珍貴樹種大徑級無節(jié)材培育研究進(jìn)展

徐放 張衛(wèi)華 潘文

(廣東省森林培育與保護利用重點試驗室/廣東省林業(yè)科學(xué)研究院，廣東 廣州 510520)

我國森林資源豐富，但由于歷史上的采伐和破壞，珍貴樹種資源損失嚴(yán)重，20世紀(jì)80年代以來我國各地開始發(fā)展珍貴樹種，并取得了一定的成效，但現(xiàn)階段可利用的珍貴樹種森林資源仍不充足。我國第九次全國森林資源清查中識別出101種列入栽培名錄的珍貴樹種，總株數(shù)約占全國喬木林總株數(shù)的17.5%，但其蓄積量僅占全國喬木林總蓄積量的15.2%[1]。而隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展，優(yōu)質(zhì)木材及其加工制品如高檔家具、地板和裝潢材料的市場逐漸擴大，對珍貴樹種大徑級無節(jié)材的需求量逐年增加，紅木、柚木和橡木等闊葉硬木類主要依賴進(jìn)口。隨著東南亞、非洲和南美國家開始意識到維護自身生態(tài)安全的重要性，逐步限制珍貴樹種大徑級木材的采伐、加工和出口，我國的木材需求缺口將逐漸增大，如何提升我國的現(xiàn)有珍貴樹種的培育技術(shù)水平，挖掘林地生長潛力，提高珍貴樹種大徑級無節(jié)材的培育效率，保障我國珍貴樹種木材需求，對未來我國的經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)安全至關(guān)重要。珍貴樹種大徑級無節(jié)材培育周期較長，與速生樹種相比技術(shù)環(huán)節(jié)較多，本文通過對珍貴樹種造林和經(jīng)營各關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)的研究加以歸納整理，以期對珍貴樹種大徑級無節(jié)材高效培育提供參考。

1 選擇適生區(qū)進(jìn)行栽培

合理的適生區(qū)劃是實現(xiàn)珍貴樹種高效培育的重要前提。目前我國栽培的珍貴樹種主要包括外來樹種與鄉(xiāng)土樹種2大類，大多數(shù)珍貴樹種天然分布區(qū)相對狹窄，盲目地引種可能導(dǎo)致因氣候、水文等因素不適合而造成重大的經(jīng)濟損失。適生區(qū)評選的基本原則包括主導(dǎo)因子原則、客觀相似原則和與實際相結(jié)合原則等。曾杰等[2]發(fā)現(xiàn)，極端低溫是西南樺種植的主要限制因子，造林海拔不宜高于600m。朱萬澤等[3]研究指出，年平均氣溫和最冷月平均氣溫是影響臺灣榿木分布的主要環(huán)境因子。

隨著目前衛(wèi)星遙感和地理信息系統(tǒng)等技術(shù)的飛速發(fā)展，各類包含氣溫、降水、土壤、海拔、光照、風(fēng)力等環(huán)境因子數(shù)據(jù)庫逐步建立，可以方便地獲取各尺度環(huán)境數(shù)據(jù)，基于環(huán)境因子數(shù)據(jù)和地理信息數(shù)據(jù)的最大熵模型(MaxEnt)被提出并廣泛應(yīng)用，該方法可以基于大尺度的環(huán)境數(shù)據(jù)更為準(zhǔn)確地預(yù)測某一物種的適生區(qū)，并可以準(zhǔn)確分析不同環(huán)境因子對適生度的貢獻(xiàn)率以及未來氣候變化條件下的適生區(qū)域變化，可以為珍貴樹種的培育提供長期的指導(dǎo)。張殷波等[4]對35個環(huán)境因子進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)降水季節(jié)變化、溫度年變化范圍是影響珍稀瀕危樹種翅油果樹分布的主要影響因子，并預(yù)測出在未來氣候變化的情況下，翅油果在山西的適生面積會出現(xiàn)縮減。另外，該方法也可以對影響珍貴樹種栽培的林業(yè)病蟲害、外來入侵物種的適生區(qū)進(jìn)行預(yù)測，可以作為病蟲害防治的重要參考。

2 選擇良好立地進(jìn)行培育

立地條件是影響森林形成與生長發(fā)育的各種自然環(huán)境因子的總和，包括土壤、坡向、坡度、水文和人文活動等多方面的因素。在珍貴樹種適生區(qū)內(nèi)，如何選擇立地也是決定珍貴樹種栽培效果的重要決定因素。彭龍福[5]在楠木不同立地生長評價中發(fā)現(xiàn),II類立地中大量元素和微量元素的含量均高于III類和IV類林地。陳淑蓉等[6]通過對三十一年生楠木生長情況的分析發(fā)現(xiàn)，坡位對楠木的生長影響最大，其次為坡度和坡向。杜健等[7]對51塊柚木樣地中的8個環(huán)境因子進(jìn)行回歸分析，將立地因子的得分劃分為4個生產(chǎn)力等級，土壤因子對柚木的優(yōu)勢木樹高生長的貢獻(xiàn)率達(dá)到了58.3%，最高產(chǎn)組優(yōu)勢木的年生長量可達(dá)到最低產(chǎn)組的3.2倍。唐誠等[8]研究發(fā)現(xiàn)，可采用坡位、海拔和坡向等3個因子組合劃分立地類型，而在較高海拔、陰坡或半陰坡立地中，西南樺的生長狀況較好，青岡的生長量隨著坡向陰性成分的增加而提升，生長在陰坡的林分速生期長，材積積累量大，胸徑、冠幅和枝下高均顯著高于陽坡林分。

植物對環(huán)境的適應(yīng)性是植物在進(jìn)化過程中與環(huán)境互作形成的特定機制，由于不同物種對環(huán)境的需求不同，對立地因子的響應(yīng)也有很大的差別。在珍貴樹種培育的過程中，應(yīng)該在現(xiàn)有人工林中選定若干標(biāo)準(zhǔn)地，對標(biāo)準(zhǔn)地的土壤類型、土壤養(yǎng)分、土壤物理性質(zhì)、土層厚度、坡向、坡位、坡度、海拔等主要環(huán)境因子進(jìn)行統(tǒng)計，利用數(shù)量化理論或回歸模型等方法，評定影響各珍貴樹種的關(guān)鍵立地因子，完成生產(chǎn)力級的劃分，在此基礎(chǔ)上，可以編制立地指數(shù)表，用以更好地指導(dǎo)生產(chǎn)實踐[9]。

3 林地空間合理利用

樹木生長是一個動態(tài)變化的過程，隨著生長年限的增加，對空間和光照的需求會逐年增加。而各類珍貴用材樹種的分枝特性、自然整枝能力和生長節(jié)律均存在差異，因此對不同樹種的不同生長階段，應(yīng)采用有針對性的空間與密度控制措施，用以實現(xiàn)目標(biāo)樹大徑材的高效培育。在西南樺的研究中，張海水等[10]總結(jié)出目標(biāo)培育中大徑材的林分初植密度以75株·667m-2為宜，種植密度過高會影響初期生長并提升了造林成本，在西南樺生長至8a后，初植密度為75株·667m-2的林地單株生長會開始因為競爭而受到抑制，因此需要在此階段進(jìn)行一次間伐，保留60%生長較好的單株即可，在生長至20a后即可進(jìn)行主伐。另外，闊葉珍貴樹種與短輪伐期樹種進(jìn)行混交，也是一種充分利用空間的栽培方式，利用對短輪伐期樹種的采伐實現(xiàn)林地的密度控制。如，紅錐可以與杉木或濕地松等針葉樹種采取1∶3的密度混交，根據(jù)立地種植130～160株·667m-2，在杉木或濕地松等短輪伐期樹種生長至7～10a時，即可視生長情況對針葉樹種進(jìn)行伐除，收獲針葉樹種小徑材，保留40～50株·667m-2珍貴樹種，用以培育珍貴樹種大徑材。在現(xiàn)有的近成熟林下，林下種植苗期相對耐蔭蔽的珍貴樹種，待珍貴樹種苗木生長3～5a后，可對成熟林進(jìn)行采伐，即可獲得珍貴樹種幼林的純林，楠木、紅錐等珍貴樹種均可采用類似的方式進(jìn)行栽培。在實際栽培過程中，可以根據(jù)不同樹種的特點，選擇適宜的空間利用方式，以實現(xiàn)林地生產(chǎn)力的提升。

4 充足合理的養(yǎng)分供應(yīng)

種苗質(zhì)量是決定林地最終生產(chǎn)力的重要因素之一，良種壯苗的使用可以顯著地節(jié)約后續(xù)補植和管護的成本，珍貴樹種中也開展了大量壯苗培育的研究，主要包括苗期養(yǎng)分需求、營養(yǎng)診斷、苗期專用肥研發(fā)和輕基質(zhì)篩選等。目前輕基質(zhì)育苗已經(jīng)基本成為了林木種苗培育的主流，目前在柚木、樟樹、椿木、紅錐、降香黃檀、楠木等樹種中均評選出了可高效培育良種壯苗的輕基質(zhì)及其配套的栽培容器，可以高效產(chǎn)出良種壯苗。

而在造林后，不同物種對營養(yǎng)的需求也不盡相同，通過對不同物種的不同生長階段的養(yǎng)分需求規(guī)律開展研究，并提出具有針對性的營養(yǎng)補充措施，開發(fā)出專用肥，可以更好地實現(xiàn)珍貴樹種林地的高效經(jīng)營。張龍等[11]首次在樟樹人工林中開展了DRIS營養(yǎng)診斷研究，發(fā)現(xiàn)樟樹低產(chǎn)組需肥的緊迫程度排序為磷>鈣>氮>鉀。孫啟武[12]利用DRIS方法研究總結(jié)出西南樺人工林的養(yǎng)分需求規(guī)律，并基于此計算出西南樺的最佳施肥配方，同時發(fā)現(xiàn)，隨著林分生長年限的增加，土壤的物理性質(zhì)會隨之改變，土壤密度逐漸降低，最大持水量、總孔隙度等呈現(xiàn)出上升的趨勢?；谟嬎銠C圖像處理技術(shù)的提升，利用遙感或光譜紋理特征也可以對珍貴樹種的營養(yǎng)狀況進(jìn)行評定，可以更高效地對林地進(jìn)行營養(yǎng)監(jiān)測并開展?fàn)I養(yǎng)補充。針對降香黃檀中已經(jīng)開展了基于多特征和改進(jìn)BPNN(Back Propagation Neural Network)法對植株氮素營養(yǎng)狀況的無損檢測，可以較為準(zhǔn)確地反映出植株的氮素營養(yǎng)情況。陳珠琳等[13]利用植被指數(shù)和多光譜紋理特征開展了降香黃檀葉片全鐵含量預(yù)測研究，實現(xiàn)了對降香黃檀鐵元素含量的精準(zhǔn)預(yù)測，并提出了植株健康生長狀態(tài)下葉片的含鐵量范圍。以上方法均有效地實現(xiàn)了珍貴樹種營養(yǎng)監(jiān)測，有助于提升營養(yǎng)補充的效率，最終為珍貴樹種經(jīng)營中的“精準(zhǔn)施肥”提供有效的參考，在滿足植株養(yǎng)分需求的情況下避免肥料浪費造成的污染。

5 有效的樹體控制

闊葉珍貴樹種大多冠幅寬大，自然整枝能力較弱，這就造成了在其生長過程中，基部枝條大多較為粗大，部分植株在主干基部即形成2個以上的分枝同時向上生長，不利于主干形成良好的干形和主干基部的材積積累，大大降低了蓄積量和出材率；珍貴樹種木材大多堅硬耐腐，這就造成主干基部的枯死枝條會長時間附著在主干上，隨著主干的生長，死亡枝條被包裹進(jìn)木材中形成節(jié)疤，且木材節(jié)疤大多集中在主干基部的心材處，嚴(yán)重影響了木材的加工性能和美觀度，大大降低了木材的經(jīng)濟價值。因此，對部分自然整枝能力較差的樹種在幼林期開展適當(dāng)?shù)男拗Γ梢詼p少主干基部心材的節(jié)疤形成，大幅度提升木材的產(chǎn)量和經(jīng)濟效益。

方揚輝[14]在對珍貴樹種鵝掌楸的修枝研究中發(fā)現(xiàn)，適度的修枝對九年生單株的株高、胸徑生長均有促進(jìn)作用，過度修枝(修去冠高1/2以上)則會對生長產(chǎn)生抑制。徐遠(yuǎn)等[15]在紅椿幼林的修枝試驗中發(fā)現(xiàn)，合理的修枝除了可以將蓄積量提升16.7%外，還提升了主干的圓滿度，同時將活枝以下的樹節(jié)個數(shù)降低了45.8%，顯著降低了木材死節(jié)的發(fā)生率，改善了木材的品質(zhì)。王春勝等[16,17]發(fā)現(xiàn)，西南樺適宜的修枝時間為造林后5a，冠長保留樹高的1/3為宜，既不影響西南樺的生長，又能提高優(yōu)質(zhì)木材的出材率，同時修枝還可以減小西南樺擬木蠹蛾在植株上的分布區(qū)域，可以顯著降低林中擬木蠹蛾的蟲口數(shù)，減少防治的成本。因此，適當(dāng)?shù)臉潴w控制，也是珍貴樹種大徑級無節(jié)材培育技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，對木材的質(zhì)量影響尤為顯著。

6 結(jié)論

綜上所述，國內(nèi)外學(xué)者在珍貴樹種培育的各個技術(shù)環(huán)節(jié)均開展的大量的研究，涉及適生區(qū)劃、立地因子、密度控制、營養(yǎng)控制和樹體控制等多個方面，除了傳統(tǒng)的技術(shù)外，一些先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析處理方法和信息手段也被引入珍貴樹種栽培技術(shù)研究中，可以更加有效地培育珍貴樹種大徑材。目前我國的珍貴樹種栽培研究仍有很大的發(fā)展空間，對經(jīng)濟價值和生態(tài)價值較高的重要珍貴樹種開展重點研究，形成覆蓋品種選育-高效擴繁-壯苗培育-高效栽培-高值利用等全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)鏈條，夯實珍貴樹種高效培育的基礎(chǔ)，并拓展珍貴樹種大徑級無節(jié)良材的市場，進(jìn)而推動珍貴樹種產(chǎn)業(yè)的健康快速發(fā)展，促進(jìn)珍貴樹種的經(jīng)濟效益、生態(tài)效益和社會效益的同步實現(xiàn)。