人工林地力衰退研究综述

人工林地力衰退研究综述
作者：李洪超
来源：《现代园艺·上半月综合版》 2015年第4期
李洪超
（河南省开封市祥符区农林局475100）
摘要：从人工林群落结构、土壤微生物种种群区系、土壤理化性质和生化特性，栽培措
施等方面，分析了导致人工林地力衰退的原因，提出了调整林分结构，保护林下植被、混交，
林地施肥和土壤改良、科学营林等措施防止地力衰退；概述了人工林地力衰退的研究进展和今
后研究方向。

关键词：人工林；地力衰退；防止对策
目前，由于土地的不合理利用，特别是森林植被破坏，土壤养分流失和淋洗严重，造成地
力衰退日益突出。

在林业上，一般来说原始林不仅很少出现地力衰退现象，而且土壤肥力常常
是增加的，即森林具有较强的自肥能力，生长养分的吸收与森林采伐引起的水土流失等原因影响，人工林地力衰退问题受到林业界的深切关注，如何防止人工林地力衰退，维持人工林长期
生产力问题，已成为林业科学研究的热点之一。

1 人工林地力衰退的原因
1.1 人工林群落的结构简单导致功能降低
人工林分是以培育目的树种为绝对优势树种组成的植物群落，培育树种的生物学特性和生
态学特性决定了人工林生态系统的物质循环和能量流动。

在培育人工林中针叶树种占有较大比例。

由于组成纯针叶林为单层林，结构简单，个体间生态习性高度一致，生态位高度重叠，造
成系统的多样性下降，缓冲能力和反馈调节能力弱，从而导致整个生态系统失去相对平衡地位。

1.2 土壤微生物种群区系的变化
土壤微生物是生态系统中的分解者，在物质循环中起着关键性作用。

人工林的特殊群落结
构形成了独特的林下生态环境，如杉木，落叶松人工林郁闭后林分郁闭度近1.0，林下光照不足，温度较低，形成了相对封闭的小气候，造成土壤动物和微生物种类和数量的减少。

土壤中
含氮有机物质经过氨化和硝化作用形成氨态氮、硝态氮，供植物生长所需，这两类细菌下降，
不利于含氮有机物的分解，而纤维素分解菌减少，不利于土壤有机质转化。

土壤微生物的减少，降低了营养元素循环中的凋落物分解速度，从而对营养元素生物循环产生深刻影响。

在土壤生
物区系里，土壤动物的种群、密度、生物量受炼山影响而显著减少，对土壤理化性质和凋落物
分解产生不利影响，这方面的研究目前还不多，还有待于进一步加强。

1.3 土壤理化性质和生化特性
连栽引起林分生长量下降，是因为肥力下降，而土壤理化性质的变化与土壤肥力有直接关系。

许多研究表明，人工纯林的物理性状产生不良影响，土壤容重增加，土壤孔隙度下降，孔
隙比例失调，排水、供水性能降低。

土壤营养元素含量随着连栽代数的增加，表现出明显的下
降趋势，土壤酶活性(除多酚氧化酶)下降，脉酶、转化酶、过氧化氢酶等活性明显低于头栽土壤，2代比1代下降5%~10%，3代比1代下降40%~50%。

而连栽地力多酚氧化酶的增加，使酚类物质不能及时被氧化成醌，没有进一步形成腐殖质，导致土壤中酚类物质的积累，使土壤中毒，
对林木产生危害。

不少研究指出，森林土壤中毒现象与植物微生物有关，且森林土壤比耕作土
壤具有更强的毒性。

土壤酸碱性影响土壤微生物活动，土壤有机质分解土壤营养元素的有效性
以及土壤发生过程中营养元素的释放和迁移。

研究表明，针叶凋落物分解慢，使得林下凋落物
不断积累，易形成酸性粗腐殖质，导致土壤酸化，再加上有些林地长期接受酸性沉降物和受酸
雨的影响，加剧林地酸化，加重森林危害。

1.4 栽培措施干扰
1.4.1 整地及幼林抚育。

整地是人工造林中常采用的措施，但整地不当时有不利后果。

国
外一些报道，整地(耕作)可造成森林土壤有机质和氮的大量流失，采用垄耕使立地级降低
1.5~2级(18%~24%)。

在我国杉木林区，多采用全垦整地而引起严重的水土流失。

全垦整地水土
流失量最多，平均固体径流量达3.14t/h，坡度达25°以上水土流失量急剧增多；撩壕整地、
水平带状整地年固体径流量分别为0.45t/h和0.06t/h；穴垦整地范围小，保留植被面积大，
水土保持效果最佳。

幼林抚育是促使及早郁闭的有力手段，但在郁闭前林地刚炼山不久，植被稀少，幼树根系
分布范围有限，吸收水肥能力弱，经过扩穴、松土、锄草等使表土层松散，抗蚀能力差，而幼
林抚育在一年中多在4~5月间进行1次，故一遇大雨暴雨必然产生趋渗径流，造成严重的水土
流失。

1.4.2 不合理的采伐利用方式。

随着对木材利用工艺水平的提高，一些国家兴起了全树利用，使木材利用率大为提高，但同时也必然导致土壤养分的大量消耗。

由于枯枝落叶全部掳走，落叶中富含营养元素不能归还林地，造成土壤养分循环中断，肥力下降。

据美国对2个集水区
的研究，全树采伐比一般采伐取走的生物量多2倍。

工业用材林培育过程中，林木充分利用了
地上空间和土壤营养物质资源，使之达到速生丰产。

轮伐期越短，林分消耗的营养元素越多，
每采伐单位木材带走的营养元素量就越高，并且林木径级越小，其营养元素含量就越高，这样
在林木生长过程中一直消耗着土壤库的养分，使之土壤发生地力衰退。

2防止人工林地力衰退的对策
2.1 调整林分结构，保护林下植被
林下植被是人工林生态系统的重要组成部分，在促进系统养分循环，提高林地肥力方面起
了巨大作用，林下植被养分含量较高，一般情况下草本大于灌木，灌木大于乔木，同时林下植
被的凋落物分解快。

因为人工林郁闭后林下植被发育很差，为此也可因地制宜，改密植为适当
疏植，增加透光度，促进林下植被生长；或每隔一定时间对林下植被砍割1次，为土壤提供更
多的营养元素，以恢复地力。

2.2 采用林地施肥及土壤改良措施
由于树种混交、轮栽，保持适量林下植被等生物措施恢复地力过程缓慢，施肥对于一般人
工林经营中维持和恢复林地肥力是一项较好的措施，而对定向培育的短轮伐期的工业用材林来说，施肥则是一项必需的基础技术措施。

在南方定向培育杉木，东北区定向培育落叶松中辅助
于施肥能促进林木生长，有人用客土造林及微生物菌肥来研究杉木及木麻黄的二代更新情况，
但在定向培育杨树过程中，连茬2~3次欧美杨生长量未剧减，土壤中有机质和N、P、K含量略
有增加，肥力有改善趋势，所以施肥也要因林而宜。

在我国经济条件不是很好的情况下，为了
培育木材基地的持续发展，对于一些超短轮伐期和短轮伐期的工业用材林，施肥是一条行之有效、经济可靠的途径。

2.3 采取科学营林措施
皆伐、炼山、全垦整地和不合理的林地管理都可引起有机质消耗和水土流失，造成大量营养元素从生态系统中输出，为此可以通过不炼山，带状整地及块状抚育措施和抚育季节调整；尽可能保留不妨碍幼林生长的草本、灌木，增加地表覆盖度，以减少水土流失；尽量减少采伐集材过程中机械对林地土壤压实范围，改大面积皆伐为小面积块状皆伐。

另外还得慎重确定轮伐期，不能越短越好，相反应当适当延长，最好超过数量成熟龄。

3人工林地力衰退研究展望
人们从土壤肥力的营养因素和环境因素以及人工林群落结构功能、微生物区系组成等方面探讨了发生人工林地力衰退的原因，但由于受研究方法及经费限制，研究的范围和深度受一定限制，结论也不可避免地具有片面性，而引起地力衰退的最直接或最主要的原因，各研究者得出结论不一。

对地力衰退产生的机理研究不够深入，故有必要从土壤生态系统角度，全面而深入地研究人工林与土壤的作用机制。

人工林地力衰退问题是个复杂问题，它涉及到持续林业经营思想，生态环保意识的社会问题和与其它众多学科如土壤化学、生化、微生物、营林、生态学等的联系。

为了集中力量，统一研究，可组织跨学科、跨部门的协作研究网，建立新的栽培制度，形成不同地域、不同树种栽培模式，使人工林的研究和栽培水平不断提高，林地得到长期的持续利用。

（收稿：2014-12-24）
参考文献:
[1]方奇.杉木连栽对土壤肥力及其杉木生长的影响[J].林业科学,1987,(4):389-396
[2]张其水,俞新妥.杉木连栽林地微生物的季节动态研[J].福建林学院学报,1991,(4):422-427
[3]崔国发.落叶松人工林土壤水分物理性状的研究[J].林业科技,1996,(l):6-9
作者简介：李洪超（1977-）男，开封市人，工程师，硕士研究生，园艺专业，研究方向：果树生理。