章古臺沙地樟子松人工林衰退的原因以及可持續經營措施

曹怡立

(遼寧省沙地治理與利用研究所，遼寧 阜新 123000)

相對于天然林，人工林在經營一定年限后易衰退。早在1923年，Werdeman報道稱德國云杉人工林出現衰退現象，20世紀50年代，瑞南南部也發現了森林大面積黃化枯梢、落葉等衰退現象，隨后歐美等發達國家相繼出現森林衰退。我國20世紀80年代在重慶南山首次發現馬尾松林衰退現象，在此之前已有專家對人工林衰退的機制做了大量的研究試驗。隨著全球氣候環境的不斷變化，世界范圍內人工林的林分衰退問題越來越多[1,2]。由此可知,如何保持人工林長期穩定成為了世界性的技術難題[3,4]。

樟子松的抗旱、抗寒能力強，耐瘠薄的土壤條件，綜合性狀優良，在北方干旱地區起到積極的防風固沙、水土保持效果，是遼西北干旱地區營建人工固沙林的先鋒樹種，在當地曾大規模推廣種植[5]。樟子松原產地為我國的大興安嶺、呼倫貝爾紅花爾基地區。20世紀末樟子松人工林衰退現象明顯，具體表現為病蟲害頻繁侵染、枝梢枯萎發黃、樹木長勢不佳，嚴重的導致死亡[4]。

位于科爾沁沙地東南緣的彰武縣章古臺鎮的樟子松人工林多數營建于20世紀90年代，樹齡最大的已經有近30a，人工林內的海拔平均227m左右，土壤類型主要為風沙土，沙層厚度平均126m左右，當地氣候干旱，降雨量遠遠低于蒸發量，年均降水量為476mm，以6—8月居多，年蒸發量平均在1560mm以上。章古臺沙地樟子松人工林在當地防風固沙、抵御干旱風沙等自然災害、控制水土流失程度、維護生態安全方面意義重大。近些年，章古臺沙地樟子松人工林中的衰退問題趨于明顯，對當地的生態環境安全極為不利，迫切需要對人工林的衰退現象進行控制，以減緩林分衰退的速度。為了有效地遏制章古臺沙地樟子松人工林的衰退現象，首先需要結合林區的實地考察、調研等措施對當地樟子松的衰退機制開展進一步的研究，分析出樟子松人工林衰退的原因，以結合實際制定出章古臺沙地樟子松人工林可持續經營的措施。

1 章古臺沙地樟子松人工林衰退的原因

1.1 地下水位有所降低

章古臺的年降雨量稀少，遠遠小于年蒸發量，近些年的干旱氣候，加上當地墾荒導致地下水位的降低。此外，章古臺地區硅砂礦的大規模開采，很大程度上影響了當地的生態環境，其中地下水系的流失、水位降低是最為直接的一個影響。章古臺地區近些年來一直積極造林治沙、發展沙漠農業等，使本來就貧乏的水資源更加供不應求，地下水位處于連年下降的態勢，加上近幾年全球氣候的異常變化，章古臺地區遭遇了持續的干旱少雨氣候，也嚴重影響了區域水分資源的補給。以上多種因素導致了章古臺沙地樟子松人工林內土壤資源匱乏，處于輸入量一直小于輸出量的狀態，虧缺嚴重，地下水位持續降低，當降低到樟子松根系無法利用的深度時，則必然導致樟子松的衰退[6.7]。

1.2 土壤中養分失衡，相對不足

經過近幾年對章古臺沙地樟子松人工林的土壤養分情況開展調查，發現土壤中養分不均衡且相對不足，整體肥力水平低，如有機質含量低(處于全國土壤養分含量分級標準中的6級水平)、速效鉀含量水平中等偏下(4～5級水平)、堿解氮與速效磷的含量均偏低(6級水平)，此外，土壤中pH值的范圍偏堿性，此種環境不利于有機質的分解以及各養分的釋放、轉化、遷移等。由此可知，章古臺沙地土壤肥力水平不佳，供給養分能力不夠，地力的衰退趨勢明顯，導致了樟子松人工林的長勢不佳、出現衰退現象[8,9]。

1.3 營林措施不到位，林間郁閉度過大

通過對章古臺沙地樟子松人工林的調查發現，林間存在密度過大、郁閉度過高、結構合理性不夠等問題。如樹齡20～30a的樟子松人工林內，郁閉度達到了0.75，平均密度約1660株·hm-2，25a樹齡的樟子松胸徑平均10.05cm，樹高平均11.32m左右。過大的林分密度造成了微環境不佳，影響到植物的通風、接受到的光照資源以及空間資源等，一定程度上阻礙了其生長，出現林分衰退現象[1,10]。

2 章古臺沙地樟子松人工林可持續經營的技術措施

2.1 對現有的人工林結構進行適當調整

針對目前章古臺沙地樟子松人工林現狀，可對林分的結構進行適當調整，具體可從以下3個方面開展工作。對于已經表現衰退現象的林分，可將徹底衰退的林木進行清除，并實施封育措施，創造利于林分恢復的條件。對于衰退現象不明顯的樟子松人工林，如果林分的密度過大，則需要大量的水資源，由于沙地的水資源匱乏，因此可結合林分實際開展不同強度的間伐，維持在林分的需求與水資源處于相對平衡的狀態。對于一些需要重新進行改造或者營建的林分，需要結合當地的水資源現狀以及營林目標針對性實施[11]。

2.2 改人工純林為混交林

通過將章古臺沙地上的樟子松純林改造為混交林，可以發揮出純林沒有的優勢，有利于提高土壤中的養分水平、改善林間水分條件、增加物種多樣性、提高林分結構穩定性及生產力、增強林間抗逆能力等。由此可知，需要結合章古臺沙地實際對樟子松純林進行改造、營建混交林，以改善當前林分衰退、提高林分穩定性、實現樟子松的可持續經營。結合生態效益、社會效益等多個方面進行植物科學配置，將當地樟子松純林改造成混交林，整體上提高林分的功能，形成復合型的林分經營模式，在提高林間生態系統穩定性、對林分的衰退現象進行控制的基礎上提高區域的生態效益、社會效益、經濟效益[12]。

2.2.1 區域生態效益

營建密度合理的混交林、形成多功能的復層林分，有利于改善林間的郁閉度，不僅可以使林間的通風透光性得到改善，還可以減少林間陽光的直射，避免土壤溫度晝夜溫差過大，減少水分過快蒸發。此外，復層的林間植被還可以對自然降雨進行截留、補充林間植物生長所需的水分。復層林分下生物多樣性好于純林，有助于樟子松針葉的分解，增加土壤內養分含量。沙地上土壤主要為風沙土，沙粒的含量超過95%，腐殖質含量低，整體固持養分的能力差，復層的混交林間植被較純林有所增加，對減少土壤養分的流失起到積極作用，有助于形成穩定的生態系統，提高防風固沙的效果[12-14]。

2.2.2 社會效益

通過采取樟子松與一些草藥等植物的間作，營建林藥間作林、林草共植等農林復合經營模式，帶動了藥材、放牧等相關產業的發展，取得一定的社會效益，有助于提高廣大農戶參與生態環境治理的熱情，推動林藥、林草等經營模式的發展，還有利于對區域的產業結構進行調整，實現區域經濟的低碳化發展，此外相關產業的發展必然解決更多的人就業，緩解當地的就業壓力，對社會穩定、區域經濟的發展非常有利，社會效益明顯[15]。

2.2.3 經濟效益

對林地利用效果進行評價的綜合技術經濟指標即為林地的生產率，一般用單位林地面積上的立木蓄積產量或者產值來表示[1]。樟子松生長速度快，因此純林上的生產率相對比其它普通鄉土樹種、一些經濟作物更高，而通過在純林內營建喬木、地被植物、灌木等混交林，使林地綜合生產率有所提高。營建的林藥、林草等林分，通過科學合理的管理，可以提高藥用植物、飼草等植被的產量，創造出更多的價值，取得較好的經濟效益。

2.3 科學選擇營建混交林的植物類型

章古臺沙地樟子松人工林的生態條件相對較差，因此混交林植物類型的要求抗性能力強、價值相對較好。一般鄉土植物適合在當地特定的生長條件下生長，通過長時間的優勝劣汰，保留下來的鄉土植被對當地的光照、土壤、水分等環境因子條件形成一定的適宜性，因此混交林植被建議主要選擇當地的鄉土植物類型。章古臺當地有著豐富的鄉土植被資源，包括藥用植物、飼草植物、食用植物等，對這些鄉土資源進行充分利用，與樟子松人工純林進行大規模的間作或者混交等，可將鄉土植物在當地具有較強適應能力的生態效益發揮出來，以取得更佳的經濟效益，形成的復合式林分結構更穩定、抗逆能力更強，對森林病蟲害有著很好的抑制效果，有助于緩解人工純林的衰退現象，更好地發揮出防風固沙、水土保持的效果[16]。

2.4 因地制宜地推廣不同的樟子松混交林模式

結合各地實際，適合推廣的樟子松混交林模式有所差異。章古臺沙地樟子松人工林的改造模式主要包括以下幾種。

2.4.1 樟子松與地被

樟子松與地被模式在章古臺沙地上主要有林藥間作、林草共植等，即在現有的樟子松人工純林下選擇有較好藥用價值、食用價值的植被(包括沙蔥、射干等)進行合理配置，以提高林分群落的穩定性，增加生物多樣性；也可以在人工純林內選擇經濟效益較好的牧草(如燕麥草、蒙古冰草等)進行合理配置，營建高效穩定的林牧復合林分，以對樟子松人工純林內的水分、溫度、養分等條件起到很好的協調改善效果。通過推廣林草、林藥等長短期效益兼具的模式，可以進一步鞏固之前營建樟子松人工純林的經營效果，又可以增加藥用植被、牧草的經濟效益，發揮出更好的生態效益、經濟效益。

2.4.2 樟子松與灌木

灌木叢對改善土壤肥力的效果較好，為了提高樟子松人工林的綜合生產力，可利用灌木叢的這一特點選擇灌木與樟子松進行混交，章古臺沙地適合的鄉土灌木樹種包括沙棘、胡枝子、暴馬丁香。一般來說，闊葉類灌木叢的枝葉長勢繁茂，林間枯枝落葉量大，對減緩林間水分的蒸發、改善土壤養分結構有著很好的作用[17]；胡枝子灌木固氮效果好，通過樟子松與胡枝子的混交，對樟子松人工純林土壤養分組成的調整效果明顯。此外，一些藥用、飼料、綠肥類的灌木種植在樟子松人工純林內，可以增加林間經濟效益，實現綜合效益的提高。

2.4.3 樟子松與喬木

章古臺沙地樟子松人工林的改造還可以選擇樟子松與喬木進行混交，形成樟子松與針葉類(包括油松、彰武松、赤松等)或者闊葉類喬木(如河北楊、刺槐、山杏、榆樹等)的混交林，此類混交林在沙地上營建時一般采取帶狀混交的模式。結合現有的樟子松人工純林，科學搭配混交樹種，營建起針葉與針葉、針葉與闊葉混交林分，有助于改善土壤養分結構，增加生物多樣性，發揮出更好的防風固沙效果。