发展有群落结构混交林是维护、恢复和提高森林土壤功能实现人工林可持续经营的关键技术

杨承栋

(中国林业科学研究院林业研究所 北京 100091)

人工林经营过程中森林土壤质量下降，森林土壤功能与长期生产力难以保持，始终是世界性难题，各国都在不同程度的开展研究，然而，由于长期以来，对单树种纯林经营、连作经营引起土壤性质恶化以及混交林维护和恢复土壤功能的机理均缺乏深入研究，致使人工林可持续经营、长期生产力保持问题在世界范围内始终未能获得根本的解决，我们国家在该领域存在的问题尤为突出，严重地威胁着对有限可耕林地的可持续经营，至今仍未能引起高度关注！

单树种纯林经营，特别是单树种针叶树种纯林经营，导致土壤生物学活性下降、土壤质量下降，林木抵御不良环境能力下降，病虫害严重，林木生长量下降。人工林长期生产力问题，至今也未能获得解决，如在林业发达国家德国，早期的原始林是以栎类(Quercus)等阔叶树种为主，如橡树(Quercusacutissima)、山毛榉(Fagus)等，及其与针叶树种如松树、云杉(Pinusasperata)和冷杉(Abiesfabri)等组成的混交林。然而，从18世纪末到19世纪，该国大部分天然林被砍伐，大规模发展人工林，致使原先以阔叶树种为主的混交林，逐渐地被单树种云杉等针叶树种纯林所取代。由于林分结构简单使土壤生物学活性下降，生态系统严重失调，易遭受到各种灾害的袭击，林木生长量下降，如1833年和1869年德国学者观察到二代云杉林产量低于笫一代； 1923年Weidemann报道，下萨克松地区笫二、三代云杉林产量严重下降，直到20世纪后期，德国在云杉林中引入栎类等阔叶树种，才逐渐地培育成稳定的、具有生物多样性的混交林。由于对单树种纯林引起土壤质量下降以及混交林维护和恢复功能的作用机制均缺泛深入系统的研究，致使混交林未能在该国大范围内推广应用，据德国老资格林学家H.G.Hatzfeldet 报道， 德国于1987年10月开始的全国森林调查结果为： 针叶林占森林面积的2/3，曾经是德国主要林相树种的栎类和山毛榉现在仅占森林面积的1/4，纯林化仍在继续发展，2/3的针叶林为纯林，针叶林中混交阔叶树超过15%的仅占针叶林总面积的15%，原先的混交林在很大范围内被皆伐后的同龄单层针叶人工林所取代，天然混交林和异龄林在继续消失(盛炜彤， 2014 )。类似的情况，在世界其他林业发达国家也常有报道，如英国、瑞士等欧洲国家，也有类似德国的森林经营历程。1978年英国著名学者J.Evans 报道了展叶松(Pinuspatula)、荷兰的欧洲赤松(P.sylvestris)纯林连栽生产力下降， 1990年该学者在国际林联笫十九届世界大会上，对人工林长期生产力的现状进行了论述(盛炜彤， 2014)。1993年笔者应英国林业委员会邀请考察英国林业，亲眼目睹在英国林区有多处较大面积的云杉纯林。1966年Keeves, 1968年Badnall和1979年Boardman均报道辐射松(P.radiata)纯林在澳大利亚南部和新西兰等地出现生产力下降的情况，Keeves 指出，尽管辐射松在澳大利亚南部笫一代生长非常好，但笫二代有85%的林地生产力平均下降25%(杨承栋， 2009 )。

长期以来，我国随着国民经济迅速发展，对木材的需求量快速增长，大面积的天然林逐渐地被砍伐，采伐迹地急待更新，与此同时，也由于绿化荒山荒地改变区域生态环境的需求，迎来了自20世纪50年代以来的全国范围内大规模的人工林营造，然而较长时间以来，由于缺少经营人工林的成功经验和技术储备，致使人工林经营过程中出现了一系列问题，炼山、全垦造林，忽视植被保护和地力维护，人工林(特别是单树种针叶纯林经营)和连作经营，林分结构单一，森林生物多样性明显较低，土壤质量大幅度下降，致使林木病虫害发生严重，林木生长量下降，严重地威胁着我国人工林的可持续经营。我国人工林面积0.53亿hm2，占世界人工林总面积的1/3以上，然而，我国人工林单位面积木材蓄积量不到世界平均蓄积量的一半。人工林单位面积林木蓄积量远低于世界林业发达国家，我国人工林单位面积林木蓄积量为59.3 m3·hm-2，而日本为225.8 m3·hm-2，德国为268 m3·hm-2(杨承栋， 2016)。如此情况与我国主要人工林基地是分布在水热条件较好的东南部是不相称的，其原因是多方面的，与人工林经营中单树种纯林经营(特别是单树种针叶纯林经营)和连作经营以及经营的树种偏少密切相关。我国可用于造林树种有2 000多种，而我国从南到北实际应用的主要造林树种只有10多种，且以针叶树种为主。以树种丰富、人工林种植规模较大的亚热带省(自治区)为例，浙江、福建、江西、湖南、广东、广西和四川7省(自治区)人工阔叶林的比例大体为12%(盛炜彤， 2014)，而该区域地带性植被是常绿阔叶林，不仅如此，为了经营方便，通常是单树种、针叶纯林经营，林分结构单一，无完整的群落结构，土壤的生物学活性相比于相似立地条件的群落结构好的原始林或次生林大幅度下降，病虫害严重，造成我国人工林土壤质量退化严重，林木生长量逐代较大幅度下降。以主要造林树种、单树种纯林经营为例，杉木(Cunninghamialanceolata)笫二代人工林和笫一代相比，林木生长量下降10%～15%，笫三代和笫一代相比，下降幅度达到30%～40%；尾叶桉 (Eucalyptusurophylla)人工林笫二代与一代相比，生长量下降10%～20%，笫三代与一代相比，生长量下降30%(杨承栋等， 2009)；长白落叶松(Larixolgensis)二代林和一代林相比，生长量普遍下降，胸径、树高、蓄积量分别下降10.2%、7.8%和15.1%(陈乃全等， 1992)。黄付平等(1994)报道，马尾松(Pinusmassoniana)在其采伐迹地上造林，成活率比荒山造林的低20.9%，其1，2年生幼林的高生长比马尾松笫一代林分别低13.4%和15.2%。毛白杨(Populustomentosa)人工林笫二代与笫一代相比，平均树高和胸径分别下降19.32%和11%(孙翠林等， 1995)。山杏(Prunussibirica)是我国北方干旱、半干旱地区主要造林落叶亚乔木树种，该树种单树种育苗、其笫二茬苗难以成活，90%以上的山杏笫二茬苗不能成活，少数能够成活的苗木，远达不到正常苗木的标准，不能用于造林，时隔10年这些曾经培育过山杏苗地块，再培育山杏苗，苗木仍然不能成活，但该地块培育其他任何苗木或农作物，均不存在不能成活或生长不正常现象。如此情况严重地威胁着我们对有限耕地的可持续经营(杨承栋， 2014)。

笔者依据多年来林业工作的实践，在揭示人工林土壤质量退化机制的同时，发现营建有群落结构的混交林可以有效地维护、恢复和提高森林土壤功能，提高森林土壤生产力，有效地防治病虫害。由于混交林涉及到树种之间竞争，不同树种对不同立地条件的适用性能存在差异，兼之发展混交林的经营技术措施复杂程度要大于纯林，这些是混交林至今未能大面积推广的原因之一。但更重要的原因是长期以来我们对混交林维护、恢复和提高森林土壤功能，改良森林土壤性质及提高林木生长量的作用机制尚不清楚，也缺少较深入系统的研究，致使我国混交林面积有限，成功的混交林不多，只占人工乔木林面积的7%。鉴于此，本文将揭示单树种纯林经营(特别是单树种针叶纯林经营)和连作经营所引起的土壤质量退化的状况及其作用机制，阐述发展有群落结构混交林维护、恢复、提高森林土壤功能和提高林木生长量的机制及其经营技术途径。

1 单树种纯林经营(特别是单树种针叶纯林经营)引起土壤有机、无机养分含量下降，直接影响土壤性质

根据笫八次全国森林资源清查统计，我国人工乔木林中，针叶林2 410万hm2，占51%，阔叶林1 987万hm2，占42%，针阔混交林310万hm2，仅占7%。单树种纯林、特别是单树种针叶纯林经营，与经营混交林相比，林地凋落物量较少、分解速率较低，营养元素含量低，致使森林土壤有机、无机养分含量下降，直接影响土壤性质。

1.1 单树种针叶树种纯林的凋落物量及其分解速率小于针阔混交林

杉木与阔叶树种混交林的凋落物量大于杉木纯林，如：树龄27年杉木与观光木(Tsoongiodendronodorum)混交林的年凋落物量5.94 t·hm-2a-1，同树龄的杉木年凋落物量5.02 t·hm-2a-1，树龄是7年的杉木与拟赤杨(Alniphyllumfortunei)混交林，现存凋落物量 2.17 t·hm-2,同树龄的杉木纯林只有1.67 t·hm-2；又如杉木与火力楠(Micheliamacclurei)混交林的凋落物量为942.79kg·hm-2，杉木纯林只有389.50kg·hm-2(树龄8年) (陈楚莹等，2004)。广西六万林场,55年生的马尾松与火力楠混交林比同龄马尾松纯林凋落物增加11.2%(张家武等， 1993)。16年生马尾松与木荷(Schimasuperba)混交林的凋落物量为11.5 t· hm-2，而同龄马尾松纯林仅为4.5 t·hm-2，仅为混交林的39%(俞新妥， 1989)。油松(P.tabuliformis)与栓皮栎(Q.variabilis)混交林凋落物量为2.36 t·hm-2a-1，而油松纯林只有2.12 t·hm-2a-1(树龄28年)(沈国舫， 2012)。

杉木的针叶与阔叶树的阔叶混在一起，分解速率可提高30%以上(盛炜彤， 2014 )。长白落叶松纯林凋落物当年的分解量为1 216.01kg·hm-2，长白落叶松与白桦混交林的当年凋落物分解量为1901.41kg·hm-2，混交林分解速率提高了56.36%，白桦凋落物比纯林中的长白落叶松凋落物分解失重率笫1年高13.32%、笫二年高266.74%，比混交林中的长白落叶松凋落物分解失重率笫1年高3.34%，笫二年高42.7%(陈立新等, 1998)。

1.2 单树种针叶纯林土壤有机质含量及凋落物中的营养元素含量远低于相似立地条件的针阔混交林和次生阔叶林，直接影响土壤性质

林地凋落物是土壤有机质的重要来源，保留林地枯落物是提高土壤有机质含量的非常重要的技术途径。李淑仪等(2007a)根据定位研究结果报道，刚果12W5桉凋落物量与林分生物量的消长规律一致(李淑仪等， 2007)。针叶纯林凋落物量较少，凋落物中营养元素含量较低，分解速率较低，致使林地凋落物积累量和林地土壤有机质含量较低。土壤有机质是土壤肥力的核心，森林土壤有机质不仅是土壤有机养分库，也是土壤无机养分库，它不但以有机物形式储存矿质元素，而且还以离子吸附方式保持一部分速效养分。据Larcher(1975)报道，在德国的云杉林中发现，林木吸收的K的93%、Ca 和Mg的80%、N和P的70%同年通过凋落物归还给土壤含量。

在湖南会同，杉木纯林0～10cm土层土壤有机质含量为17.03 g·kg-1，而相似立地条件同土层的杉木与刺楸(Kalopanaxpictus)混交林土壤有机质含量为20.89 g·kg-1，杉木与桤木(Alnuscremastogyne)混交林土壤有机质含量为22.31 g·kg-1(邓仕坚等， 1994)。 在广西六万林场，树龄 8年杉木纯林0～20cm土层土壤有机质含量为70.70 g·kg-1，而相似立地条件的同土层杉木与火力楠混交林土壤有机质含量为75.50 g·kg-1(陈楚莹等， 2004)。 在福建省南平西芹调查前茬是杉木林的杉木林，其土壤有机质含量为24.85 g·kg-1，而相似立地条件前茬也是杉木林的杉木与楠木(Phoebebournei)混交林土壤有机质含量为32.89 g·kg-1，杉木纯林土壤有机质含量只有混交林土壤中含量的75.55%(杨承栋等， 2004)。在广西六万林场，57年生马尾松纯林0～20cm土层土壤有机质含量为73.50 g·kg-1，而同林龄马尾松与火力楠混交林的同土层土壤有机质含量为119.8 g·kg-1(张家武等， 1993)； 还是在该林场，树龄37年马尾松纯林0～20cm土层土壤有机质含量为85.00 g·kg-1，而马尾松(树龄37 a)与稠木(Cyclobacanopsispachyloma)(树龄26a)混交林0～20cm土层土壤有机质含量为121.90 g·kg-1。广东湛江雷州林业局下属的纪家林场的1997年外业调查结果表明，次生阔叶林0～10cm土层土壤中有机质含量为44.74 g·kg-1，而相似立地条件马尾松多代萌芽林同土层土壤中有机质含量仅为7.31g·kg-1，只有次生阔叶林的16.34%(胡曰利等， 2009)。

混交林凋落物营养元素含量高于其中的针叶树或阔叶树凋落物的含量，如马尾松与火力楠混交林凋落物主要营养元素(N,P,K,Ca,Mg)含量为103.62kg·hm-2，而马尾松纯林为94.38kg·hm-2，火力楠纯林为63.69kg·hm-2。长白落叶松与白桦混交林凋落物主要营养元素(N,P,K,Ca,Mg)含量为189kg·hm-2，但长白落叶松纯林凋落物主要营养元素含量为92kg·hm-2，其中N、P、K、Ca和Mg 含量分别比纯林高28、2、13、39 和6kg·hm-2(陈立新等, 1998)。

土壤有机质含量与土壤理化性质密切相关。李淑仪等(2007)报道，桉树林地凋落物量与表层土壤有机质含量的相关系数r为0.9032(R0.1=0.90000),与全氮含量的相关系数r为0.897 4(R0.05=0.950 0),与全磷的相关系数r为0.706 5(R0.01=0.990 0),与全钾的相关系数r为0.994 1。又据笔者对卧龙自然保护区5个不同植被带土壤有机质含量与土壤理化性质的相关分析表明，土壤密度和最大持水量与土壤有机质含量均显著相关，相关系数r分别为-0.76(α=0.01)和0.75(α=0.01)，与土壤全氮含量的相关系数r为9.07(α=0.01)，与水解性氮含量的相关系数r为0.874(α=0.01)，与交换性盐基含量的相关系数r为0.702(α=0.05)(杨承栋等， 1986)。

鉴于以上研究结论，针叶纯林经营使土壤理化性质发生恶化是必然的。

2 单树种针叶纯林土壤生物化学活性明显较低

2.1 单树种针叶纯林土壤pH值较低，严重地影响土壤微生物的正常生长繁殖及其代谢活性

针叶树种凋落物含有较多的单宁、木质素和蜡等难分解物质，兼之N含量较少，致使针叶树种凋落物分解困难，并于分解的同时，产生较多的脂肪族羟基酸和芳香族羟基酸，引起土壤酸化，土壤pH值下降，导致使土壤固氮微生物活性下降，土壤氮素代谢活动受到明显影响。固氮菌在土壤pH=6～7土壤中占优势，而杉木、马尾松、落叶松和湿地松(Pinuselliottii)等针叶纯林的土壤pH值大都在4～5之间，二代林土壤pH值还要低于一代林，这势必造成固氮微生物活性下降，正常生长繁殖受到抑制，在连作马尾松林土壤中固氮菌数量相比于一代林土壤下降65.66%(杨承栋等，2003)。土壤微生物大都适宜在pH值中性的土壤中生长，因此，随着针叶树种土壤pH值下降，还要影响到土壤中有机态氮素的矿质化，影响到土壤中的氨化作用、硝化作用和反硝化作用。参与硝化作用的亚硝化杆菌(Nitrosomonas)和硝化杆菌(Nitrobacter)在中性和碱性环境中活性最高，而在酸性环境中生长繁殖受到抑制，因此，土壤酸化直接影响到土壤中氮素的转化及土壤中有机态氮素的矿质化。

2.2 单树种连作二代针叶纯林较一代林土壤游离氨基酸种类减少、含量下降

在自然界还存在着许多种氨基酸，它们以游离状态存在于生物的某些组织或细胞中，它们不参加任何蛋白质的合成，但可参与某些短肽的组成。

土壤中游离氨基酸是土壤中生物正常生物化学代谢的重要物质，游离氨基酸种类减少或含量不足，势必影响到土壤中很多重要的生物化学反应正常进行，或阻断植物体中很多重要的生物化学反应的正常进行。

杨承栋等(1996)在浙江丽水林场调查研究中发现： 二代杉木林土壤中游离氨基酸相比于头茬，氨基酸的种类减少、含量下降，在已经检测的14种游离氨基酸中，一代杉木林土壤中能检测到6种游离氨基酸： 甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、异氨酸、亮氨酸和精氨酸，而相似立地条件二代林土壤只能检测到精氨酸1种，且含量也只有一代林土壤中精氨酸含量的60.20%；二代杉木林土壤中游离氨基酸总含量为25.54 mg·kg，一代杉木林土壤中游离氨基酸总含量为102.15 mg·kg。

2.3 单树种连作二代针叶纯林与一代林相比，其土壤中微生物数量减少、类群退化

与一代林相比，二代杉木人工林土壤微生物数量明显下降： 细菌、放线菌、真菌数量分别下降48.65%，4.76%和6.34%(杨承栋等， 1996)。固氮菌在二代杉木林土壤中数量于一代林相比下降45.5%。二代马尾松土壤固氮菌数量和一代相比下降65.66%(杨承栋等， 2003)。放线菌类群中指示土壤功能退化的白色类群在二代杉木林土壤中增加35.7%； 真菌类群中指示土壤功能退化的青霉属(Penicillum)在二代杉木林土壤中增加86.0%； 细菌中指示土壤功能退化的土壤杆菌数量在二代杉木林土壤中增加29.0%(焦如珍等， 1999)。

3 单树种阔叶树纯林经营引起土壤质量下降

阔叶树纯林经营，特别是短轮伐期速生阔叶树种(如桉树等)对养分需求量大，尽管凋落物量多于针叶树种，但分解速率也快于针叶树种，凋落物在林地中累积也较少,由于其土壤中有机质分解速率大于累积速率，兼之采伐剩余物不能归还林地，缺少高质量的有机物源源不断地补充林地，导致阔叶树纯林土壤有机质含量下降，养分输出大于输入，土壤生物学活性及生物化学活性明显下降，影响林木生长，连作二代林则更严重。

3.1 桉树纯林经营的凋落物量、土壤生物学活性及林木生长量低于桉树与阔叶树混交林，桉树纯林连作经营更严重

李淑仪等(2007)报道，在雷州半岛种植桉树人工林40多年之后，与相似立地条件的次生阔叶林相比，其0～20cm土层土壤pH值下降0.49，有机质含量下降48.7%，全氮含量下降69.1%，全磷含量下降30.8%，全钾含量下降84.0%。桉树纯林多代连作经营，凋落物量较少，如5.5年生的多代连作桉树林的凋落物量为1.67 t·hm-2，而相似立地条件的次生阔叶林凋落物量为24.01 t·hm-2(胡曰利等， 2000)，5.5年生桉树与厚荚相思(Acaciacrassicarpa)混交林的凋落物量为26.47 t·hm-2。尾叶桉纯林与尾叶桉和厚荚相思混交林(6∶2)相比，树龄5年时，混交林土壤有机质含量比尾叶桉纯林提高27.49%，土壤三大类微生物数量提高38%，混交林蓄积量144.62 m3·hm-2，与尾叶桉纯林139.59 m3·hm-2相比，增加了3.6%，与厚荚相思纯林蓄积量130.18 m3·hm-2相比，增加了11.1%。与相似立地条件次生阔叶林土壤相比，多代连作桉树纯林土壤细菌、真菌、放线菌数量分别下降87%、67%和96%，过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶和多酚氧化酶活性分别下降81%、85%、74%和94%,有机质、水解性氮、有效磷和速效钾含量分别下降84%、78%、63%和76%。pH值下降5.56%(胡曰利等， 2009)。

3.2 杨树纯林经营，土壤有机质含量、土壤生物学活性及林木生长量低于杨树与刺槐(Robinia pseudocacia )混交林，连作二代杨树纯林更低

二代连作杨树人工林和一代林相比，土壤有机质含量平均下降了53.93%，二代连作杨树林和一代相比，平均树高和平均胸径分别下降19.32%和11%。(孙翠玲等， 1995)。

树龄10年时，杨树纯林土壤pH值为8.1，而杨树和刺槐混交林(8∶2)下降至7.87，混交林土壤有机质、水解性氮、全磷、有效磷和速效钾含量较杨树纯林分别提高6.99%、26.41%、16.86%、228.4%和 88.46%； 混交林土壤细菌、真菌和放线菌数量分别是杨树纯林的7.16、1.6和1.8倍，胸径提高58.95%，树高增长62.07%。，混交林的土壤多酚氧化酶、转化酶、磷酸酶及脲酶活性分别较杨树纯林提高22.07%、121.17%、36.63%和43.88%(孙翠玲等， 1995)。

4 山杏与柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)混交育苗能有效地解决单树种山杏连作育苗难以成活的实际问题，其土壤中重要生物化学活性物质的种类和含量发生了明显变化

山杏是亚乔木树种，该树种单树种连作育苗难以成活，即使少数连作苗木能够成活，也达不到正常苗木的标准，不能用于造林，不仅如此，经过10年之后，再回到原先培育过山杏苗的土地、再育山杏苗，苗木仍然不能成活。笔者通过不同育苗处理系列田间试验，如山杏单树种育苗→连作培育山杏苗，山杏与柠条锦鸡儿混交育苗→轮作为单树种山杏育苗→连作单树种山杏育苗等，从土壤生物化学活性变化角度，揭示山杏连作育苗难以成活的机制。

笔者曾于2006年在内蒙古赤峰市翁牛特旗桥头林场，做山杏与柠条锦鸡儿两树种混交育苗试验(处理1，共3块样地)，笫二年即2007年，轮茬培育山杏苗。对照样地是单树种山杏育苗(处理2，共3块样地)，笫二年即2007年，连作培育山杏苗。试验采用随机区组设计。2006年生长季节结束时，处理1和处理2中各研究样地山杏生长正常，采集各研究样地根际和非根际0～20cm土壤样品。笫二年即2007年，将头茬山杏与柠条锦鸡儿混交育苗(处理1)样地轮作为培育单树种山杏苗，将头茬是单树种山杏苗(处理2)样地连作培育山杏苗。2007年6月份采集山杏0～20cm根际和非根际土壤样品，此时，处理1中的轮茬山杏育苗，生长正常，而处理2中的连茬山杏育苗处理样地中的大部分苗木已经死亡，少数存活的苗木，最终远不能达到正常苗木的标准，不能用于造林。并分别把从各研究样地所采集的根际和非根际土壤样品，按标准方法筛出粒径1 和0.25mm的土壤样品，用于对这些研究样地土壤中重要生物化学活性物质进行定量分析，如土壤中酸解氨基酸、碱解氨基酸和糖类物质含量测定，揭示单树种山杏连作育苗难以成活的作用机制，主要结论如下(杨承栋， 2014；Michaeletal.， 2005)。

4.1 单树种山杏育苗与山杏和柠条金鸡儿混交育苗相比，土壤中酸解氨基酸种类减少，含量较少，连作则更严重

土壤中各种类别的氨基酸大部分存在于蛋白质或肽之中，以结合态形式存在，可以通过弱酸水解，得到不同种类的单个形式的氨基酸，即酸解氨基酸。

分析不同育苗处理样地中山杏的根际和非根际、1和0.25mm不同粒径土壤中18种酸解氨基酸(半胱氨酸、精氨酸、脯氨酸、苏氨酸、丙氨酸、丝氨酸、谷氨酸、组氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、缬氨酸、甲硫氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、色氨酸、赖氨酸和酪氨酸)含量(杨承栋， 2014；Formaneketal.， 2005)，结果如下。

研究结果表明： 处理2头茬是单树种山杏育苗，下一年连作培育山杏苗,发现连作土壤中酸解氨基酸种类会减少，在已经检测的18种酸解氨基酸中，发现连作山杏育苗土壤中检测不到的氨基酸有4～5种，而处理头茬是混交育苗轮茬为山杏苗轮茬土壤中检测不到的氨基酸只有2～3种(杨承栋， 2014)。

研究结果还表明:无论头茬是单树种山杏育苗、笫二茬连作培育单树种山杏苗,还是头茬是山杏与柠条锦鸡儿混交育苗、笫二茬轮作培育单树种山杏苗,都会引起土壤中酸解氨基酸含量大幅度下降。连作单树种培育山杏苗土壤中酸解氨基酸含量下降幅度更大，连作土壤相比于头茬下降了21.17%。山杏与柠条锦鸡儿混交育苗样地，当轮茬为单树种山杏育苗后，土壤中酸解氨基酸含量相比于头茬下降19.55%。

上述研究结果表明： 培育山杏与与柠条锦鸡儿混交苗是维护和提高土壤酸解氨基酸种类和含量的重要技术途径。因此在任何情况下，均不能培育单树种山杏苗，否则，笫二茬连作山杏苗不能成活。山杏连作育苗难以成活，很可能既与连作山杏育苗土壤中缺少酪氨酸、脯氨酸和组氨酸有关，也可能与土壤中酸解氨基酸含量减少有关。因为土壤氨基酸的种类减少、含量下降，势必要进一步严重影响到植物体内蛋白质合成，致使连作山杏苗死亡。与此同时，也使我们认识到只能培育山杏与柠条锦鸡儿混交苗，或与别的适生树种混交育苗(杨承栋等， 2014;崔旭东等， 2009)。

4.2 单树种山杏育苗与山杏和柠条锦鸡儿混交育苗相比，其土壤中碱解氨基酸——色氨酸含量较低

土壤微生物在代谢过程中，通过生物途径可合成植物生长调节剂。土壤中L-色氨酸含量占土壤中氨基酸含量的2%。研究土壤中色氨酸含量变化，不仅是因为该氨基酸是构成蛋白质的基本单元，同时它也是构成植物体内重要激素IAA 的必要组成部分，并影响植物的生长发育。在生物合成植物生长调节剂时，L-色氨酸中的吲哚基团是合成植物生长调节剂IAA的重要原料(范俊岗， 1994)。

2006年生长季节结束时，采集处理1头茬为山杏与柠条金鸡儿混交苗3块样地中山杏苗木的根际和非根际0～20cm土壤样品，分别筛出不同粒径共计12个土壤样品，分析每个土壤样品的色氨酸含量，取其平均值16.77 μg·g-1。并采集相似立地条件处理2单树种山杏育苗3块样地中苗木根际与非根际土壤样品、分别筛出不同粒径共计12个土壤样品，分析每个土壤样品的色氨酸含量，取其平均值17.98 μg·g-1。此时，头茬无论是山杏与柠条金鸡儿混交苗，还是单树种山杏育苗，苗木均能正常生长。试验结果还表明： 混交育苗样地土壤中色氨酸含量比单树种山杏育苗样地低6.73%(杨承栋， 2014)。

但是第二年(2007年)，将处理1的3块头茬是山杏与柠条金鸡儿混交苗的样地轮作山杏育苗，在6月份采集苗木根际和非根际0～20cm土层土壤样品，分析根际和非根际不同粒径12个土壤样品中的色氨酸含量，取其平均值15.61μg·g-1，该数值和头茬混交育苗土壤中色氨酸含量相比只下降6.9%，此时，轮茬样地山杏苗木生长正常。而将处理2的3块头茬是单树种山杏苗样地继续培育连作山杏苗，同样在当年6月采集苗木根际和非根际0～20cm土层土壤样品，分析根际和非根际不同粒径12个土样品中色氨酸含量，取其平均值11.55μg·g-1，该数值与头茬单树种山杏育苗样地相比下降35.76%，也只有处理1头茬为混交育苗、轮茬山杏育苗样地土壤中含量的 73.99%，且此时山杏苗木大部分已死。该研究结果表明，处理1山杏与柠条金鸡儿混交育苗的混交效应，对下一茬土壤色氨酸含量的影响明显。而处理2山杏单树种育苗、连作山杏育苗难以成活，很可能与单树种山杏连作育苗土壤中色氨酸含量下降幅度更大有关(杨承栋， 2014)。

上述试验结果表明： 无论是由混交育苗轮作为单树种山杏育苗，还是由单树种山杏育苗连作为单树种山杏育苗，均会引起土壤中色氨酸含量下降，且连作山杏育苗土壤中色氨酸含量下降幅度更大。山杏和柠条锦鸡儿混交育苗是防治土壤中色氨酸含量较大幅度下降的重要技术途径。

4.3 单树种山杏育苗与山杏和柠条锦鸡儿混交育苗相比，土壤中戊糖和己糖含量较少，连作则更严重

糖类是一切生物体维持生命活动所需能量的主要来源，也是生物体合成其他化合物的基本原料，有些糖类还可以充当体内的结构物质，如生物的细胞质、细胞核中含有的核糖和脱氧核糖，它们是组成核酸的生物大分子的主要成分。糖类也是与细胞识别、生物信息传递相关的物质(黄汝多等， 2010)。

自然界中的单糖以戊糖和己糖最重要 (吴东儒,1987)。葡萄糖与果糖的某些磷酸酯，如6-磷酸葡萄糖等和6-磷酸果糖等，在淀粉合成、植物呼吸代谢中起着重要作用。

己糖通过糖酵解产生一些中间产物(如磷酸丙糖等)，并生成ATP，释放出能量，最终产物是丙酮酸。在有氧情况下，丙酮酸进入线粒体，通过氧化脱羧生成乙酰CoA，进入三羧酸循环，逐步氧化分解，直到形成水和二氧化碳，并释放能量。己糖含量不足，就势必要影响三羧酸循环的正常进行及其他物质代谢的正常进行。

在高等植物中还发现可通过有氧呼吸的途径，即戊糖磷酸途径，生成1个核酮糖-5-磷酸和2个NADPH，该途径产生的NADPH可为细胞各种合成反应提供主要的还原作用的能力。核酮糖-5-磷酸是合成核苷酸的原料，也是NAD、FAD、NADP等辅酶的组分，戊糖不仅是核酸的重要组成部分，也是植物体其他生物活性物质的重要组成部分，参与植物体内一些重要的代谢，戊糖含量不足，影响核酸的合成。

正因为戊糖和己糖在植物体生命活动中如此重要，本文将重点论述单树种山杏育苗样地及其连作单树种山杏育苗样地中，山杏与柠条锦鸡儿混交育苗样地及其轮作为单树种山杏育苗样地中山杏苗木的根际和非根际土壤中的戊糖和己糖含量的变化状况及其对苗木生长的影响。

戊糖含量测定结果表明： 测得处理1头茬山杏与柠条锦鸡儿混交育苗样地中的山杏苗根际和非根际不同粒径12个土壤样品中戊糖总含量为 4 913.13μg·g-1，远大于处理1由混交育苗轮作为单树种山杏育苗的根际和非根际不同粒径12个土壤样品戊糖总含量(3 736.36 μg·g-1)，相比于其头茬混交育苗土壤中含量，轮作单树种山杏育苗土壤中戊糖含量下降23.95%(杨承栋， 2014)。

戊糖含量测定结果还表明： 测得处理2连作山杏育苗木根际和非根际不同粒径的12个土壤样品戊糖总含量为3 607.2 μg·g-1，相比于其头茬单树种山杏育苗根际和非根际不同粒径的12个土壤样品戊糖总含量 4 846.9 μg·g-1，下降了25.58%。下降幅度超过处理1，不仅如此，处理1轮作山杏育苗土壤中戊糖含量也比连作山杏育苗土壤中含量高出3.58%(杨承栋， 2014)。

上述研究结果表明: 头茬无论是单树种山杏苗,还是山杏与柠条锦鸡儿混交育苗只要笫二茬是单树种山杏育苗，都会引起根际和非根际土壤中戊糖含量大幅下降，其中连作山杏育苗土壤戊糖含量下降幅度更大。这表明山杏与柠条锦鸡儿混交育苗，是维护和提高土壤戊糖含量的重要技术途径。戊糖在植物体内含量不足,则要影响到在植物细胞生命活动中起着十分重要作用的核酸的生成，核酸合成受到障碍，则植物体的生命活动受到影响。因此山杏单树种连作育苗难以成活，很可能与根际、非根际土壤中戊糖含量下降幅度较大密切相关(杨承栋， 2014)。

己糖含量测定结果表明： 处理2连作山杏育苗根际和非根际不同粒径的12个土壤样品中己糖总含量24 722.2μg·g-1，比其头茬山杏育苗根际和非根际不同粒径的12个土壤样品中己糖含量28 452.4μg·g-1明显下降，下降幅度达到13.11%。2007年6月采土壤样品时，连作山杏育苗样地中大部分山杏苗木已处于死亡状态(杨承栋， 2014)。

己糖含量测定结果还表明： 处理1混交育苗样地轮作为山杏育苗，其山杏苗木的根际和非根际不同粒径的12个土壤样品中的己糖总含量为25 406.7μg·g-1，该含量大于其头茬混交育苗山杏土壤中己糖总含量( 24 867.7μg·g-1)。说明由于头茬混交效应的影响，轮作山杏土壤中的己糖含量不但未降、还发生了明显的升高，试验地里苗木生长正常(杨承栋， 2014)。

上述研究结果表明，处理2连作山杏苗难以成活，很可能与连作土壤中己糖含量大幅度下降有关。植物体内糖代谢若受到影响，连锁反应也会影响到植物体内脂肪代谢和蛋白质代谢，进而影响到植物的正常生长。也说明山杏与柠条锦鸡儿混交育苗是维护和提高土壤中己糖含量的重要技术途径(杨承栋， 2014)。

5 单树种纯林经营容易发生病虫害

由于单树种纯林经营，引起土壤质量下降，病虫容易滋生，致使病虫害也日趋严重，严重影响林木生长，林木生长状况较差。如中国林业科学研究院热带林业实验中心，地处南亚热带，是马尾松树种适生区域，经营着大面积的马尾松人工纯林， 20世纪末，曾发生过严重的松毛虫(Dendrolimuspunctatus)灾害，迅速蔓延，迫使该中心成片砍伐尚未成熟的马尾松林，每片被砍伐面积达到600～700 hm2，因为如不及时砍伐，等松毛虫把树叶吃光，树必然会枯死，枯死的树则无任何实用价值； 除去马尾松纯林容易遭病虫害之外，南方经营的桉树虽然是阔叶树种，但由于单树种纯林经营，林分结构简单、无完整的群落结构，土壤生物学活性逐渐降低，土壤质量严重下降，病虫害也是逐年增加，林木生长量逐代较大幅度下降。

6 发展有群落结构的混交林是维护、恢复和提高森林土壤功能，实现可持续经营的关键技术

如何根据具体的立地条件和树种生物学特性，适地适树，选择适合的混交树种、混交比例和混交模式，营造、营建不同林分类型有群落结构的混交林，实现可持续经营，仍是摆在林业科技工作者面前任重而道远的艰巨任务。

6.1 依据具体立地条件和树种的生物学特性，优选适合的混交树种、混交比例和混交模式

6.1.1 优选适合的混交树种 依据树种的生物学特性和具体的立地条件，在适地适树基础上优选适合的混交树种，使目的树种与混交树种的生物学特性能协调、互补，针叶树种可选与阔叶树种混交，因为针叶树种凋落物分解慢，影响林地的养分循环，但是针叶和阔叶在一起，分解速度加快，如杉木与木荷、火力楠和鹅掌楸(Liriodendronchinense)等阔叶树种混交，就可加速杉木枯落物的分解速率； 喜光树种可选与耐荫树种混交，可以充分利用光能，如阳性树种马尾松与阴性树种红椎(Castanopsishystrix)混交，无论是同树龄、还是异树龄混交，特别是异林龄，均可获得满意混交效果； 常绿树种可选与落叶树种混交，如油松与栓皮栎(Quercusariabilis)混交，杉木与檫树(Sassafrastzumu)混交，均可获得满意混交效果； 深根树种可选与浅根树种混交，可充分利用不同土壤层中的养分，如落叶松与胡桃楸混交，落叶松是浅根性树种，胡桃楸是深根性树种，其混交林效果良好。还可从改善主要树种的土壤肥水环境考虑混交树种，如杉木与桤木(Alnuscremastogyne)混交，其中桤木属固氮树种，两树种混交，可缓解林地氮肥供应不足的矛盾； 在立地条件较差区域，如坡的上部和水土流失区域，可选择乔、灌混交类型，笔者主持的八五、九五国家攻关专题，在立地条件较差的区域营造杨树与紫穗槐(Amorphafruticosa)混交林，利用紫穗槐可以固氮，兼之对水、肥的需求远小于杨树，可获得满意的混交效果(杨承栋， 2009)。

6.1.2 优选合适的混交比例 混交林各树种之间的关系及其混交效果与混交比例关系十分密切。广西六万林场对杉木与火力楠按不同的比例混交，即9杉木1火力楠，8杉木2火力楠，7杉木3火力楠，6杉木4火力楠，5杉木5火力楠，经过长达10年的观测，结果发现8杉木2火力楠混交林生产力高且生态协调(冯宗炜等,1988)。在华北营造杨树与刺槐混交林，适合的混交比例为8杨树2刺槐(孙翠玲等， 1995)。

6.1.3 优选适合的混交模式 为了防止混交树种之间发生种间竞争，以及对不同立地条件适用性能的差异，可选择营造块状或带状混交林，如营造杉木与木荷混交林时，若是选择行状或株间混交模式，当树龄9年时，木荷的生长就要严重影响杉木的生长，也就是说，杉木与木荷混交模式就不能选用行状或株间混交，可根据具体的立地条件选用块状或带状混交模式。

6.2 营造我国主要造林树种人工混交林

6.2.1 营造针叶树种与阔叶树种混交林 1)杉木与阔叶树种混交林 杉木适生于温暖湿润的气候环境，主要适生于我国中亚热带，已有经营经验证明13年生8杉木∶ 2火力楠混交林蓄积量较纯林提高9.6%(陈楚荣等,2000)，在广西、福建、湖南等地有一定面积推广。杉木与茶科(Theaceae)中木荷混交如3杉木∶ 1木荷、2杉木∶ 1木荷，混交林的平均树高、平均胸径和地上部分生物量分别是杉木纯林的1.20、1.21和1.6倍,0～20cm 土层土壤有机质含量为纯林的1.6倍，全氮、水解性氮、全磷、有效磷和有效钾含量分别是纯林的1.14、1.12、1.10、1.82和1.72倍(陈绍栓等,1994)。杉木与木兰科(Magnoliaceae)的木莲(Manglietiafordiana)、观光木、深山含笑(Micheliamaudiae)、鹅掌楸混交，也有成功的经验报道。杉木与楠木属(Phoebe)中的楠木(P.bournei)、与润楠属(Machilus)中宜昌楠(M.ichangensis)、檫树属中的檫树等多个树种混交，以及与刺楸 (Kalopanaxseptemlobus)等树种混交，均有较良好的混交效果。但从目前杉木人工林分布的状况来看，杉木与阔叶树种混交林的推广面积仍然很有限，希望在扩大上述树种混交林面积的同时，能在中亚热带营建杉木与青冈属(Cyclobananopsis)中的青冈栎(C.glauca)等树种的混交林，以及与栎属(Quercus)、栲属(Castanopsis)中众多树种的混交林，能营建杉木与樟树(Cinnamomumcamphora)、黄樟(C.porrectum)、南酸枣(Choerospondiasaxillaris)和刨花润楠(Machiluspauhoi)等树种的混交林，这些混交树种均是中亚热带适生树种，目前杉木与这些树种混交未受到足够的重视，需要引起关注。

2) 马尾松与阔叶树种混交林 马尾松在我国分布面积较广，从南亚热带到北亚热带均有较大面积分布，其中以南亚热带最适生，其次是中亚热带。我国南亚热带与马尾松混交成功的树种有火力楠、红椎、红木荷(S.walilchii)等。广西六万林场55年生马尾松与火力楠混交林比同龄马尾松纯林年凋落物量增加11.2%，有机质含量提高16.7%，土壤中NH4-N含量,有效钾含量，代换性Ca2+、Mg2+含量分别增加8.9%，3.1%，2.9%和35.4%(张家武等,1993)。广西28年生马尾松与红栲(Castanopsishystrix)混交林和马尾松纯林每公顷蓄积量分别为392.25和233.1 m3,混交林比纯林提高68.27%(俞新妥， 1989)。广西大青山营造马尾松与红椎同龄或异龄混交林，混交比例为4∶1，混交林和纯林相比，土壤密度下降25%，土壤有机质、水解性氮、有效磷和速效钾含量分别提高17.5%、34.01%、33.74%和134.14%，Ca2+含量下降42.29%，Mg2+含量提高3.08%，土壤细菌、放线菌、真菌数量分别提高7.52%、149.06%和247.65%，过氧化氢酶、多酚氧化酶、蛋白酶和酸性磷酸酶活性分别提高14.29%、104.36%、74.51%和163.41%，林木蓄积量提高76.34%。但推广应用面积很有限，建议能在扩大上述树种混交林面积的同时，也能营建马尾松与南亚热带适生树种柚木(Tectonagrandis)、西南桦(Betulaalnoides)、格木(Erythrophleumfordii)和米老排(Mytilarialaosensis)等树种的混交林。在中亚热带，马尾松与阔叶树种如火力楠、木荷、黎蒴栲(Castanopsisfissa)、木兰科南方木莲(Micheliachingii)等树种混交，也有一些较成功的混交经验，但推广应用的混交林面积有限，建议在中亚热带能营建马尾松与红栲、苦槠(Castanopsissclerophylla)、木荷、樟树、马褂木、青冈属中的青冈栎等、栎属、栲属、樟科(Lauraceae)中的楠木属、檫树属中多个树种的混交林，这些混交树种均是中亚热带适生树种。在北亚热带可营建马尾松与栎类树种如栓皮栎、麻栎(Q.acutissima)等树种的混交林。

3) 落叶松与阔叶树种混交林 落叶松属在我国有7个种，分布在东北、西北和西南，属喜光、浅根性树种。兴安落叶松(Larixgmelinii)主要分布于我国寒温带的大兴安岭、小兴安岭北部,人工混交林报道甚少，建议营建该树种与白桦、黑桦(Betuladavurica)、山杨(P.davidiana)及蒙古栎等树种的混交林，在大兴安岭的上坡及沙地上，也可营造兴安落叶松与樟子松(P.sylvestrisvar.mongolica)块状混交林，樟子松虽然是针叶树种，但该树种在沙地上适生 。长白落叶松栽培历史较长,主要分布于东北林区长白山和小兴安岭等地，目前报道较多的是营建长白落叶松与白桦混交林，建议扩大混交树种，可营建长白落叶松与水曲柳(Fraxinusmandshurica)、黄菠萝(Phellodendronamurense)、胡桃楸的混交林，也可营建长白落叶松与黑桦(Betuladahurica)、紫椴(Tiliaamurensis)、蒙古栎(Quercusmongolica)等树种的混交林。华北落叶松(Larixprincipis-rupprechtii)是我国华北地区中山以上山地的主要造林树种，主要天然分布在山西、河北两省，可营建华北落叶松与栓皮栎、锐齿栎(Quercusalienavar.acuteserrata)、麻栎等树种的混交林，也可营建华北落叶松与白蜡(Fraxinuschinensis)、银杏(Ginkgobiloba)及黄栌(Cotinuscoggygria)等树种的混交林，在海拔较高区域，可营建与白桦、红桦的混交林。

4) 油松与阔叶树种混交林 油松是我国北方广大地区主要造林树种之一，可营建油松与栎类混交林，按立地条件可分别选择与栓皮栎、麻栎、蒙古栎、辽东栎(Q.liaotungensis)及锐齿栎等树种混交，刘春江(1987)研究表明油松和栓皮栎在养分利用与归还方面是最佳组合，混交林生产力高。在北京的丘陵和低山地区，营造油松与栓皮栎等混交林时，应根据具体的立地条件，采用带状或块状混交模式，值得注意的是，要避免在很干旱瘠薄的正阳坡以及迎风的阴坡营造此类型混交林。也可营造油松与元宝枫(Acertruncatum)混交林，宜选择阴坡、半阴坡立地条件为佳，混交比可为3∶1。混交模式可采用油松成带、元宝枫成行的混交林(沈国舫， 2012)，油松与元宝枫混交较油松纯林可有效降低虫害威胁，光肩星天牛(Anoplophoraglabripennis)对元宝枫纯林的危害率达30%、混交后危害率仅为10%，松毛虫对油松的危害率也有下降。

5) 红松(P.koraiensis)与阔叶树种混交林 红松是我国重要的珍贵用材树种之一，主要分布在小兴安岭和长白山等地，可与红松混交的树种有蒙古栎、水曲柳、黄菠萝、胡桃楸、白桦、紫椴和山杨(Populusdavidiana)等。

6)云南松(P.yunnannensis)与阔叶树种混交林 云南松是云贵高原的主要针叶树种，生长迅速，适应性强，耐干旱瘠薄，是荒山造林的先锋树种，大面积分布于滇中高原、金沙江流域和南盘江流域。可与云南松混交的树种有长穗高山栎(Q.longispica)、黄背栎(Q.pannosa)、灰背栎(Q.senescens)、栎(Q.semicarpifolia)、黄栎(Q.delavayi)、栓皮栎和旱冬瓜(Alnusnepalensis)等。在滇南海拔1 500 m或1 800 m以下，与云南松混交的树种有红荷木(Schimawallichii)、黄栎(云南)、黄毛青冈(C.delavayi)、高山栲(C.delavayi)和旱冬瓜等(中国树木志编辑委员会， 1978)。

7)柏木(Cupressusfunebris)与阔叶树种混交林 柏木是我国南方习见乡土常绿乔木，适用性强，尤耐干旱瘠薄，也能稍耐水湿，特别是在土层浅薄的钙质紫色土和石灰土上，其他树种不能生长，唯柏木能正常生长，若土层较厚则生长较快，是亚热带代表性针叶树种之一。柏木在钙质紫色砂页岩的侵蚀山地和各种岩溶地貌上皆能正常生长，尤以中亚热带四川及贵州分布、栽培最多，生长良好。在四川嘉陵江流域、渠江流域及其支流海拔300～1 600 m的石灰岩山地或者紫色砂页岩发育的中性、钙质紫色土上有生长茂盛的柏木林(中国树木志编辑委员会， 1978)。四川丘陵地区在大力发展柏木混交林。可与柏木混交的主要树种有小叶青冈(Cyclobalanopsismyrsinaefolia)、青冈栎(Quercusglauca)、桤木、栓皮栎、麻栎和枫香树(Liquidambarformosana)。

8)云杉与阔叶树种混交林 云杉分布于我国四川的岷江、大小金川和白龙江流域，青海东部，甘肃南部，陕西的西南部，新疆天山北坡，东北小兴安岭和长白山，垂直分布海拔1 600～3 800 m，集中分布在2 300～3 200 m，耐荫，但在云杉属中是喜光耐旱树种，根系浅主根不明显，侧根发达。天然云杉一般与冷杉或与阔叶树组成复杂混交林，可营建与漆树(Rhusverniciflua)、白桦、椴树等树种的混交林。俞新妥(1989)研究表明，在新疆天山营造云杉与山杨混交林,云杉的生长量比纯林快30%～40%。

6.2.2 营造阔叶树种与阔叶树种混交林 1)桉树与阔叶树种的混交林 桉树(Eucaplyptusspp.)属桃金娘科(Myrtaceae)，是桉属的统称，常绿乔木，原产大洋洲，我国引种历史已有近100年，然而，由于长期以来桉树单树种纯林经营，产生了严重的地力衰退，病虫害严重，林木生长量下降，严重地威胁着可持续经营。自20世纪80年代，在海南、广东等地广泛营造桉树与能固氮树种厚荚相思等的混交林，增加了凋落物量，且厚荚相思具有根瘤，能固氮，有效地改良了土壤性质。但是桉树与其他树种混交林的相关报道较少，建议扩大混交树种，可考虑营建桉树与红木荷、红椎、思茅栲(Castanopsisferox)、短刺栲(Castanopsisechidnocarpa)、青冈栎及和云南樟(Cinnamomumglanduliferum)等树种的混交林。据俞新妥(1989)报道，E.exserta与红木荷混交林的生长量，分别比这两树种纯林增加77.6%和96.5%。

2)杨树与阔叶树混交林 已有研究结果表明，8年生杨树与刺槐混交林(混交比例为8∶2)与杨树纯林相比，林木生长量提高58%～68%，土壤有机质含量提高7.10%，土壤水解性氮含量提高26.30%，有效磷含量提高228.40%，土壤速效钾含量提高88.60%，土壤生物学活性提高160%～716%(杨承栋， 2009)。也可考虑增加混交树种，如营造杨树与白腊树(Fraxinuschinensis)、楸树(Catalpabungei)、漆树等树种的混交林，在立地条件较差的区域，可营造杨树与紫穗槐混交林。

6.2.3 营建人工与自然相结合的混交林 1)栽针保阔或保留采伐迹地上植被，营建人工与天然相结合的混交林 栽针保阔是营建人工与天然相结合混交林的一种重要经营技术措施。

1986年江西武功山林场做了13.3 hm2试验林，采用栽针保阔的经营技术措施，即栽植杉木时，有意保留原采伐迹地上的阔叶树种，等到该林分生长至树龄10年时，林分蓄积量已超过速生丰产林标准，混交林的物种多样性超过相似立地条件纯杉木林，其乔木层、灌木层和草本层均超过纯林，尤其是乔木层比杉木纯林复杂，其乔木层除杉木外，还有檫木、木荷、拟赤杨(Alniphyllumfortune)、南酸枣(Choerospondiasaxillaris)、青冈栎和大叶青冈(C.jenseniana)等，形成了复层异龄林结构的人工与天然相结合的混交林(王福升， 2000)。

福建南平1967年采用实生杉木苗造林，当年和笫二年幼林抚育时有意保留一些乔、灌木，如拟赤杨、枫香、青冈栎、桃叶石楠(Photiniaprunifolia)，形成了杉、阔人工与天然相结合的混交林。树龄30年时，混交林蓄积量618.262 m3,纯杉木林为548.187 m3，栽杉留阔林分物种丰富度大，乔木层和灌木层多样性指数高，均匀度大。乔木层形成复层异龄林结构的林分，混交林中林下植被是一些耐荫性灌木，如牛奶子(Elaeagnusumbellata)，桃叶石楠(Photinicaprunifolia)、薄叶山矾(Symplocosanomala)、杜茎山(Maesajaponica)、毛冬青(Ilexpubescens) 。而杉木纯林中出现的林下灌木则是荒山生长的灌木，多喜光的种类，如周毛悬钩子(Rubusamphidasys)、木莓(Rubasswinhoei)、灰毛泡(Rubusirenaeus)、六月雪(Serissajaponica)(杨玉盛， 1999)等。

笔者于1994年在江西中国林业科学研究院亚热带实验中心山下林场一代杉木林的采伐迹地上，做了炼山及保留采伐剩余物和样地中植被两个处理，连作栽植二代杉木林，每个处理5个重复，抚育时也仅对树根周围1 m2范围植被做砍杂除草， 2001年调查林下种类时发现： 炼山处理的5块样地植被种类最少，结构简单，都是矮小的灌木和草本植物，5块样地中植被种类最多的样地才有20种，最少的只有14种，没有1株乔木，也没有层间藤本，5块样地中灌木最多的样地才有 16种，最少的样地中只有11种，草本植物最多样地才有5种，最少的样地中只有2种。而保留采伐剩余物和样地中植被的样地，植被种类多，群落结构复杂，5块样地中植被种类最多的样地有46种，最少的样地也有37种，且样地中乔木树种最多的有7种，最少的也有5种，样地中灌木种类最多有28种，最少的也有24种，层间藤本和草本植物种类最多的有11种，最少的也有8种。炼山处理杉木林下植被生物量为939kg·hm-2，保留采伐剩余物和样地中植被的林下植被生物量为9 754kg·hm-2。树龄11年时，保留采伐剩余物和样地中植被和炼山处理相比，样地中细菌数量提高55.16%、真菌数量提高97.44%、放线菌数量提高196.15%，0～20cm土层土壤有机质含量提高42.80%、水解性氮含量提高36.09%、有效磷含量提高155.56%、速效钾含量提高12.56%、树高增长15.67%，胸径增长23.20%(曾满生等,2009)。

2)鸟类粪便或随风下种于人工林形成的人工与天然相结合的混交林 杉木纯林经营引起地力衰退是众所周知的事实。然而，在杉木人工林中，如发现鸟类粪便下种的檫树生长，应该给予保护，已有的实践经验证明，这种人工与天然相结合形成的混交林，也可有效地防治杉木纯林经营所引起的土壤质量退化。

6.2.4 通过抚育间伐、择伐或轮伐，培育异龄林混交林 中国林业科学研究院热带林业实验中心在马尾松林强度间伐后的林分中补植耐荫树种红椎，经营成本低，形成异龄混交林，不仅可有效防治地力衰退，而且可有效提高林木生长量(杨承栋， 2009)。

陈立新等(1998)对长白落叶松人工林进行抚育间伐，天然引进阔叶树种白桦，形成人工与天然相结合的针阔混交林，林分生长良好，林地凋落物量明显提高、组成结构明显改善，凋落物分解速率逐年升高，土壤有机质、全 N、全 P 等含量得到明显的提高，土壤酸度明显下降，土壤理化性质不同程度改良。对一些生长较差的低效人工林或次生林，可通过该经营技术措施，改造成近自然的高效人工与天然相结合的混交林。

对大面积的单树种人工纯林(特别是针叶纯林)或天然次生林，可通过择伐或轮伐，栽植有价值的适生树种，形成多树种块状或带状混交的异龄混交林。

6.2.5 发育林下植物营建有完整群落结构的混交林 目前我国人工林中纯林仍然占有较大的比重，对于一个林分来说，如果仅有乔木，那还不能算是有完整群落结构的林分，一个有完整群落结构的林分，应该是除了乔木之外，还应该有灌木和草本植物与其共生，通过发育林下植被可以营建有群落结构的林分，与此同时，还可以有效地改良土壤理化性质，提高土壤的生物学活性。笔者曾于1990和1991年于江西省大岗山，在相似立地条件、相同地位指数、不同间伐强度的杉木林下，测不同林下植被盖度、0～5cm土层土壤化学性质时发现，林下植被盖度不同则土壤肥力差异明显，这里仅以16地位指数为例，将林下植被盖度53.5%和林下植被盖度12.5%的土壤化学性质相比，发现林下植被盖度高的土壤中有机质、全氮、水解性氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁含量和交换性盐基总量分别提高77.5%、40.0%、42.78%、96.63%、8.18%、95.45%、162.46%和71.66%。还是16地位指数，将林下植被盖度69.0%和林下植被盖度20%相比，发现其土壤中三大类微生物细菌、放线菌和真菌数量分别提高了85.03%、41.96和51.23%，不仅如此，微生物类群也发生了明显的变化，如指示土壤肥力较高的微生物类群，在林下植被盖度69.0%土壤中比林下植被盖度20%土壤中明显提高，其中指示土壤中含氮有机养分含量较高的蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)在细菌中所占比例提高132.29%、灰色菌丝群占链霉菌属(Streptomyces)的百分率提高80.95%、曲霉属(Aspergillus)占真菌组成的百分率提高53.85%、木霉属(Trichoderma)占真菌组成的百分率提高61.54%，这些微生物类群数量的提高，均指示土壤有机养分含量提高。在林下植被盖度较高的土壤中指示土壤肥力较差的青霉属(Penicillum)在真菌组成中所占比例却比林下植被盖度小的土壤下降了8.62%。林下植被盖度53.5%的土壤中不同粒径水稳性团聚体含量比林下植被盖度12.5%的土壤有明显提高，5.0～2.0、2.0～1.0、1.0～0.5和0.5～0.25mm粒级水稳性团聚体含量分别提高了41.03%、160.00%、93.85%和108.70%。林下植被盖度69%的土壤酶活性也明显高于林下植被盖度12.5%的土壤，其中磷酸酶、多酚氧化酶、转化酶、脲酶和过氧化氢酶活性分别提高26.67%、7.32%、24.99%、11.11%和17.24%(杨承栋， 1995)。鉴于此，期望森林经营者，对人工纯林、特别是针叶纯林的中龄林和近熟林，可通过间伐，发育林下植物群落，形成乔、灌、草共生、混交生长的林分，改良土壤性质，维护和恢复森林土壤功能。建议森林经营者对幼龄林抚育时，只对根际周围1 m2范围内植被进行抚育，使林分内的林下植被得到充分的发育，形成有群落结构的林分(曾满生等,2009)。

7 在人工混交林、次生林、天然林的采伐迹地上，以及无林地上，均不得营造单树种纯林，混交林的混交效应不能有效地影响到笫三代林木

众所周知，在混交林、次生林、天然林的采伐迹地上，以及无林地上，营造任何单树种人工纯林，只要能适地适树，其笫一代林木均能正常生长，然而与此同时，由于单树种纯林的生长，逐渐地使土壤性质发生了恶化，如笔者在赤峰市温牛特旗桥头林场曾做过如下试验。1)在未培育过山杏苗的土地上，培育山杏与柠条混交苗，混交模式是行状混交，当年苗木生长正常。2)笫二年在笫一年育苗的试验地上，做2个处理试验,即处理1继续培育山杏与柠条金鸡儿混交苗，当年苗木生长正常，处理2仅培育山杏苗，当年苗木生长正常。3)笫三年在处理1的试验地上，继续培育山杏与柠条混交苗，当年苗木生长正常，在处理2的试验地上做两个试验： ①继续培育山杏苗，苗木不能正常生长，连作效应出现； ②培育山杏与柠条混交苗，发现柠条金鸡儿可正常生长，但山杏苗则不能正常生长。该试验结果说明混交效应只能够有效地影响到下一代，即笫二代，但不能有效地影响到笫三代林木并使其正常生长(杨承栋， 2014)。该试验结果十分清楚地说明，在未来的森林经营中，持续发展混交林是维护、恢复和提高森林土壤功能，实现可持续经营的关键技术。

8 讨论

这篇文章重点论述的是两种树种的混交林，希望能开展多树种不同林分类型混交林的研究，揭示多树种混交对土壤质量的影响，以及对林木生长量的影响，实现可持续性经营。

对某些特殊立地条件的区域，只有少数树种才能适应、生长的区域，如盐碱地、高寒或风热区域、土壤很瘠薄及水湿或干旱区域等，就不能强调一定要营造混交林。

针叶树种与针叶树种混交，如杉木与马尾松混交，其混交这一代也能起到促进林木生长的作用，然而，由于针叶树种的枯落物分解较慢，与此同时，还会容易引起土壤酸化，对土壤理化性质和土壤生物学活性产生不良的影响，因此，本文未作论述。

本文论述我国主要造林树种混交林的混交树种，仅是举例说明，起到抛砖引玉的作用，事实上可以混交的树种是很多的，期望未来能在我国主要造林树种人工林经营中，见到种类众多的混交树种。

9 结论

1)单树种纯林经营(特别是单树种针叶纯林经营)和连作经营导致土壤质量下降，病虫害严重，林木生长量下降，在国际国内林业发展中引起的教训是深刻的,我们国家的情况更为严重，至今仍未引起高度重视。

2)单树种纯林经营引起森林土壤有机质的量和质的严重下降，土壤中生物化学活性物质含量明显下降，土壤性质恶化，连作则更严重。

3)混交林的混交效应只能有效地影响下一代林木使其正常生长，不能有效地影响到笫三代林木使其正常生长。

4)在天然林、次生林、人工混交林的采伐迹地上，以及无林地上，均不得营造单树种纯林，应根据具体的立地条件和树种的生物学特性，营造多树种不同林分类型有群落结构的混交林。

5)应将现存的单树种纯林、特别是长势差的针叶纯林，改造成为有群落结构的人工或人工与天然相结合的混交林。

6)发展有群落结构的混交林是维护、恢复和提高森林土壤功能，实现可持续经营的关键技术,是我国人工林未来发展的重要方向。