李艷豐

（豐寧滿族自治縣茂元林業(yè)發(fā)展有限公司，河北豐寧 068350）

防護(hù)林作為一項(xiàng)重要的生態(tài)工程，在防風(fēng)固沙、保持水土、調(diào)節(jié)氣候等方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。近年來(lái)，由于氣候變化、人為活動(dòng)等多種因素影響，我國(guó)部分地區(qū)的防護(hù)林出現(xiàn)了不同程度的退化，直接影響和制約了林業(yè)可持續(xù)發(fā)展。河北省豐寧縣屬于典型溫帶大陸性干旱氣候，防護(hù)林退化問(wèn)題尤為突出。本文在調(diào)研的基礎(chǔ)上，著重從土壤養(yǎng)分流失、林地生態(tài)破壞、林木病蟲(chóng)害等角度，探討退化防護(hù)林修復(fù)措施，并結(jié)合典型案例，評(píng)估修復(fù)效果，期望研究結(jié)果能為豐寧縣及類似地區(qū)防護(hù)林的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒。

1 防護(hù)林類型和分布情況

豐寧縣地勢(shì)平坦，屬于華北平原區(qū)域。該縣土地肥沃，有不少天然湖泊濕地，是水禽棲息的良好場(chǎng)所。這些自然環(huán)境對(duì)保持當(dāng)?shù)厮?、調(diào)節(jié)氣候、涵養(yǎng)水源等起到重要作用[1]。根據(jù)豐寧縣林業(yè)局統(tǒng)計(jì)資料，該縣防護(hù)林總面積約為32.6 萬(wàn)hm2，林地覆蓋率達(dá)到18.2%。其中，封山育林面積18.3萬(wàn)hm2，主要有馬尾松、油松、云杉等速生樹(shù)種；一級(jí)和二級(jí)涵養(yǎng)林面積12.4 萬(wàn)hm2，以白樺、蒙古櫟等闊葉樹(shù)種為主；沿河及水庫(kù)攔沙治沙林1.9 萬(wàn)hm2，種植柳杉、楊樹(shù)等樹(shù)種。這些防護(hù)林具有防風(fēng)、固沙、保水等生態(tài)功能[2-3]。

近10 年來(lái)，隨著局地氣候變干及林區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化，豐寧縣防護(hù)林普遍出現(xiàn)了不同程度的退化。根據(jù)2020 年林業(yè)調(diào)查結(jié)果，豐寧縣馬尾松、云杉等人工林存量減少，立地質(zhì)量較差林分的平均蓄積量?jī)H有56 m3·hm-2，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)存儲(chǔ)量；樹(shù)齡30 年以上近熟人工林疏密度差異大，更新不良；混交林及闊葉林樹(shù)種組成單一，平均蓄積量?jī)H為85 m3·hm-2，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；主要林分的生長(zhǎng)量也普遍低于區(qū)域平均水平。

2 防護(hù)林退化現(xiàn)象原因分析

2.1 土壤養(yǎng)分流失

豐寧縣屬于草原向森林過(guò)渡地帶，土壤類型主要為棕壤和黑鈣森林土。這些土壤養(yǎng)分相對(duì)貧乏，腐殖質(zhì)和速效氮含量較低。隨著近年來(lái)氣候變化，該區(qū)域蒸發(fā)量持續(xù)增加，年降水量減少，導(dǎo)致土壤水分條件變差。數(shù)據(jù)顯示，該地區(qū)0～100 cm 土層平均含水量已從1990 年的60%下降到2019 年的50%以下[4]。土壤水分條件惡化直接導(dǎo)致養(yǎng)分流失加劇。研究表明，水分條件是影響土壤養(yǎng)分釋放和吸收的關(guān)鍵因素。土壤中磷、鉀等養(yǎng)分主要以礦物結(jié)合態(tài)固定，依賴水分進(jìn)行溶解和遷移；而氮素則主要以有機(jī)形態(tài)存在，其礦化作用也依賴微生物的活性，同樣需要充足的土壤水分。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，豐寧縣防護(hù)林土壤2022 年有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀流失量較20 世紀(jì)90 年代分別增加了8%、10%、15%，養(yǎng)分貧瘠化現(xiàn)象明顯。水分條件變差還導(dǎo)致根際土壤pH 值升高，平均上升了0.5 個(gè)單位。過(guò)高的pH 值會(huì)抑制部分營(yíng)養(yǎng)元素的有效性。研究表明，在pH 值為8.5 的條件下，鐵、錳、銅、鋅等微量元素的有效性僅為最適pH 值條件的30%～60%，這些微量元素在樹(shù)木光合作用和其他生命活動(dòng)中發(fā)揮重要作用[5]。

2.2 林地生態(tài)破壞

豐寧縣防護(hù)林長(zhǎng)期以來(lái)遭受了不同程度的生態(tài)破壞，具體如下。1）隨著氣候變干，該地區(qū)部分頂級(jí)捕食性動(dòng)物如狼、狐等數(shù)量明顯減少。根據(jù)豐寧縣統(tǒng)計(jì)局資料，2001—2020 年狼的棲息密度已從3.5 只·萬(wàn)hm-2下降到1.5 只·萬(wàn)hm-2，這些頂級(jí)捕食者的減少打破了食物鏈平衡，導(dǎo)致嚙齒目等食草動(dòng)物數(shù)量加速增加，對(duì)林下植被形成新的破壞壓力。此外，單一化人工林所提供的野生動(dòng)物棲息環(huán)境和食物過(guò)于貧乏，也限制了物種多樣性的維持。2）由于地形條件復(fù)雜，該地區(qū)人工林細(xì)根系統(tǒng)發(fā)育普遍存在問(wèn)題，加上氣候變干導(dǎo)致的水分壓力，使樹(shù)木對(duì)土壤的固結(jié)作用被削弱，表層土壤結(jié)構(gòu)普遍出問(wèn)題。根據(jù)調(diào)查，30%以上的測(cè)點(diǎn)土壤滲透性分類已由良好轉(zhuǎn)變?yōu)榍芳?，?dǎo)致雨水無(wú)法有效滲入地下水補(bǔ)給源，加劇了林地生境干旱化。根系對(duì)土壤的支撐作用減弱也導(dǎo)致不同程度的坡面垮塌和土層流失。3）氣候變干還直接導(dǎo)致林分和林地微氣候條件的惡化。觀測(cè)結(jié)果顯示，人工林平均濕度比自然次生林低5～8 個(gè)百分點(diǎn)，而平均氣溫則高1.5～2.5 ℃，這改變了林木正常的生長(zhǎng)環(huán)境，加速了水分脅迫的發(fā)生，抑制了光合作用和養(yǎng)分吸收，促使病蟲(chóng)害發(fā)生概率增加，形成惡性循環(huán)。

2.3 林木病蟲(chóng)危害

豐寧縣防護(hù)林主要樹(shù)種如馬尾松、黑松、油松等都易遭受各種病蟲(chóng)害的侵?jǐn)_。隨著近年來(lái)氣候變暖和林分生態(tài)環(huán)境惡化，部分病蟲(chóng)害發(fā)生頻次和危害程度呈增加趨勢(shì)，成為導(dǎo)致林木加速衰退和死亡的重要原因。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，該縣馬尾松和黑松的主要害蟲(chóng)——松毛蟲(chóng)發(fā)生周期已從過(guò)去的5～7 年縮短為3～4 年，發(fā)生面積增長(zhǎng)約40%。水分脅迫可誘導(dǎo)松樹(shù)產(chǎn)生更多可食用的滋養(yǎng)組織，進(jìn)而誘發(fā)松毛蟲(chóng)數(shù)量暴發(fā)。數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯示，在發(fā)生災(zāi)情的林分，松毛蟲(chóng)的平均密度已由每株20 余頭增加到50～60 頭。高密度的松毛蟲(chóng)食葉可使喬木在2～3 個(gè)月內(nèi)完全喪失光合作用的能力，最終導(dǎo)致立木枯死。隨著氣溫升高，豐寧縣油松和云杉根腐病也呈現(xiàn)蔓延態(tài)勢(shì)。病原體對(duì)樹(shù)木的感染多發(fā)生在根系受損時(shí)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，近5 年，該縣30%以上有病害發(fā)生的人工針葉林分都存在不同程度的根系損傷。而干旱等極端氣候可加重根系損傷，并抑制樹(shù)木形成有效防御組織，從而加劇病害的發(fā)生與擴(kuò)散，這可導(dǎo)致20～30 年生油松和云杉的立木枯死率超過(guò)15%。

3 修復(fù)措施探討

3.1 改善土壤質(zhì)量

為改善豐寧縣防護(hù)林土壤質(zhì)量，可從調(diào)節(jié)土壤pH值、增加有機(jī)質(zhì)輸入、優(yōu)化微生物區(qū)系等方面入手。pH 值過(guò)高會(huì)降低部分養(yǎng)分的有效性，因此需要采取措施適度降低土壤pH 值。研究表明，施用適量硫酸鈣或硫酸鎂肥料，配合腐熟芽孢桿菌制劑，可有效調(diào)節(jié)土壤pH 值，提高鐵、錳、銅、鋅等微量元素的有效性，增強(qiáng)林木對(duì)養(yǎng)分的吸收利用[1]。同時(shí)，間作豆科綠肥植被，可酸化土壤，改善豐寧縣土壤條件。提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，是維持土壤肥力的關(guān)鍵。除白樺等闊葉林自然補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)外，針葉人工林可采取間作豆科綠肥植被或秸稈覆蓋，增加土壤有機(jī)輸入；施用完全發(fā)酵腐熟的堆肥，也可直接增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善土壤孔隙度、保水保肥能力。相關(guān)文獻(xiàn)表明，應(yīng)用生物菌肥后1 年，土壤氮磷活性可提高15%～25%，林木活力也顯著優(yōu)于對(duì)照，這是因?yàn)榫采稍黾訕?shù)木的根際吸收面積，促進(jìn)礦質(zhì)養(yǎng)分的溶解和吸收[3]。

3.2 恢復(fù)林地生態(tài)功能

恢復(fù)豐寧縣防護(hù)林的生態(tài)系統(tǒng)功能，需要從拓展物種多樣性入手。1）在純?nèi)斯ち只A(chǔ)上，適當(dāng)引入適生的喬灌木及草本植物，豐富林分物種多樣性，豐富野生動(dòng)物的食物來(lái)源和棲息環(huán)境。建議選擇透光率高、根系發(fā)達(dá)、生長(zhǎng)快速的樹(shù)種，如白樺、山楊、紅豆杉等。相關(guān)數(shù)據(jù)表明，復(fù)雜度更高的間作林分，土壤水分含量可比純?nèi)斯ち痔岣?%以上[2]。2）針對(duì)性修整林地地形，改善立地條件，促進(jìn)樹(shù)木根系生長(zhǎng)。例如，利用梯田式滲水平溝，引導(dǎo)雨水滲入，提高植被對(duì)土層下滲水的利用效率，可使土壤含水量比不修整處提高8%以上[5]；修建硬質(zhì)培土溝，也可有效保護(hù)和延伸樹(shù)木主根系的生長(zhǎng)范圍。3）根據(jù)立地條件科學(xué)配置樹(shù)種，調(diào)節(jié)蒸騰作用，改善微氣候環(huán)境。例如，在干旱缺水地塊，可適量引進(jìn)油松等耐旱樹(shù)種；調(diào)高針葉樹(shù)比例，提升冠層密度，減少地表徑流。

3.3 加強(qiáng)病蟲(chóng)害防治

為有效防治豐寧縣防護(hù)林的主要病蟲(chóng)害，可從調(diào)整林分結(jié)構(gòu)、提高樹(shù)木抗性、病蟲(chóng)生物防治等方面入手。1）采取混交經(jīng)營(yíng)措施，適當(dāng)調(diào)整樹(shù)種比例，引入抗病性更強(qiáng)的喬木，如馬尾松等。構(gòu)建復(fù)層異齡的立體結(jié)構(gòu)，可以抑制單一病蟲(chóng)種群的大面積暴發(fā)，相比純林，針闊混交林病蟲(chóng)發(fā)生量降低30%以上[2]。保持林分邊緣復(fù)雜，也可為天敵昆蟲(chóng)提供適宜的過(guò)冬場(chǎng)所。2）采取精確計(jì)量和釋放化學(xué)農(nóng)藥的防治技術(shù)。例如，使用含有伊維菌素和毒死蜱等有效成分的微生物農(nóng)藥，這些農(nóng)藥能夠誘導(dǎo)或增強(qiáng)病原體對(duì)寄主的抗性反應(yīng)，有效抑制害蟲(chóng)的取食和活動(dòng)，從而迅速控制退化林中的病蟲(chóng)害問(wèn)題。3）充分利用和培育天敵昆蟲(chóng)種群，發(fā)展生物防治技術(shù)。例如，大量釋放寄生蜂等捕食性天敵，可有效抑制松毛蟲(chóng)等鱗翅目害蟲(chóng)種群的暴發(fā)。春季釋放1 萬(wàn)頭·hm-2特定寄生蜂種群，可使松毛蟲(chóng)天敵寄生率超過(guò)45%，實(shí)現(xiàn)對(duì)松毛蟲(chóng)等害蟲(chóng)的有效生物防治[5]。

4 實(shí)證研究及案例分析

4.1 退化修復(fù)案例背景

豐寧縣油松人工林是當(dāng)?shù)氐湫偷闹卸韧嘶雷o(hù)林。該林分于1995 年人工種植而成，林分結(jié)構(gòu)較單一，主要喬木層樹(shù)種僅油松1 種，部分立地條件差的林邊、林隙處種植有少量白樺林木。林分蓄積量?jī)H為105 m3·hm-2，與當(dāng)?shù)卣Ｓ退闪窒啾鹊土思s30%，更新不良。

經(jīng)歷2002 年、2012 年2 次低強(qiáng)度的森林火災(zāi)后，該林分土壤理化性質(zhì)惡化，土壤滲透性能由“良好”轉(zhuǎn)為“欠佳”。此外，林分北側(cè)和西側(cè)坡度較大，受火災(zāi)和水土流失的影響，表層土壤嚴(yán)重退化。草本植被和林下灌木層發(fā)育不良，生物多樣性較低，林木主要病蟲(chóng)害有松材線蟲(chóng)病等。

4.2 修復(fù)措施效果評(píng)估結(jié)果

針對(duì)該退化油松人工林的問(wèn)題，于2015 年開(kāi)始實(shí)施了主要包括調(diào)整混交結(jié)構(gòu)、搭配坡面溝培土、引入豆科綠肥植被、病蟲(chóng)生物防治等綜合治理措施。經(jīng)過(guò)5 年治理，當(dāng)?shù)亓址稚鷳B(tài)環(huán)境顯著改善，樹(shù)木生長(zhǎng)速度加快。調(diào)查評(píng)估結(jié)果表明，采用25%白樺和10%山楊的植被配置方式，結(jié)合坡面溝培土技術(shù)，可明顯改善該林地的立地條件，有效提高白樺和山楊的成活率，顯示出良好的生態(tài)恢復(fù)效果。治理5 年后，林分平均立木高度增加了11.1%，平均胸徑增加了16.7%，平均蓄積量增加了33.3%（見(jiàn)表1）。通過(guò)生防菌劑防治和大量釋放寄生蜂等措施，松材線蟲(chóng)病的發(fā)生量已從每樹(shù)20 余頭減少為5 頭以下，寄生蜂寄生率達(dá)到76%，病害發(fā)生程度也有所減輕。

表1 修復(fù)前后指標(biāo)對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

豐寧縣防護(hù)林的退化問(wèn)題已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。通過(guò)對(duì)退化現(xiàn)狀、原因的深入分析，本文提出了一系列針對(duì)性的修復(fù)措施，包括改善土壤質(zhì)量、恢復(fù)林地生態(tài)功能、加強(qiáng)病蟲(chóng)害防治。在實(shí)際案例中，應(yīng)用這些措施可取得明顯成效，為豐寧縣及其他類似地區(qū)實(shí)現(xiàn)防護(hù)林可持續(xù)發(fā)展提供了有益的借鑒。然而，防護(hù)林的修復(fù)與保護(hù)是一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜的過(guò)程，需要政府、企業(yè)和社會(huì)各界的共同努力。未來(lái)，林業(yè)人員應(yīng)繼續(xù)關(guān)注防護(hù)林的健康狀況，加強(qiáng)科研與技術(shù)創(chuàng)新，提高防護(hù)林管理水平，確保其在維護(hù)生態(tài)安全、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮更大的作用。