橡胶林生态系统生态功能述评

祁栋灵，兰国玉，陈帮乾，孙 瑞，谢贵水，吴志祥

(中国热带农业科学院 橡胶研究所 农业农村部儋州热带作物科学观测实验站，儋州 571737)

人工林生态系统为人类福祉发挥着直接或间接贡献。随着世界经济全球化和人们对保护自然生态系统的愿望日益强烈，人工林经营的目标也相应调整，从以木材生产为基础的单一管理目标向以林业为基础的多功能方法渐进过渡[1]。深刻认识、有效调控和充分发挥人工林的综合功能，对全球森林可持续经营具有重要意义。橡胶树(Heveabrasiliensis)是热带地区重要的经济林木，经过近150年的发展，已成为全球热带地区最重要的种植生态系统之一[2]。橡胶树在中国产业化种植已近70年，形成了海南、云南和广东三大优势种植区域，发挥了积极的生态功能。本研究对现有文献进行梳理和分析，参考“千年生态系统评估框架工作组”提出的生态系统服务分类方法, 并结合中国天然橡胶产业发展实际，重点综述和分析橡胶林生态功能，并指出未来的研究重点，以期为当前天然橡胶生产提质增效及可持续发展提供参考依据。

1 橡胶林的生态功能

1.1 橡胶林水分涵养功能

橡胶林发挥着良好的水分生态功能。李一鲲[3]从土地资源的开发利用方面讨论分析了橡胶树与水的关系，就水分而言，综合考虑其降水量(1 459.4 mm)、蒸腾量(523 mm)、径流量(18.19 mm)、胶乳带走水量(0.46 mm)、水分下渗量(917.75 mm)(鲜胶乳含水量70%，高产胶园干胶1 950 kg/hm2，一年胶乳带走水分4 549.5 kg/hm2，相当于0.46 mm降水)，渗入橡胶林土壤的水分量为917.75 mm，而胶乳每年带走的水分仅占降水量的0.03%，占比甚微。5龄橡胶林土壤即使在干旱季节, 土壤仍不缺水, 而橡胶林土壤容重比雨林高, 橡胶林土壤贮水量不但在3月至12月份的不同季节高于雨林, 而且在土壤表土层、心土层和底土层等不同土层也高于雨林[4]。李一鲲[3]比较了橡胶林和竹林的土壤含水量后发现，2月至9月份, 橡胶林土壤含水量高于竹林土壤, 并且在旱季0～100 cm的土层含水量，橡胶林均高于竹林。刘珉等[5]则分析后认为，橡胶林可有效减少雨水对土壤的击溅作用，其具有水土保持和水源涵养功能。

1.2 橡胶林大气环境效应

据试验测定，1 hm2橡胶林1 d可吸收二氧化碳1 000 kg，可制造氧气730 kg，能为980位成年人提供1 d的需氧量，橡胶林犹如天然的“氧吧”[6]。蒋菊生等[7]的研究结果表明，当中国橡胶林面积为63.12万hm2时，中国橡胶林每年从大气中固定的二氧化碳总量为411万t，所释放的氧气为299万t，经分别采用C税法和工业制氧成本法估计二氧化碳和氧气的价值，可达到1 238亿元和12亿元，二者价值之和相当于中国橡胶林每年生产橡胶和提供木材等直接产品价值的28.7倍。橡胶林的二氧化碳固定能力是热带山地雨林的4.7倍，从1952年到2015年，中国橡胶林已累计固定二氧化碳达到29 827万t，释放氧气达到14 065万t，对短期内缓解大气的温室效应发挥了巨大作用。Cheng等[8]比较了橡胶林、热带雨林和次生林的固碳能力，结果表明，橡胶林30年固碳量为272.08 t/hm2，与热带雨林固碳量269.5 t/hm2和次生林固碳量150.203 t/hm2相比，橡胶林表现出较大的固碳潜力。因此，橡胶林具有良好的固定二氧化碳和释放氧气的环境效应。橡胶林对空气温度影响方面，谢贵水等[9]研究结果显示，橡胶林可显著降低林内的平均气温和平均最高气温，与橡胶林外的气温相比，橡胶林内全年的平均气温降低0.5 ℃，平均最高气温降低1.6 ℃。橡胶林内极端最高气温比橡胶林外低1.4 ℃，极端最低气温比橡胶林外高3.2 ℃，橡胶林内平均最低气温平均高出0.2 ℃，橡胶林具有使气温的变化趋于缓和的环境效应。

1.3 橡胶林生物多样性维持功能

周会平等[10]以西双版纳不同林龄、不同海拔、不同管理方式的橡胶林为研究对象，对林下植被多样性现状进行调查研究。调查发现，橡胶林下约有87科，241属，340余种植物，表现出较高的植物多样性。橡胶林林下植物多样性受人为管理措施的影响变幅较大，但实行自然管理后橡胶林的物种多样性并不是很低，在一定尺度上略低于热带雨林或热带山地雨林[11]。海南橡胶林土壤微生物多样性高于热带次生林[12]，橡胶林土壤细菌群落的多样性较高。种植橡胶树不会造成土壤细菌群落多样性降低，季节变化是影响土壤微生物群落组成与多样性最主要的因素。在动物多样性方面，国内外相关研究结果表明，橡胶林内鸟类、昆虫、蝙蝠等动物的多样性低于邻近的热带森林(表1、2)，约为其50%[13-24]，而成龄橡胶林的昆虫多样性相对高于幼龄橡胶林。因此，橡胶林作为模拟自然森林的人工林群落，具有生物多样性维持功能。

表1 橡胶林与热带雨林鸟类多样性物种数比较[16-17,19-20]

表2 橡胶林与天然林昆虫多样性物种数比较[13-15,18,21-24]

1.4 橡胶林地力维持效应

吴嘉涟[25]从20世纪50年代植胶初期到20世纪80年代第2次土壤普查和近年的定点和抽样调查，对植胶后的3个时间段海南农垦橡胶林的肥力状况变化进行分析认为，大部分橡胶林的土壤有机质、全氮、速效钾等呈现下降态势。橡胶林肥力总体下降的现象同样出现在云南植胶区，李春丽等[26]通过对云南西双版纳的景洪、东风、勐捧、勐腊、勐满等主要农场橡胶林1977、1987和1998年等3个时段的土壤和橡胶树叶片进行了比较分析，结果表明橡胶林土壤养分含量明显下降，同时也指出，橡胶林土壤的冲刷严重，有机质积累减少也是其土壤肥力尤其是土壤氮素肥力下降的重要原因。

尽管我国橡胶林大多分布在丘陵、山地和盆地，雨季集中，降雨强度大，容易造成水土冲刷和表土流失，土壤肥力下降，但橡胶林土壤肥力下降不是必然规律。海南农垦提供的典型资料表明，海南国营大丰农场6队植胶13年，橡胶林有机质从1.41%升至1.61%，海南国营农垦红华农场红桥片区植胶16年，有机质含量从0.70%升至0.94%，海南国营红光农场立新队植胶17年，橡胶林有机质含量从2.81%降至2.80%。

综合上述报道的资料分析，不同的植胶单位的橡胶林土壤，其土壤肥力变化不尽相同，橡胶林地力维持效应很大程度上取决于人工对橡胶林地力培肥和养护等抚育管理措施及其效果。在橡胶林生态系统中，一方面橡胶林为橡胶经营者提供胶乳和木材产品，另一方面橡胶林每年产生大量的枯枝落叶，这些枯枝落叶分解后进入土壤促进地力，发挥生物自肥的功能和地力维持效应，但橡胶林的地力维持能力是有限的，因此，作为人工林群落，要适当人为地补充养分，以弥补胶乳和木材带走的营养，弥补养分如果不足，就会造成橡胶林生态系统的养分失衡，最终影响到系统生产力的可持续性。

2 橡胶林生态服务功能价值

根据已有的研究报道，橡胶林具有的主要生态服务功能有涵养水源、净化大气环境、固碳释氧、森林防护、森林游憩、林木营养积累、保育土壤、生物多样性保护等[27]。以海南为例，2012年海南橡胶林生态功能评估价值量达到72.08亿元，上述各类服务功能中，生态服务功能价值及其占比依次为涵养水源(33.35亿元, 46%)、净化环境(14.79亿元, 21%)、固碳与释氧(13.74亿元,19%)、森林防护(5.34亿元,7%)、森林休憩(1.8亿元, 3%)、森林营养积累(1.58亿元, 2%)、生物多样性保护与维持(0.61亿元, 1%)[27]。另外，中国橡胶林如按照目前年更新面积3万hm2的规模，按更新橡胶林橡胶原木40 m3/hm2测算，中国年更新橡胶原木产量可达120万m3，出材率如按60%测算，中国植胶业每年可向国家提供72万m3板方材，橡胶林表现出良好的木材供给潜力。以上研究结果表明，以橡胶树为主的林木覆盖造就绿化环境、涵养水源、保持水土、可持续发展的良好环境，不仅大大提高了森林覆盖率，还对改善环境条件，维护热区生态平衡发挥了重要作用。

3 展望

3.1 探索生态补偿机制

随着天然橡胶生产功能保护区和生态公益林建设，越来越多的橡胶林被纳入生态公益林，而如何开展和实施橡胶林生态补偿逐渐成为业界关注的问题。如何立足植胶实际，完善测算方法，做好橡胶林生态保护补偿效益评估，构建橡胶林生态保护补偿标准体系，关系着橡胶林生态补偿机制能否建立和有效实施。目前缺乏完善的橡胶林生态补偿机制。

依据国务院办公厅关于健全生态保护补偿机制的意见，结合天然橡胶生产功能保护区，按照权责统一、合理补偿，谁受益、谁补偿；政府主导、社会参与；统筹兼顾、转型发展；试点先行、稳步实施的原则，尝试建立生态保护补偿标准体系，根据不同植胶类型地区特点，以橡胶林生态产品产出能力为基础，完善测算方法，分别制定补偿标准。加强橡胶林生态监测能力建设，制定和完善监测评估指标体系，研究建立生态保护补偿统计指标体系和信息发布制度，加强生态保护补偿效益评估，探索橡胶林生态补偿机制。

3.2 开展多功能环境友好型生态胶园建设

在经济利益和“橡胶种植热”驱使下，近年来一些地方出现了超规划、超技术规程、超海拔等盲目种植橡胶、过度开发土地资源的现象。于是一些学者否定发展天然橡胶林的积极作用, 认为种植橡胶导致水土流失、生物多样性减少及区域干旱等生态问题[28-29]。我们认为，橡胶树作用的发挥及其与环境的关系是否和谐，关键取决于人类种植和管理行为违反栽培技术规程的橡胶种植生产行为难免会造成一些生态问题。更重要的是，目前仍然缺乏橡胶林生态效益或者生态功能分类评价标准方法，使得公众对橡胶林发挥的生态功能缺乏客观全面认识，影响着天然橡胶产业的健康可持续发展。

在适应世界经济全球化和人们对保护自然生态系统的愿望日益强烈的趋势下，橡胶林经营的目标也应相应调整。选择主要植胶环境类型区，开展多功能环境友好型生态胶园建设，制定多功能环境友好型生态胶园建设标准。围绕多功能环境友好型生态胶园建设技术要求，开展多功能胶园建设技术标准、技术规程、系统内种间关系、多功能环境友好型生态胶园系统服务功能及多种功能之间的平衡关系、胶园多功能的监测评价方法、多功能环境友好型生态胶园生产力形成机理与调控等工作。

3.3 建立一门橡胶林生态系统学

尽管中国天然橡胶业经过近70 年发展，建立了云南、海南和广东3个成规模的橡胶种植基地，形成了生产、加工、销售、研学产、人才队伍培养等较为完整的天然橡胶产业体系，但随着生态文明发展理念的逐步深入，植胶业进入了绿色发展阶段，而目前植胶业的发展缺少生态系统学的理论指导，制约着植胶业高效高质量绿色发展目标的实现。

为了推进植胶业绿色发展、着力解决植胶业存在的土壤肥力退化等突出环境问题，更好地发挥橡胶林生态系统生态功能，就橡胶林种植规划、开垦、苗木繁育、定植、抚育管理、产品采收、灾害、胶林更新、技术措施的综合效应评价等系列内容，需要建立一门橡胶林生态系统学，用橡胶林生态系统学理论来指导植胶业高效高质量绿色发展。

致谢：吴嘉涟研究员审阅了本文，并提出了宝贵的修改意见，在此表示衷心感谢！