熱帶林生態系 永續社林雨莊編譯
熱帶林生態系 永續社林雨莊編譯
熱帶森林覆蓋面積很大，但面積逐年變小。在20世紀90年代，熱帶森林面積每年減少0.8%。“不到總面積的百分之一”聽起來很小，但總面積約15.3萬平方公里。森林砍伐率每年都在變化。例如，2003年，巴西國家空間研究所的衛星觀測表明，巴西亞馬遜流域的森林面積減少了約23750平方公里，而2002年減少了23266平方公里。
破壞不僅限於低地潮濕的森林。紅樹林是受威脅最嚴重的森林，但由於其占地面積很小，約22萬平方公里，因此受到的關注較少，但是紅樹林濕地的生物多樣性更敏感。自1960年以來，泰國已經失去了一半以上的紅樹林，而菲律賓現在的紅樹林面積還不到1920年的四分之一。紅樹林很容易受到石油洩漏的污染，石油洩漏堵塞了紅樹林根部表面的皮孔，氣體通過這些孔進行交換。它們也受到土地利用變化的損害，這些變化導致長時間的洪水氾濫和淤積加劇，淹沒了它們的氣生根。
然而，紅樹林減少的一半是由於全球對蝦的需求不斷增長。森林被砍伐，為池塘提供空間，池塘裡飼養有商業價值的蝦，以供出口。養蝦場利潤豐厚，而紅樹林往往被視為無用的沼澤地。
美洲國家曾經出口牛肉，但數量一直很小，而且由於國內需求的增加，貿易幾乎停止了。西班牙人有養牛和吃牛肉的傳統。這是他們文化的一部分，許多人認為當一個牧場主，即使規模很小，也比當農民更有社會聲望。在非洲和亞洲，牧場經營不那麼重要，在那裡，商業作物種植和刀耕火種是森林砍伐的主要原因。
圖9-1 森林開發剷除植物
熱帶森林出產品質最高的木材。烏木是一種厚重、紋理細密、深黑色的木材，來自於生長在非洲、馬達加斯加和亞洲森林中的薯蕷屬樹種。它以前被用來製作鋼琴上的黑鍵和發刷的背面以及鑲嵌的工作。
大闊葉樹Iroko又名非洲柚木，用於製作傢俱、樓梯踏板和商店櫃檯。它是一種長在非洲熱帶森林中高達50米的具有扶壁根的樹。“真正的柚木是生長在南亞從印度到老撾的森林中的柚木樹，並在印尼歸化，400-600年前在那裡引入。
有幾種樹木生產的木材以桃花心木出售，這種粉紅色的木材在成熟時會變暗，最終變成深紅色。非洲桃花心木是哈亞木的樹種，而中美洲的桃花心木則來自Swietenia種。18世紀最好的傢俱是用古巴桃花心木(S.mahagoni)製成的。
如今，這些非常昂貴的木材只被用作薄木板皮，粘在劣質材料的表面上。上面所列的只是一些最著名的名字，但是熱帶森林有豐富的樹種，其中許多提供了商業價值的木材，用作木材而不是單板。從熱帶森林採伐木材-伐木作業造成嚴重損害。
商人指定他們想要的木材，伐木公司提供木材。然而，他們不能通過清理一片森林來做到這一點，因為所需的樹木通常分佈在一片廣闊的區域。因此，森林工人找到他們需要的樹木，並標出它們的位置。然後，機器進入森林砍伐並移除個別樹木，一棵樹在這裡，另一棵在那裡，通常2.5/公頃移除不超過一棵樹。這會在森林中留下一些小的空地，當幼樹生長時，這些空地會自然地填滿，以取代那些被砍伐的樹木。
然而，在實踐中，損害要比這更大。伐木工人必須修築一條進入森林的道路，為他們的機器提供通道。當一棵成熟的樹被砍倒時，它會帶著藤本植物和附生植物一起倒下。當它倒下時，這棵樹很容易損壞附近的其他植被，包括其他樹木。森林恢復了，但恢復需要數年時間，而且存在一個嚴重的風險，即如果伐木者過於頻繁地進入森林區域，損害可能會成為永久性的。這些巨型機器還通過壓實空地上的土壤以及伐木場和進場道路之間的軌道來破壞森林。
然而，選擇性採伐是昂貴的，而且它只用於獲取最有價值的木材。如果木材要加工成刨花板或類似產品，則通過砍伐一片森林獲得。從熱帶森林中採伐的木材中有很大一部分是在當地用作燃料的，這也是通過砍伐來提取的。砍伐會清除所有的樹木、樹苗和灌木，並壓碎或連根拔起草本植物，使地面裸露。這一現象完全是毀滅性的，但由於它只影響到有限的區域，因此總體損害可能不會比選擇性伐木造成的更大，甚至更少。
對印尼森林的衛星監測揭示了另一個危害。在1997年和1998年的大範圍森林火災中，由於異常嚴重的厄爾尼諾現象造成的乾旱使植被變得乾燥，並非所有森林地區都受到同樣的影響。歐洲航天局(ESA)的科學家將ESA的ERS-2衛星資料與NASA的Landsat衛星繪製的土地利用圖進行了比較，以研究婆羅洲東加里曼丹火災的影響。這表明，只有5.7%的未受干擾的森林被火災破壞，相比之下，有59%的森林被砍伐。砍伐森林的破壞也更為嚴重，48%的被燒毀區域的植被都被破壞了，相比之下，只有4%的未受干擾區域被完全破壞。科學家們的結論是，當森林在有選擇地採伐的地區再生時，所產生的森林比未受干擾的雨林更不耐火。
他們還發現，火災會使地面覆蓋著枯死的易燃木材，而曾經燃燒過的森林區域更有可能再次著火。伐木和火災的聯合作用最終會摧毀大片森林。
伐木生產的木材作為從森林中移除的各種圓木出售，以立方英尺或立方米計量。有些被用來製造木材產品，但大量被用作燃料或製成木炭。這個行業非常龐大。該表比較了四個國家1990年和2000年的總產量，每種情況下都給出了用於木柴或木炭的總產量的比例。
伐木現在只允許在政府許可的情況下進行，但不幸的是，這項法律的實施非常困難。非法伐木在熱帶地區很普遍。公務員批准與私營公司的非法合同；公司採伐受保護的樹種；未經許可加工原材料；以及跨境走私森林產品。熱帶木材的高價值，再加上付給官員的工資低，執行不力，使得非法採伐有利可圖，有吸引力，而且安全。非政府的精神組織已經公佈了這個問題，現在正與一些政府和政府間機構，如聯合國糧食及農業組織(FAO)合作來解決這個問題。他們共同努力克服那些從犯罪和腐敗中獲利的人背後的強大利益集團的阻力。這將使他們能夠通過改善對森林的監測、簡化法律和嚴格執行法律來採取有效行動。
圖9-2 熱帶雨林砍伐
伐木公司修路進入森林的一部分，在那裡他們可以找到他們正在尋找的樹木。大規模的農民還鼓勵修建道路，將農場與出口大豆等農產品的港口連接起來。政府擴大公路網以連接城鎮。這些道路中的一些或全部可能穿過森林。
道路只占很小的面積，本身沒有任何有害影響，但除了伐木公司和商業農民外，公路還為尋找土地耕種的人們提供了進入森林的路線。他們中的許多人是農民，由於商業農場的擴張而被迫離開自己的土地，現在他們沒有土地，極其貧窮。還有一些人生活比較富裕，希望在週末和度假時，買一個汽車容易到達的小農場。
大多數貧窮的農民使用刀耕火種或刷耕法；這也被稱為輪作，在印尼，這種方法被廣泛採用，被稱為拉當。一個農家從在森林裡開闢一片空地開始。在季節性氣候地區，雨季即將結束時，他們會清理土地。他們砍伐樹木和樹苗，把樹苗和灌木連根拔起。如果他們能使用這些木材，他們就把它移走。然後，他們把剩下的植物材料留在旱季晾乾。旱季結束時，這些材料就變得乾枯了，他們就把它燒了。大火摧毀了植被，使地面覆蓋了一層灰燼。這個家庭使用非常簡單的工具，通常只不過是用一根鋒利的挖掘棒來刨土，準備播種和種植莊稼。這些通常包括各種各樣的植物，包括它們的主食。
雨季剛剛開始，土地肥沃。木灰富含鉀，鉀是一種重要的植物營養素。這塊地收成不錯，但過了一段時間，這塊地就出現了退化的跡象。雜草變得難以控制，樹苗出現，表明土地正在恢復森林，產量開始下降。是時候繼續前進了。每個人都開始準備附近的另一個場地。當第一個地點的作物被雜草嚴重堵塞，樹木遮蔽時，下一個地點就可以播種了。一個網站可能只持續一年或六年，但很少會超過這個時間。
每個家庭都以這種方式從一個地點搬到另一個地點，最終回到第一個地點。到那時，土地將完全恢復其肥力，樹木將大到足以提供有用數量的木材。這是一種可持續的耕作方法，但它的一個很大的缺點是它需要很大的土地面積。從一個地方恢復至少需要四年時間。實際上，一個家庭不需要一塊地，最多需要20塊地。
到達森林邊緣以這種方式耕種的家庭必須在第一個耕作週期中清除大量森林。這條道路可能是由大約2公頃的家庭財產組成的，但卻提供了進入20公頃刀耕火種土地的通道，因為不可避免的是，每個新來的家庭都會進一步侵佔森林。刀耕火種現在是拉丁美洲和非洲森林砍伐的主要原因，也是亞洲僅次於商業耕作的第二大原因。
減少這種耕作方式造成的損害意味著改進耕作方法，使家庭能夠從小得多的土地上養活自己。這在一定程度上是教育問題，但也需要更廣泛的改革。失地農民需要獲得信貸，以便他們能夠購買更好的工具、肥料和改良種子。他們還需要進入市場，在那裡他們可以以公平的價格出售盈餘，以償還貸款。幫助小農也有助於保護森林。
在土地上種植作物可以大大降低土壤侵蝕率，因為植物保護地表，它們的根會結合土壤顆粒，使土壤不太可能移動。許多熱帶土壤正在遭受嚴重的侵蝕，但侵蝕速率差別很大。例如，在巴西，一些土壤每年的侵蝕量為18–20噸/公頃，而厄瓜多爾一些土壤的侵蝕率為200–600噸/公頃，秘魯為15噸/公頃。
幸運的是，土壤對侵蝕的敏感性各不相同。當雨水把土壤沖下斜坡時，就會發生侵蝕，坡度越陡，侵蝕就越嚴重。在陡峭山坡上生長的森林被砍伐的地方，水土流失造成了相當大的危害。在安第斯山脈東坡和喜馬拉雅山脈尼泊爾的森林被砍伐之後，土地遭到嚴重侵蝕。
圖9-3 刀耕火種
當熱帶雨打在森林上時，樹葉阻止了水的下落。它從它們的表面反彈，從葉尖滴落下來，這些葉尖適合排出多餘的水分，然後順著樹幹往下流。大量的雨水在到達地面之前就蒸發了，而真正到達地面的水則非常溫和地滴到地面上。
植被被清除後，地面就失去了保護。暴雨衝擊地表，將土壤顆粒沖下山坡，流入溪流和河流。這是土壤侵蝕，其影響可能是毀滅性的。被侵蝕的土壤被流經地表的水流帶下山。任何障礙物都會將土壤困在其後面，降低侵蝕的嚴重性，但大量的土壤將被沖入河流，使河水變成渾濁的褐色。渾水對水生動物有害，當土壤沉降到河床時，它埋葬了生活在那裡的一些生物。生活在河邊的森林居民依靠捕魚為他們提供高品質的蛋白質。如果被侵蝕的土壤污染了河流，殺死了魚，這些人和那些生活在高地上的人一樣肯定會遭受損失，因為他們的表層土已經消失了。
所有的土壤都會因侵蝕而流失一些土壤。這是一個自然的過程。起伏地形上未受干擾的熱帶森林每年每公頃0.1-4.5噸土壤，在坡地上每公頃流失40噸。這聽起來是個大數目，但它只相當於每年0.01-0.5mm。在一個已經被清理和耕作的斜坡上，每年的侵蝕率可以高達每公頃1122噸，這是典型的熱帶雨林，覆蓋了亞馬遜和剛果盆地的大部分地區。在這些森林中，土壤侵蝕的重要性很小。例如，在亞馬遜河流域，只有8%的土壤易受侵蝕，94%的土壤位於坡度大於30°的地面上，這是一個非常陡峭的坡度。
人為活動使土壤緊實，把礦物顆粒壓得更緊，擠出空氣和水，填滿顆粒之間的微小空間。植物根系難以穿透壓實的土壤，因此土壤壓實會降低植物的生長。這增加了侵蝕的風險，減緩了植被自然返回已被清除然後被遺棄的土地的速度。很明顯，用來空地作業的重型拖拉機和更重的樹木破碎機(它將樹幹切成薄片並將木材碾碎)一定會造成大的損害。一台履帶拖拉機重20-40噸(18-36噸)，一台樹木破碎機重約64公噸。
令人驚訝的是，如果不小心管理，成群的牛馬可能造成比重型機器更嚴重的損害。履帶式拖拉機或壓樹機比馬重得多，但也比馬大得多，與地面接觸的表面積也大得多。機器的重量分佈在與地面接觸的區域。馬的重量也是如此，但只有馬蹄與地面接觸，因此馬的重量壓在更小的面積上。事實上，馬對地面施加的壓力，以單位面積的壓力來衡量，是大型拖拉機的400倍，是樹木破碎機的300倍。牛比馬輕，施加的壓力更小，但這仍然是拖拉機施加的壓力的370倍，是樹木破碎機施加壓力的250倍左右。這種影響是顯而易見的，即使是在世界上的溫帶地區，牲畜通常走的山坡小路已經變成了被雨水沖刷的深谷。
土壤侵蝕可以減少到可接受的最低限度。坡地應保持穩定，例如，在與等高線平行的間隔處，鋪設梯田或種植成行的樹木或灌木，並且土地應始終與斜坡成直角，不得直接上下傾斜。作物應儘快在已清理的土地上播種，以便在最短的時間內使土地裸露。牲畜應在平坦的地面上吃草，而不是在陡坡上，決不允許動物在牧場上停留太久，以致破壞植物覆蓋，使土壤裸露。
圖9-4 土壤侵蝕
熱帶土壤常被深度風化。也就是說，溶解在流經土壤的水中的化學物質與底層岩石發生反應，釋放出植物所需的礦質營養物質，而這些物質已經從土壤中濾出。因此，剩餘的植物養分集中在植被本身和土壤上層，在那裡死的動植物會腐爛。這類土壤據說很古老並且它們通常含有很少的植物養分。例如，在亞馬遜河流域，90%的土壤磷含量太低，而鉀含量只有56%太少，無法維持植物的健康生長。磷和鉀是植物所需量相對較大的兩種營養元素。
深度風化的土壤也傾向於酸性，酸性土壤由於鋁的影響而變得貧瘠。鋁在所有的土壤中都非常豐富，但它與礦物顆粒，特別是粘土中的礦物顆粒有著緊密的化學結合。當流經土壤的水由於溶解在土壤中的物質而變得越來越酸時，酸會除去一些鋁，這些鋁與水發生反應，使其更加酸性。高酸度減緩了植物和動物屍體腐爛的速度。由於熱帶植物依靠有機物的快速分解來獲取營養，減緩分解速度會減少它們所能獲得的營養物質的數量。鋁毒害影響了熱帶低地75%的土壤。
當森林被砍伐時，土壤已經是酸性的，而且本身就貧瘠。大多數植物營養素都存在於活的植物中，如果這些營養素被去除，這些營養素就會丟失。燃燒植被，這是一種常用的整地方法，它會沉積一層灰燼，其中含有大部分的養分，儘管有些會被吹走並流失。
作物比森林中的天然植物有更高的營養需求，因此它們從土壤中吸收更多的養分。當作物收穫時，可食用的部分—塊莖、葉子、莖、果實或種子都被拿走了。剩下的殘渣會被分解，但是植物中最有營養的部分會從作物生長的地方被吃掉。廚房的殘渣可能會被送回現場，但不可避免的是土壤中的養分逐漸流失。由於土壤一開始含有的營養成分很少，不久就枯竭到莊稼歉收的程度。有時在一年之內，很少超過六年之後，農民別無選擇，只能放棄土地，在另一個地方重新開始。
一些熱帶土壤是紅土。也就是說，暴露在空氣中，它們會變成紅土。紅土在地表以下形成一層磚硬材料。它能有效地阻止水的排出，從而增加了洪水的風險，而且由於植物的根系無法穿透紅土層，紅土土壤很薄，很少能支撐植物。
耕作紅土很可能會破壞它作為植物生長的媒介。不過，幸運的是，這種土壤並不是很普遍。大約4%的亞馬遜河流域土壤受到這種問題的困擾，儘管在這個廣闊的地區，4%的面積達到21萬平方公里。
農民需要識別紅土並避免使用，因為它們在農業上是無用的。土壤枯竭是一個可以通過精心耕作、有機物迴圈利用和合理使用化肥來克服的問題。許多研究表明，在熱帶土壤上永續耕作是可能的。