响物种组成气候是决定森林分布的最重要因子温度主要影响植物的生理过程和生长季长度，降水则决定水分供应状况不同的温度-降水组合形成了不同的森林类型高温高湿的热带雨林、温和湿润的温带落叶林、寒冷的北方针叶林等气候变化正在改变这些分布格局，导致森林带的纬度和海拔移动中国森林类型多样性中国主要森林类型

（一）寒温带针叶林主要分布在大兴安岭北部，以兴安落叶松、樟子松、云杉为主要树种适应严寒气候，生长季短，结构相对简单，是中国最北端的森林类型具有重要的水源涵养和碳汇功能温带针阔混交林分布在东北东部山区，红松、冷杉等针叶树与椴树、槭树等阔叶树混生结构复杂，生物多样性丰富，是东北地区最具代表性的地带性森林，具有很高的生态和经济价值暖温带落叶阔叶林主要分布在华北、西北部分地区，以栎类、椴树、槭树为主四季分明，叶片秋季变色脱落，适应温带大陆性气候是重要的水源涵养林和用材林基地中国主要森林类型

（二）亚热带常绿阔叶林热带季雨林与雨林分布在秦岭-淮河以南、北回归分布在台湾南部、海南、云南南线以北的广大地区以壳斗科、部等地以龙脑香科、桑科、大樟科、山茶科植物为主，常绿性戟科植物为主，结构复杂，物种强，层次结构复杂是中国分布极其丰富热带雨林常年湿润，最广、面积最大的森林类型，生季雨林有明显干湿季之分，是中物多样性极其丰富国生物多样性最高的森林类型特殊森林类型红树林分布在华南沿海滩涂，适应海水环境，具有重要的海岸防护功能竹林主要分布在亚热带山区，生长快速，用途广泛这些特殊类型虽然面积不大，但生态功能独特，保护价值很高人工林与天然林比较结构特征生态功能管理方式天然林结构复杂，层次分明，树种多天然林生态功能完善，抗干扰能力强，天然林以保护为主，采用自然恢复或辅样，年龄结构不均匀人工林结构相对生态系统稳定性高人工林虽然在木材助更新人工林采用集约经营，通过人简单，通常为单层林，树种单一，同龄生产、碳汇等方面效率较高，但在生物工调控实现特定目标现代林业提倡近林居多天然林的复杂结构为更多物种多样性维护、水土保持等方面功能相对自然经营，使人工林逐步向天然林结构提供栖息空间较弱转化第三部分森林生态功能森林生态系统具有多重生态服务功能，是维护地球生态平衡的重要力量森林通过光合作用调节大气成分，通过蒸腾作用参与水循环，通过根系固持土壤防止水土流失，通过提供栖息地维护生物多样性这些功能相互关联、相互促进，共同构成森林生态系统的整体效应随着全球环境问题日益突出，森林的生态功能价值越来越受到重视本部分将详细分析森林的各项主要生态功能及其机制森林的主要生态功能概述调节气候涵养水源通过碳汇作用和调节温湿度影响区域和全球调节径流、补充地下水、维护水质气候维护生物多样性保持水土提供栖息地、维持生态平衡防止水土流失、减少自然灾害森林生态功能是一个复杂的系统，各项功能相互关联气候调节功能影响水循环过程，水土保持功能维护栖息地质量，生物多样性维护又促进各项生态过程的稳定运行这种系统性特征决定了森林保护必须采用整体性思维森林与碳循环碳汇机制森林通过光合作用吸收大气中的二氧化碳，将碳固定在植物体内和土壤中全球森林每年吸收约26亿吨碳，相当于人类化石燃料排放的1/3森林是仅次于海洋的第二大碳库固碳能力差异不同森林类型的固碳能力存在显著差异热带雨林因生长快速、生物量大而固碳能力最强；温带森林次之；北方针叶林虽然生长缓慢，但土壤碳储量丰富幼龄林固碳速率高，成熟林碳储量大气候意义森林固碳对缓解全球气候变化具有重要作用保护现有森林、恢复退化森林、科学经营人工林，是实现碳中和目标的重要途径森林碳汇已成为国际气候谈判的重要议题森林与水循环截留降水森林冠层能够截留15-30%的降水，减缓雨滴对土壤的冲击，减少地表径流的形成枯枝落叶层进一步增强土壤的持水能力蒸腾调节森林通过叶片蒸腾向大气释放水分，调节局地湿度和温度一棵大树每天可蒸腾数百升水，森林地区湿度比非森林地区高10-20%地下水补给森林促进降水入渗，补充地下水资源森林地区的地下水位普遍高于非森林地区，为河流提供稳定的基流径流调节森林能够调节河流径流，减少洪峰流量，延长汇流时间森林覆盖率高的流域，洪涝和干旱灾害发生频率显著降低森林与土壤保持根系固持作用地面保护机制森林根系深入土层，形成复杂森林冠层减少雨滴直接冲击，的根网结构，机械性固持土壤枯枝落叶层覆盖地表，减缓地颗粒乔木主根深扎，侧根密表径流速度林下植被进一步布，灌草根系补充表层，形成增强地表抗冲能力这种多层立体防护网根系还能增加土防护大大降低了土壤侵蚀强壤有机质含量，改善土壤结度构生态恢复效应在水土流失严重的退化土地上营造森林，能够显著改善土壤质量森林能够减少土壤流失量80%以上，增加土壤有机质含量，提高土壤肥力，为进一步的生态恢复创造条件森林与生物多样性维护1栖息地提供森林为80%的陆生物种提供栖息地，从冠层到地下形成多样化的生态位2食物网支撑复杂的植物群落支撑着完整的食物链，维持生态系统的能量流动3遗传多样性保护森林保护了大量野生动植物的基因资源，是天然的基因库4生态廊道功能森林连接不同栖息地，促进物种迁移和基因交流森林是地球上生物多样性最丰富的陆地生态系统热带雨林虽然仅占陆地面积的7%，却拥有全球50%以上的物种森林的层次结构和小环境多样性为不同生态需求的物种提供了适宜的栖息空间，维持着复杂而稳定的生态系统森林与人类社会物质产品供给文化精神价值生态旅游功能森林提供木材、纸浆、森林承载着深厚的文化森林是重要的旅游目的松脂、中药材、野生菌内涵，是许多民族的精地，生态旅游已成为森类等多种产品全球约神家园森林文化体现林经济的重要组成部16亿人直接依赖森林获在文学艺术、宗教信分森林公园、自然保得生计，森林产业产值仰、传统习俗中森林护区吸引了大量游客，达数万亿美元可持续景观陶冶情操，森林环促进了地方经济发展，利用森林资源是实现绿境有助于身心健康，是同时提高了公众的环保色发展的重要途径重要的精神财富意识第四部分森林面临的威胁尽管森林具有重要的生态价值，但全球森林正面临前所未有的威胁人类活动导致的森林砍伐、土地利用变化、环境污染，以及气候变化引起的极端天气事件，都对森林生态系统造成严重冲击森林火灾频发、病虫害暴发、外来物种入侵等问题日益突出这些威胁不仅影响森林的生态功能发挥，也威胁到人类社会的可持续发展深入了解和科学应对这些威胁，是森林保护工作的紧迫任务全球森林减少趋势森林砍伐与退化商业性采伐农业扩张压力过度的商业采伐导致森林结构农业用地扩张是森林减少的主破坏和功能退化非法采伐问要驱动力，占全球森林损失的题严重，特别是在热带地区的80%油棕种植、大豆种珍贵木材开采缺乏科学规划植、畜牧业发展等商品农业大的采伐作业破坏了森林的可持规模占用森林土地小农的刀续性，影响生态系统的完整耕火种也对森林造成持续压性力基础设施建设城市化进程、道路建设、矿物开采等基础设施发展占用大量森林土地这些活动不仅直接减少森林面积，还造成森林破碎化，影响生态系统的连通性和完整性森林火灾火灾类型与成因全球火灾趋势生态影响森林火灾分为自然火灾和人为火灾自近年来全球森林火灾频发且强度增大森林火灾不仅直接烧毁植被，还破坏土然火灾主要由雷击引起，人为火灾包括澳大利亚山火、加州山火、亚马逊雨林壤结构，影响水土保持功能大型火灾故意纵火、用火不慎等在干旱气候条大火等引起国际关注气候变化导致高释放大量二氧化碳，加剧气候变化火件下，火灾风险显著增加火灾的发生温干旱天气增多，火灾季节延长，火灾灾后的森林恢复需要数十年时间，对生与森林类型、气候条件、地形特征密切强度和破坏力不断增强物多样性造成长期影响相关森林病虫害虫害暴发病害传播松材线虫病、美国白蛾等重大林业有害真菌、细菌、病毒引起的森林病害影响生物造成严重损失树木健康和森林质量气候影响外来入侵气候变化改变病虫害发生规律，增强其全球贸易增加了外来有害生物入侵的风危害性和传播能力险和传播速度森林病虫害是森林健康的重大威胁气候变暖延长了害虫繁殖周期，增加了繁殖代数单一树种的人工林更容易受到病虫害攻击国际贸易加速了有害生物的远距离传播，防控难度不断加大气候变化的影响温度升高全球变暖改变森林的适宜分布区，影响树种组成和生长状况降水变化降水模式改变影响森林水分供应，加剧干旱胁迫极端事件台风、冰雪灾害等极端天气对森林造成直接破坏气候变化对森林的影响是多方面的、长期的温度升高使得森林分布带向高纬度和高海拔地区移动，但树木迁移速度远慢于气候变化速度降水格局变化导致一些地区森林退化为草原或荒漠极端气候事件频发增加了森林的脆弱性，影响森林生态系统的稳定性人类活动的间接影响大气污染危害土壤环境退化酸雨、臭氧污染、氮沉降等大气农业化肥农药的过量使用导致土污染物直接损害森林植被健康壤酸化和养分失衡重工业污染重金属污染和有机污染物在森林造成土壤重金属超标垃圾填埋生态系统中累积，影响食物链安和工业废料污染土壤和地下水，全工业排放的有害气体改变大影响森林根系生长和营养吸收气成分，影响森林生长环境景观破碎化道路建设、城市扩张将连续的森林分割成碎片，产生边缘效应小面积森林斑块难以维持完整的生态功能，生物多样性显著降低栖息地连通性被破坏，影响动物迁移和基因交流第五部分森林保护策略面对森林面临的多重威胁，世界各国和国际组织制定了系统的森林保护策略这些策略包括建立法律法规体系、设立自然保护地、实施生态修复工程、推进可持续经营、建立监测预警系统、完善生态补偿机制等现代森林保护理念强调科学性、系统性和可持续性，注重保护与利用的协调发展中国在森林保护方面经验丰富，形成了具有中国特色的森林保护模式本部分将全面介绍森林保护的理念、策略和实践方法森林保护的法律框架国际公约体系《生物多样性公约》、《联合国气候变化框架公约》、《濒危野生动植物种国际贸易公约》等为全球森林保护提供法律基础这些公约确立了森林保护的国际合作机制和共同责任国内法律法规中国《森林法》、《野生动物保护法》、《自然保护区条例》等构成完整的森林保护法律体系法律明确了森林资源的国家所有制、保护优先原则和可认证标准体系持续利用要求FSC（森林管理委员会）认证、PEFC（森林认证体系认可计划）等国际认证标准推动可持续森林经营这些标准为森林产品贸易提供了环境友好的市场准入机制完善的法律框架是森林保护的根本保障国际法律为全球合作奠定基础，国内法律提供具体的保护措施和执法依据，行业标准推动市场化的保护机制三个层面相互补充，形成了多层次的森林保护法律体系自然保护地体系建设国家公园最高保护级别，实行整体保护管理自然保护区以保护珍稀物种和典型生态系统为主自然公园兼顾保护与适度利用的多功能区域中国正在构建以国家公园为主体、自然保护区为基础、各类自然公园为补充的自然保护地体系目前已建立各类自然保护地

1.18万个，约占国土面积的18%保护地体系有效保护了90%的植被类型和陆地生态系统、65%的高等植物群落，为维护生物多样性发挥了关键作用保护成效评估显示，保护地内生态质量明显优于周边地区重要生态系统保护与修复工程天然林保护工程退耕还林还草工程三北防护林体系全面停止天然林商业性将坡度25度以上的坡耕在西北、华北、东北风采伐，对

13.8亿亩天然地、严重水土流失的坡沙危害和水土流失重点林实施保护工程实施耕地退耕还林还草累地区建设大型防护林体以来，天然林面积增加计完成退耕还林还草系累计完成造林保存

1.2亿亩，森林蓄积量增

1.58亿亩，工程区森林面积3014万公顷，工程加

53.35亿立方米长覆盖率平均提高4个百区森林覆盖率由

5.05%江、黄河上游等重点生分点以上，水土流失治提高到

13.57%，沙化土态功能区生态状况显著理成效显著地和水土流失面积持续改善减少生物多样性保护重大工程濒危物种拯救实施大熊猫、东北虎、朱鹮等珍稀濒危野生动物拯救工程通过栖息地保护、人工繁育、野化放归等措施，濒危物种种群数量稳步增长大熊猫野外种群增至1864只，朱鹮从发现时的7只增长到5000多只生态廊道建设在重要生态区域之间建设生态廊道，恢复栖息地连通性通过植树造林、植被恢复等措施，连接孤立的森林斑块，为野生动物提供迁移通道，促进基因交流，维护种群活力保护体系完善建立就地保护与迁地保护相结合的保护体系在自然栖息地实施就地保护，在动物园、植物园开展迁地保护建立种质资源库，保存珍稀物种的遗传资源，为未来保护和恢复工作提供基础科学开展大规模国土绿化行动技术创新驱动适地适树原则推广容器苗造林、抗旱造林、根据立地条件选择适宜的树种混交林营造等先进技术发展和造林模式，优先使用乡土树智能化育苗、精准施肥、无人种，营造混交林，提高森林生机播种等现代技术手段建立态系统的稳定性在干旱半干造林技术标准体系，提高造林旱地区发展节水型森林，在石的科学性和规范性，确保造林漠化地区营造石漠化治理林，质量和成活率因地制宜开展绿化质量效益并重从注重面积扩张转向注重质量提升，提高森林质量和生态功能加强新造林的抚育管理，及时开展补植补造建立造林质量评价体系，强化造林后期管护，确保造一片、活一片、成一片可持续森林经营多功能经营适应性管理统筹木材生产、生态保护、景观美化等根据森林状况和环境变化调整经营策略多种功能社区参与认证体系鼓励当地社区参与森林经营管理推进森林认证，建立市场化激励机制可持续森林经营是实现森林资源永续利用的根本途径通过科学规划、适度采伐、及时更新，在满足人类需求的同时维护森林生态系统的完整性中国森林认证面积已达

1.2亿亩，认证产品进入国际市场，推动了森林资源的可持续利用森林监测与预警系统林火监测预警病虫害防控资源动态监测建立天空地一体化监测网络，实现24小建立重大林业有害生物监测网络，定期利用遥感技术开展森林资源连续清查，时不间断监测利用卫星遥感、航空巡开展普查和专项调查利用信息化手段掌握森林资源变化趋势建立森林资源护、地面瞭望、视频监控等手段，及时提高监测效率，及时掌握病虫害发生动数据库，实现信息共享和动态更新监发现火情建立火险等级预报系统，发态建立预警机制，制定应急预案，实测森林覆盖率、蓄积量、质量等关键指布火险预警信息，指导防火工作现早发现、早防治、早处置标，为森林管理提供科学依据生态补偿机制生态效益补偿碳汇交易机制生态产品价值实现建立森林生态效益补偿制度，对承担生态发展碳汇交易市场，让森林碳汇价值通过探索森林康养、生态旅游等生态产品价值保护任务的林农给予合理补偿市场机制得到体现实现途径生态补偿机制是调动社会各方面保护森林积极性的重要手段中国森林生态效益补偿基金年支出超过180亿元，补偿集体和个人所有的生态公益林

18.6亿亩碳汇交易为森林保护提供了新的资金来源，全国碳市场启动以来，林业碳汇项目备案量和交易量稳步增长科技支撑与创新基础科学研究技术集成应用加强森林生态系统结构、功能、推广遥感监测、物联网、人工智过程机理研究，揭示森林生态系能等现代信息技术在森林管理中统运行规律开展气候变化对森的应用发展精准林业技术，提林影响研究，为适应性管理提供高森林经营效率建立智慧林业科学依据推进森林生物多样性平台，实现森林资源的数字化管保护、森林碳汇机理等前沿科学理和智能化决策研究生物技术创新利用分子生物学、基因工程等技术培育优良树种，提高森林生产力和抗逆性开展森林病虫害生物防治技术研究，减少化学农药使用推进森林微生物资源开发利用，提高土壤肥力和森林健康水平。