合成

定义和监控森林退化的操作框架

• 文摘
• 介绍
• 标准及指标定义森林退化
  • 指标和空间规模
  • 参考条件
• 准则1:生产函数
  • 生产指标
• 准则2:生物多样性
  • 生物多样性指标
• 标准3:不寻常的干扰
  • 指标不寻常的干扰
• 标准4:保护功能
  • 保护功能的指标
• 标准5:碳储存
  • 指标的碳储存
• 最小的指标
  • 测量频率
• 讨论
  • 挑战实现
• 对这篇文章
• 确认
• 文献引用

介绍

森林退化是一个广泛的全球关注和一个重要的当代问题几个联合国(UN)组织和约定。这些组织包括联合国生物多样性公约(CBD),设定一个全球目标恢复到2020年至少15%的退化生态系统的生物多样性公约(2010);联合国森林论坛有一个客观的减少退化;联合国防治荒漠化公约》(UNCCD)认为退化旱地;和联合国气候变化框架公约(UNFCCC)提出恢复退化的森林碳汇。beplay竞技最近的气候谈判启动的概念减少砍伐森林和森林退化产生的排放(REDD)通过森林管理缓解气候变化,包括恢复退化的森林(2010年《联合国气候变化框架公约》)。beplay竞技随着森林砍伐,森林退化为人类社会带来了严重的后果和生物多样性,并显著导致温室气体排放(2002年生物多样性公约秘书处,帕里et al . 2007年,范德Werf et al . 2009年,Mery et al . 2010年)。森林砍伐是一个明显的生态系统变化,但森林退化更难识别和量化(佐佐木和笨蛋2009)。2002年国际热带木材组织(ITTO)表明,8.5亿公顷的热带森林可能已经退化。千禧生态系统评估(例如,迪亚兹et al . 2005年)指出,许多森林配置和调节服务正在退化,但不讨论量化或监控。 The causes of degradation vary globally, including unsustainable logging, poor agricultural practices, invasive species, fuelwood gathering, and wildfire, with synergistic effects (van Wilgen et al. 2001, Asner et al. 2006, 2008, Chazdon 2008, Murdiyarso et al. 2008, Kissinger et al. 2012).

尽管有许多森林退化的定义(Simula 2009),许多人还原论者(例如,帕里et al . 2007年),也没有通知决策来说是足够的。越来越多的需要能够确定一个从站尺度景观退化的森林和国家尺度,告知决策投资森林恢复(例如,霍尔和助手2011)。缺乏一个同意共同定义(和监控框架)阻碍国际救灾工作(佐佐木和笨蛋2009)。最近完成的全球森林资源评估(2010年粮农组织)不能报告面积退化的森林缺乏定义。一般来说,森林退化的定义(ITTO 2002年,2002年生物多样性公约秘书处,诺里斯2012)建议森林结构的变化,主要来自人为原因造成的动力学和函数相对于首选条件。在这些后者定义、空间规模是在站或站点级别,和颞规模通常是长期的。森林合作伙伴关系(CPF),www.cpfweb.org)试图调和的定义,提出了森林退化是“减少森林提供商品和服务的能力”。虽然这个定义也不是操作,它提供了一个依据评估退化生态系统货物和服务的可量化的指标。

对森林退化的感知取决于原因多样,感兴趣的商品或服务,时间尺度。森林退化被描述使用变量如树树冠层和下层植被密度的变化,植物或动物物种丰富度,和/或碳储量计算提供一个基准显然不受干扰的条件(哈里森Lambin 1999井斜和Behera 2003, 2011)。一些作者认为热带雨林退化森林之后记录(例如,塞拉利昂2001年,福利et al . 2007年),而其他人则认为这只有当森林被严重烧伤并记录(Souza et al . 2005年)。此外,社会的选择很大程度上决定什么是退化。例如,经理代替原始森林的树种植园提供一个持续的木材产量不太可能认为森林退化。相同的种植园,然而,不提供其他商品和服务中提供的主要森林因为减少生物多样性(如Brockerhoff et al . 2008年,汤普森et al . 2009年)。刀耕火种的农业景观退化相比,管理良好的森林,但不是在生计选择的背景下(1998年Schmidt-Vogt)。同样的,不可持续的日志可能降低木材股票和土壤但提高nontimber森林产品的收益率(非木制森林制品的)重要的当地社区(例如,Salick et al . 1995年)。在景观可持续性方面,然而,森林退化应该考虑对多个生态系统货物和服务,可以派生可持续生态系统管理。与论坛定义一致,我们建议森林退化代表生态系统变化过程和连续的服务水平下降主要森林(即。不变的,人类除了传统的森林使用),通过各种形式的人类使用和(mis)管理,对森林砍伐(见例如Chazdon 2008)。

在这里,我们提出一套标准及指标,可以通过森林经理,由政策制定者和解释,根据具体情况确定类型的森林退化和目标。假设相对于预期的指标使测试条件的生态完整性。我们组织这篇文章作为一个系列的部分提供了一个讨论的选择标准及指标,然后讨论了我们的方法指标的最小子集,可以立即应用的地方,全国和全球。

标准及指标定义森林退化

我们选择我们的标准基于以下考虑:关系森林退化的主要原因(例如,基辛格et al . 2012年);关系提供生态系统服务中定义的千禧生态系统评估(Diaz et al . 2005);报告的相关变量全球森林资源评估粮农组织(例如,2010);遥感监测的应用潜力;可持续森林管理和相关报告要求(SFM),根据需要,例如,由蒙特利尔流程(2009),保护森林在欧洲的部长级会议(2003年维也纳,联络单位),和Lapaterique过程(粮农组织2002)。SFM和森林退化有关,但相反的概念,所以一些SFM标准也可以降低标准。基于这些考虑,我们选择了五个标准来确定退化:生产力、生物多样性,不同寻常的干扰,碳储存和保护功能。我们包括碳股票作为一个单独的标准,尽管生产力的紧密联系,因为它的高相关性UNFCCC在减排的背景下,森林碳项目。这五个标准不应被视为一定当量;我们希望某些标准可能被认为是比别人更重要,根据当地或国家环境和目标的一个特定的森林。然而,在一个生态系统管理制度,所有的标准都应该被考虑。对于每一个标准,我们建议使用一些现有的SFM指标(例如,戴维斯et al . 2005年),我们提出其他几个人。 Monitoring the indicators for each criterion enables the CPF definition of forest degradation to become operational. Although we do not provide guidance for monitoring, most of the suggested indicators have been assessed using remote sensing (Tables 1 and 2). We provide a review of the use of remote sensing to measure forest degradation.

指标和空间规模

退化生态系统,依赖所在的参数测量,例如,某一物种或某一特定的森林产品。林分水平评估需要当地的理解,但这些指标也必须适用于森林管理单位和地方和国家层面的国际报告目的(例如,CBD;例如,佐佐木和笨蛋2009)。因此,这些指标必须明确,容易重复,并提供定量数据来评估趋势随时间(例如,加德纳2010),也允许扩大。管理决策对森林删除时常大面积和不仅对个人站。因此,森林退化将最有效地报道风景;这些通常是本地定义的区域> 5000公顷。这样的风景一定会包含多个站常常反映出森林恢复类型和条件下自然或辅助流程,这可能会或可能不会退化。

参考条件

(即退化既是一种状态。,the forest is degraded) and a process as a continuum across time and/or space (i.e., the forest is being degraded; Chazdon 2008, Ahrends et al. 2010). With one exception (i.e., forest ecosystem state) our indicators address levels or amounts of degradation as a process. In all cases, reference conditions specific to a forest ecosystem type are needed against which to determine the occurrence and extent of degradation (e.g., Huettner et al. 2009). Forests change continuously through natural processes (e.g., climatic variation); although forests are normally resilient and resistant to such processes (e.g., Thompson et al. 2009), understanding the range of natural variability in the parameters of interest through space and time (Keane et al. 2009) is a prerequisite to measuring forest degradation (Fig. 1). When an indicator of forest condition is measured as being consistently below a specified level (i.e., from several measurements over time), the forest should be considered degraded. Therefore, repeated measurements are essential.

必须选择一个适当的参考状态。主要森林可以提供一个新的基线,测量退化,包括在不同的演替阶段。自然森林,然而,不应该是唯一的参考状态考虑,因为这意味着SFM降低森林,导致混乱是什么和不是退化。显然,意外和可怜的伐木行为往往是其他人类干预导致进一步恶化的前兆,最终随着时间的推移森林砍伐(提供et al . 1999年,Asner et al . 2006年)。然而,尽管可持续砍伐热带森林站不一定包含一个完整的生物多样性的补充(例如,Asner et al . 2006年,刘易斯2009年,klim et al . 2012年),SFM显著改善森林保护(如福利et al . 2007年,Pena-Claros et al . 2007年,磨蹭et al . 2007年,2012年,爱德华兹et al . 2011年)。允许删除可以确定对商品或服务的预期基于预定义的管理目标;如果这些是正确的,他们可以作为基线值。因此,合适的基线指标应该结合正常预期特定森林类型,或作为主要森林可持续管理的森林,强调产品和服务的指定值。

准则1:生产函数

森林的长期生产商品和服务是一个关键的目标SFM,和森林产品的收获并不考虑退化,除非它会导致显著减少可用性(Chazdon 2008)。未来森林退化可能导致低生物量积累在恢复森林物种组成(即由于转变。生态系统状态;见标准2)和树大小类结构,高度功能物种损失(Diaz Cabido 2001年,罗素et al . 2010年),和/或减少成熟森林景观尺度的(例如,科比和波特凡2007年,刘易斯et al . 2009年)。

生产可以通过比较评估收获的森林产品可持续森林管理计划中定义的水平。常见的木材生产指标的例子包括年度允许削减,年平均递增(MAI)和放养密度(例如,Seidl et al . 2007年)。在自给自足的情况下使用的森林产品,可以评估的证据资源退化监测顺序减少丰富,密度,和/或大小类分布在森林或在给定的距离从定义的角度(例如,Ahrends et al . 2010年)。退化的生产函数可能被评估变化的最佳估计蓄积量和特定的非木制森林制品的生产的措施。碳是一个独立的标准(见标准5),但是很明显的一部分,森林总生物量与蓄积量估计。

生产指标

日益增长的股票

增长股票所有树木的站体积(或选定的商业物种)指定的直径和高度的森林面积,可以测量放养密度(m³/公顷),底面积(m²/公顷),或总量(m³;例如,粮农组织2005)。蓄积量估计通常是通过实地测量使用大规模森林库存(Bahamondez et al . 2009年)。最小值为放养密度森林类型(和商业树种)和地理区域必须建立作为参照值来确定实际增长股票可以被认为是足够的(未经碰撞的;例如,酷毙了et al . 2004);这些方程广泛存在。估计的股票可以用来评估和监测森林木材和薪材生产的潜力。每年允许削减是最常见的蓄积量估计,对于一个给定的时间段,可以用于监控森林生产和可持续使用限制(例如,Seidl et al . 2007年)。增长股票通常是作为所有商业物种的总体图,但可以报告的物种,物种群体,或站。信息日益增长的股票是必不可少的理解森林的生态动力学和生产能力,使管理者能够保持可持续性的限制范围内。 Degraded production refers to reduced growing stock, population declines of certain tree species, and diminished reproductive capacity of commercial species or targeted population levels (e.g., abandoned or exhausted coppices in certain forest types) relative to baseline values (Chazdon 2008). Although more difficult to assess in cases of subsistence management, growing stock degradation can be recognized through sequential reductions in abundance, density, and/or size class distribution in a forest, either over time or distance from a defined point (e.g., Ahrends et al. 2010). Loss or reduced populations of selectively harvested tree species are discussed under准则2:生物多样性,但同样适用以及生产力的指标(例如,科比和波特凡2007)。

薪材和木炭,国家级森林统计数据生产和消费往往是总值估计基于人口统计数据和估计消费每个家庭(例如,吉拉德2002)。资源和供应的直接测量更准确,应该鼓励,尤其是在干燥的热带森林,薪材和木炭可能的主要使用木材(吉拉德2002)。在地方层面,薪材的供应可以由量化蓄积量的物种用于木炭和他们的预期和实现年度增量。

各种遥感技术评估蓄积量已经开发利用航空摄影,卫星图像,从飞机和最近使用激光雷达成像,基于相关性地面数据(表2)。一些研究显示,初级或管理良好的森林和森林退化可以通过卫星遥感探测容易(例如,Souza et al . 2005年,哈珀等。2007年,奥兰德et al . 2008年,Asner et al . 2009年,Matricardi et al . 2010年松下et al . 2010年)。

Nontimber森林产品(非木制森林制品的)

非木制森林制品的有助于当地经济,包括传统药物(例如,斯坦利2003年Luz,沙克尔顿et al . 2007年)。物种的多样性、分布模式或季节性的植物提供非木制森林制品的需要量化的具体抽样设计。因此,评估非木制森林制品的不得不关注商业领域被称为过度集中或集合用于生活消费。国家报告估计消费商业上重要的非木制森林制品的(例如,粮农组织2010);然而,这些估计的可靠性值得怀疑,因为消费通常是当地,而不是记录(2003年Vantomme,沙克尔顿et al . 2007年),以及一些产品来自的地区分为森林(粮农组织2010)。国家级地理区域或不占变异的数据在森林类型。

我们建议社会和社会经济指标可以用作非木制森林制品的代理,但需要说明的是,这些指标必须调整其他因素可能会影响非木制森林制品的。社会指标可以通过直接测量有助于验证信息。例如,Kleine et al。(2009)指出,当地森林知识缺乏所需的产品和服务帮助印度在描述森林退化的程度。同样,药用植物消耗被报道在巴西(斯坦利和Luz 2003)。农村家庭消费可以使用快速收集数据中指定评估如Poverty-Forest联系工具包(PROFOR 2010)。Ahrends et al .(2010)的方法来评估股票增长(见上图)可以应用于非木制森林制品的生产。更直接、年龄和大小分布的植物物种用于非木制森林制品的,站或景观的水平,可以测量。例如,佩雷斯et al . (2003一个)决定巴西坚果收集的可持续性在玻利维亚、巴西和秘鲁人口通过评估使用相对于树。这些数据可以被编译时间,假设不变的需求,减少非木制森林制品的使用可能表明减少供应。

准则2:生物多样性

生物多样性提供授粉等基本在森林生态系统功能分解,传播种子,固碳,减少病虫害和紧急属性,如弹性(例如,Balvanera et al . 2006年)。减少生物多样性往往直接影响森林生产商品或服务的流程(例如,迪亚兹et al . 2003年,汤普森et al . 2009年),虽然物种冗余可能妨碍可见影响流程(沃克1992)。然而,减少生物多样性直接关系到低水平的许多商品和服务,特别是如果损失涉及高度功能物种(例如,迪亚兹和Cabido 2001年Balvanera et al . 2006年),主要树种木材产品的使用(Kirby和波特凡2007),或食物动物(哈里森2011)。例如,空森林综合征(如1992年雷德福,哈里森2011)是一种神秘的动物物种的退化已经过度开发了食物但是没有明显的变化在森林结构或其他商品的供应。动物物种的损失最终可能导致生态系统退化,因为传播种子的丧失和食草性的变化(例如,莱特等。2007年,Terborgh et al . 2008年)。森林景观可以成为退化通过物种的损失从生物多样性的角度来看,基因,森林类型、森林碎片,森林或森林生态系统的大规模转换到其他类型。而生物多样性对生态系统功能的影响发生在所有尺度上(例如,Balvanera et al . 2006年),我们建议物种和景观指标是最适当的监控退化。我们提出三个生物多样性指标:生态系统状态,碎片,选定的物种。

生物多样性指标

生态系统状态

森林生态系统的状态,或类型,识别正常的物种组成和结构的主要树木对于一个给定的网站,和改变状态是指植被的物种组成的变化。森林通常是适应自然干扰在允许范围内,恢复后主要干扰(甘德森2000年Folke et al . 2004年,沃克et al . 2004),但从过度干扰往往会减少生物多样性的丧失能力,导致不同的植被(Folke et al . 2004年,汤普森et al . 2009年)。这种变化在森林状态可能导致的变化过程,降低生产的商品和服务(Diaz et al . 2005年,帕帝尼et al . 2010年)。恢复原始森林的国家不太可能没有管理(例如,甘德森2000,麦克唐纳2004)。

森林生态系统分类(动态复合体的植物、动物和微生物社区和无生命的环境)可以在不同尺度(艾伦和霍克斯特拉1992),因此,生态系统状态指示器可以参考个人站或森林景观。在景观尺度,分类是主要的森林类型,如热带干旱森林或热带雨林(例如,粮农组织2001),和状态的变化代表了主要植被等的变化,例如,从干燥的森林草原。在细尺度,森林类型分类是基于植物协会、海拔、湿度和土壤类型(例如,斯1976年大厅,Letouzey 1985年潮浦et al . 2009年)。

在站级别,状态改变是指不同的站类型等开放森林林冠森林的树冠,或单型的立场,而不是混合物种站。在景观尺度,森林生态系统状态变化的面积可以量化为现有森林类型的面积相对于每一个森林类型预测或预期。卫星图像可用于森林或其他覆盖类型映射到评估森林生态系统在不同尺度的变化(表1),森林类型不能确定使用卫星图像与精度,通常在细尺度,需要更多的昂贵的技术如航空摄影、激光雷达、脚踏实地。

森林碎片

支离破碎的森林退化,因为物种可能会丢失和生态系统过程可能被改变或严重破坏(例如,帕帝尼et al . 2010年)。不仅土地使用变化常常导致森林面积的减少,而且分工的现存森林补丁,可能会继续下降的规模随着时间的推移,从连续的栖息地创建过多的边缘和隔离(1996年Collinge Fahrig 2003年01和Carballal 2004)。在景观尺度,有系统和特有的分割阈值,一旦超过,造成重大损失的内陆森林物种(如Andren 1994,桑托斯et al . 2008年,斯威夫特和Hannon 2010帕帝尼et al . 2010年)。足够的碎片也可能会导致级联影响广泛的生态系统功能和服务(吴et al . 2003年,迪亚兹et al . 2005年)。例如,森林碎片可以减少碳存储在景观尺度(顶尖et al . 2009年)和可以改变水文周期,造成土壤水分蒸发蒸腾损失总量的变化,当地气候和径流率(齐格勒et al . 2007年)。碎片对许多物种具有显著的负面影响,包括影响全部可用的栖息地减少,减少的森林内部,增加边缘效应,开发,和空间和遗传隔离(Laurance et al . 2000年、2011年、2003年Fahrig, Broadbent et al . 2008年)。大型动物的数量和稀有物种,喜欢森林内部人口持久性通常需要大面积连续的栖息地,因此特别容易受到分裂(例如,Haskell et al . 2002年,考克斯等人。2004年,Vellend et al . 2006年,席尔瓦和门德斯连接部分2008年,伊萨克et al . 2009年,桑顿et al . 2011年)。自然森林变得越来越分散在全球范围内对生物多样性构成实质性的威胁(看到评论2003年Fahrig,费舍尔和Lindenmayer 2007)。

支离破碎的森林可以确定从卫星图像(表2)和空中摄影。几个指标可用于评估碎片,这些是软件如FRAGSTATS (McGarigal et al . 2012年)。可用破碎指标的价值取决于对他们之间的关系的理解水平的感兴趣的产品和服务。此外,减少干扰,必须符合指标,并可判断的根据,森林面积变化的信息。

物种

丰富的物种,物种或组,通常作为一个指示器用于监测森林管理的效果和有效性(例如,奥利弗和比蒂1996年,诺斯1999年,Lewandowski et al . 2010年)。许多物种对森林退化敏感,和无数的例子是可用的森林变化对物种种群的影响(例如,Lindenmayer et al . 2002年,柯雷氏骨折et al . 2009年)。物种指标必须仔细的选择相对的规模效应和其他进程的理解可以提供替代假说。物种可能是网站、站或景观指标主要依赖他们的体型和区域需求(例如,加德纳2010)。

表明森林的物种方法改变被批评因为难以获得精确的年度人口估计和高inter-year可变性的数量(例如,Landres et al . 1988年,Rolstad et al . 2002年)。数据需求可能限制,证明物种丰度之间的相关性和退化和检测的变化在人口统计学上有效的信心(Lindenmayer et al . 2002年)。因此,物种指标的使用需要了解该技术的局限性。我们提出三种类型的物种指标,包括树种组成、选择焦点物种(即。旗舰,雨伞等),和功能的物种。在所有情况下,一致的基线水平相比下降地区受人类影响表明退化的森林和他们曾经支持的栖息地。监测多个进程,一起组成退化,几个物种(或组的物种代表不同营养级)指标可能需要。

树种组成:批评的物种指标并不适用于植物,因为它们可以很容易地人口普查。实现一个类似的树种组成随时间在托管与非托管是一个客观的SFM(例如,蒙特利尔进程2009)。预期树种的重要人口下降可能导致降解特定的商品和服务(例如,井斜和Behara 2003年Luyssaert et al . 2008年)和可能表明其他专性物种的丧失与特定的树种,如地衣(例如,林德,Ostlund 1992)。树种组成可以改变由于过度采伐个人商业价值的物种,或过度火(例如,井斜和Behera 2003年Asner et al . 2006年,福利et al . 2007年)。经常出现不可持续的收获,特别是在热带森林,在某些硬木物种高度追捧,例如,ipe (Tabebuiaspp。Schulze et al . 2008年)和大叶桃花心木桃花macrophylla;固美et al . 2004年,格罗根et al . 2010年)。监控的树种组成一个站提供信息生态系统变化直接相关。

潮湿的热带森林类型,物种丰富度较低的个体密度高的树,估计基线的树种组成可能需要被定义在景观层面或集中监控在只有几个有价值的木材种类(例如,固美et al . 2004年)。快速大面积对比,遥感技术是首选,但只有一些树种识别从卫星图像(例如,卡尔和乌尔夫2004年,克拉克et al . 2005年);大多数物种需要航空摄影、激光雷达、地面调查鉴定。

选择焦点物种:许多机构和研究人员已经成功地使用物种指标监测生态系统变化,因为人口规模和分布的变化可能表明栖息地数量或质量已被改变(迈凯轮et al . 1998年,esample Festa-Bianchet et al . 2011年)。其他物种监测,因为它们被用作游戏(丛林)或受到威胁(例如,2009年米饭和霜冻,哈里森2011)。因此,数据可能已经随着时间的推移可以使比较或从附近的一个保护区提供一个基准。了解监测在当地森林必然涉及到地面或空中调查。

功能物种或组:有些物种比其他人更重要在提供某些生态系统功能(例如,1992年沃克,迪亚兹et al . 2003年),和他们的损失比例减少的生产过程和某些服务(例如,迪亚兹和Cabido 2001年,埃里森et al . 2005年)。高度功能物种的损失,没有冗余的沃克(1992),对生态系统的负面影响生态系统变化甚至崩溃(查宾et al . 1997年,埃里森et al . 2005年)。例如,部分或全部的损失由许多植物传粉者会对生殖产生严重的后果。一些功能物种也关键物种在生态系统开展角色影响其他物种,这样他们的损失会导致级联变化(例如,Terborgh和埃斯蒂斯2010),因此可以表明森林退化。

某些鸟类,蝴蝶,或地面甲虫组合指标,因为经常使用的数据可用性和易于收集和因为许多认识功能,如减少害虫和授粉(劳顿et al . 1998年)。啄木鸟被认为是一个森林指标,因为它们的功能角色腔挖掘机(例如,Mikuinski Angelstam 1997 Drever和马丁2010)。食虫鸟类可以调节昆虫食草动物种群(Bridgeland et al . 2010),作为种子传播媒介,一些传粉者。许多食虫鸟类消极应对在热带森林择伐和部分收获(例如,Aleixo 1999)和年龄结构的变化在景观尺度(Yamaura et al . 2009年),因此可以作为指标的森林退化。鸟类普查方法被广泛使用,但必须在现场进行。

传粉者是直接或间接相关的生态系统生产力(如特et al。2004年,克莱因et al . 2007年),特别是在热带系统(例如,Samejima et al . 2004年)。东南亚和东亚,蜜蜂属Micrapis, Magapis,和api尤其有用的指标树鲜花和森林退化,因为它们的传粉者还窝在森林(Oldroyd认为2006年Wongsiri,赫本和Radloff 2011)。最关键的授粉者(特别是蜜蜂)需要相对较大的死树站在这筑巢(斯利和莫尔斯1976年),所以这些大障碍的存在可能与蜜蜂的存在。

的分解者,森林有助于保持水和土壤质量和促进养分循环(哈里斯2009)。微生物森林很重要的分解者,但定性或定量信息如何函数(例如,哈里斯2003)。土壤微生物群落是依赖网站水平的干扰,因此,可能表明影响不可持续的管理实践(2003年哈里斯,2009)。套方法用于开发一个监控程序所描述的分解者是里兹et al . (2009)。

标准3:不寻常的干扰

广泛的不同寻常的干扰影响森林景观提供生态系统服务的能力,减少抗生物和非生物压力(例如,范Wilgen et al . 2001年,Balvanera et al . 2006年,阿拉冈和Shimabukuro 2010)。森林生态系统不断受到生物和非生物制剂在空间尺度上(从个别树木整个森林类型),强度的影响,和代理的组合(例如,Attiwill 1994)。只要这些干扰不超过生态系统的自然变化随着时间的推移,他们不会导致长期森林退化(例如,卢戈Scatena 1996 Folke et al . 2004年,汤普森et al . 2009年)。然而,一些代理可能会产生严重的负面影响在某种程度上,原始生态系统变化和交付服务受损(如van Wilgen et al . 2001, Balvanera et al . 2006年)。我们提出两个指标的具体改变的代理人,即。,一个lien invasive species and fire, both of which have become major causes of forest change in recent decades (e.g., Richardson 1998, Vié et al. 2009, Aragão and Shimabukuro 2010). Arguably, alien invasive species could be considered a biodiversity indicator, but we prefer to separate causes and effects: our biodiversity indicators illustrate effects of forest degradation, whereas invasive species can cause degradation. Other locally important indicators could include native invasive species, incidence of storms, and pest or pathogen outbreaks that are longer and more extensive than normal based on past monitoring.

指标不寻常的干扰

外来入侵物种

在一个给定的森林类型,一个侵入性外来物种是一个非本地物种,建立了持续的人口和造成伤害(Pimentel et al . 2005年)。侵入性外来物种是一个重要的全球生态系统变化的原因(例如,Pejchar 2009年穆尼,Vie et al . 2009年),经常导致顺向减少当地生物多样性和生态系统服务(Simberloff et al . 2002,不走正路的et al . 2006年,Pejchar和穆尼2009)与经济后果(Mack et al . 2000年,范Wilgen et al . 2001年)。在全球范围内,许多森林被侵入性外来物种退化(例如,Chornesky et al . 2005年)通过竞争等机制,食草性、疾病、或捕食(例如,卢西尔et al . 2009年)。一些森林被引入入侵树种理查森(1998),造成生态系统的变化。例如,入侵金合欢树木在南非估计使用多达10%的可用水资源,大幅降低流入河流(van Wilgen et al . 2001年,Le管家et al . 2002年)。许多外来树种发生在,甚至主导,森林的树冠,所以可以被映射到远程(表2)。在夏威夷山地雨林,艾斯纳尔和Vitousek(2005)用红外成像光谱表明叶氮浓度在本地Metrosideros polymorpha森林减少的地区了蜡果杨梅贝尔-法亚。不太明显的外来树种必须使用地面普查调查。

外星人入侵昆虫食草动物如白蜡窄吉丁虫(Agrilus planipennis在北美东部)(http://emeraldashborer.info/),害虫,如松木线虫(Bursaphelenchus xylophilus)在东亚(信息等。1995年,赵et al . 2008年),和外来病原体如荷兰榆树病(Ophiostoma ulmi和o . novo-ulmi)在许多领域(Hubbes 1999)造成数百万公顷的森林退化。在大多数情况下,根据程度不同,一旦损坏原因,森林的面积变化可以映射使用航拍照片或卫星图像(例如,本丢et al . 2008年)。蚂蚁和蚯蚓等物种入侵造成连锁效应在大面积的竞争或替代特有种(Kenis et al . 2009年,Straube et al . 2009年)。然而,这些改变可能是微妙和难以远程监控,只能观察到使用地面或空中调查。

火

人类引起的火灾是森林退化的主要原因(例如,Asner et al . 2006年),可能加剧了气候变暖(例如,Siegert et al . 2001年)。一个不寻常的火可以减少生态系统的弹性,导致生态系统服务的变化或损失(汤普森et al . 2009年)。虽然火是一种自然元素在许多森林生态系统,人类改变了火政权在全球60%的陆地栖息地(Shlisky et al . 2009年)。火灾蔓延的程度和频率在许多热带雨林与农业的扩张(Uhl和Buschbacher 1985),森林碎片,不可持续的培养转变,和日志记录(提供et al . 1999年,Siegert et al . 2001年,阿伦卡尔et al . 2006年)。火灾通常是不可持续的日志记录,导致劣质次生森林(例如,Asner et al . 2006年)。树木在热带潮湿森林尤其容易受到火焰伤害,因为火灾是历史上罕见的(阿拉冈和Shimabukuro 2010)和地区动植物不适应这样的事件(Uhl 1990年考夫曼,佩雷斯et al . 2003b)。自然栖息地的丧失和物种由于过度火灾会导致植物群落和营养结构的变化在这些社区(多布森et al . 2006年,赖特et al . 2007年)。火可能会增加在未来由于干旱与全球变暖相关(例如,Siegert et al . 2001年)。火灾可以通过频率和量化区域燃烧利用卫星(表2),特别是在或火灾后不久,因为热量或发黑的植被很容易检测到(例如,科莫et al . 2001年)。

标准4:保护功能

保护功能是指森林生态系统的内在属性保持土壤,土壤结构,质量,和湿度布兰德(例如,1988),最终导致森林的韧性。土壤森林生物地球化学循环中起重要作用;侵蚀退化原因通过流域泥沙堆积,减少土壤的稳定性,并降低生育率(伊斯兰教等。2001年,Hartanto et al . 2003年,Cotler Ortega-Larrocea 2006年,尼瑞et al . 2009年),和增加的降雨径流率(Lal 1992)。道路造成水土流失过多的热带森林(戴克斯特和海因里希·1992)。植被是关键控制的类型和强度侵蚀(如刺1990,摩根2005),和侵蚀土壤通常很难re-forest(摩根2005)。森林景观中发挥作用水文调节水流通过蒸散和入渗率(Giambelluca 2002)。虽然我们理解这个函数是不清楚关于退化,通常有更多的可预测的基本流和更高的旱季流从森林地区森林覆盖地区相比有所降低(例如,Bruijnzeel 2004和Vignola 2009)右路放倒。我们提出两种指标的保护功能:土壤侵蚀和水的数量。

保护功能的指标

土壤侵蚀

土壤侵蚀发生在风和水把土壤颗粒。虽然有些水土流失是不可避免的通过正常降水和径流,这是加剧了贫穷的管理实践,如不合适的道路位置或木材收获方法,特别是在地区倾向于土壤运动如陡峭的斜坡。林分密度的过程中扮演着重要的角色在避免水土流失(Razafindrabe et al . 2010);例如,在加纳森林覆盖损失增加了侵蚀率从1吨公顷⁻¹年⁻¹> 100吨公顷⁻¹年⁻¹(雷佩托1990)。营养损失是一种常见的土壤侵蚀的结果。例如,改变耕作导致土壤碳18 - 27%的下降,和休耕期至少需要35年的土壤恢复原来的碳含量(Detwiler和大厅1988)。受影响的区域,因为水土流失可报告的指标是基于遥感(表2)。

水的数量

众所周知在森林覆盖地区有助于调节水流,水位在河流和小溪,在年,相比于正常水平,可能表明如果足够的森林覆盖率仍控制流,特别是在旱季(Bruijnzeel 2004),在某些情况下,为了防止洪水(例如,道格拉斯et al . 2005年)。我们强调需要更多的研究这种潜在的价值指标。流速将取自现场数据(表1)。

标准5:碳储存

我们从生产分离碳储存标准标准,因为当前的兴趣森林对全球碳循环的重要性。大约50%的全球陆地碳储量驻留在活的和死的生物量和森林生态系统土壤碳(帕里et al . 2007年,粮农组织2010),和森林店估计有861±66 Pg的碳(Pan et al . 2011年)。森林退化的不可持续的日志、火、轮作等人为干扰会导致大幅减少碳储量和碳储存的能力(例如,Asner et al . 2006年,2009年,福利et al . 2007年)。Chazdon(2008)提出了一个连续的森林再生后(在某种意义上,相反退化)人类干扰森林中的碳动力学的影响。在这种模式下一种适应性(见图2),自然的概念和接近自然森林储存更多的碳比退化的森林已经报道了多种森林类型(例如,凯勒等人。2004年,厄斯金et al . 2006年,福利等。2007年,Asner et al . 2009年,Chatterjee et al . 2009年,辽et al . 2010年,权力et al . 2011年)。降解效果的层次结构(图2)是主要强化了研究表明,原始森林提供高价值的碳汇,并将继续这样做,几个世纪以来在所有森林生物群落,除非它们干扰(菲利普斯et al . 1998年,贝克等。2004年,Luyssaert et al . 2008年,刘易斯et al . 2009年)。森林景观异质性和碎片也影响碳储存在森林(Numata et al . 2011年),这表明我们的破碎指标也可能与碳储存。森林退化减少未来生物质积累导致物种组成的变化,树规模结构、树种丰富,丰富的藤本植物(Asner et al . 2006年,福利等。2007年,罗素et al . 2010年)。我们提出两个指标:总碳储存和木材密度高的树的数量。

指标的碳储存

存储的碳

方法和工具可用于估算森林碳储量,默认值,包括生物功能和/或转换因素,可用于不同的碳池和生态区域(联合国政府间气候变化专门委员会2006年,赫罗德et al . 2011b)。几项研究已经使用卫星和其他技术绘制碳密度(表2)。然而,遥感地面生物量估算工具仍然需要确证在许多情况下提高碳的准确性和精度估计(例如,赫罗德et al . 2011一个)。地面普查工作将提高估计模型,特别是对无用的下降,地下的碳,sub-canopy结构(例如,Goetz et al . 2009年,布莱恩et al . 2010年,埃克特et al . 2011年)。

木材密度高的树种

树增长率和木质纤维生物量积累代表地上碳汇的变化。同样大小的树,茂密森林物种储存更多的碳比树木木材密度较低(例如,Chave et al . 2006年,罗素等。2010年,波特凡et al . 2011年)。虽然只有一个不完整的理解碳封存和树种之间的关系以及碳封存,森林管理,和干扰,一些树种需要比别人更多的碳在增长,通常生长缓慢,最终长期储存更多的碳(如地堡et al . 2005年,维埃拉et al . 2005年,罗素等。2010年,Sharma et al . 2010年)。因此,森林可能是退化的碳存储如果树多样性降低,例如,通过过度选择性砍伐木材密度高的树种,如桃花心木(Kirby和波特凡2007)。因此,监测数量随着时间的推移,木材密度高的树种相对于预期的人口(按年龄类)可以表明森林生态系统退化(见上文stand-scale生态系统多样性和生物量指标)对长期碳储存(例如,维埃拉et al . 2005年)。监视个人树一定会在站级别从飞机或地面的情节。

最小的指标

像之前说的,什么是森林退化往往是与当地相关看法和社会选择。然而,要充分了解生态系统服务可能是减少或丢失,特别是在一个生态系统管理制度下,每个五个标准应当报量化类型的退化。为此,我们建议的最小子集七个指标应该监控(表1)。这七个指标是根据需要选择至少一个指示器从每个标准,当前使用遥感能力衡量指标,使趋势分析的数据存在在世界的许多地方,和直接连接区域和全球报告流程(例如,CBD和SFM)。指标可以被编译的比例偏离基线和描绘图形(例如,图。3)。这个图维护个人的强度指标和还提供了一个图形表示模拟一个综合指数(如Bahamondez et al . 2007, 2010)。图示容易使经理能够看到的相对贡献类型退化影响他们的森林。

测量频率

我们建议3 - 5年应该是足够的监控时间间隔发生变化的,允许足够的时间对大多数指标。然而,它可能是必要的监控选择个别物种更频繁,因为潜在的人口快速变化。在树种丰富度的情况下,生态系统多样性,和碎片,改变通常比较慢比其他指标;这些指标可能只需要监测每5年或更长时间观察一种趋势。

讨论

森林退化是全球关注的话题,因为商品和服务的损失,温室气体的排放,并修复问题。显然,最关注的是长期的,大规模的森林退化(例如,2002年ITTO),尤其是当生态系统改变了状态和严重退化。尽管许多森林退化收敛的定义,生态系统服务的损失(Simula 2009),没有以前的业务指导可以帮助定义退化。我们提出了五种森林退化,代表一个连续的降低商品和服务的供应与预定义的参考价值。认识到大多数生态系统服务可以测量提供了一种方法来量化的程度和进展恶化(如van Wilgen et al . 2001, TEEB 2009年,汤普森et al . 2011年)。

我们建议标准指示更改在生产、生物多样性、保护功能,不同寻常的障碍,和碳储存将使评估的数量和类型退化(图3)。该标准及指标框架提供了一种方法来区分级别(例如,光严重)的退化和调和在多个视角。使用标准严格,机构应该先验决定是否全部或某些感兴趣的标准。大多数国家目前报告,联合国粮食及农业组织对森林和其他政府间森林与森林相关的组织过程(例如,ITTO)已经报告提出我们的一些指标。然而,所有的标准都应该应用于描述退化森林生态系统可持续发展的目标。

根据《联合国气候变化框架公约》的REDD机制,这将是必要的,在某种程度上,确定一个退化的森林来实现一些项目。我们的方法提供了一种方法来定义森林退化,还可以启用特定的专注,对复苏,最退化的关键服务。同样重要的是,报道退化与土地管理计划,在上下文中理解它存在的地方。例如,大部分的工作在过去选择性砍伐在土地利用变化背景下关注使用遥感技术定量评估(例如,Asner et al . 2006年,Matricardi et al . 2010年)。因此,这样的研究可能不区分不可持续的日志和SFM指导下一个批准的计划(见,例如,Foley et al . 2007和评论Pena-Claros et al . 2007和阴茎et al . 2007年)。区分森林退化和管理良好的森林再生对报告和项目计划至关重要。

挑战实现

确定的范围自然变化的一些指标提出了一个重大的挑战。任务更容易,但是,如果非托管或可持续管理的森林作为基准,比一般模型的情况下必须用于建立基线值(例如,IPCC的2006)。进一步的经理们面临的挑战是开发一个有效的监控程序和维护它随着时间的推移,确定森林的变化和/或当地的尺度。重点应该放在提高技能和机构,因为这些都是最终有效的森林管理的基石(Sheil et al . 2004年,米饭和霜2009)。

是很重要的,选择的物种或物种群体确实表明栖息地质量和数量(例如,尼米et al . 1997年),并获得统计上有用的结果是一个关注的问题(例如,Rolstad et al . 2002年)。指示种分析是一个关键的前进物种指标作为分析工具的使用(例如,赞美上帝2008)。加德纳et al。(2012)提出了一个分层的方法使用基于数据质量和规模的指标。这种方法可以被用于监视退化与渐进细化规模随着时间的推移发生数据库指标改善。专家判断仍然是主管物种选择的基础,但改进的数据和专业知识可以告知这个判断。

最后,退化的森林被划定之后,恢复这些地区森林生态系统功能齐全需要能量输入和相当大的规划(例如,麦克et al . 2000年),特别是生态系统发生了变化。森林经理和利益相关者可能决定水平或数量的退化,他们愿意接受跨景观因为取舍往往会存在在管理目标(如羔羊1998,汤普森et al . 2011年)。此外,决定如何分配资金森林恢复不是一项容易的任务(2011年霍尔和助手)。一旦定义退化地区评估已经完成,他们的类型和水平的退化,需要相当大的规划将区域分类评价相对轻松地和投资需要恢复,恢复与管理计划设计和设定的目标来衡量成功以自适应的方式(见,例如,羊肉et al . 2005年)。幸运的是,全面指导恢复或恢复退化的热带森林地区可以在国际热带木材组织(2002)。

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