2015ASLA研究类荣誉奖——森林管理促进景观结构和功能的长期测验

　　项目说明
　　景观设计师设计和管理城市公园和森林，但是这些区域经常受到外来入侵植物的威胁，从而使原本的设计意图大打折扣。我们测试了大量生态管理方案对移除入侵物种、增加生物多样性以及提升景观可持续性的长期影响，就是从修复开始后15—20年的时间。横跨纽约市5个历史公园中的30个修复和30个未修复的森林地块的数据表明了景观管理对抗入侵植物威胁的长期效益。除了显著影响景观健康的城市区域条件和历史外，这些修复技术对确保这些重要的林地景观长期改善结构和发展轨迹的效果。设计意图和生态服务都能获得长期成功。
项目陈述
　　问题
　　一半多的人类现在居住在城市，全球城市人口和城市土地覆盖正在急速增长。景观设计师正在被要求设计出生态功能和生物多样性，以此增加城市的生态服务。同时，城市环境压力影响产生生态系统模式和过程的景观建筑设计的长期用途，减少城市生态系统的能力提供生物多样性和人类幸福感产生的必要条件。
　　在此背景下，城市公园中栖息地碎块对景观设计师在提供当地生物多样性、栖息地、污染物过滤、改善城市热岛效益改善以及城市居民的生理和心理健康上很重要。提升景观设计和管理的能力来提供生态效益越来越重要。
市政区正在进行城市森林的生态修复，提供必需的生态系统服务，包括栖息地斑块在城市环境中的修复和再生策略。这些栖息地斑块可能在受保护、土壤相对完整的历史公园中，或是之前有其他土地利用的区域。这些土地利用引入许多新物种，而且城市中也有高比例的、减少生物多样性以及改变生态系统功能的入侵植物。什么样的管理技术能够避免这种退化呢？
　　为了理解用于提升景观管理和设计实践以及改善城市环境健康的生态修复策略的长期成果，我们测试了美国一个最大和最长寿的城市公园森林修复项目，进行对比实验。
　　与过去的研究作对比
　　景观设计师和生物学家已经开始聚焦增强城市重要的环境效益。但是，生态修复的许多努力都希望达到原始区域的状态。这个方法注定要失败，因为城市环境比之前的定居条件改变了许多。城市环境需要一个更加动态、多方面的方法——一个将都市主义的空间异质性、变化的干扰格局以及社会和生态之间的互动考虑在内的方法。这些是公共花园设计师和管理者担忧的基本问题。这个多年研究解决了城市条件和生物威胁，以及通往可持续发展的城市管理努力。
　　关系调查
　　这个研究测试了那些森林的命运，它们是纽约城市公园自然资源机构（New York City Parks Natural Resources Group）早期利用新生态修复方案改善公园中森林健康的焦点。纽约城市公园自然资源机构自1984年成立以来一直致力于城市森林碎块的生态修复工作，那时从初始绘图中发现了公园森林（以入侵性的木质灌木和藤蔓植物为主）中有大量的栖息地斑块。
　　林地生长大约20年后，我们回到修复改善的区域，对比没有采取任何措施相似的退化的城市森林，投资与方法是否有效？这个修复方法能成功应用于其他遭受入侵物种侵害的历史城市花园中吗？
　　调查方法
　　我们测试了本土和设计的森林结构以及植物群落变化的成分和轨迹是否能够通过移除入侵性木质物种和种植本土植物修复城市森林。我们评估了修复区域中30个20米×20米地块现有的生态条件，就是第一次治理15——20年后植物社区的情况。我们揭开了修复工作开始时公园局使用的区域和方法，也就是15——20年之前的情况，然后和员工在此区域工作2年取样整个区域的植被结构和成分。我们将修复森林与30个同等面积的纽约城市花园森林地块（也受到木质植物的入侵，但没有修复）进行对比。这个数据集包括8000多个木质茎以及2000多个超过200多个品种的草本植物的辨别和测量。
　　为了测试管理强度与城市化是否对这些公园环境产生影响，我们将植物群落数据与40个区域特征变量和野外采集的土壤样本和最近纽约市土壤地图（分辨自然和人工母质）以及一个20年的修复管理活动进行对比。尽管管理数据库不会包括所有区域的特定治理，但我们能够依据在每个修复区域工作多少次来决定管理努力的程度。景观专业人士可以根据这个信息制定管理方案。
　　我们假设成功的修复工作会导致修复区域和未修复区域之间群落成分和结构的不同。如果移除入侵物种和种植首选的本土物种能成功维持其设计意图，对比被入侵而没有修复的区域，这会使修复区域减少目标化的入侵物种、增加本土树种的比例、增强森林结构的复杂性以及本土木质种类的自然再生。这些不同表明景观管理方法的成功，证明修复方案的设计和投资。
　　结果以及重要性
　　结果支持这个假设，就是移除入侵性木质藤蔓和灌木能显著改变城市修复森林的轨迹。很显然入侵物种丰富性越少、垂直森林结构越复杂以及本土树木补进的几率越大，修复开始后15—20年会表明入侵物种会随着种植导致植物群落不同轨迹的植物而被移除——以及修复的成果。
　　没有被修复的入侵区域本土植物覆盖只占29%，而修复区域本土覆盖占61%。修复区域树木总数（每个地块的本土树木和本土树木幼苗）要多。目标化的入侵物种覆盖在未修复的区域占50%，在修复区域只占7%。
另外重要的发现是所有的区域受到人为因素的影响，减缓植物生长、改变土壤生物的分配以及改变营养循环。我们发现再生物种呈现出未来的新型组合，包括许多引入的物种和适应分配的栖息地的本土植物。
　　治理记录显示出修复区域在移除原始入侵物种以及种植树木之后在维护数量上有很大的变化，而且我们发现修复区域在二次入侵的程度上也是不同的。森林被再次入侵的程度与在管理治理开始后被再次访问的次数有关。除了这些不同外，管理的长期、积极的影响在原始修复后没有进行维护的区域也能看到。
　　景观设计实践的适应性
　　这个研究的结果表明景观设计师在初始设计和管理规划中移除和防止有害的非入侵物种的生态修复决策能对城市公园产生显著的、积极、长期的价值。在大约20年后，被治理的区域比未治理的区域更加健康（根据几个生物多样性指标测量的）。这些结果表明区域历史和长期过程的重要性以及城市环境对土壤、物种库以及干扰格局的重要影响。这些景观方法现在被认为是景观设计师在面对顽固的城市生物威胁时维护有价值的景观结构和功能的新方案的基础。我们城市历史公园的退化的确通过改善的景观管理方案得到逆转，然后通过生态原理和测试知晓，经野外试验得到证实。
　　“我们对城市森林的理解就像对城市野草的理解一样，一无所知。”——2015奖项评委
　
　　高银锋/译
　　原文链接：https://www.asla.org/2015awards/96274.html
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