杨树人工林生态系统经营问题探讨

杨 萍，程林林，孙晓妮，王 超，申 鹏

（临沂市林业局，山东临沂 276001）

杨树人工林生态系统经营问题探讨

杨 萍，程林林，孙晓妮，王 超，申 鹏

（临沂市林业局，山东临沂 276001）

文章简要介绍了杨树人工林生态系统经营，并对杨树人工林空间利用、杨树木质能源利用、杨树人工林生态利用等相关研究进行了分析和总结，以供探讨。

杨树 人工林 生态系统

杨树具有生长迅速、产量高、易于更新和繁殖的特点，在临沂地区乃至世界中纬度平原地区已成为栽培面积最大，木材产量最高的速生用材树种之一。然而，杨树人工林单位面积比较效益低，林分稳定性差、病虫害发生频繁且严重等问题一直困扰着杨树的发展，文章从技术的角度就如何提高杨树人工林栽培的经济效益和生态效益提出了相关意见，以供参考。

1 杨树人工林生态系统经营

森林生态系统经营的提出与现代工业化进程加快对环境的严重破坏密切相关，国外在20世纪70年代由美国提出，我国是在1992年首届世界环境与发展大会后提出的，它是德国经典林业和森林多用途永续利用的继承和发展。其核心内容是“在景观水平上维持森林全部价值和功能的战略”。我国杨树大规模栽培从20世纪80年代开始，在立地条件、生物多样性、种质资源、种群和群落结构、种间关系、光热水气等环境因素、生长质量已进行了大量的研究工作，但多为单一因素、单一层次和局部的研究。相应地，在经营管理中出现了地力衰退、生物多样性下降、病虫害趋于严重和生长不良的问题。杨树人工林生态系统经营即是在已有经营理论和实践的基础上进行的理论和实践创新。其主要特征有：在空间利用方面，不仅仅是杨树人工林地的平面利用，也包括垂直空间利用、时间动态利用；在生物多样性方面，将农作物、园艺植物、中草药和牧草栽培，食用菌栽培，家禽和牲畜等动物的饲养纳入杨树人工林经营体系中；在肥水管理方面，强调土壤养分和水分等营养物质的生态循环且高效利用；在木质利用方面，不仅仅是杨树木材的加工利用，也包括木质的碳化、气化和液化及其副产品的利用；在生态利用方面，重视杨树人工林生态价值，即杨树人工林对水质和大气的改善调节所带来的经济价值。

2 杨树人工林空间利用

杨树人工林的空间利用包括树冠郁闭前的林农间作和树冠郁闭后的林下经营。以利用的位置可分为林冠层、树干层、地表层和地下层4种利用方式。林农间作主要有以下4种：杨—农作物（含油料、经济等作物）间作；杨—苗木间作；杨—园艺作物（果菜茶）间作；杨—中草药（喜阳植物）间作。树冠郁闭后杨树人工林生态环境变化较大，相应地，生物种类也发生了较大的变化。林下的植物、动物种类可分为以下几种：耐阴或喜阴的观赏植物如花卉、牧草和中草药等，家禽类如鸡、鸭、鹅等，家畜类如羊、兔子、牛等，水生动物如鱼、蟹等。

目前，杨农间作系统装配技术已较为成熟，相关研究已有30多年的历史。而杨树人工林树冠下植物种植和动物养殖只是近几年才刚刚兴起，相关研究较为薄弱，动植物间的装配技术尚处于原始阶段。

杨树人工林下的植物耐阴性差异研究较少，已有的研究表明，观叶植物的需光量远小于牧草和中草药。即使同为观叶植物，蕨类植物的需光量小于凤梨类。另外，这方面在实践上的应用目前并不多见。

国内外关于养殖和放牧对植被影响的研究主要集中于草原生态系统，关于林下放牧和养殖对林地生态环境影响的研究还相对较少，而且现有的一些研究多集中于大型畜禽如牛、羊对林木和土壤等方面的作用。而林下养殖的小型家禽如鸡、鹅等对林地生态环境影响的研究很少，在杨树人工林中的研究几乎为空白。

以林下养鹅为例，缺少林相的相关数据与鹅生长指标的研究，如郁闭度等与鹅的品种和肉质的相关性等。另外，林下养殖的密度、轮养的时间间隔、林下适宜牧草的种类均处于探索阶段，现在尚无法提出可操作的具体技术规范。

3 杨树木质能源利用

近年来，杨树的木质能源利用逐渐受到重视。杨树树干通直高大、生长快，已成为营造短轮伐期薪炭林的重要树种。目前欧洲已培育出许多寿命长、材质优、抗性强的杨树品种。许多欧洲国家正培育新的杨树品种，以便在多种立地条件下更广泛地营造短轮伐期薪炭林和其它林分。

我国对杨树木质能源的开发刚刚起步，尚不能大规模开发利用。临沂市有着丰富的杨树资源，无论在种质资源、蓄积量或管理水平均在山东和全国的前列，对杨树木质资源利用有着广阔的前景。目前供研究的杨树无性系达60多个，研究内容主要有：（1）研究杨树无性系生长和生物量动态变化。不同的无性系在生长量和生物量方面悬殊很大，直接影响生产上对种质资源的需求；（2）对杨树木材的能源性状进行测定，即对木材密度和化学成分如纤维素、半纤维素和木质素、可溶性糖、脂肪的测定，直接影响生产上对质量的需求；（3）研究杨树萌芽更新对木质能源性状的影响，直接影响生产上对产量的需求；（4）研究杨树木质生物能转换方式对生成物组分和热值变化的影响，即液化、气化、碳化和直接燃烧对生成物的成分和热值变化的影响，直接影响生产上对生物质能源的利用效率。

4 杨树人工林生态利用

近几年来，我国开展了杨树人工林生态服务效能、抑螺防病及CO2固持等研究。如采用定位观测法，系统评价了科尔沁沙地杨树林的防风和滞尘等生态服务效能及其间接价值。在主害风天气下，林地各观测点的地表日风蚀量大幅度降低，平均降幅在85.2%～99.9%。在观测期内，林地中央的日平均降尘量为13.2 kg/hm2，而林地迎风区6H处的日平均降尘量为9.9 kg/hm2，林地日滞尘能力约为3.3 kg/hm2。

采取定位观测的研究方法对洞庭湖区滩地不同类型杨树抑螺防病林进行了研究。林分郁闭前，通过林农复合等林地土壤管理措施，改造钉螺孳生环境，有效地降低了活螺和感染螺密度；林分郁闭后，林地水分、光照、植被等环境因子朝着不利于钉螺孳生的方向演变；滩地抑螺防病林生态系统抑螺效果具有显著性和持续性。与芦苇地相比，杨树抑螺林在汛期的阻水效应比芦苇地小，芦苇地内洪水流速是杨树林内29.4%；汛期芦苇地内泥沙沉积是杨树林地的11.6倍。

2000年以来，我国开展了杨树人工林的碳汇功能研究。对10年生I-69杨人工林的碳储量的研究结果表明，林分总的碳储量约为136.2 t/hm2。其中，林木为74.1 t/hm2，林下植物为0.3 t/hm2，A0层为1.9 t/hm2，以及土壤的碳储量为59.9 t/hm2。10年生时林木碳的净生产力约11.1 t/hm2，凋落物归还量为2.3 t/hm2，土壤CO2释放量为5.5 t/hm2。由此可见，杨树人工林具有较高的生物生产力和碳储量，能对大气碳循环起到积极的作用。

我国在杨树与环境相关性方面的研究时间只有10多年的时间，研究的广度和深度与国外存在一定差距。在北美洲，杨树已广泛用于清除被重金属、盐、有机溶剂、放射性物质、碳氢化合物和淋溶物所污染的土地；常作为河岸缓冲带系统的主要造林树种，并通过种植适当的灌木或草本植物建立合理的林分结构，防止地表水和地下水在流入溪流后被污染，从而起到净化水源的作用。在国外，植物修复和废水再利用是一项新技术，对于清洁和治理受污染的土壤和水源是一种经济、生态、环保和有效的好方法。而杨树由于其生长迅速、易繁殖、适应性广而被广泛地用于植物修复和废水再利用。同时，随着世界人口的增长和能源使用量的增加，杨树人工林将在我国乃至世界的碳固定和减轻全球温室效应中发挥越来越重要的作用。因此，今后在深入研究提高杨树人工林生物生产力技术措施的同时，应更系统地研究杨树人工林环境功能，使杨树人工林更好地造福于人类。