人工林地力的衰退與維護(hù)研究現(xiàn)狀與趨勢

張昌順，李　昆

(中國林科院資源昆蟲研究所，昆明650224)

摘　要:人工林地力的衰退與維護(hù)是一世界性問題，本文在查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，介紹了國內(nèi)外人工林地力衰退狀況，從人工林群落結(jié)構(gòu)及其功能、土壤微生物種群區(qū)系變化、植物自身毒素、栽培措施等方面分析了地力衰退產(chǎn)生的原因，同時提出了保護(hù)林下植被，調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，混農(nóng)林業(yè)、混交，輪作與休閑，林地施肥與土壤改良等措施維護(hù)地力；概述了人工林地力衰退研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞:人工林；地力衰退；地力維護(hù)

由于人類對自然資源掠奪式地開采利用，生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，可供人類利用的自然資源急劇減少，而人類對原材料資源需求卻不斷增長。森林作為可再生資源，在能源日益短缺、環(huán)境每況日下的今天，已倍受世界各國的關(guān)注^［1］。發(fā)展人工林特別是熱帶、亞熱帶地區(qū)發(fā)展速生豐產(chǎn)林已成為世界林業(yè)發(fā)展的一種趨勢。但人工林發(fā)展也出現(xiàn)了許多弊端，其中主要是人工林地力下降，從而引起其長期生產(chǎn)力的下降，以及由于樹種單一而引起的病蟲害增加、生物多樣性極差、生態(tài)穩(wěn)定性差等，這使林學(xué)家們對人工林能否維持多代高生產(chǎn)力表示了極大的擔(dān)憂^［2］。我國人工林面積約占世界1/4，且地力衰退在我國非常普遍。本文就目前人工林地力衰退問題作一綜述，并提出地力維護(hù)的對策。

1　國內(nèi)外人工林地力衰退研究狀況

人工林地力衰退是一世界性的問題。人工林地力問題最早發(fā)現(xiàn)于19紀(jì)初，有人稱其為“第二代效應(yīng)”^［2］。當(dāng)時在歐洲，尤其在德國和瑞士，為了提高林木的單產(chǎn)，紛紛將天然闊葉林改變?yōu)獒樔~人工林，特別是人工云杉林。早在1833年和1869年德國對第二代云杉人工林進(jìn)行調(diào)查時發(fā)現(xiàn)了云杉林連載生產(chǎn)力下降。1923年Weidemann報道了薩克松地區(qū)第二、三代云杉林產(chǎn)量下降的很嚴(yán)重。土壤生產(chǎn)力變化一直是林學(xué)界關(guān)心的問題^［4］，二戰(zhàn)后，隨著工業(yè)化生產(chǎn)的發(fā)展，人工林面積不斷擴(kuò)大，人們更加普遍地認(rèn)識到這一問題。Roth(1943)和Kasa(1947)報道了瑞士和挪威云杉人工林有類似情況。繼之在印度和爪哇關(guān)于柚木，在日本關(guān)于日本落葉松，在澳大利亞關(guān)于銀樺^［5］，在澳大利亞和新西蘭關(guān)于輻射松^［6–8］，在南非關(guān)于桉樹^［9］，都有因連栽導(dǎo)致地力衰退和生產(chǎn)力下降的報道。Keeves(1966)^［9］指出:雖然輻射松在澳大利亞南部第一代生長非常好，但到第二代則在85%的土地上生產(chǎn)力平均下降25%，短輪伐期使地力日益下降。對造成人工林地力衰退的原因，國外也有一些報道^［10］。Buison^［11］等(1986)在澳大利亞研究表明:短輪伐期、造成地力下降的情況越嚴(yán)重，這主要是由于木材取走大量的營養(yǎng)元素。J.evans^［2］認(rèn)為，地力衰退問題并不是林業(yè)上的特殊問題和現(xiàn)象，在農(nóng)業(yè)、林業(yè)和園藝等植物栽培領(lǐng)域中，這一問題的性質(zhì)雖然不同，而實質(zhì)卻是一致的。對于地力衰退，大多數(shù)國家采取了相應(yīng)的措施。

我國人工林發(fā)展成績斐然，然而人工林地力衰退在我國普遍存在，南方17個省(市)都不同程度地存在著杉木人工林地力下降的問題^［12］。在長期的人工林經(jīng)營中，林業(yè)研究者們相繼報道了杉木、木麻黃、落葉松、馬尾松、桉樹、楊樹等人工林存在地力衰退、生產(chǎn)力下降的趨勢^［13］，特別是杉木人工林，一代不如一代普遍存在。據(jù)馮宗煒等(1980)^［14］在會同地區(qū)的研究表明:杉木林地土壤肥力和土壤微生物數(shù)量隨著杉木林齡的增加而降低，造林后19年，在0～60cm的土層中N、P、K含量分別為造林前土壤含量的43.6%、24.3%和43.2%，土壤微生物為造林前土壤微生物總數(shù)量的91.6%。此后方奇(1987)^［15］對杉木栽培的頭耕土、二耕土、三耕土土壤養(yǎng)分狀況調(diào)查時發(fā)現(xiàn):15年生頭耕杉木林土壤肥力與常綠闊葉林相比，杉木林有機(jī)質(zhì)與全N、P、K分別下降了45%、38%、42%和32%，速效N、P、K分別下降了28%、38%和18%，土壤A+B層厚度下降4.3%，約3㎝；土壤容重、pH值稍有增大。而二、三耕杉木林土壤與頭耕地相比，土壤pH值分別下降4.6%和2.9%，有機(jī)質(zhì)分別下降21%和9%，全N均下降23%，二耕地全P比頭耕地下降14.6%，然而三耕地上升22.9%；二、三耕地速效N分別下降5.8%和1.0%，速效P分別下降8.3%和1.66%，速效K分別下降7.0%和5.5%。盛煒彤研究發(fā)現(xiàn):隨著杉木林連栽代數(shù)的增加，除多酚氧化酶外，土壤酶活性下降。而土壤多數(shù)酶，如蛋白酶、轉(zhuǎn)化酶、脲酶、酸性磷酸酶、過氧化氫酶和過氧化物酶等在土壤有機(jī)質(zhì)的分解、轉(zhuǎn)化以及營養(yǎng)元素的供應(yīng)過程中都起著關(guān)鍵的作用，這些酶活性的下降直接影響到物質(zhì)轉(zhuǎn)化和養(yǎng)分的供應(yīng)^［16］。

綜上所述，人工林地力衰退是一個世界性的問題，在我國呈日趨嚴(yán)重的趨勢，此問題不解決，我國將不僅遭受嚴(yán)重的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)雙重懲罰，林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展必將受挫。

2　人工林地力衰退的原因

各樹種人工林地力衰退原因各異，各國學(xué)者對此先后提出數(shù)10種假說，如養(yǎng)分虧缺、養(yǎng)分紊亂、土壤中毒、土壤酸化、化感作用^［17］、綜合生態(tài)脅迫假說^［18］和植物自身毒素^［19］等。姚茂和認(rèn)為人工林地力衰退的原因是多方面的，在宏觀上受氣候(包括大氣污染)、地貌、地形條件的影響。由于自然地理和生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部存在差異，熱帶、亞熱帶地區(qū)的人工林比溫帶地區(qū)人工林易發(fā)生衰退；在微觀上，人工林的地力衰退與土壤、營林措施、人工林群落結(jié)構(gòu)及造林樹種本身有關(guān)，其中不合理的育林措施是導(dǎo)致地力衰退的最直接原因^［20］。但究其原因，有以下幾方面。

2.1　人工林樹種單一、針葉化、結(jié)構(gòu)簡單導(dǎo)致功能降低

森林是依靠不斷與外界交換物質(zhì)和能量來維持系統(tǒng)的有序的耗能結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，系統(tǒng)的多樣性大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、與環(huán)境交換物質(zhì)和能量的方式、途徑多樣、數(shù)量繁多就能增大系統(tǒng)的負(fù)熵流，起著減緩熵的作用，形成穩(wěn)定有序的耗能結(jié)構(gòu)。人工林以培育目的樹種為絕對優(yōu)勢樹種組成的偏途頂級群落，培育樹種的生物學(xué)特性和生態(tài)學(xué)特性決定了人工林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動。我國人工林針葉化嚴(yán)重，1999年全國森林資源清查發(fā)現(xiàn)，我國人工林中針葉樹比重為53.8%，南方有些省份高達(dá)95%以上，且針葉樹多為松杉又多栽于山區(qū)，其對地力維護(hù)遠(yuǎn)不如闊葉樹。人工林多營造成純林，樹種單一、林分結(jié)構(gòu)簡單，群落結(jié)構(gòu)簡單意味著組成樹種的生態(tài)習(xí)性、生態(tài)位、同化特性以及與外界物質(zhì)和能量交換特性高度一致，造成系統(tǒng)多方面多樣性下降，緩沖能力減弱，生態(tài)環(huán)境變化聚積和疊加。據(jù)朱守謙研究，貴州梵凈山長綠闊葉林喬木層的物種豐富度為30.7±5.8種，雷公山為21.7±5.8種，茂蘭為27.8±10.6種，即使到達(dá)海拔2100～2350m的梵凈山冷杉鐵杉闊葉混交林，其物種豐富度也達(dá)11.4±2.8種，而典型的人工純林物種豐富度僅為1.0^［21］。

2.2　土壤微生物種群區(qū)系的變化

土壤微生物是生態(tài)系統(tǒng)中的分解者，在物質(zhì)循環(huán)中起著關(guān)鍵性作用。人工林特殊的群落結(jié)構(gòu)形成了獨特的林下環(huán)境，人工林郁閉后，林分郁閉度近1.0，林內(nèi)光照不足、溫度較低、濕度較大，形成了獨特的森林小氣候，造成森林土壤動物和微生物種類數(shù)量的減少。我國林學(xué)界對此有較為深入的研究。楊承棟等人報道過二代杉木林土壤中細(xì)菌、放線菌和真菌低于一代林，且在種、屬上差異顯著，特別是真菌的屬種分布差異發(fā)生了質(zhì)的變化，在根際土壤中，土壤桿菌在二代杉木林土壤細(xì)菌所占的比例明顯低于一代，表明土壤性質(zhì)劣化，二代林的氨基酸種類、游離糖含量明顯少于一代林，土壤組成結(jié)構(gòu)也存在明顯差異^［23］。土壤微生物的減少，降低了營養(yǎng)元素生物循環(huán)中凋落物的分解，從而對營養(yǎng)元素生物循環(huán)產(chǎn)生深刻的影響。

2.3　人工林自身毒素積累的影響

眾多研究表明，一些樹種某些器官中或這些器官殘體分解過程中，以及這些樹種根際微生物在其生命活動過程中均存在、產(chǎn)生和分泌某些物質(zhì)，這些物質(zhì)對自身種子的萌發(fā)生長起抑制，且這些物質(zhì)在樹種長期的生命活動過程中，在土壤中不斷積累，進(jìn)而對其連作更新的自身幼苗的生產(chǎn)起抑制作用^［19］。Chou通過對土壤和根系混合的水浸提液的實驗證明輻射松老根明顯抑制新一代輻射松幼苗根際微生物的正?；顒樱瑥亩拗聘档纳L和導(dǎo)致新生枝條的萎縮^［24］。大量研究表明，對植物生長產(chǎn)生不利作用的物質(zhì)主要是酚類化合物，陳竑竣認(rèn)為:多酚類物質(zhì)在杉木林地中積累嚴(yán)重，由此造成杉木生產(chǎn)力下降^［25］。

2.4　經(jīng)營撫育管理措施的影響

2.4.1　樹種連栽

到目前為止，已有大量關(guān)于樹種連栽對森林以及立地持續(xù)生產(chǎn)力影響的研究報道。雖然仍無充分證據(jù)證明用針葉樹替代闊葉林或混交林一定會導(dǎo)致立地生產(chǎn)力下降，但一些研究者仍然堅持認(rèn)為某些樹種本身會導(dǎo)致立地生產(chǎn)力下降。Weideman(1923)報道了德國下薩克森地區(qū)連栽的第二代和第三代云杉林的生長有相當(dāng)大的下降^［4］。盛煒彤等(1992)在對我國杉木人工林地力衰退問題的研究中發(fā)現(xiàn):地力衰退問題在常綠闊葉林采伐后種植杉木開始就出現(xiàn)了，而連栽更是加劇了地力的衰退，研究表明連栽杉木林的土壤有機(jī)質(zhì)、土壤養(yǎng)分含量、土壤腐殖質(zhì)層厚度以及土壤養(yǎng)分儲存量等一代比一代差，并導(dǎo)致土壤微生物數(shù)量和種類的改變，土壤酶活性的降低，最終使林分生產(chǎn)力逐代降低^［26］。

2.4.2　煉山

Johnston(1998)認(rèn)為火極大地影響林地養(yǎng)分富余程度，對長期立地生產(chǎn)力的管理有很大的影響。高密度火消耗大量碎片和林褥，降低土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量，特別是沙質(zhì)土，相反低密度火對土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量影響較小。煉山影響著土壤化學(xué)變化和立地植被再生，燃燒土層越深pH值變化越大。10年后礦化土層pH值回到燃燒前的水平；燃燒后交換性Ca增大2倍，10年后回到燃燒前水平。雖然N在所有礦化土層中增加，但是堿性N在有機(jī)土層中降低50%，10年后仍然增加；除Ca、N、pH快速增加外，土壤化學(xué)變化小，10年后能夠恢復(fù)到燃燒前水平^［27］。煉山使大量采伐剩余物突然釋放大量的能量，使大量的有機(jī)碳和營養(yǎng)元素移出跡地生態(tài)系統(tǒng)。楊玉盛(1997)研究表明:27年生杉木采伐后干和皮移走損失的N、P、K分別為597.27㎏/hm²、43.48㎏/hm²和15.40㎏/hm²。煉山后土壤營養(yǎng)元素?fù)p失N為307.08㎏/hm²，P為28.20㎏/ hm²，K為188.60㎏/hm²；在杉木一個輪伐期中，生態(tài)系統(tǒng)N、P、K凈損失966㎏/hm²，而煉山造成的損失占總損失的比例最大，其中N占N總損失量的63%，P占總損失量的60%^［28］。另外，煉山對土壤動物種群密度和生物量影響結(jié)果表明:煉山會使土壤動物密度顯著減少，動物活動不僅促進(jìn)凋落物的分解，而且改善土壤物理性質(zhì)等都說明煉山對土壤肥力產(chǎn)生不利的影響。

2.4.3　造林整地及幼林撫育

整地、撫育是人工林營造時常用的方法。由于其減少了雜草及非目的樹種的競爭，改善了土壤物理性質(zhì)，并且在一定程度上改善了土壤營養(yǎng)狀況，有提高造林成活率和促進(jìn)幼林生長的效果。但是，如果方法或強(qiáng)度控制不當(dāng)，就會加速土壤有機(jī)質(zhì)的礦質(zhì)化和水土流失。Var.Goor曾經(jīng)報道過一次深撫50cm深，可造成干灼的砂土森林土壤有機(jī)質(zhì)和N的大量流失，多年后由耕作層損失的有機(jī)質(zhì)和N達(dá)30%。因此，荷蘭、丹麥、德國都放棄了集約整地的做法^［29］。在我國南方人工林經(jīng)營較為集約，多用全墾整地造林，因此造成大量營養(yǎng)元素?fù)p失和水土流失。馬慶祥等^［30］研究表明，擴(kuò)穴連帶撫育，大于快狀撫育大于不撫育的土壤侵蝕量，該地區(qū)在第一代輻射松林被皆伐后，對立地進(jìn)行了撩壕處理，在撩壕處理的地方，由于采伐剩余物和表土層被攪動，主要是養(yǎng)分的原因造成材積生長量下降了將近40%，其研究結(jié)果說明了撩壕種植處理對樹木生長的影響。張鼎華等通過對沙縣異州林業(yè)采育場研究發(fā)現(xiàn)，造林3年后，采用松土鋤草、擴(kuò)穴連帶撫育方式撫育杉木幼林3年，地表10cm的土層中土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀與僅進(jìn)行劈草撫育相比分別降低18.63%、25.28%、4.64%、11.61%；10～20cm土層土壤分別降低了15.48%、15.43%、5.07%、14.12%，降低幅度最大的是全氮，幅度最小的是全磷^［19］。2.4.4不合理的采伐利用方式

森林產(chǎn)品對立地來說是一個養(yǎng)分成本(Scncho，et al.1994；Nykvist，1997)^{［31，32］}。采伐養(yǎng)分的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過因土壤礦化和降雨補(bǔ)充的養(yǎng)分，特別是輪伐期短時。隨著木材利用工藝水平的提高，一些國家興起了全樹利用，大大提高了木材的利用率，卻導(dǎo)致土壤養(yǎng)分的大量消耗。由于枝丫、枯枝落葉全部帶走，落葉中富含養(yǎng)分元素不能歸還林地，造成土壤養(yǎng)分循環(huán)中斷，肥力下降。在研究只采伐干和全樹采伐對生物量養(yǎng)分損失影響中，高養(yǎng)分含量的樹體器官移走的越多(枝和葉)，致使養(yǎng)分損失越大。Kimmins^［33］對全樹收獲養(yǎng)分損失對林木生產(chǎn)力影響進(jìn)行評估，評估包括鐵杉、柏樹、松、云杉、冷杉及楊樹森林類型，完全收獲地上部的比只收獲商品樹干的氮的移走率提高86%～280%，磷的移走率提高54%～364%，鉀的移走率提高14%～236%，鈣的移走率提高15%～199%。邵青還(1991)引自巴西的資料，如果樹皮留在林地，則N、P、K、Ca、Mg的含量增加83%、87%、63%、83%、82%。即使不包括林地原有的養(yǎng)分自然界的礦化作用和隨雨水流入的養(yǎng)分增量以及輪伐期內(nèi)其他增加的養(yǎng)分，這些元素分別維持林木生長94a、42a、14a、35a和28a^［34］。

在采伐過程中，除了帶走生物量中營養(yǎng)元素外，重型機(jī)械對土壤物理性狀影響也很大。它使土壤被壓實，土壤結(jié)構(gòu)破壞，易形成地表徑流，導(dǎo)致水土流失和養(yǎng)分流失，采伐機(jī)械使土壤容重和土壤結(jié)實度增加、土壤空隙度降低等，這些都影響土壤物理性質(zhì)、養(yǎng)分的有效性和根的穿透能力，最終影響下一代林木生長。

3　人工林地力維護(hù)

3.1　保護(hù)林下植被，調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，發(fā)揮林下植物功能

林下植被是人工林生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，在促進(jìn)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)、提高林地肥力等方面起到巨大的作用。林下植被養(yǎng)分含量較高，一般情況下草本＞灌木＞喬木，同時林下植被凋落物分解速度快。其對土壤的影響除了對土壤改良外，還有攔截和過濾地表徑流，減少林地水土流失的作用。張先儀^［35］研究發(fā)現(xiàn)，杉木幼林全墾撫育嚴(yán)重鏟除林下植被，致使林地裸露，造成嚴(yán)重的水土流失。楊承棟(1995)^［36］、閻德仁(1995)^［37］研究發(fā)現(xiàn)，杉木落葉松人工林間伐后，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效氮、速效鉀等含量顯著提高，土壤酶活性和微生物數(shù)量也顯著增加。由于人工林郁閉后，林下植被發(fā)育很差，因此在經(jīng)營人工林時，為促進(jìn)林下植被的生長發(fā)育，因地制宜，改密植為疏植、通過幼林撫育和撫育間伐等措施來調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，改善林分狀況，打破群落單一化格局，定期或不定期砍伐林下植被，為土壤提供更多的養(yǎng)分，改善土壤肥力。

3.2　混農(nóng)林業(yè)

混農(nóng)林業(yè)(agroforestry)^［38］是一定自然經(jīng)濟(jì)地理條件和社會文化背景下林地生物性的生產(chǎn)性組合?；燹r(nóng)林業(yè)之所以能有效地維護(hù)地力是由于其能有效地防止水土流失。在杉木—油桐—仙人草混農(nóng)林業(yè)模式中，2年后混農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營林分水和土的流失量大大減少，僅分別為杉木純林林分的17.2%和4.6%；混農(nóng)林分土壤理化性質(zhì)均優(yōu)于杉木純林；土壤微生物類群的數(shù)量明顯多于對照，尤其出現(xiàn)了細(xì)菌性的纖維分解菌，同時土壤酶活性均高于對照林地^［13］。總之，混農(nóng)林業(yè)能使土壤肥力得到維護(hù)和改善^［19］。

3.3　混交

混交就是在同一土地上同時經(jīng)營兩種或兩種以上樹種的經(jīng)營方式。天然林地力衰退為什么不明顯?這是由于天然林由多種樹種混交，生長周期又長，在漫長的生長過程中森林自身凋落物對林地的回歸、根系對土壤的機(jī)械作用以及母質(zhì)層營養(yǎng)物質(zhì)的分解風(fēng)化等具有改善林地的作用^［39］。而人工林輪伐期短，養(yǎng)分回歸又少，地力衰退顯著。因此，可以通過混交來防止地力衰退的問題。其實質(zhì)可能是由于地上部植物種類多樣性的提高，引起土壤微生物區(qū)系和種類多樣性的增加，從而減少了由單樹種栽培所導(dǎo)致的微生物區(qū)系和種類多樣性低下而造成的自我毒素的積累?；旖豢梢愿纳仆寥览砘再|(zhì)，加速凋落物的分解，從而改善營養(yǎng)養(yǎng)分的生物循環(huán)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的自肥能力。陳際伸(2001)^［40］研究濕地松、鵝掌楸混交林營養(yǎng)元素的生物循環(huán)研究也表明，混交林較好地滿足N、P、Mg，其歸還量也大，有培肥土壤的作用。

3.4　輪栽與休閑

輪栽就是盡可能選擇與外界物質(zhì)和能量特性不同的樹種，按照一定時間順序安排的種植方式。輪栽能在一定程度上改變土壤微生物區(qū)系狀況，減少土壤有毒物質(zhì)的積累，改善林地土壤生物活性條件，改變病原菌和害蟲生存環(huán)境，抑制林分病蟲害的發(fā)生。陳愛玲等^［41］對杉闊輪栽模型土壤腐殖質(zhì)及肥力研究表明，輪栽后土壤有機(jī)質(zhì)全氮含量增加，土壤生化活性加強(qiáng)，土壤速效養(yǎng)分供應(yīng)增強(qiáng)腐殖質(zhì)H^A(胡敏酸)/F^A(富里酸)比值和E4(胡敏酸光密度值)上升，土壤松結(jié)合態(tài)和緊結(jié)合態(tài)腐殖質(zhì)含量及其比值增加，土壤腐殖質(zhì)活化度增強(qiáng)，土壤肥力得到明顯改善。休閑是利用各種林分的采伐跡地自然演替而成的適應(yīng)于當(dāng)?shù)貧夂蛲寥赖闹脖粊砘謴?fù)和維護(hù)土壤肥力的間歇式的林地利用方式。休閑培肥土壤、維護(hù)地力原因在于自然或人為促進(jìn)植被恢復(fù)，改變了地上部分的植被種類，并提高了植物種類的多樣性，因而誘發(fā)了土壤微生物區(qū)系和種類的多樣性，創(chuàng)造了有利于土壤微生物活動和繁衍的微環(huán)境。雖然如此，但在人工林地相對不足的我國，用土地休閑來恢復(fù)和維護(hù)地力是不現(xiàn)實的。我們應(yīng)該考慮別的即能獲取土地的高產(chǎn)出，又能達(dá)到培肥土壤、維護(hù)地力的方式來維護(hù)地力^［19］。

3.5　科學(xué)營林

皆伐、煉山、全墾整地、撩壕和不合理的林地管理均引起土壤有機(jī)質(zhì)消耗和水土流失，造成大量營養(yǎng)元素輸出生態(tài)系統(tǒng)。為此，我們可以不煉山或帶狀整地、穴墾整地、塊狀撫育措施和撫育季節(jié)調(diào)整；在撫育間伐時盡可能減少對不影響幼林生長的林下植被的破壞，增加地表蓋度，減少水土流失；采伐集材過程中對土壤造成機(jī)械傷害，另外確定合理的輪伐期，可參照各人工林生態(tài)成熟齡，適當(dāng)延長輪伐期，改大面積皆伐為小面積塊狀皆伐、漸伐或擇伐，都可以緩解地力衰退問題。

3.6　加強(qiáng)人工林的生態(tài)管理

人工林經(jīng)營和管理過程中的各種措施與技術(shù)，或多或少會對人工林環(huán)境、能量流動、物質(zhì)循環(huán)產(chǎn)生影響，我們應(yīng)該研究其各自產(chǎn)生的影響，并從保持系統(tǒng)生態(tài)平衡的角度出發(fā)，保持人工林生物及遺傳基因的多樣性。撫育、間伐、灌溉等措施，盡可能減少對土壤的干擾，避免有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分的過度損失，同時使人為干擾最小，干擾時間最短。采取林下種植綠肥，進(jìn)行混交試驗或?qū)嵭休喿?，推廣表土還穴、撫育埋青作肥，增加林地有機(jī)質(zhì)。同時，注意保護(hù)林下植被，對人工林內(nèi)的枯枝落葉要加以保護(hù)，不得樵采。積極發(fā)展薪炭林來解決農(nóng)民的燃料不足。借鑒近自然林業(yè)理論^［42］，通過對人工林的立地控制、遺傳控制、環(huán)境控制、密度控制、群落結(jié)構(gòu)控制及維護(hù)和提高土壤肥力等配套技術(shù)，使森林各子系統(tǒng)之間、森林與環(huán)境之間關(guān)系的協(xié)調(diào)、森林內(nèi)外生態(tài)的平衡，使人工林具高產(chǎn)又維護(hù)地力，最終實現(xiàn)林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展和森林的永續(xù)利用。

3.7　土壤改良及林地施肥

雖然農(nóng)林間作、樹種混交、輪作、休閑，保持適量的林下植被等生物措施有維護(hù)和改善地力的作用，但其過程緩慢，隨著人工林的發(fā)展，土壤改良和施肥已成為一項必需的基礎(chǔ)技術(shù)措施^［43］。有資料表明，針葉林施用石灰或磷酸鈣能降低土壤酸度，提高土壤鹽基代換量和鹽基飽和度，促進(jìn)微生物活動，從而改善土壤肥力狀況。吳振鐸等(1992)報道對林齡較大(53年生)，土壤pH低于5.5的紅松人工林，通過施石灰可降低土壤濃度^［44］。芬蘭Salonen等認(rèn)為施P、N肥可以增加真菌數(shù)量。吳惠仙等^［45］(2000)對I－69楊進(jìn)行了施肥研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn):施肥區(qū)中土壤有機(jī)質(zhì)、全N、速效N、有效Zn、Fe，葉片中Zn、Cu、Mn等均高于對照。目前在許多國家，林木施肥已經(jīng)和良種壯苗、適地適樹、撫育間伐等措施，構(gòu)成了經(jīng)營速生豐產(chǎn)林的完整科技支撐體系^［1］。大量研究表明，土壤改良和林木施肥后，土壤肥力得到了維護(hù)和改善。

4　地力衰退研究展望

人們從土壤肥力的營養(yǎng)因素和環(huán)境因素以及人工林群落結(jié)構(gòu)功能、微生物區(qū)系組成等方面，探討人工林地力衰退的原因。但由于受研究方法和經(jīng)費限制，研究的廣度和深度均受到一定的限制，結(jié)果必然具有片面性。故有必要從土壤生態(tài)學(xué)、個體生態(tài)學(xué)、地球化學(xué)循環(huán)和生物地球化學(xué)循環(huán)等角度，全面深入地研究人工林與土壤的作用機(jī)制、研究我國不同地理區(qū)域主要人工林類型的地力變化和地力維護(hù)的問題。另外，就是利用數(shù)學(xué)模型、計算機(jī)等建立預(yù)測現(xiàn)在的主要經(jīng)營措施對未來長期立地質(zhì)量影響的方法和體系，并且保證長期預(yù)測方法的可靠性。

改變“以空間代時間”的傳統(tǒng)研究方法，通過建立固定樣地對不同樹種人工林土壤肥力、養(yǎng)分循環(huán)進(jìn)行長期系統(tǒng)的定位監(jiān)測。鑒于我國的國情，人工林地力維護(hù)研究主要集中在混交、間作、土壤改良和林木施肥。當(dāng)然，借鑒不同樹種天然林的更新規(guī)律，加強(qiáng)“接近自然林業(yè)理論”中保留采伐剩余物的擬生免耕造林，提高林分自肥能力研究，由此指導(dǎo)建立科學(xué)、合理的林木栽培制度，這也是人工林地力衰退研究的重點和方向。

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Research Status and Advance of Soil Degradation of Artificial Forests

Zhang Chang－shun，Li Kun

(Research Institute of Resource Insects，CAFKunming，650224)

Abstract:Soil degradation and its improvement for artificial plantation is a universal question.On the basis of literatures analysis，the historical background and current situation on site productivity decline of timer plantation are reviewed in this paper.Then，its causes were revealed by analysing communal structure and function，soil microflora，phytoautotoxin，cultivationmethods，and so on.To improve soil fertility，countermeasure were put forward such as protecting undervegetation，regulating stands structure，managing agroforestry，mixed stands，tree rotation and fallow，fertilizing，and soil improvement，scientific management.Finally，new advance and the trend of its research were summarized.

Key words:artificial plantation；Soil degradation；Soil improvement