白曉霞 ，魚慧利，張 靜，艾海艦

(1.榆林學院 生命科學學院，陜西 榆林 719000；2.榆林市榆陽區(qū)城郊林場，陜西 榆林 719000)

早在1923年，Werdeman報道稱德國云杉人工林出現(xiàn)衰退現(xiàn)象，20世紀50年代，瑞典南部也發(fā)現(xiàn)了森林大面積黃化枯梢、落葉等衰退現(xiàn)象，隨后歐美等發(fā)達國家相繼出現(xiàn)森林衰退現(xiàn)象。我國20世紀80年代在重慶南山首次發(fā)現(xiàn)馬尾松(Pinus masoniana)林衰退現(xiàn)象，在此之前已有專家對人工林衰退機制做了大量的研究試驗。隨著全球氣候環(huán)境的不斷變化，世界范圍內(nèi)人工林領(lǐng)域出現(xiàn)了越來越多的“森林衰退病”[1]，如何保持人工林長期穩(wěn)定成為了世界性的技術(shù)難題。

原產(chǎn)于我國大興安嶺、呼倫貝爾紅花爾基地區(qū)的樟子松具有抗旱、耐瘠薄、耐寒等優(yōu)良特性，在防風固沙及水土保持等防護林領(lǐng)域具有十分重要的地位和作用，被作為人工固沙林的先鋒樹種進行大規(guī)模引種栽植[2]。20世紀末期，沙地樟子松人工林不斷顯露出病蟲害侵染、枝梢枯黃、長勢衰弱甚至于全株死亡等森林衰退現(xiàn)象。導(dǎo)致人工林衰退、枯死是多種生物、非生物因子綜合作用的結(jié)果，并非單一因素所致。如引種地與原產(chǎn)地氣候差異、林區(qū)土壤水分含量下降、養(yǎng)分短缺、營林措施不當?shù)鹊萚3-5]。位于毛烏素沙漠榆林區(qū)域的樟子松人工林是“三北”防護林工程實施的主要樹種，在抵御自然災(zāi)害、控制土地荒漠化、維護國家生態(tài)安全方面發(fā)揮著巨大的作用。近年來，榆林沙地樟子松人工林也出現(xiàn)了不同程度的衰退問題，緩減和控制人工防護林的衰退枯死刻不容緩，是直接關(guān)系到區(qū)域生態(tài)安全、社會經(jīng)濟健康持續(xù)發(fā)展的重大課題。

為進一步明確榆林沙地樟子松的衰退機制，對林區(qū)展開實地考察與調(diào)研，結(jié)合室內(nèi)試驗，對毛烏素沙地樟子松人工林存在的現(xiàn)實問題進行討論分析，提出適合于榆林沙地獐子松人工林可持續(xù)發(fā)展的營林措施。

1 引起榆林沙地樟子松人工林衰退的問題分析

1.1 采礦和墾荒引起地下水位下降，干旱少雨

榆林毛烏素沙區(qū)大規(guī)模的礦產(chǎn)資源開發(fā)，對生態(tài)環(huán)境造成了很大的干擾與破壞，最直接的影響就是造成地下水系流失、水位下降[6]；另一方面，榆林多年來致力于墾荒治沙、植樹造林，并大力發(fā)展沙漠農(nóng)業(yè)和墾荒項目，使原有的地下水利用失衡、供不應(yīng)求，連年下降。另外，幾年來持續(xù)的干旱少雨氣候也嚴重影響了區(qū)域水分資源的補給。多方因素造成沙地樟子松人工林土壤水分匱缺，多數(shù)年份水量輸出大于輸入，存在嚴重虧缺，當?shù)叵滤幌陆档街参镫y以利用的深度，勢必會引起樟子松的衰退甚至死亡。

1.2 土壤養(yǎng)分短缺、失衡

研究發(fā)現(xiàn)，榆林沙地樟子松人工林林下土壤養(yǎng)分短缺，土壤有機質(zhì)含量低，對照全國土壤養(yǎng)分含量分級標準[7]，土壤中各養(yǎng)分元素含量處于中下水平。其中速效K含量處于4級，有機質(zhì)、堿解N、速效P含量均處于最低的6級水平，整體養(yǎng)分含量低下，表明該地區(qū)樟子松林土壤肥力較差；且土壤中的速效K和速效P含量在27a達到最高，速效N在33a達到最高，表明榆林沙地樟子松人工林系統(tǒng)土壤肥力狀況并不理想，存在潛在的地力衰退趨勢，另外，該地區(qū)土壤pH呈微堿性，堿性環(huán)境不利于有機質(zhì)的分解及各養(yǎng)分元素的釋放、轉(zhuǎn)化、遷移等，在一定程度上影響了土壤的肥力性質(zhì)，詳見表1。

表1 不同齡林樟子松林地的土壤養(yǎng)分含量及pH值

1.3 營林措施不當，林分密度過大

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，位于毛烏素沙漠南緣的榆林市沙地樟子松人工林存在林分密度過大、結(jié)構(gòu)不夠合理的問題，林分密度為1 650株hm-2，20a～40a樟子松平均郁閉度為0.78，20a、27a、33a、40a樟子松平均胸徑分別為9.76 cm，11.76 cm、13.58 cm、14.34 cm，平均樹高分別為8.84 m、12.48 m、13.95 m、14.12 m，見表2。林分密度過大，導(dǎo)致林內(nèi)微環(huán)境水平質(zhì)量低下，植物生長發(fā)育受限或受阻。

表2 榆林沙地樟子松人工林林分概況

2 榆林沙地樟子松人工林可持續(xù)經(jīng)營措施

與純林相比，沙地樟子松混交林可顯著提高土壤有機C、全N及P含量[8]。營造混交林在增加林分水分、增加物種多樣性、提高土壤肥力、改善養(yǎng)分狀況及提高林分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力、增強森林整體抗逆性等方面具有明顯優(yōu)勢[9]。因此，提出通過實施混交造林來解決人工林衰退、提高人工林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，促進森林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)與模式的形成[10]。從群落穩(wěn)定性、生態(tài)效益、社會效益等角度選擇科學合理的植物種類、及植物配置方式，轉(zhuǎn)變樟子松人工純林為混交林，形成多功能復(fù)合的森林經(jīng)營模式，不僅可以提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，控制樟子松人工林的衰退，還可大力促進地區(qū)經(jīng)濟、社會效益的提升。

(1)區(qū)域生態(tài)效益。首先，通過林地植被的增加，提高林下冠層的郁閉度，減小陽光直射地面面積，降低土壤溫度，減少土壤水分蒸發(fā)；同時，通過植被層截留降雨雨量，補充植物蒸騰作用所需耗水量。其次，林下植被能夠提高樟子松針葉分解速率，促進土壤微生物的生物量碳儲量。再次，沙地土壤腐殖質(zhì)含量低，土壤類型以風沙土(沙粒含量占95%以上)為主，分的固持能力差，林間植被的增加一定程度上能夠防止土壤中有效磷的流失，從而形成生產(chǎn)率高、功能復(fù)合的森林生態(tài)系統(tǒng)，在維護生物多樣性、提高生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面起著重要作用。

(2)社會效益?！傲炙庨g作”、“林草共植”等農(nóng)林(牧)復(fù)合經(jīng)營模式的形成，必然刺激和帶動一系列相關(guān)產(chǎn)業(yè)的形成和發(fā)展，產(chǎn)生廣泛而持久的社會效益。不僅可以極大地激發(fā)廣大農(nóng)民治理生態(tài)環(huán)境的積極性，推動樟子松人工純林與藥用植物、食用植物、飼草等結(jié)合形成農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營模式，調(diào)整地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，增大農(nóng)林產(chǎn)業(yè)的比重，推動地區(qū)經(jīng)濟結(jié)構(gòu)向低碳、經(jīng)濟模式轉(zhuǎn)變。同時吸納大量農(nóng)村勞動力，緩減二、三產(chǎn)業(yè)就業(yè)壓力，提高勞動力配置的合理性。通過參加育苗，種植等勞務(wù)活動，開展生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游等經(jīng)營項目創(chuàng)收。

(3)經(jīng)濟效益。林地生產(chǎn)率是綜合反應(yīng)土地利用效果的技術(shù)經(jīng)濟指標，可用單位林地面積上的立木蓄積產(chǎn)量和單位林地面積的產(chǎn)值來表示。樟子松屬于速生林木，人工純林林地生產(chǎn)率高于一些普通的鄉(xiāng)土樹種，也高于一些經(jīng)濟作物的土地生產(chǎn)率。通過林區(qū)增加地被、灌木、喬木等鄉(xiāng)土植物，誘導(dǎo)形成混交林結(jié)構(gòu)之后，提高林地綜合生產(chǎn)率。另外，依照科學合理的營林方案，保證混交林結(jié)構(gòu)促進林木的生長，使混交林中目的樹種的蓄積大于純林，同時凸顯鄉(xiāng)土植物的經(jīng)濟效果。發(fā)揮鄉(xiāng)土植物藥用、食用、飼草、編制材料等多種價值，提高區(qū)域經(jīng)濟收益。

2.1 人工林純林結(jié)構(gòu)調(diào)整

對于現(xiàn)有的沙地樟子松人工林的具體經(jīng)營應(yīng)從以下三個方面考慮：一是在現(xiàn)已衰退的林分中，清除已徹底衰退的林分，對清除后的林地進行封育；二是對于現(xiàn)在尚未明顯衰退的林分，由于大面積沙地樟子松純林消耗當?shù)卮罅康乃Y源，對不同年齡的林分進行不同強度間伐，使現(xiàn)有林分生長與當?shù)氐乃Y源情況基本達到平衡；三是對于將來重新營造或改造的林分，應(yīng)根據(jù)當?shù)鼐唧w情況，確定未來林分營建發(fā)展目標，參見表3[11]。

表3 不同林齡、胸徑保留株數(shù)表

2.2 混交林植物選擇

考慮到樟子松人工林生態(tài)條件劣勢，選擇抗性強、價值較高的鄉(xiāng)土植物作為混交林造林植物。鄉(xiāng)土植物長期生長在特定的環(huán)境中，并受到該環(huán)境條件的特定影響，通過新陳代謝，在植物生活過程中形成了對光照、土壤、水分等生態(tài)因子的特定需要；另一方面，環(huán)境也為植物的正常生長提供了載體。榆林鄉(xiāng)土植物資源豐富，具有藥用、食用、飼用等多種價值，通過充分發(fā)揮鄉(xiāng)土植物的生態(tài)效益與經(jīng)濟效益，一方面，可作為榆林地區(qū)的特色經(jīng)濟植物，進行大規(guī)模人工種植，與人工林形成針闊混交、“林藥間作”、“林草共植”的生產(chǎn)模式，大力發(fā)展農(nóng)林(牧)等復(fù)合經(jīng)營模式。另一方面，采用科學合理的混交林結(jié)構(gòu)抑制森林病蟲害，通過實施樟子松人工純林變混交林的方式來緩減、控制沙地樟子松人工固沙林的早衰枯死現(xiàn)象。

2.3 混交林營林措施

2.3.1 樟子松+地被：形成“林藥間作”、“林草共植”的農(nóng)林(牧)復(fù)合經(jīng)營模式

從群落穩(wěn)定性、生態(tài)平衡等角度選擇科學合理的植物配置方式，在現(xiàn)有樟子松人工純林的基礎(chǔ)上栽植射干、馬藺、沙蔥等藥用、食用價值較高的鄉(xiāng)土植物，形成“林藥間作”的農(nóng)林經(jīng)營模式；選擇蒙古冰草、燕麥草等牧草形成“林草共植”的林牧經(jīng)營模式，改良樟子松純林的土壤、水分、溫度等生態(tài)環(huán)境的同時，實現(xiàn)了長短期效益的有機結(jié)合，是對既有樟子松人工林經(jīng)營成果的進一步完善和發(fā)展，兼顧了區(qū)域生態(tài)效益、經(jīng)濟及社會效益。

2.3.2 樟子松+灌木：形成針闊混交的復(fù)合經(jīng)營措施

研究表明，灌木叢有明顯的肥力作用，對森林土壤性狀的維持十分重要。為調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，提高人工林的綜合生產(chǎn)力，在樟子松純林內(nèi)栽植胡枝子、沙棘、暴馬丁香等鄉(xiāng)土灌木，闊葉灌木枝葉茂密且枯枝落葉量大，能有效地減少林區(qū)水分蒸發(fā)，顯著改善土壤結(jié)構(gòu)；同時利用胡枝子的固氮特性，來改善樟子松土壤養(yǎng)分組成。在此基礎(chǔ)上，發(fā)揮鄉(xiāng)土灌木藥用、實用、綠肥及飼料等多種價值，實現(xiàn)生態(tài)與經(jīng)濟社會效益的綜合提升。

2.3.3 樟子松+喬木：形成“針+針”、“針+闊”的帶狀混交林

沙地防護林往往采用帶狀混交。在現(xiàn)有純林間伐的基礎(chǔ)上，選擇彰武松、赤松、油松形成“針+針”的帶狀針葉混交林，也可選擇榆樹、小鉆楊、河北楊、山杏、刺槐等闊葉喬木形成“針+闊”的帶狀針闊混交林。

3 結(jié)論

引種地樟子松人工林的衰退是多種生物與非生物因素綜合作用的結(jié)果。通過文獻查閱、野外調(diào)查研究，明確了造成榆林沙地樟子松人工林衰退的主要原因，并在此基礎(chǔ)上提出了三種混交林營林措施：(一)樟子松+地被：形成“林藥間作”、“林草共植” 的農(nóng)林(牧)復(fù)合經(jīng)營模式；(二)樟子松+灌木：形成針闊混交的復(fù)合經(jīng)營措施；(三)樟子松+喬木：形成“針+針”、“針+闊”的帶狀混交林。通過營造混交林來增加林分水分、增加物種多樣性、提高土壤肥力、改善養(yǎng)分狀況及提高林分結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)力、增強森林整體抗逆性等，可為解決人工林衰退、提高人工林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、促進森林可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)與模式的形成提供理論參考。