人工林地地力退化及恢复措施探议

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摘要：本文论述人工林地地力退化的研究状况和具体现状，从自然地理环境、人工林木群落的结构和功能、土壤中微生物变化、土壤的理化特征变化、人工林对于营养物的耗损和人工林经营方式等6个方面探计人工林地地力退化的机理。进而提出保护天然植被、因地制宜营造混交林、进行技术改进以及人工施肥，以进行人工林地地力恢复的办法。

关键词：人工林地：地力：退化：恢复

1 人工林的地力研究背景概析

以英国与德国为代表的欧洲国家；随着18世纪以来工业革命的兴起，人口急剧增长，森林被大面积砍伐。我国森林遭到大面积采伐始于20世纪初期。为了满足人们对于木材产品持续不断的需求，各个国家都加速了人工造林的步伐，由此一系列问题也随之产生。例如，生物的多样性下降、人工林地地力退化等。因此，各国的科学家开始致力于这些问题的研究。

1.1 人工林的生产力研究 对于人工林地地力退化的研究，开始于19世纪中期。当时，瑞士与德国林业科学家发现了第2代的挪威云杉林的生产力下降。最早的比较一致的看法是营养原因引发生产力的下降，但具有结论性的意见并没有形成。到了20世纪初期，人工林地地力退化现象引起多国科学家的共同关注，他们进行了长时间的大量研究，先后发表诸多具有价值和见地的文章。20世纪后期到现在，人工林地地力退化的现象已经引起国际社会普遍关注。根据科学家们的研究，人工林中的树木多为短期轮伐，树木对土壤当中的大量养分进行吸收、消耗之后，即被砍伐，或是导致人工林地地力退化最为主要的原因。时下，各个国家正采取一系列行动，试图早日解决这一问题，实现林业可持续发展。

1.2 人工林地地力退化状况 自然人类对土地进行开发和利用，对森林进行砍伐，土地地力退化问题就随着而存在。目前，我国的人工林地地力退化现象较为明显，主要体现为杉木林生长量的退减。同时，杨树、马尾松、长白落叶松、华山松等树种也出现了产量变少现象。人工林存在地力退化、生产力退减、单位面积的产量降低等问题，不利于我国林业可持续发展以及国民经济发展。由此，进行人工林基地的建设、综合治理人工林地退化问题迫在眉睫。

2 人工林地地力退化的机理

2.1 自然的地理环境

土壤的肥力和当地的自然环境、崖石的成分等因素密切相关。在热带条件当中，岩石的矿物风化十分强烈，因此当地存有大量的次生粘土矿物。其中，主要分布在我国热带、亚热带地区的土壤当中的高岭石，即为强烈风化下的产物。高岭石当中的阳离子交换量大约为6cmol/kg，供肥能力、保肥能力都比较低。我国土壤干旱的北方地区，蒙脱石以及伊利石是粘土矿物质的主要成分，保肥能力比高岭石强。

2.2 人工林木群的结构与功能 为保证产量，以往的人工林多为单一的树种种植，群落单一，因而不利于人工林的生态系统物质和能量保留。在树种选择上，针叶树所占比例大。例如，国外栽种的针叶树多为火炬松、湿花旗松、落叶松、欧洲云杉等。我国栽培面积比较大的针叶树有杉木、落叶松、马尾松等。研究表明。针叶树不易掉落枝叶，且枯枝落叶的分解速度慢，因此，树木本身的营养物质归还到土壤中的几率不高。同时，人工林的密度一般较高，且在种树过程中的整地、除草等培育措施容易造成草本层以及林下灌木的严重损失。故此，群落结构单一化为林地地力退化的一大原因。

2.3 土壤中的微生物变化 微生物在土壤的生态系统中起重要作用，它对动植物的残体进行不断分解，使得各种养分回归到土壤中，供给植物再利用。在人工林发展过程中，人工针叶林的纯林地带微生物总量变少、枯枝落叶的分解速率变低、各种微生物数量生变是不争的事实。对土壤的养分循环起积极作用的昆虫以及动物，人工林中的数量比天然林少。

2.4 土壤的理化性质 土壤中肥力的环境因素，即为土壤的理化性质，直接影响土壤对于树木的养分供应。由于人工林的树种单一，树木归还给土壤的养分少，导致土壤的容重增加、结板现象明显，直接影响土壤的透水性以及透气性。同时，容重的大小又对根系分布的密度和均匀性存在影响，进而影响了树木对养分及水分的充分吸收，不利于树木的成长。

2.5 人工林经营方式 人工林为了追求效益最大化，实现短期内的高产，经营方式多不利于土壤养分的正常循环，主要包括：第一，树苗下地之前的整地过程，一般动土多，大量的现有植物被除去，尤其是进行烧山整地，大量的有机物在大火中被烧毁，从而土壤的结构质量下降，土壤当中利于树木生长的营养元素、有机质以及微生物等数量被改变。第二，单一树木的种植方式，尤其是单一针叶树种的种植，不仅使树木归还到土壤中的枯枝落叶少，不易分解为养分，林下的植物也很难存活，从而导致土壤的缓冲能力变弱，林地的肥力无法得到补充。第三，人工林的树木一般为整片砍伐，树木全部利用，这就带走了土壤当中的大量营养元素。同时，采伐活动对土壤的结构造成破坏，地表径流情况发生的品类变大，导致养分的流失。

3 人工林地地力恢复方式

3.1 保护林地中已有的天然植被 一是根据研究，以造林的地块作为单位，造林时保留约占总面积15%-20%的现有植被为宜，尤其要重点保留生态较为脆弱地区的植被，例如易受水流冲刷的河流两岸，以及山脊附近地带。二是造林地的坡度若超过15°，应当沿着等高线的方向每隔100m保留3m植被带。对于天然植被，应当特别保留下阔叶林木，以降低地力退化趋势。三是林下的植被对于保持生态平衡和群落协调有着重要的作用，也应当对其加以保护。

3.2 因地制宜营造混交林 因地制宜植树是国际公认的造林基本原则之一。应当加强对立地的控制，进行林地类型的确定，可选择的有立地、造林树种、划分小班等。在设计环节，国外一般对小班面积进行小范围的划分，例如德国基本上为3hm2，如果局部地区存在差异，也会选择不同的树种。这些做法十分值得我国借鉴。一般情况下，进行块状混合种植简单易行，相邻的小班选择不同的树种，如果能够同时做到阔叶林所占面积超过20%，更有助于取得良好的经济效益、生态效益。

3.3 人工施肥 对于进行林地人工施肥是否能够给提高生产力带来益处，有效地防止地力的退化，一直存在争议。根据最新的研究表明，期限短的工业用材林地地区，可将施肥作为树木培育的基础措施之一，其效益可观，可达到1：2-4或者更高，应当提倡。例如，日本对日本柳杉的施肥进行详细研究，确定树木不同发育阶段施肥的标准，值得借鉴。在我国，施肥技术已经得到普遍推广，且效果喜人。

3.4 林木养护技术创新 一般而言，整地在短期内对于减少杂草、提升土壤透气性有一定的帮助，但容易导致土壤的水肥流失。由此，应当做到尽量少动土，尽量避免干扰植被，以保证土壤的肥力充分，林地长期高产。在坡度为不超过15°的缓坡地带，可采取全恳整地措施，每块地的面积一般不超过10hm2；坡度为15°-25°的地段，需寻找到水平线，然后沿着水平线进行鱼鳞坑、带状形式整地；在地面坡度超过25°的地区，一般不适合作为人工造林区。我国南方进行造林整地时，多采取炼山这一办法，但考虑其负面影响大，应当进行严格控制。

4 结语

据研究，如果方法得当，可以做到避免人工林地地力退化，已经退化了的那些林地甚至可以进行恢复。一般情况下，可以采取以下措施：保护林地中已有的天然植被，尤其为阔叶树种；大量营造块状混交林；少动土，禁止炼山；采取人工施肥措施。

（收稿：2012—11—23）