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地力衰退的实质就是人类生产活动干扰了土壤形成和熟化过程,影响或改变了其进展方向。这并不是林业上的特殊问题,在农业、林业和园艺3个植物栽培领域中,这个问题的性质虽然不同,但是实质上是一致的。在林业,人工林地力衰退对木材培育基地的可持续发展产生不利影响,人们对这一问题采取的措施概括起来有以下几方面:调整林分结构,促进林下植物生长;采取生物措施,提高自然培肥;采用施肥措施,提供营养元素;废弃不科学营林措施;实施生态系统管理等等。
1 调整林分结构,发挥林下植物功能
林下植物是人工林植物群落结构中重要组成部分,有重要的群落学作用和生态功能。林下植被的养分含量较高,一般情况下草本>灌木>乔木。同时,林下植被的凋落物分解较快。研究结果表明,杉木凋落物中混合林下植物凋落物可以加速杉木叶的分解。丰富的林下植被促进了人工林生态系统营养元素良性循环,提高了表层土壤营养元素含量。促进林下植物的良好生长发育与营造混交林的作用相似,而又简便易行。促进林下植物生长的方法主要是通过抚育间伐,调整林分密度,减少林分郁闭度,提高透光度等。林下植物属于立地上乡居植物,在协同进化过程中,与土壤及其它环境达到了协调一致。林下植物的恢复和良好的生长能够维护土壤生态系统的进展过程,防止逆向过程的发生。
2 采取生物措施,提高自然培肥能力
采用生物措施,提高人工林的自然培肥能力,以阻止人工林的地力衰退是比较普遍的方法。主要途径是营造混交林、间种豆科植物和绿肥植物、利用固氮微生物等。
在东北东部山区,落叶松可与水曲柳等混交。混交阔叶树可改善营养元素生物小循环,改善土壤的物理化学性质和生物化学特性,促进土壤微生物良好生长繁殖,在清理林地和整地时,应尽量保留林地上的阔叶树和灌木,形成半人工半天然的松阔混交林。
在人工林内栽植豆科植物和绿肥植物也是改善人工林土壤肥力经常采用的方法,澳大利亚为维持第二代人工林生产力采取的经营策略之一就是人工林中间种羽扇豆。在美国西北部贫瘠的土地上,花旗松与红赤杨混交可改善土壤肥力状况;刺槐与杨树混交可大大提高杨树的生长量;落叶松人工林和云杉人工林中可混交锦鸡儿、东北赤杨。
3 合理施用肥料,补充养分消耗
关于人工林施肥以提高林分生产力,防止地力衰退,是个有争论的问题。有些学者认为,人工林耗氧数量很少,连栽不至于导致地力衰退,因此不应采取施肥的措施。还有一些学者认为,施肥是维持人工林长期生产力,防止地力衰退的有效措施。刘寿坡等对意大利214杨做了施肥试验,结果表明,施肥不仅促进了林木生长,而且施肥改善了土壤物理性质和养分状况。闻殿墀等研究了红松、落叶松、樟子松幼林施肥效果,结果表明,施肥促进了林木生长。林业发达国家普遍采取施肥的措施,瑞典森林施肥面积占森林总面积的2/3,英国占1/3;南朝鲜、日本、新西兰等国家人工林施肥面积较大。日本对日本柳杉(Cryptomeria japonica)的施肥技术研究得比较详细,确定了不同生长发育阶级(幼龄、中龄、成熟)施肥标准。
笔者认为,施肥必须因地因林而异,对于一般的速生丰产林来说,由于轮伐期较长,栽培面积又相当大,在我国目前的经济状况下确实难以实现,而对于中短轮伐期和超短轮伐期工业人工林来说,为了木材培育基地的持续发展,施肥实为一条可行的措施。但是,在采取施肥措施时应该因地因树制宜,并充分考虑经济效益和肥料资源。
4 采取科学营林措施
采伐剩余物是土壤有机质的重要来源,对土壤的熟化过程和维护土壤肥力方面具有非常重要的作用。采伐剩余物的处理是不炼山造林的关键技术。尽量保存采伐剩余物,可将小径木、大枝桠等取出,剩余部分平铺于采伐迹地上,或带状堆腐。采用带状堆积采伐剩余物,就是沿水平方向带状堆积采伐剩余物,带宽1-1.5米,带距1-1.2米,带间定点挖穴,回表土造林。在清理造林地时,可用化学除草方法代替火烧。在杉木造林整地时,放弃全垦整地,采用穴垦整地。在造林初期抚育时,保留对林木无害的灌木和草本植物,以减少水土流失。
另外,尽量减少采伐、集材过程中机械对林地土壤的压实范围,改大面积皆伐为小面积块状皆伐。
5 实行生态系统管理
人工林土壤生态系统是由植物、动物和土壤有机体等三个库或分室所组成,通过人为调节,使森林土壤生态系统的内部机制(生物结构、食物链中的分解与还原、土壤养分循环与转换、物流能流畅通等功能)与外界压力(适度利用程度)维持一个相对稳定的生态平衡。通过对人工林的遗传控制、环境控制、密度控制、群落结构控制及维持和提高土壤肥力等技术途径,达到森林的各子系统之间、森林与环境之间关系的协调,森林内外生态的平衡,充分利用光能和地力,从而使人工林稳定高产。
众所周知,我国林区可采森林资源急剧减少,为解决这个问题加快了人工林發展步伐。但是,随着人工林的增加,地力衰退也日益明显。当前如何持久地维持人工林高的生产力、防止地力衰退,已成为林业界普遍关切的问题。有关人工林地力衰退的研究和采取的技术措施需要不断研究和提高,力争在理论上和实践上有新突破,实现林业的可持续发展。
参考文献
〔1〕陈楚莹等.改善杉木人工林的林地质量和提高生产力的研究.应用生态学报.1990.1(2):97~106
〔2〕盛炜彤.杉木人工林的地力衰退及防止技术.人工林地力衰退研究.北京:中国科学技术出版社.1992
〔3〕朱守谦,朱军.人工林地力衰退原因及解决对策.人工林地力衰退研究.北京:中国科学技术出版社.2002
〔4〕徐化成.关于人工林的地力下降问题.世界林业研究.2002
〔5〕陈炳浩.我国人工林土地退化的现状、原因与防治对策.人工林地力衰退研究.北京:中国科学技术出版社.2002
〔6〕王文章等.长白落叶松人工纯林与天然水曲柳混交生理特性的研究.植物研究.2007
1 调整林分结构,发挥林下植物功能
林下植物是人工林植物群落结构中重要组成部分,有重要的群落学作用和生态功能。林下植被的养分含量较高,一般情况下草本>灌木>乔木。同时,林下植被的凋落物分解较快。研究结果表明,杉木凋落物中混合林下植物凋落物可以加速杉木叶的分解。丰富的林下植被促进了人工林生态系统营养元素良性循环,提高了表层土壤营养元素含量。促进林下植物的良好生长发育与营造混交林的作用相似,而又简便易行。促进林下植物生长的方法主要是通过抚育间伐,调整林分密度,减少林分郁闭度,提高透光度等。林下植物属于立地上乡居植物,在协同进化过程中,与土壤及其它环境达到了协调一致。林下植物的恢复和良好的生长能够维护土壤生态系统的进展过程,防止逆向过程的发生。
2 采取生物措施,提高自然培肥能力
采用生物措施,提高人工林的自然培肥能力,以阻止人工林的地力衰退是比较普遍的方法。主要途径是营造混交林、间种豆科植物和绿肥植物、利用固氮微生物等。
在东北东部山区,落叶松可与水曲柳等混交。混交阔叶树可改善营养元素生物小循环,改善土壤的物理化学性质和生物化学特性,促进土壤微生物良好生长繁殖,在清理林地和整地时,应尽量保留林地上的阔叶树和灌木,形成半人工半天然的松阔混交林。
在人工林内栽植豆科植物和绿肥植物也是改善人工林土壤肥力经常采用的方法,澳大利亚为维持第二代人工林生产力采取的经营策略之一就是人工林中间种羽扇豆。在美国西北部贫瘠的土地上,花旗松与红赤杨混交可改善土壤肥力状况;刺槐与杨树混交可大大提高杨树的生长量;落叶松人工林和云杉人工林中可混交锦鸡儿、东北赤杨。
3 合理施用肥料,补充养分消耗
关于人工林施肥以提高林分生产力,防止地力衰退,是个有争论的问题。有些学者认为,人工林耗氧数量很少,连栽不至于导致地力衰退,因此不应采取施肥的措施。还有一些学者认为,施肥是维持人工林长期生产力,防止地力衰退的有效措施。刘寿坡等对意大利214杨做了施肥试验,结果表明,施肥不仅促进了林木生长,而且施肥改善了土壤物理性质和养分状况。闻殿墀等研究了红松、落叶松、樟子松幼林施肥效果,结果表明,施肥促进了林木生长。林业发达国家普遍采取施肥的措施,瑞典森林施肥面积占森林总面积的2/3,英国占1/3;南朝鲜、日本、新西兰等国家人工林施肥面积较大。日本对日本柳杉(Cryptomeria japonica)的施肥技术研究得比较详细,确定了不同生长发育阶级(幼龄、中龄、成熟)施肥标准。
笔者认为,施肥必须因地因林而异,对于一般的速生丰产林来说,由于轮伐期较长,栽培面积又相当大,在我国目前的经济状况下确实难以实现,而对于中短轮伐期和超短轮伐期工业人工林来说,为了木材培育基地的持续发展,施肥实为一条可行的措施。但是,在采取施肥措施时应该因地因树制宜,并充分考虑经济效益和肥料资源。
4 采取科学营林措施
采伐剩余物是土壤有机质的重要来源,对土壤的熟化过程和维护土壤肥力方面具有非常重要的作用。采伐剩余物的处理是不炼山造林的关键技术。尽量保存采伐剩余物,可将小径木、大枝桠等取出,剩余部分平铺于采伐迹地上,或带状堆腐。采用带状堆积采伐剩余物,就是沿水平方向带状堆积采伐剩余物,带宽1-1.5米,带距1-1.2米,带间定点挖穴,回表土造林。在清理造林地时,可用化学除草方法代替火烧。在杉木造林整地时,放弃全垦整地,采用穴垦整地。在造林初期抚育时,保留对林木无害的灌木和草本植物,以减少水土流失。
另外,尽量减少采伐、集材过程中机械对林地土壤的压实范围,改大面积皆伐为小面积块状皆伐。
5 实行生态系统管理
人工林土壤生态系统是由植物、动物和土壤有机体等三个库或分室所组成,通过人为调节,使森林土壤生态系统的内部机制(生物结构、食物链中的分解与还原、土壤养分循环与转换、物流能流畅通等功能)与外界压力(适度利用程度)维持一个相对稳定的生态平衡。通过对人工林的遗传控制、环境控制、密度控制、群落结构控制及维持和提高土壤肥力等技术途径,达到森林的各子系统之间、森林与环境之间关系的协调,森林内外生态的平衡,充分利用光能和地力,从而使人工林稳定高产。
众所周知,我国林区可采森林资源急剧减少,为解决这个问题加快了人工林發展步伐。但是,随着人工林的增加,地力衰退也日益明显。当前如何持久地维持人工林高的生产力、防止地力衰退,已成为林业界普遍关切的问题。有关人工林地力衰退的研究和采取的技术措施需要不断研究和提高,力争在理论上和实践上有新突破,实现林业的可持续发展。
参考文献
〔1〕陈楚莹等.改善杉木人工林的林地质量和提高生产力的研究.应用生态学报.1990.1(2):97~106
〔2〕盛炜彤.杉木人工林的地力衰退及防止技术.人工林地力衰退研究.北京:中国科学技术出版社.1992
〔3〕朱守谦,朱军.人工林地力衰退原因及解决对策.人工林地力衰退研究.北京:中国科学技术出版社.2002
〔4〕徐化成.关于人工林的地力下降问题.世界林业研究.2002
〔5〕陈炳浩.我国人工林土地退化的现状、原因与防治对策.人工林地力衰退研究.北京:中国科学技术出版社.2002
〔6〕王文章等.长白落叶松人工纯林与天然水曲柳混交生理特性的研究.植物研究.2007