楊樹人工林退化及恢復策略研究

李 勇，趙柒新

(1.武漢市蔡甸區(qū)洪北林場，湖北 武漢 430100；2.武漢市蔡甸區(qū)林業(yè)科學技術服務中心,湖北 武漢 430100)

1 引言

人們對木材的需求量隨著經(jīng)濟的發(fā)展而不斷增大，為了更好地滿足人們對木材的需求，需要將人工林作為天然林的資源補充，促進人工林的發(fā)展也是當今林業(yè)的發(fā)展趨勢。人工林的植物品種中，楊樹因為適應性強、生長迅速、抗性強等特點在人工林種植中具有顯著的優(yōu)勢，因此成為我國速生豐產(chǎn)林的主要樹種，也是實現(xiàn)用材林定向培育和木材加工利用的主要樹種。楊樹人工林種植的范圍廣泛，近些年來人們對木材的需求大增，為楊樹人工林的培育產(chǎn)業(yè)提供了良好的契機，但是在有限的造林林地的范圍內，只能采用短輪伐期和連作的經(jīng)營方法，由此造成楊樹人工林的退化。近些年各大林場也是如此，一方面，楊樹人工林在速生豐產(chǎn)；另一方面，這些楊樹林地的地力處于衰退的狀態(tài)。研究楊樹人工林退化的表現(xiàn)和具體原因便于提出楊樹人工林的恢復策略，從而為滿足人們對木材的需求提供重要方法依據(jù)。

2 楊樹人工林概況

楊樹人工林是我國主要速生豐產(chǎn)林的重要樹種，其種植范圍廣闊，包括整個華東地區(qū)和華北地區(qū)以及黃河流域都有種植。楊樹人工林目前的培育方式較為單一，主要采用短論伐期和連作的經(jīng)營方式，以此達到永續(xù)經(jīng)營和連續(xù)利用的效果，以保證最終能夠滿足市場對木材的大量需求。出現(xiàn)這種不顧地力衰退也要連續(xù)經(jīng)營的楊樹人工林經(jīng)營方式，還有一個現(xiàn)實的因素是我國用于造林的林地有限。當前，我國楊樹人工林大多具有土壤肥力下降、土壤理化性質變化的現(xiàn)象，呈現(xiàn)出方方面面的問題。比如林分生長表現(xiàn)衰退，主要是楊樹面對各種自然干擾，具有較差的抗逆能力，尤其是對病蟲害的發(fā)生束手無措。再比如多樹種出現(xiàn)枯死現(xiàn)象，楊樹人工林多數(shù)立地條件差，具有較低的土壤肥力，再加上其他方面因素的影響，造成樹木大面積枯死。還有人工林發(fā)展不平衡，單一樹種造成物種發(fā)展不均衡。林分機構單一也是楊樹人工林目前出現(xiàn)的問題之一，具體是指森林或林場結構不合理，不同年齡段的林木所占比例不均衡，最終導致森林的生態(tài)功能相對較差。

3 人工林退化的相關概念

所謂的人工林是指一種特殊的生物群落，具體特殊之處表現(xiàn)在人為控制下。人工林的生態(tài)系統(tǒng)并不穩(wěn)定，主要原因在于其結構簡單、物種單一，并且受到人類活動很大的影響。關于人工林退化的相關概念主要有土地退化和林地地力衰退、人工林長期生產(chǎn)力維持。

土地退化指的是在不合理的土地生產(chǎn)條件下造成土地在數(shù)量和質量上的破壞。林地地力衰退指的是林地的生產(chǎn)力下降，主要指林地由于土壤肥力下降等造成的林木生產(chǎn)能力的下降。人工林長期生產(chǎn)力維持的定義目前在學術界尚沒有定論，關于這方面的研究內容較為廣泛，從發(fā)表的文獻上來看，對人工林長期生產(chǎn)力維持的研究側重于連作的生產(chǎn)力等原因所引起的土壤質量的改變等。

4 楊樹人工林退化情況分析

4.1 退化情況

林場退化的表現(xiàn)是多方面的，其中最為直接的體現(xiàn)便是人工林生產(chǎn)力下降。林場所種植的楊樹品種主要是意楊，通過實踐和理論研究發(fā)現(xiàn)，與第2代人工林相比，林場意楊第3代、第4代人工林的平均胸徑分別下降43.6%、54.8%；平均樹高分別下降23.5%、43.2%。

其次，林場退化表現(xiàn)為林地土壤理化性質惡化。同第1代楊樹人工林相比，第2代楊樹人工林的土壤透氣性較差、土壤pH值有所提升，呈現(xiàn)堿化趨勢。最后，林場林地養(yǎng)分逐漸匱乏，表現(xiàn)在隨著人工林經(jīng)營年限、連作代數(shù)的增加，大量營養(yǎng)元素被消耗，從而引起地力衰退。

4.2 退化原因

楊樹人工林退化的原因是多方面的，造成林場楊樹人工林退化的主要因素是以下幾個方面。

4.2.1 病蟲害嚴重

林場楊樹人工林病蟲害現(xiàn)象較為嚴重，由此導致的楊樹人工林被毀是一個大面積范圍內的現(xiàn)象，從而導致人力、物力、財力的損失。意楊是烘焙林場主要種植的楊樹人工林品種，其受到云斑天牛的危害高達80%。楊樹人工林病蟲害嚴重的原因主要在于：首先，特殊地域特殊氣候條件，造成楊樹病蟲害的發(fā)生；其次，林場中的楊樹抵抗病蟲害的能力較弱，這同林場大面積栽植單一系林木有著直接的聯(lián)系，病蟲災害發(fā)生頻繁；再次，林場工作人員對病蟲害的認識存在不足之處，沒能在第一時間采取防治楊樹病蟲害的措施，造成林木生長的退化。

4.2.2 林場管理不合理

林場對楊樹人工林實行的管理方式是粗放的經(jīng)營方式，不論是對其的栽培還是具體的管理都是不合理的，管理不善是造成林地退化的一個主要原因。目前林場楊樹人工林栽植的地理位置多在立地條件差、土壤肥力低的沙荒地、丘陵地，這些地段的含水量偏低，難以滿足楊樹人工林對水分的需求；而且這些地段的土壤也難以達到楊樹人工林所需要的疏松透氣的要求。此外，林木生產(chǎn)量下降還同植物品種選擇不恰當有關。植物種植密度是否合理、撫育措施是否到位都是影響林木生產(chǎn)力的重要因素。林木植物栽培密度過大，就會造成林木遮擋光照，使林下植物所獲取的營養(yǎng)空間變小。最終導致的后果就是林下灌木和草本植物的生物多樣性不足。

4.2.3 楊樹的化感作用

楊樹的化感作用與楊樹的生長繁衍有著緊密的聯(lián)系。在根際土壤中一些酚酸物質的逐代累積會造成楊樹人工林的地力衰退，并且對楊樹的光合作用、呼吸作用等生理功能都產(chǎn)生不利影響，對楊樹的根系生長發(fā)育同樣具有破壞性作用，導致楊樹人工林生長量的減小。不僅如此，連作楊樹人工林土壤中酚酸物質的累積對林地土壤微生物數(shù)量、酶活性均有不利影響，導致土壤物理結構的惡化，對林地養(yǎng)分循環(huán)造成不良干擾，加速楊樹人工林地力衰退。另外，楊樹人工林土壤還會因為機酸類同金屬元素形成的螯合物對土壤pH值的降低而酸化，從而降低微生物多樣性，使林木生產(chǎn)力下降。相關研究發(fā)現(xiàn)，高濃度酚酸類物質會對楊樹幼苗根系的平均根面積、平均根長等造成不利影響，嚴重的還會造成樹幼苗根尖壞死。

5 楊樹人工林的生態(tài)恢復策略

5.1 加強對楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)的管理

林場楊樹人工林經(jīng)營管理成功的一個重要保障就是要做好楊樹人工林的生態(tài)系統(tǒng)管理，只有維護好楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)的平衡，才能保護林地生物遺傳的多樣性。具體的管理措施包括：對原有的天然植被加以保護，在原有林地植被的基礎上造林，可以有效保持現(xiàn)有林地的生態(tài)平衡和群落協(xié)調。

5.2 生物多樣性保護

為了保護生物多樣性，采取的主要方法是經(jīng)常性地對楊樹和其他植物進行輪作。對于林場的土壤而言，連栽大大加劇了地力衰退，所以應當避免楊樹的多代連作，以使楊樹人工林的土壤條件得到改善，減少楊樹根際化感酚酸類物質的積累，提高土壤活力，豐富土壤微生物種類。相關研究表明，楊樹與不同樹種混栽所包含的土壤微生物量碳和微生物量氮相較于純楊樹林要高得多。綜上，林場可以通過混栽楊樹、玫瑰、沙棘來保障生物多樣性。

5.3 生產(chǎn)力調控

地力衰退會對楊樹生產(chǎn)力產(chǎn)生不良的影響，為了更好地調控楊樹人工林的生產(chǎn)力，應當采取恢復地力的措施，同時采用科學的經(jīng)營方式形成生態(tài)林業(yè)的良性循環(huán)。林地間作就是一種通過對林場地力、空間進行充分利用，從而改善林場土壤理化性質的方法，進一步提高林木產(chǎn)量。此外，不同林齡的楊樹復合系統(tǒng)比單作的林場表現(xiàn)出更強的吸收、固定碳的能力，所以可以推廣使用農(nóng)林復合生態(tài)系統(tǒng)，以提高楊樹人工林生產(chǎn)力。綜上，在合理選擇間作對象的基礎上采用林草間作或林藥間作的復合經(jīng)營模式，能夠改善土壤理化性質、提高楊樹生產(chǎn)力。

6 結語

楊樹人工林退化是一個普遍的現(xiàn)象，在世界范圍內都存在，這一問題引起了我國相關部門和廣大林業(yè)工作者的高度重視。純林連栽經(jīng)營模式是造成楊樹人工林地力退化的一個主要原因，但是考慮到我國國情和林情，這種狀況在短期內仍將存在下去。隨著研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)可以通過一些方法措施來改變楊樹人工林退化的現(xiàn)象，比如采取加強對楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)的管理、生物多樣性保護、生產(chǎn)力調控的策略便于楊樹人工林恢復良性的生態(tài)系統(tǒng)，改善林場的土壤性質，增加土壤酶活性，從而實現(xiàn)楊樹人工林的可持續(xù)經(jīng)營。