現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)在滇中山地造林中的應(yīng)用研究

邢海濤，劉 強(qiáng)，李永和

(云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650224)

全球森林覆蓋率極速銳減導(dǎo)致前所未有的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能喪失[1]。植樹造林作為一種有效的應(yīng)對(duì)方案被許多國(guó)家廣泛采納，用于緩解氣候變化、保護(hù)天然林、促進(jìn)自然林再生以及提供森林產(chǎn)品等。近幾十年來，全球造林規(guī)模不斷擴(kuò)大，中國(guó)是目前世界上造林面積最多的國(guó)家，約有7 890萬(wàn) hm2人工林，占全球的28%[2]。煉山造林法是一種傳統(tǒng)的植樹造林方式，但在實(shí)踐過程中，極易引發(fā)土壤內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)元素流失、土壤結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞等問題，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。為了解決此類問題，國(guó)內(nèi)專家學(xué)者通過多年的探索，在山地坡地上實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)，即跡地免耕造林和幼苗免鋤撫育，從跡地清理至幼苗撫育一概不用火，不翻土，既保護(hù)了山地土壤肥力，又促進(jìn)了幼林生長(zhǎng)，中林的肥力后效更高。該技術(shù)不僅可以節(jié)約40%造林成本，更為重要的是達(dá)到保護(hù)環(huán)境及生物多樣性的根本目的[3]。目前，福建省閩清白云山國(guó)有林場(chǎng)將該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用于杉木和馬尾松兩個(gè)樹種的造林，結(jié)果顯示幼林在第一年生長(zhǎng)表現(xiàn)一般，甚至株高比煉山林分還差一些，但在第二年可以跟上，第三年已超過煉山林分，并且對(duì)環(huán)境和生物多樣性保護(hù)具有重大作用[3]。同時(shí)，該技術(shù)應(yīng)用在福建省武平縣武東鄉(xiāng)的桉樹山地造林，相比于傳統(tǒng)煉山造林法，免煉造林法具有明顯的生態(tài)效應(yīng)優(yōu)勢(shì)，不論在預(yù)防水土流失還是防治土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失方面，效果均較顯著[4]。

黑荊(AcaciamearnsiiDe Willd)系豆科金合歡屬常綠喬木，是世界上著名的速生、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)鞣料樹種，為生產(chǎn)栲膠的主要原料[5]。黑荊原產(chǎn)澳大利亞南部熱帶地區(qū)，第二次世界大戰(zhàn)以來，世界各大洲，尤其是南亞、東南亞大量引種造林，我國(guó)浙江、臺(tái)灣、廣東、廣西、云南、四川也先后引種。黑荊以種子繁殖為主，繁殖體數(shù)量大，而且對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力很強(qiáng)[6]，具有快速繁殖擴(kuò)散能力。在國(guó)外黑荊有較長(zhǎng)入侵歷史，已在新西蘭、夏威夷、南非和津巴布韋形成入侵，被列為世界100種惡性外來入侵物種之一[7]。國(guó)內(nèi)學(xué)者開展了黑荊不同地上器官(莖、葉、豆莢)、不同濃度水浸提液對(duì)杜虹花(Callicarpaformosana)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、白花敗醬(Patriniavillosa)、田麻(Corchoropsistomentosa)4種植物種子萌發(fā)的影響，結(jié)果顯示：黑荊莖、葉和豆莢水浸提液對(duì)4種植物的種子萌發(fā)均有不同程度的抑制作用，可以預(yù)測(cè)在黑荊成片生長(zhǎng)的環(huán)境中，由于分泌的化感物質(zhì)多、濃度大，很可能會(huì)抑制該群落中其他植物種子的萌發(fā)，因此對(duì)群落演替過程產(chǎn)生影響，形成黑荊單優(yōu)勢(shì)群落，從而破壞群落的物種多樣性[8]。

在黑荊樹更新林地上，采用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)建立13.33 hm2示范林，通過項(xiàng)目開展，結(jié)合示范區(qū)林地地形、地貌特征，探討該技術(shù)在云南省滇中地區(qū)的推廣示范效果、存在的弊端以及需要改進(jìn)的措施。

1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

項(xiàng)目實(shí)施地位于昆明市盤龍區(qū)東北近郊，地理位置為東經(jīng)102°43′～102°53′，北緯25°04′～25°11′，屬滇中高原盆地邊緣淺切割中山地貌，為古夷平面差異抬升侵蝕而成。全境山嶺縱橫，溝壑交錯(cuò)，地形復(fù)雜，整個(gè)地形由南向北，逐級(jí)抬升，一般地勢(shì)起伏平緩，局部地形坡度較大，地勢(shì)陡峭險(xiǎn)要，頂部平坦，最高點(diǎn)海拔2 441.0 m，最低海拔1 948.1 m，主要分布在2 000～2 200 m范圍內(nèi)。屬亞熱帶西南季風(fēng)氣候，干濕季節(jié)分明，年均溫11.2～13.8℃，最高溫為7月(月均溫18.2℃)，最低溫為1月(月均溫6.8℃)；年均降雨量為980.5～1 156.5 mm，主要集中在5—8月，占全年降雨量的88%。土壤以山地紅壤為主，分為3個(gè)亞類(紅壤、黃紅壤、粗骨性紅壤)，高海拔地區(qū)有黃棕壤分布。其植被屬于亞熱帶常綠闊葉林區(qū)域的高原亞熱帶北部常綠闊葉林帶，其原生頂級(jí)植被應(yīng)為亞熱帶半濕潤(rùn)常綠闊葉林亞型，但由于歷史原因，地帶性植被常綠闊葉林已破壞殆盡，現(xiàn)存植被基本屬于次生性植被，森林類型以人工營(yíng)造林為主，主要喬木樹種有云南松(Pinusyunnanensis)、華山松(Pinusarmandii)、圓柏(Juniperuschinensis)、滇油杉(Keteleeriaevelyniana)等。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 功能區(qū)劃及樹種選擇

在綜合分析示范區(qū)森林資源狀況及經(jīng)營(yíng)歷史的基礎(chǔ)上，對(duì)項(xiàng)目示范區(qū)開展實(shí)地踏查，并利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航測(cè)獲取不同時(shí)間段的正射影像。在獲取影像的基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施要求和目的，結(jié)合示范區(qū)海拔、地形地貌、立地條件等自然因素，利用ArcGIS軟件對(duì)示范林地進(jìn)行功能區(qū)劃；按照因地制宜、適地適樹、生態(tài)優(yōu)先、物種多樣性保護(hù)的原則，具體分析各功能區(qū)的地理位置、水土條件，結(jié)合樹種生物學(xué)特性，選擇良種壯苗進(jìn)行造林并設(shè)計(jì)合理的造林作業(yè)。

2.2 現(xiàn)代營(yíng)林耕作法

現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)是由福建興華農(nóng)林高新技術(shù)研究所經(jīng)過多年研究和實(shí)地驗(yàn)證而研發(fā)，是一種在營(yíng)林生產(chǎn)全過程實(shí)施苗木良種化、造林工程化、營(yíng)林生態(tài)化、造林機(jī)械化、除草化控化的先進(jìn)營(yíng)造林方式，采用現(xiàn)代化的電動(dòng)油動(dòng)工具、化學(xué)除草劑等方法進(jìn)行林地除草和造林，進(jìn)而代替過去傳統(tǒng)的煉山造林，對(duì)現(xiàn)有林地起到保持水土、維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、保護(hù)生物多樣性、促進(jìn)土壤改良的作用，并在一定程度上節(jié)約人力物力成本，實(shí)現(xiàn)生態(tài)營(yíng)林和近自然經(jīng)營(yíng)。項(xiàng)目采用現(xiàn)代營(yíng)林耕作法對(duì)示范區(qū)開展?fàn)I造林作業(yè)。

2.2.1全面割灌除草

利用其相關(guān)成果中的林地割灌機(jī)劈除采伐跡地內(nèi)的雜灌雜草，保留生態(tài)樹種的幼樹幼苗，塊狀堆雜整地。示范林區(qū)主要的劈除對(duì)象有：黑荊(幼苗)、紫莖澤蘭(Ageratinaadenophora)、三葉鬼針草(Bidenspilosa)；本地物種：千金子(Leptochloachinensis)、漿果薹草(Carexbaccans)、磚子苗(Mariscussumatrensis)、山萵苣(Lagediumsibiricum)、野艾蒿(Artemisialavandulaefolia)、何首烏(Fallopiamultiflora)。

2.2.2整地造林

根據(jù)功能區(qū)劃不同以及樹種的生物學(xué)特性，進(jìn)行不同區(qū)域的造林作業(yè)設(shè)計(jì)，采用合理的株行距進(jìn)行混交造林，實(shí)施針葉帶狀混交造林、闊葉團(tuán)狀混交造林，采用機(jī)械挖穴機(jī)進(jìn)行定植穴的挖掘。

2.2.3施工組織

組織技術(shù)熟練、經(jīng)驗(yàn)豐富的營(yíng)林隊(duì)伍，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化造林。

2.2.4幼林撫育

造林當(dāng)年進(jìn)行培土、水肥管理、全面除草、控草，造林第二年進(jìn)行擴(kuò)穴、修枝抹芽、全面除草，造林第三、第四年進(jìn)行幼樹幼苗周圍1.5 m范圍除草，第五年開始林分郁閉注重幼樹的修枝整形。

3 結(jié)果與分析

3.1 區(qū)劃造林

為打造一個(gè)集物種收集保護(hù)、教學(xué)實(shí)訓(xùn)、科普教育和勞動(dòng)教育為一體的綜合示范園區(qū)，對(duì)示范林區(qū)無(wú)人機(jī)航拍照片和數(shù)據(jù)加工、處理后，根據(jù)地形、地貌和已有路跡進(jìn)行功能區(qū)劃(圖1)。

圖1 現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)推廣示范項(xiàng)目區(qū)的功能分區(qū)Fig.1 Functional zoning of modern silviculture technology demonstration area

示范園區(qū)現(xiàn)已營(yíng)造了油茶種植示范區(qū)(栽植油茶200余株)、經(jīng)濟(jì)林栽培示范區(qū)、楊善洲紀(jì)念林區(qū)(栽植美國(guó)紅楓 30株、北美楓香50株、多花籃果樹20株、歐洲復(fù)葉槭20株)、林藥種植區(qū)、極小種群保護(hù)區(qū)(栽植極小種群物種長(zhǎng)序榆3株、毛果木蓮10株、富民枳53株、云南梧桐5株、旱地木槿10株、云南穗花杉10株、毛枝五針?biāo)?株、西疇青岡30株、華蓋木55株、漾濞槭30株、喙核桃20株)、木蘭園(栽植木蘭科植物27種約800株)、杜鵑園(栽植杜鵑50余種、2 000余株，其中野生種類31種、園藝品種19個(gè))、花椒種植示范區(qū)(栽植抗寒品種花椒300余株)、林木培育實(shí)訓(xùn)基地、核桃種植示范區(qū)(栽植優(yōu)質(zhì)核桃品種30株)、無(wú)籽刺梨種植示范區(qū)(栽植無(wú)籽刺梨350余株)、陡坡地造林示范區(qū)(栽植耐旱耐貧瘠植物無(wú)患子120株)。示范園共栽種樹種約100種4 700余株，景觀效果初步可見。

目前，除部分極小種群和木蘭科種類不適合示范基地的氣候與土壤條件出現(xiàn)死亡之外，其余大部分栽植物種均長(zhǎng)勢(shì)良好，尤其無(wú)籽刺梨、花椒已經(jīng)開花結(jié)果。

3.2 經(jīng)濟(jì)成本節(jié)約

對(duì)于13.33 hm2示范林的雜草清除和挖定植穴，按照傳統(tǒng)的人工辦法，需要支出28 400元(除草20 000元，挖穴8 400元)；但是運(yùn)用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)的相關(guān)成果，以機(jī)械化替代人工進(jìn)行雜草清除和挖種植穴，理論上只需要支出10 200元(除草6 000元，挖穴4 200元)。因此，理論上在示范林中運(yùn)用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)相關(guān)成果可以節(jié)省18 200元。然而，在實(shí)際的操作過程中，由于示范林地處的氣候和地勢(shì)原因，為了提高幼苗的成活率，在造林定植時(shí)一般選擇較大的植株，因此挖定植穴時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)(最小為50 cm×50 cm)要大于現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)的定植挖掘機(jī)標(biāo)準(zhǔn)(30 cm×30 cm)，定植穴機(jī)械挖掘之后，還需人工輔助擴(kuò)穴。故此，在實(shí)際造林操作過程中，示范林雜草清除和定植穴挖掘共支出17 200元，比傳統(tǒng)的人工作業(yè)節(jié)省11 200元(圖2)。

圖2 運(yùn)用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)成果除草和挖穴的理論與實(shí)際支出費(fèi)用Fig.2 Theoretical and actual expenditure of weeding and digging holes by using modern silviculture technology

3.3 化學(xué)除草分析

現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)成果中還應(yīng)用了控制為害幼樹成活生長(zhǎng)的高效、低毒、對(duì)環(huán)境安全的除草劑。為了檢驗(yàn)除草劑的安全性和有效性，在示范林區(qū)選擇兩地塊噴灑“雜草封閉劑”和“伐樁滅除劑”。在3周后，效果開始顯現(xiàn)，惡性雜草紫莖澤蘭、三葉鬼針草和黑荊地上部分均枯萎，但隨著時(shí)間的推移，除草劑對(duì)周圍栽種的樹種，尤其是葉表面粗糙、沒有蠟質(zhì)層保護(hù)的樹種具有明顯的毒害作用。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)為營(yíng)造林作業(yè)提供了技術(shù)支撐

項(xiàng)目示范林區(qū)在原有的采伐跡地基礎(chǔ)上，為更好地開展?fàn)I林措施，采用了現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了營(yíng)林全過程的生態(tài)化、機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化、工程化，保證了本項(xiàng)目的順利開展。同時(shí)，按照該技術(shù)方法開展的營(yíng)林作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)保持水土、改良土壤、保護(hù)生物多樣性、降低森林火災(zāi)隱患等功能，真正實(shí)現(xiàn)了生態(tài)營(yíng)林。示范林各功能區(qū)已初見成效，景觀效果顯著，改善了示范林區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)。

4.1.2效果顯著但仍需因地制宜

相較于傳統(tǒng)的煉山造林，項(xiàng)目示范區(qū)采用了機(jī)械割灌除草和機(jī)械挖穴，極大地提高了作業(yè)效率，降低了人力、物力成本，適宜在營(yíng)造林作業(yè)中推廣?，F(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)免耕法在福建省作業(yè)時(shí)，可以節(jié)省40%的費(fèi)用[3]，運(yùn)用在滇中山地造林中，相較于傳統(tǒng)造林費(fèi)用節(jié)省大約39%。

現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)的成果源于福建省，其推廣應(yīng)用也多在福建省內(nèi)[3-4]。從造林樹種來看，其推廣多應(yīng)用于單一樹種造林，如杉木、馬尾松和桉樹等，能夠很好地運(yùn)用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)成果，機(jī)械化地開展造林營(yíng)林作業(yè)；而示范林部分區(qū)域開展的是多樹種混交造林，且種苗來源、地形地貌、環(huán)境氣候因子存在差異，開展機(jī)械化高原山地作業(yè)相較于福建省平緩的丘陵地帶效率較為低下，難度較高，投入成本較高。

同時(shí)，示范林土壤含石量較高，機(jī)械挖穴機(jī)損壞頻率很高，而且挖穴標(biāo)準(zhǔn)也滿足不了栽種樹種種植穴的要求。因此，為提高效率和降低人工成本，在滇中地區(qū)造林應(yīng)根據(jù)地形和土壤類型對(duì)機(jī)械挖穴機(jī)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的改造和升級(jí)。同時(shí)，在機(jī)械化作業(yè)過程中，一定要培訓(xùn)熟練掌握機(jī)械的技術(shù)人員來操作，以免造成不必要的事故。

4.1.3化學(xué)除草劑的選擇需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)

造林和營(yíng)林過程中對(duì)雜草的防治與管理非常重要，雜草的過度生長(zhǎng)會(huì)影響林木的正常生長(zhǎng)，并且在林木幼苗期，過多的雜草會(huì)給幼苗的林木造成很大傷害，甚至死亡。雜草叢生就會(huì)吸收土壤中大量的養(yǎng)分，造成林木的營(yíng)養(yǎng)不良，使林木不能良好地生長(zhǎng)[9]。

在對(duì)造林中雜草進(jìn)行防治時(shí)，一定要對(duì)雜草的生長(zhǎng)特性進(jìn)行綜合分析，然后進(jìn)行綜合治理。栽培后期一般根據(jù)林地雜草的類型或階段性雜草類型，有針對(duì)性地使用化學(xué)除草劑。因?yàn)榇藭r(shí)一般是莖葉除草劑，除草的同時(shí)容易對(duì)其他植物葉片造成傷害，盡量避免藥液與葉片接觸，這類除草劑有草甘膦、2-4-D丁酯、百草敵、苯達(dá)松等，而精奎禾靈對(duì)葉片基本不會(huì)造成傷害，其他除草劑使用時(shí)要先做局部試驗(yàn)[9]。在示范林中選擇兩塊地塊來做化學(xué)除草試驗(yàn)，除草劑的主要成分為黃銅類，盡管化學(xué)除草具有顯著效果，試驗(yàn)地塊惡性雜草紫莖澤蘭、三葉鬼針草和黑荊地上部分均枯萎，但其中栽種的櫻花相繼出現(xiàn)死亡，而白花油茶卻幾乎未受影響。通過分析發(fā)現(xiàn)，該除草劑對(duì)于葉表面比較粗糙、不含蠟質(zhì)層的植物物種具有明顯的毒害作用，不宜在闊葉樹種林內(nèi)使用。因此，在示范林內(nèi)用除草劑進(jìn)行化學(xué)防控，仍然需要通過不斷的試驗(yàn)來遴選更加適合的除草劑。

4.2 建議

就目前推廣效果來看，現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)以及相關(guān)成果主要適用于樹種單一的標(biāo)準(zhǔn)化造林[3-4]，在南方地形不復(fù)雜荒山跡地采用該種方法確實(shí)取得了優(yōu)良的效果，且實(shí)現(xiàn)了營(yíng)林的生態(tài)化、工程化、標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化，適宜于推廣應(yīng)用。但由于各地域間存在地形地貌、氣候環(huán)境、土壤條件、造林方式、樹種選擇等差異，該方法在實(shí)施推廣過程中應(yīng)因地制宜，進(jìn)行營(yíng)造林技術(shù)更新以及營(yíng)林作業(yè)設(shè)備升級(jí)換代。

項(xiàng)目示范區(qū)屬于典型的滇中區(qū)域，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施過程發(fā)現(xiàn)和遇到的問題，在未來開展對(duì)現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和研究：(1)以示范林區(qū)為試點(diǎn)，針對(duì)滇中地形復(fù)雜、干濕氣候特點(diǎn)明顯、立地條件困難的生態(tài)環(huán)境，在現(xiàn)代營(yíng)林耕作法的基礎(chǔ)上開展高原山地營(yíng)林技術(shù)研究；(2)針對(duì)本區(qū)域土壤條件、多樹種混交和不同造林作業(yè)方式，對(duì)機(jī)械設(shè)備特別是機(jī)械打穴機(jī)進(jìn)行改造和升級(jí)；(3)針對(duì)本區(qū)域雜草，特別是外來入侵生命力旺盛的物種，開展機(jī)械除草和化學(xué)綜合防治；(4)重點(diǎn)建設(shè)好“現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)”推廣示范基地，對(duì)技術(shù)進(jìn)行革新和改良，為云南省高原山地營(yíng)林作業(yè)提供技術(shù)支持和成果示范。

致謝：感謝國(guó)家林業(yè)和草原局給予的經(jīng)費(fèi)支持，福建興華農(nóng)林高新技術(shù)研究所提供的成果支持和技術(shù)指導(dǎo)，云南森林自然中心提供的部分項(xiàng)目示范基地，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所提供的極小種群物種以及云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院老師、同學(xué)在項(xiàng)目執(zhí)行中的鼎力支持。