从生态学角度浅析森林城市群的建设与研究∗

裴男才 陈步峰 史 欣 粟 娟

1 中国林业科学研究院热带林业研究所 广东珠江三角洲森林生态系统国家定位观测研究站/热带林业研究国家林业局重点实验室 广州 510520 2 广州市林业和园林局 广州 510060

从生态学角度浅析森林城市群的建设与研究∗

裴男才1陈步峰1史 欣1粟 娟2

1 中国林业科学研究院热带林业研究所 广东珠江三角洲森林生态系统国家定位观测研究站/热带林业研究国家林业局重点实验室 广州 510520 2 广州市林业和园林局 广州 510060

作为城市林业的重要新增长点，森林城市群建设与研究值得国内同行给予高度关注，相关理论和经验将在建设 “山水林田湖草”生命共同体中发挥重要作用。文章简述了近几年亚太地区城市林业发展动态，特别是中国在森林城市、森林城市群研究与建设方面开展的创新性工作。结合近些年相关学者在生态学方面的研究经验，作者从森林生态、景观生态、生态系统生态、环境生态、社会生态等5个角度，初步探析了我国森林城市群研究与建设需要注意的地方，以及可能得到的启示。

城市林业，生态系统服务功能，生物多样性，生态环境质量，生命共同体

1 国内外进展

城市区域的林分和绿地 (统称 “城市森林”)，与自然分布的林分 (“自然林”)一同，构成陆地生态系统的主体，发挥着极其重要的生态系统服务功能。在城市区域，一定面积、较高质量的城市森林在维持城市生态系统结构和功能方面能起到不可替代的作用。城市森林是连通城市区域与自然区域的“绿化联合体”，可以看作是 “城市之肺”。最近50年，世界各国在城市林业研究和建设方面取得了一系列重要成果。较具代表性的是，由联合国联农组织FAO牵头和筹划、由亚太国家和地区的林业主管机构组织和具体实施，创立了 “亚太城市林业论坛” (Asia-Pacific Urban Forestry Meeting；http://www.fao.org/forestry/en/)，为该地区的城市林业研究与建设提供了交流平台、指明了发展方向。首届“亚太城市林业论坛”于2016年4月在中国南方城市－珠海市成功举行，核心成果是发表了 “珠海宣言”，其中的亮点表述是 “亚太地区城市林木对于城市及居民的3大益处:美化城市环境、消减大气污染、提供休闲场所；亚太地区城市林业发展的3大挑战:用地冲突、管理薄弱、决策者相关专业知识与技能的不足。亚太地区城市森林发展的3大首要任务:良好的管理、充足的投资/资金、城市林业人才。亚太地区城市林业发展中，中国森林城市建设提供了可借鉴的模式和经验”。第二届 “亚太城市林业论坛”于2017年9月在韩国首都——首尔市成功举行，核心成果是提出了 “首尔行动计划”，规划出未来10年左右亚太地区城市林业发展的路线图，提出8个具体目标 (即，构建 “更绿色、更清洁、更凉爽、更健康、更包容、更多样、更富裕、更安全的城市”)，并就可能产出、关键方案、指标/目标、主要角色、基金来源、时间安排、以及与联合国 “可持续发展目标”相关条款的关联等作了较细化的表述。该两次论坛的成功召开以及相应的重要成果产出，集中向国际社会展示了亚太地区城市林业研究和建设的阶段性进展，丰富了国际同行关于城市林业的理论和实践。在我国，城市林业研究和建设起步于20世纪80年代，并得到了较好的继承和延续，研究队伍日益壮大，研究体系逐步完善，目前已基本涵盖京津冀、珠三角、长三角、长株潭、辽沈、成渝等国内城镇化水平较高的地区[1－15]。为了破解生态环境质量恶化、市民亚健康现象增多，以及城市文脉丧失等新旧难题交汇的 “都市综合病”，城市建设需结合自然和人文学科的核心理念与基本原则，在现代城市林业研究、森林城市和森林城市群建设中充分体现生命观、动态观、系统观的都市生态观[16]。因此，加强城市森林生态系统研究与建设，构建生态环境共同体是落实生态文明建设、实现美丽 “中国梦”这一宏伟目标的重要保障，具有十分重要的理论价值和现实意义[17－18]。

自2004年起，国家级的森林城市开始创建，截止2017年10月，获得该荣誉称号的城市、城区数量已达137个，约占国内建制城市总数的20%。森林城市创建工作的开展为我国城市林业的发展、乃至国家生态文明建设都作了应有的贡献。为了更好地促进国家生态文明建设，适应我国城市群发展趋势和需求，国家林业主管部门和相关科研机构提出在区域尺度上开展森林和湿地等自然生态系统建设的创新实践，即 “森林城市群”。作为国家级的城市林业研究队伍，国家林业局城市森林研究中心率先提出较为完整的森林城市群概念，提炼了5项建设战略，制定了10项具体措施，并从规划编制、技术标准、保障措施方面探讨了实施路径，进而初步构建出森林城市群的理论体系框架[19]。作为森林城市群理论的实践者，广东省政府于2015年在国内率先提出森林城市群建设，2016年底 《珠三角国家森林城市群建设规划》通过专家评审，预期到2020年在珠三角地区基本建成全国首个国家森林城市群。另外，京津冀、长三角、长株潭、中原、关中－天水等城市群也逐步加入并有望创成国家级的森林城市群。森林城市群建设是新形势下我国生态文明建设的又一个重大举措，也是一项复杂的系统工程，需要各个相关学科提供基础理论支撑。得益于各级政府主管部门的政策保障、财力支持，科研机构的持续研究，全体民众的积极参与、献计献策，中国的森林城市群建设和研究有望领先于国际同行。本文结合自身研究经历和前人成果，主要从生态学的角度提出几点粗浅看法，试图为我国森林城市群建设和研究提供一些思路。

2 几点探讨

2.1 既见树木，又有森林

从森林生态学的角度看，需处理好 “树木”与“森林”的关系，既见树木，又有森林。森林生态学科的核心任务是研究森林的形成、发展、演化、分布、林木的生长发育，以及森林植被与环境的互作规律等，掌握森林生态系统的功能特征，认识森林生态系统在生物圈中的地位和作用。在 “树木”层面，由于城市区域的生境条件发生较大改变，原来在自然生态系统中能生存和生长的植物，需要形成相匹配的生物学特征来适应新环境，否则将难以存活，也即俗话说的 “树挪死”。在 “森林”层面，由于城市区域的林分大多为人工林和绿化类型，整体上体现为种类较单一、结构较简单、功能较脆弱、扰动较频繁、外来物种比例和生物安全风险较高等基本特征，此时需要园林绿化部门制定出更为精心的管护措施才有可能在城市里营建出结构较合理、功能较完善的森林。例如，在珠三角城市地区，木棉科的美丽异木棉 (Ceiba speciosa)、菊科的三裂蟛蜞菊 (Wedelia trilobata)、马鞭草科的五色梅 (Lantana camara)等外来植物能达到美化景观的正面作用，而菊科的薇甘菊 (Mikaina micrantha)、禾本科的互花米草 (Spartina alterniflora)、豆科的簕仔树(Mimosa sepiaria)却造成入侵致害的负面作用。此外，最新研究发现，在257个中国城市中有2 640种木本植物，包括1 671种乔木、743种灌木和226种木质藤本植物，其中约24%的植物是外来物种，且城市森林的物种组成在纬度方向上具有相似性[15]。引入大量外来物种进行驯化，一定程度上达到了营造美丽城市森林景观的效果，但有的物种在引进后却 “演变”为入侵物种，危害当地生物多样性安全。因此，森林城市群建设与研究，需加强对植物营养和繁殖性状的生物学特性研究，深化对森林生态系统结构和功能的综合认知，提高园林绿化建设者和管护者的森林生态理论水平[20－21]。

2.2 记住乡愁，融合中外

从景观生态学的角度看，需处理好 “美化”与“实用”的关系:记住乡愁，融合中外。景观生态学科的核心任务是研究自然和人文景观的结构和功能、景观动态变化以及相互作用机理、景观的美化格局、优化结构、合理利用和保护等，特别关注较大空间和时间尺度上生态系统的空间格局和生态过程，尤其强调系统的等级结构、空间异质性、时间和空间尺度效应、干扰作用、人类对景观的影响以及景观管理。在 “美化”层面，由于城市区域集中了高密度的人口，特别是在居民生活区、城市公园、道路、商圈等重要功能区， “红花绿叶”所营造的近自然美景能使人心情愉悦，快速释放紧张工作氛围聚集的负能量。在 “实用”层面，由于城市区域也是各种人工痕迹集中体现之处，特别是民众的生活节奏在加快、审美角度在变化，促使各种园林绿化工程不断上马、经常更换；此时，以实用性为主、避免贵族化的景观营建技术手段，对于我国现阶段的基本国情来讲就显得特别重要。在珠江三角洲地区，广州市南沙区3种主要的海岸景观防护林建设结果显示，采用多层次的乔灌草配置，遵循适地适树的原则，以本土树种为主，搭配部分优良的引进树种，采取适合的营林措施，可构建出具有一定防护功能的人工林群落，为我国南方城市森林建设理论的创建提供了一定的参考经验。在破解城市化危机，创建宜居城市环境，实现城市可持续发展方面，需综合考虑城市的人口集中程度、经济发展规模、环境污染模式，针对具体的水分、气候和土壤等要素，运用多学科理论和技术，制定合适的森林构建模式[22]。因此，森林城市群的建设与研究，参考借鉴 “斑块－廊道－基质”等景观生态基本模式，因地制宜、因城而异，充分考虑满足主要生态过程正常运行的最低需要，以大斑块绿地为主体，搭建近自然的宽绿带作生态廊道，促进城市森林空间布局体系互联互通，充分发挥城市森林的生态功能[20，23]。

2.3 发挥优势，互利共赢

从生态系统生态学的角度看，需处理好 “局域”与 “整体”的关系:发挥优势，互利共赢。生态系统生态学科的核心任务是研究生态系统内各组成要素、结构、类型及其关联特征，在时空尺度上多层次、多界面与大气、水、土多因素相互作用机制和关键生态学过程，进而探索生态系统的物质流、能量流、信息流等基本规律。在 “局域”层面，由于城市区域的人口、资源、活动场所等相对高度集中，容易在特定时间和空间出现 “瓶颈现象”，导致城市生态系统的局部紊乱，需要科学的城市管理预案。在 “整体”层面，由于不同城市的经济、社会等发展状况有差异，区域地理位置和生态自然条件也不尽相同，可以在更高层级的统一领导和整体布局下，合理配置生态系统要素和各类资源，优化产业类型和分布格局，创建良性的城市生态系统循环，实现森林城市群 “1＋1＞2”的有机组合效果。例如，在珠三角地区城市森林生态系统与环境有机污染物多环芳烃 (PAHs)的交互作用研究中，发现广州市帽峰山常绿阔叶林生态系统总体上能消减帽峰山林区降水中PAHs总量的80%以上 (其中林冠层对降水PAHs的贡献率约24%，土壤系统约59%)；在消减的总量中，林冠贡献约29%，土壤贡献约71%[24]。城市生物多样性为城市生态系统提供了诸多生态系统功能和服务，对改善城市环境、维持城市可持续发展有着重要的意义和作用。现阶段城市森林生物多样性存在植被同质化现象；物种组成上外来物种比例较高，具有潜在生物安全隐患；生境同质性程度较高，且隐性的生境破碎化几率较大；城市森林中的林分结构稳定性较低等特征[25－26]。城市森林生态系统有别于自然森林生态系统，虽然两者有着共同属性，遵循森林生态系统基本规律，但两者在经营目的、经营管理方式、功能效益大小等方面又有区别[20]。

2.4 保证居民的生存空间，提升生活质量

从环境生态学的角度看，需处理好 “生存”与“发展”的关系:保证居民的生存空间，提升生活质量。环境生态学科的核心任务是研究生物体 (包括人类)与受干扰环境之间的关系，探寻环境污染的危害机理和综合治理途径，掌握生态系统内在的变化机理和外部的响应规律，试图运用生态学、环境工程技术等基本原理进行受损城市环境的修复与重建。在 “生存”层面，由于城市区域的人口密度相对较大、活动空间相对狭小，城市环境质量的好坏将直接影响民众的身心健康，具体可以体现在空气－水体－土壤质量、食品安全、公共卫生状况等物质层面。在 “发展”层面，由于城市区域也是人类文明高度发达的集中体现之处，民众在基本物质得到满足之后，还将逐步在休闲娱乐、康养健身、社交礼仪等更高层次的精神需求，而这些都将依赖于良好的城市生态环境。例如，在珠三角城市区域植被与环境污染物的交互作用研究中，发现广州市南沙区海防林植物－土壤－水体3种介质中，土壤是重金属元素Pb、Cd的主要储存库，海堤防护林土壤重金属元素的吸储率显著，其Pb、Cd元素质量含量显著高于水体介质；木本植物可有效吸储，其中Pb在枝条中的含量高于叶片[27]。研究还发现，深圳城镇森林常见树种叶片量较大或者根系发达的树种能吸储更多的重金属元素，可能对净化受污染生境有重要意义；部分优良景观树种 (如降真香和樟树)在吸储重金属元素方面效果较好，可为美丽城镇森林景观优良树种的评价提供参考依据[28]。研究发现广州和佛山地区各林型的植物体内硫含量存在的差异，基本反映出该两地区空气和土壤环境中受含硫污染物的影响程度。在今后的城市建设过程中，应注重营造相对稳定的森林生态系统[29]。此外，随着城市化和高强度集约化农业的发展，人类正以前所未有的速度和规模改变着微生物的全球迁徙和分布。城市区域存在大量只经过了简单处理甚至没有处理的污水和粪肥，其中含有高密度的微生物和可交换的基因，也含有大量化学污染物，包括金属、抗生素和消毒剂。微生物为了抵抗污染物的 “威胁”，不得不发生基因突变或基因横向转移，逐渐产生 “抵抗力”，从而主动响应逐渐变化的环境[30]，这存在巨大的环境风险，可能严重危害人类的身心健康。因此，森林城市群建设与研究，需要直面当前严峻的一系列城市环境问题，在充分了解不同环境污染物的生态毒理学特征、准确把握区域环境污染承载的阈值和危害风险评价等基础上，勇于担当，协同各方力量和整合各类资源，以大幅度提高区域内的城市生态环境质量为重要着力点，从法律与技术等层面，制定与城市群总体状况相适应的建设和治理方案，最大可能满足民众对优质生活的追求。

2.5 遵循规律，和谐共存

从社会生态学的角度看，需处理好 “社会”与“自然”的关系:遵循规律，和谐共存。社会生态学科的核心任务是研究生物的社会行为、社会与自然界相互作用、以及社会文化与生态环境的关系，试图将兼具自然和社会双重属性的人类作为主要研究对象进行综合分析，弥补传统以自然学科理论回答环境污染、生态破坏、城市规划等社会问题的不完善之处。在 “社会”层面，由于城市区域是以人类为主导的综合场所，人类在此进行物质、能量、信息交换，从事生产、消费、文艺、研发等社会活动，在适应城市的同时也在改变着城市；人类应当控制无限膨胀的欲望，避免对城市的无序、过度开发，做好对垃圾的无害化处理，培育科学的审美观，克服不良的生活习俗，进而倡导 “天人合一”的生活态度和生产方式。在 “自然”层面，由于城市区域分布着森林、绿地、水体等自然成分，生存着蚊虫鸟兽等宏观生命体，也弥漫着病毒细菌等微生物。可以说，大自然为人类社会的发展提供了基本的物质来源和生存空间，但人类应遵循自然界的基本规律，可持续利用自然资源。应充分发挥政府主管部门的主导作用、科技工作者的智囊团作用，以及公众的主人翁意识，有助于人们更好地爱护森林，保护自然，建设宜居城市，促进城市与森林协调共存与和谐发展[31]。因此，森林城市群建设与研究，需要加强生态意识教育，转变过分追求景观效果而忽视生态效益的传统观念，在城市森林建设布局中应从生态系统和环境保护的角度，把森林伸入城市，再现森林群落的结构与景观，以发挥其保护城市环境的作用[20]。

3 结语

森林城市群是个新生事物，其建设和研究也尚处于初级阶段。但不管怎样，在学术层面进行更广泛的探讨，从不同学科开展多角度的分析，各个利益攸关方 (如政府官员、专家学者、工程技术人员、公众等)保持良好沟通，在建设中逐步积累经验，把最新基础理论研究成果投入应用，对于森林城市群这项事业来说总是有好处的。文中涉及到的森林生态、景观生态、生态系统生态、环境生态、社会生态等观点仅为一家之谈，不一定全面，表述上可能也不完全准确，期望在后续的森林城市、森林城市群建设和研究中能发挥作用。因此，我们乐与更多有识之士开展更多学术探讨，共同把中国的森林城市、森林城市群建设和研究事业做好，也为全球城市林业研究和实践提供更多的、可供参考的 “中国方案”。

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Construction and Research of Forest City Clusters from Ecological Perspectives

Pei Nancai1Chen Bufeng1Shi Xin1Su Juan2
(1.Forest Ecosystem Station of the Pearl River Delta/Key Laboratory of State Forestry Administration on Tropical Forestry Research， Research Institute of Tropical Forestry， Chinese Academy of Forestry， Guangzhou 510520， China；2.Administration of Forestry and Gardening of Guangzhou Municipality， Guangzhou 510060， China)

Urban forestry is an important branch of modern forestry.As a new growth engine of urban forestry，the forest city cluster has attracted the high attention from domestic researchers for its construction and research，and the relevant theories and experiences will play an important role in building the life community composing hills， waters，forests， farmland， lakes and grassland.The paper reviewed the dynamic development of forest city cluster in Asia-Pacific region in recent years，especially the innovative research and construction of forest city and forest city cluster.Based on the research experiences in ecology by relevant scholars，the authors analyzed the points that need to be noticed in the research and construction of forest city cluster in China from 5 aspects of forest ecology，landscape ecology， ecosystem ecology， environment ecology and social ecology， and discussed the possible aspirations.

urban forestry， ecosystem service and function， biodiversity， eco-environmental quality， a community of life

10.3969/j.issn.1672－4925.2017.06.001

2017－10－20

国家自然科学基金面上项目 “南亚热带常绿阔叶林木本植物繁殖性状格局和维持机制”(31570594)；林业科技创新平台运行补助项目 “广东珠江三角洲森林生态系统国家定位观测研究站运行补助”(2017－LYPT－DW－129)

裴男才 (1984－)，男，博士，副研究员，硕士生导师，主要从事森林生物学、城市林业等方面的研究工作，E －mail:nancai.pei＠ gmail.com