全 文 ：* 本文工作得到 1997年国家自然科学基金“经营干扰对毛竹人工林持续生产力的作用机理”项目和 1998年浙江省自
然科学基金项目(编号: 398291)的资助。
　　1998-05-26收稿。
我国毛竹林长期立地生产力研究问题的评述*
楼一平1)　盛炜彤2)　萧江华1)
( 1)中国林业科学研究院亚热带林业研究所, 311400,浙江富阳; 2)中国林业科学研究院林业研究所, 100091,北京;
第一作者 36岁,男,副研究员)
　　摘要　以世界各国森林长期立地生产力研究为背景,结合我国毛竹林经营和研究情况,对毛竹
林长期立地生产力的现状、影响因素以及研究策略等方面进行了论述。尝试构建了研究这一问题的
技术路线和系统框架。提出使用时序法、回溯法和长期定位观测相结合的技术方法克服“长期”研究
的时间跨度,研究长期立地生产力对经营措施的干扰反应, 并试用立地分类和评价、专家系统和计
算机模拟模型等技术方法评价和预测经营措施对长期立地生产力的作用规律, 为通过改变现行经
营措施调控长期立地生产力提供理论和技术。以竹林生态系统理论研究为基础,探索在林分结构和
林下植被以及林地土壤管理方面的生态系统管理技术,降低现有经营措施对竹林生态系统的稳定
性、多样性的破坏,降低经营措施对水土流失、林外水环境富营养污染作用的风险, 提高林地自身对
外界干扰的自然承载力和恢复力,寻找有效维护毛竹林长期立地生产力和实现可持续经营的生态
系统管理理论和技术体系。
　　关键词　竹林; 长期立地生产力; 研究策略; 生态系统管理
　　分类号　S795. 06
　　自 J. P. Kimmins 1990年在蒙特利尔召开的国际林联第十九次世界林业大会上系统阐明
人工林长期立地生产力问题及其研究策略以来,人工林长期立地生产力问题引起了国内外研
究者的关注[ 1～4]。在实施人工林可持续生态系统经营策略的背景下,长期立地生产力维护的研
究已从过去讨论单一树种连栽导致的生产力下降和土壤退化问题发展成为关注全球或区域的
气候变化、大气污染、自然灾害以及人工经营措施对长期立地生产力影响这样一个广阔领域。
目前,森林长期生产力问题主要是指在人工经营措施作用下, 森林生态系统在不同轮伐期之间
森林生产力的变化过程。长期立地生产力是指这一变化过程中的立地生产力(立地质量)的变
化,特别是土壤的演化过程。这一领域的研究在概念、方法以及手段上利用多学科的理论和方
法,开展了人工经营干扰对长期林分和立地生产力的作用机理、评价预测方法和长期立地生产
力维护和恢复理论与技术等方面的研究。人工林长期立地生产力维护的研究在可持续森林经
营战略和农业生态革命进程中有着重要意义。
竹( Bambusoideae Ness)林作为一种重要的森林资源,我国目前有 500多万 hm 2,约 39属
500多种, 它有着独特的资源、生态和经济价值。1996年我国竹资源产值和加工产值达 120亿
元,出口创汇 4亿美元,由此而成为林业中一个新兴产业。我国的竹资源总量、资源培育水平和
加工利用水平以及竹类科研水平均居世界前列。由于竹类植物独特的生物学和生态学特性以
林业科学研究　1999, 12( 2) : 172～178
Forest Resear ch 　　 　　
及主要分布在大江、大河源头和沿岸地区,它们在水源涵养、水土保持等生态功能方面也有着
重要的作用。
目前我国人工经营竹林高产的例子不胜枚举,但经营实践和研究中出现的问题是,在其天
然生态系统的稳定性、多样性、整体性以及立地对经营干扰的承受力和恢复力遭受破坏而下降
的情况下, 后续的人工经营的竹纯林能否持续丰产? 当前, 在部分较长期经营毛竹
( Phy llostachy s heterocy cla var . p ubescens ( M azel) Ohw i)纯林中已出现了林分生产力下降和
立地退化的现象。这里涉及的问题包括保持和改善立地的承受力和恢复力,避免引起地力衰退
的经营活动, 有关纯林经营和采伐作业问题,以及竹林环境的管理和竹林生态系统的综合管理
等问题。我国经营者和研究者已对这些与竹林长期生产力维护有关的问题给予了关注和初步
研究[ 5, 6]。本文对与竹林长期立地生产力研究相关的概念、研究周期、长期生产力的现状和特点
以及研究的基本框架和策略予以概述。
1　我国毛竹林长期林分和立地生产力的现状和特点
　　在过去几十年的经营和研究中,低产竹林改造和丰产培育技术极大地促进了我国竹林资
源的培育,部分集约经营的竹林中实现了很高的产量。但是, 由于环境变化和经营干扰等方面
的不利影响, 一些较长期经营的毛竹纯林立地出现了地力衰退现象。楼一平[ 7]报道了在竹木混
交林改为纯林经营后, 林分生产力和土壤肥力在经长期经营后出现下降现象,并且下降幅度较
大,值得引起关注。徐荣生[ 6]报道,经过开垦的林地地表丧失了植被保护,雨水冲刷带走了腐殖
质、表土和可溶性物质,使地力变差。
近些年的竹林生产实践和研究也表明,由于竹林独特的生长特性和经营技术体系,如大面
积混交林改为竹纯林经营、每年或每度采笋伐竹的超短轮伐期作业方式、强度采伐、全竹采伐
利用、林地强度垦复和大量施用化肥等经营技术措施,虽然在短期内常常能大幅度提高人工经
营竹林的生产力和经济效益,但是由于人工竹林生态系统受到频繁而强度的经营干扰,特别是
每年采伐笋竹和全竹利用对土壤生态系统的养分总量、物理性状、有机质,特别是生物性状的
干扰破坏,使其失去了天然林生态系统具有的恢复和平衡功能,造成立地承载能力和恢复能力
明显下降, 其结果可能是使竹林生态系统的长期立地生产力比其它树种的人工林生态系统遭
受更为严重的不良影响 [ 5]。
因此,针对上述问题,如何维护人工竹林生态系统生产力的稳定性,提高人工竹林生态系
统的防护功能, 防止林分长期立地生产力下降, 实现人工竹林可持续丰产经营,是目前面临的
一个重大问题。
2　毛竹林长期立地生产力的研究周期
　　在长期立地生产力研究中,首要的问题是根据不同的树种和林种特点界定“长期”研究的
时间长度。按照美国的 Cole 和Comer for d以及新西兰的 Dyck [ 8]的观点,长期立地生产力研究
中“长期”的概念, 可根据每个人的观点和研究目的不同而作出不同长度的时间界定。林业研究
中,通常与某一地区树种的平均轮伐期联系在一起进行界定。例如,在斯堪的纳维亚研究云杉
针叶树林的采伐轮作对生长影响时, 研究者界定的“长期”是采用其 100 a 轮伐期作为研究周
期。而在巴西研究轮伐期仅为 8 a 的引种桉树的地力衰退时, 其“长期”研究的时间框架界定就
173第 2 期　　　　　　　　楼一平等: 我国毛竹林长期立地生产力研究问题的评述
可以少于25 a。一般情况下,无论在什么地区,“长期”方面的研究, 尤其在森林和立地生产力方
面的研究应界定在 2～3个轮伐期。例如,在美国华盛顿地区花旗松的研究中,长期立地生产力
研究的时间应该界定在能对未来 150 a 的生产力变化进行预测。很显然,这一概念界定的隐含
意义是,长期立地生产力问题是研究几个轮伐期之间林分和立地的生产力变化。
据此,我们认为对于人工经营的毛竹林, 其立竹采伐的年龄周期一般在 3度,那么其不同
采伐周期之间长期立地生产力研究的时间应该界定在 10～15 a。在这一时间长度中对毛竹林
立地生产力的变化规律和调控理论及技术进行研究。
3　影响毛竹林长期立地生产力的因素
　　一般而言,与长期立地生产力有关的人工经营措施主要指群落结构改变(改混交林为纯
林、复层林为单层林,减少林下植被)、单一树种连栽、强度采伐、机械采伐、采伐利用方式(整树
采伐利用)、短轮伐期作业、整地方式、焚烧采伐剩余物、施肥等。与长期立地生产力有关的土壤
肥力指标主要有养分总量、土壤物理性状、某些基本的大量和微量元素的有效态成分以及土壤
动物、微生物和生物酶区系、种类和数量等生物性状,及其肥力或立地生产力的综合评价指标
体系。长期立地生产力维护的研究,就是研究不同因素在轮伐期之间这样的时间尺度上对土壤
肥力的作用机制以及维护和提高地力的措施。
毛竹林作为一种独特的林种,它有自身独特的生长规律和独特的营林体系。我国毛竹林
(尤其是笋用竹林)以高强度的人工集约方式经营,一般以把混交林改为毛竹纯林方式经营,每
年劈山,深挖林地土壤,重施肥等。并且,竹林生产的主要特点是每年(或每度)从立地挖春笋、
冬笋和伐竹, 由此约带走林分内 1/ 4的活生物量。并且全竹利用、轮伐期缩短,立竹收获年龄随
经营收获强度提高已从 4度降低到 3度,这些人工经营措施对立地有着极大的干扰。此外,散
生型竹林存在着决定林分生产力的地下茎生长,它的生产力与土壤的理化环境、生物环境密切
相关。
因此,与其它林种相比, 在我国目前毛竹林的经营中, 一些经常性、强度的人为经营活动,
诸如对笋、秆、箨、鞭和根的采伐利用、林地垦复和施肥等,对竹林的长期立地生产力可能产生
很大的潜在影响。竹林生态系统长期立地生产力受到人工经营的威胁和影响,可能因为如下方
面的与竹林经营有关的原因而变得更加严重:
( 1)人工集约经营竹林群落组成的单一性造成长期立地生产力下降。
( 2)竹林施行的连年采伐方式减少了人工竹林生态系统的养分总量。
( 3)频繁营林活动(采伐、施肥和垦复等)对林地的过分扰动使土壤表层的生物和物理性状
恶化,土壤有机质分解加快。
( 4)我国传统的整株采伐利用作业方式,大量消耗竹林养分,对长期立地生产力产生不利
的影响。
目前我国毛竹林丰产经营中必须连续施行林地垦复和施肥等经营措施, 以较高的人力、物
力,特别是生态代价来维持林分生产力, 这些措施不但不易大面积推广施行, 而且对人工竹林
长期立地生产力产生不利的影响。这些问题已引起我国竹类研究工作者的关注,但目前只有一
些初步的研究报道。迄今,仍无在正确的研究策略下,用合适的研究方法对这一问题进行深入、
系统的研究。由于这一问题的复杂性和数据获取的长时间跨度的障碍,需要更多的研究者关注
174 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 12卷
和参与来研究和解决这一问题。
4　毛竹林长期立地生产力的研究策略
　　如何以合适的指标和有效的方法判定现有经营措施干扰对长期立地生产力的有益或有害
程度,并以此为理论和技术基础,通过改变现行经营措施调控人工林长期立地生产力,在维护
人工林长期立地生产力的研究工作中有着重要的理论意义,在营林工作中也有实践意义。因
此,如何克服对“长期”问题研究中一些特殊的困难性,通过采用可靠的方法取得毛竹林不同采
伐周期之间的干扰反应数据,充分利用现有的观测数据和研究结果以及研究设施,借用一些先
进的评价和预测手段, 在研究中避免超长的时间框架、种植材料的遗传性改变和生物学指标干
扰,尽量降低对一些仍没有可靠方法测定的指标的依赖性, 建立能够进行独立检验的、精度满
足要求的评价和预测长期立地生产力的方法,是很有意义的。
对于长期立地生产力的研究策略, Kimmins[ 9]指出,在对长期立地生产力的可持续性缺少
合适的试验为基础的预测方法的情况下,可以从如下两方面开始尝试: ( 1)建立一个由一些本
底和试验记录资料完备的长期定位试验组成的研究网络, 观察人工经营措施,诸如皆伐、整树
收获、采伐剩余物焚烧处理对土壤紧实、土壤侵蚀、养分流失及随采伐生物量带走的消耗、有机
物损失等的影响结果; ( 2)通过长期定位试验取得了必要的以试验为基础的知识和数据之后,
可以其为基础建立评价、预测系统。
一个长期立地生产力的研究策略必须由下述 3部分组成: ( 1)建立具有良好监测系统的长
期定位试验, 以获取试验数据记录完整的关于人工经营措施长期影响结果的试验性数据。这些
试验必须为预测和决策工具提供验证性的数据,比如能用这些试验数据对预测模型进行验证。
( 2)在这些长期定位试验中,对生态系统的基本过程进行深入的研究。这些生态系统的基本过
程数据将为预测和决策工具提供校准数据。( 3)构建不同的预测和决策工具,包括计算机模拟
模型、田间指南、关键决策系统、专家系统等。这些预测和决策工具必须基于现有的田间经验性
资料和机理过程的研究资料。
在数据观测上,为了解决长期立地生产力预测中跨越不同轮伐期的“长期”的时间尺度难
题,克服短期影响和长期影响作用混淆问题,可借用在植物演替和土壤演替研究中使用的时序
法( chronosequences)和回溯法( r et rospect ive) [ 10, 11]。这些方法有助于克服上述难题[ 1 2]。
我国林学家在对长期立地生产力的研究中通常采用称之为以空间代替时间的方法,研究
不同连作代数和林分不同发育阶段的立地生产力变化和土壤演化过程 [ 2]。这种方法实际上是
时序研究法或是其和回溯研究法的结合使用。总体上看,这种方法如果样地选择恰当、并有一
定的数量,研究结果也能发现一定的变化趋势, 但样地选取的难度较大。
未来的研究中应充分利用在过去研究中已施行过不同营林措施的固定标准地作观测材
料,借用上述方法,克服不同轮伐期的“长期”时间尺度、确定系统随时间变化的性质,并进行有
效的模型测试。
5　毛竹林长期立地生产力维护的研究框架
　　毛竹林长期立地生产力的研究, 是一个跨越立竹不同采伐周期、与人工林生态系统诸多因
子密切相关的问题。此项研究必须借助于生态系统研究理论和技术,与竹林生态系统管理技术
175第 2 期　　　　　　　　楼一平等: 我国毛竹林长期立地生产力研究问题的评述
研究结合起来。为此, 我们提出如下研究框架(图 1) , 供进一步研究参考。
图 1　毛竹林长期立地生产力维护技术的研究框架
笔者认为,通过系统的人工竹林生态系统管理理论和技术的研究,竹林资源的培育技术将
实现从现有的经济效益为目标的低产林改造技术和竹林丰产栽培技术,向以保护竹林内外环
境、维护竹林生态系统稳定性和竹林长期立地生产力,以及减少对立地外环境污染为核心的生
态系统可持续管理技术的转变和突破; 从目前以经验性试验为基础的林分密度管理技术和土
壤管理技术,向充分考虑竹林系统生长、结构和功能独特性,以能反应经营措施效应的生态模
型为基础的经营技术体系的转变和突破;从现在以施用化肥为主的地力管理技术体系向产业
化开发使用高效微生物组群制剂为主的生态农业体系的转化和突破。以生态系统理论为基础
176 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 12卷
的生态系统管理技术的建立和实施将实现人工林集约经营中的一次革命性变革。
参　考　文　献
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177第 2 期　　　　　　　　楼一平等: 我国毛竹林长期立地生产力研究问题的评述
Study of Long-term Site Productivity of Managed Moso
Bamboo Forests in China
——A Review and Perspective
L ou Yip ing
1)　S heng W ei tong2)　X iao J ianghua1)
( 1) Th e Research Inst itute of Su bt ropical For est ry, CAF, 311400, Fuyang, Zhejiang , China;
2) T he Forest ry Research Ins t itu te, CAF, 100091, Beijing ,C hina)
　　Abstract　In terms of the r esearch of long-term site product ivity in the w or ld and the
status o f management and researches of bamboo forests in China, the current status o f long-
term site product ivity, impact ing factors and its research st rateg ies w er e r ev iew ed and
discussed. M eanwhile, the research periodic term and frame w ere put for ward. T he
chronosequence, retr ospect ive and long-term study w er e int roduced for so lving the “long-
term”problem in the resear ch f rame. In the evaluation and prediction o f the impact o f
management pract ices on long-term pr oduct ivity, the methodo logy on site classification and
evaluat ion, expert system and computer simulat ion models w ere mentioned, so as to achieve
re-adjust ing the long-term site product iv ity by changing the curr ent management practices.
As for the maintaining the long-term site product ivity , it w as propo sed that the research o f
effect iv e micr obes should be emphasized for producing the man-made ef fective microbes in
future. It w as also suggested that the sustainable ecosystem management techniques should
be studied for reducing the risk of the damage on the biodiversity and stability of managed
bamboo forests, so as to establish the theor y and pract ical techniques of ecosystem
management of bamboo forests.
　　Key words　bamboo forest ; lo ng-term site product iv ity ; research st rategy ; ecosystem
management
178 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 12卷