楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營問題探討

楊 萍，程林林，孫曉妮，王 超，申 鵬

（臨沂市林業(yè)局，山東臨沂 276001）

楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營問題探討

楊 萍，程林林，孫曉妮，王 超，申 鵬

（臨沂市林業(yè)局，山東臨沂 276001）

文章簡要介紹了楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營，并對楊樹人工林空間利用、楊樹木質(zhì)能源利用、楊樹人工林生態(tài)利用等相關(guān)研究進行了分析和總結(jié)，以供探討。

楊樹 人工林 生態(tài)系統(tǒng)

楊樹具有生長迅速、產(chǎn)量高、易于更新和繁殖的特點，在臨沂地區(qū)乃至世界中緯度平原地區(qū)已成為栽培面積最大，木材產(chǎn)量最高的速生用材樹種之一。然而，楊樹人工林單位面積比較效益低，林分穩(wěn)定性差、病蟲害發(fā)生頻繁且嚴重等問題一直困擾著楊樹的發(fā)展，文章從技術(shù)的角度就如何提高楊樹人工林栽培的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益提出了相關(guān)意見，以供參考。

1 楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營

森林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營的提出與現(xiàn)代工業(yè)化進程加快對環(huán)境的嚴重破壞密切相關(guān)，國外在20世紀70年代由美國提出，我國是在1992年首屆世界環(huán)境與發(fā)展大會后提出的，它是德國經(jīng)典林業(yè)和森林多用途永續(xù)利用的繼承和發(fā)展。其核心內(nèi)容是“在景觀水平上維持森林全部價值和功能的戰(zhàn)略”。我國楊樹大規(guī)模栽培從20世紀80年代開始，在立地條件、生物多樣性、種質(zhì)資源、種群和群落結(jié)構(gòu)、種間關(guān)系、光熱水氣等環(huán)境因素、生長質(zhì)量已進行了大量的研究工作，但多為單一因素、單一層次和局部的研究。相應(yīng)地，在經(jīng)營管理中出現(xiàn)了地力衰退、生物多樣性下降、病蟲害趨于嚴重和生長不良的問題。楊樹人工林生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)營即是在已有經(jīng)營理論和實踐的基礎(chǔ)上進行的理論和實踐創(chuàng)新。其主要特征有：在空間利用方面，不僅僅是楊樹人工林地的平面利用，也包括垂直空間利用、時間動態(tài)利用；在生物多樣性方面，將農(nóng)作物、園藝植物、中草藥和牧草栽培，食用菌栽培，家禽和牲畜等動物的飼養(yǎng)納入楊樹人工林經(jīng)營體系中；在肥水管理方面，強調(diào)土壤養(yǎng)分和水分等營養(yǎng)物質(zhì)的生態(tài)循環(huán)且高效利用；在木質(zhì)利用方面，不僅僅是楊樹木材的加工利用，也包括木質(zhì)的碳化、氣化和液化及其副產(chǎn)品的利用；在生態(tài)利用方面，重視楊樹人工林生態(tài)價值，即楊樹人工林對水質(zhì)和大氣的改善調(diào)節(jié)所帶來的經(jīng)濟價值。

2 楊樹人工林空間利用

楊樹人工林的空間利用包括樹冠郁閉前的林農(nóng)間作和樹冠郁閉后的林下經(jīng)營。以利用的位置可分為林冠層、樹干層、地表層和地下層4種利用方式。林農(nóng)間作主要有以下4種：楊—農(nóng)作物（含油料、經(jīng)濟等作物）間作；楊—苗木間作；楊—園藝作物（果菜茶）間作；楊—中草藥（喜陽植物）間作。樹冠郁閉后楊樹人工林生態(tài)環(huán)境變化較大，相應(yīng)地，生物種類也發(fā)生了較大的變化。林下的植物、動物種類可分為以下幾種：耐陰或喜陰的觀賞植物如花卉、牧草和中草藥等，家禽類如雞、鴨、鵝等，家畜類如羊、兔子、牛等，水生動物如魚、蟹等。

目前，楊農(nóng)間作系統(tǒng)裝配技術(shù)已較為成熟，相關(guān)研究已有30多年的歷史。而楊樹人工林樹冠下植物種植和動物養(yǎng)殖只是近幾年才剛剛興起，相關(guān)研究較為薄弱，動植物間的裝配技術(shù)尚處于原始階段。

楊樹人工林下的植物耐陰性差異研究較少，已有的研究表明，觀葉植物的需光量遠小于牧草和中草藥。即使同為觀葉植物，蕨類植物的需光量小于鳳梨類。另外，這方面在實踐上的應(yīng)用目前并不多見。

國內(nèi)外關(guān)于養(yǎng)殖和放牧對植被影響的研究主要集中于草原生態(tài)系統(tǒng)，關(guān)于林下放牧和養(yǎng)殖對林地生態(tài)環(huán)境影響的研究還相對較少，而且現(xiàn)有的一些研究多集中于大型畜禽如牛、羊?qū)α帜竞屯寥赖确矫娴淖饔谩６窒吗B(yǎng)殖的小型家禽如雞、鵝等對林地生態(tài)環(huán)境影響的研究很少，在楊樹人工林中的研究幾乎為空白。

以林下養(yǎng)鵝為例，缺少林相的相關(guān)數(shù)據(jù)與鵝生長指標的研究，如郁閉度等與鵝的品種和肉質(zhì)的相關(guān)性等。另外，林下養(yǎng)殖的密度、輪養(yǎng)的時間間隔、林下適宜牧草的種類均處于探索階段，現(xiàn)在尚無法提出可操作的具體技術(shù)規(guī)范。

3 楊樹木質(zhì)能源利用

近年來，楊樹的木質(zhì)能源利用逐漸受到重視。楊樹樹干通直高大、生長快，已成為營造短輪伐期薪炭林的重要樹種。目前歐洲已培育出許多壽命長、材質(zhì)優(yōu)、抗性強的楊樹品種。許多歐洲國家正培育新的楊樹品種，以便在多種立地條件下更廣泛地營造短輪伐期薪炭林和其它林分。

我國對楊樹木質(zhì)能源的開發(fā)剛剛起步，尚不能大規(guī)模開發(fā)利用。臨沂市有著豐富的楊樹資源，無論在種質(zhì)資源、蓄積量或管理水平均在山東和全國的前列，對楊樹木質(zhì)資源利用有著廣闊的前景。目前供研究的楊樹無性系達60多個，研究內(nèi)容主要有：（1）研究楊樹無性系生長和生物量動態(tài)變化。不同的無性系在生長量和生物量方面懸殊很大，直接影響生產(chǎn)上對種質(zhì)資源的需求；（2）對楊樹木材的能源性狀進行測定，即對木材密度和化學(xué)成分如纖維素、半纖維素和木質(zhì)素、可溶性糖、脂肪的測定，直接影響生產(chǎn)上對質(zhì)量的需求；（3）研究楊樹萌芽更新對木質(zhì)能源性狀的影響，直接影響生產(chǎn)上對產(chǎn)量的需求；（4）研究楊樹木質(zhì)生物能轉(zhuǎn)換方式對生成物組分和熱值變化的影響，即液化、氣化、碳化和直接燃燒對生成物的成分和熱值變化的影響，直接影響生產(chǎn)上對生物質(zhì)能源的利用效率。

4 楊樹人工林生態(tài)利用

近幾年來，我國開展了楊樹人工林生態(tài)服務(wù)效能、抑螺防病及CO2固持等研究。如采用定位觀測法，系統(tǒng)評價了科爾沁沙地楊樹林的防風(fēng)和滯塵等生態(tài)服務(wù)效能及其間接價值。在主害風(fēng)天氣下，林地各觀測點的地表日風(fēng)蝕量大幅度降低，平均降幅在85.2%～99.9%。在觀測期內(nèi)，林地中央的日平均降塵量為13.2 kg/hm2，而林地迎風(fēng)區(qū)6H處的日平均降塵量為9.9 kg/hm2，林地日滯塵能力約為3.3 kg/hm2。

采取定位觀測的研究方法對洞庭湖區(qū)灘地不同類型楊樹抑螺防病林進行了研究。林分郁閉前，通過林農(nóng)復(fù)合等林地土壤管理措施，改造釘螺孳生環(huán)境，有效地降低了活螺和感染螺密度；林分郁閉后，林地水分、光照、植被等環(huán)境因子朝著不利于釘螺孳生的方向演變；灘地抑螺防病林生態(tài)系統(tǒng)抑螺效果具有顯著性和持續(xù)性。與蘆葦?shù)叵啾龋瑮顦湟致萘衷谘雌诘淖杷?yīng)比蘆葦?shù)匦。J葦?shù)貎?nèi)洪水流速是楊樹林內(nèi)29.4%；汛期蘆葦?shù)貎?nèi)泥沙沉積是楊樹林地的11.6倍。

2000年以來，我國開展了楊樹人工林的碳匯功能研究。對10年生I-69楊人工林的碳儲量的研究結(jié)果表明，林分總的碳儲量約為136.2 t/hm2。其中，林木為74.1 t/hm2，林下植物為0.3 t/hm2，A0層為1.9 t/hm2，以及土壤的碳儲量為59.9 t/hm2。10年生時林木碳的凈生產(chǎn)力約11.1 t/hm2，凋落物歸還量為2.3 t/hm2，土壤CO2釋放量為5.5 t/hm2。由此可見，楊樹人工林具有較高的生物生產(chǎn)力和碳儲量，能對大氣碳循環(huán)起到積極的作用。

我國在楊樹與環(huán)境相關(guān)性方面的研究時間只有10多年的時間，研究的廣度和深度與國外存在一定差距。在北美洲，楊樹已廣泛用于清除被重金屬、鹽、有機溶劑、放射性物質(zhì)、碳氫化合物和淋溶物所污染的土地；常作為河岸緩沖帶系統(tǒng)的主要造林樹種，并通過種植適當(dāng)?shù)墓嗄净虿荼局参锝⒑侠淼牧址纸Y(jié)構(gòu)，防止地表水和地下水在流入溪流后被污染，從而起到凈化水源的作用。在國外，植物修復(fù)和廢水再利用是一項新技術(shù)，對于清潔和治理受污染的土壤和水源是一種經(jīng)濟、生態(tài)、環(huán)保和有效的好方法。而楊樹由于其生長迅速、易繁殖、適應(yīng)性廣而被廣泛地用于植物修復(fù)和廢水再利用。同時，隨著世界人口的增長和能源使用量的增加，楊樹人工林將在我國乃至世界的碳固定和減輕全球溫室效應(yīng)中發(fā)揮越來越重要的作用。因此，今后在深入研究提高楊樹人工林生物生產(chǎn)力技術(shù)措施的同時，應(yīng)更系統(tǒng)地研究楊樹人工林環(huán)境功能，使楊樹人工林更好地造福于人類。