楊樹(shù)短輪伐研究現(xiàn)狀

楊延青，鄭智禮，楊 飛，郭 斌，趙 娟

(山西省林業(yè)科學(xué)研究院，山西 太原 030012)

短輪伐是通過(guò)密植、集約經(jīng)營(yíng)，在短時(shí)期內(nèi)獲得大量木材原料的林木經(jīng)營(yíng)措施。通過(guò)短輪伐經(jīng)營(yíng)能夠緩解生態(tài)與經(jīng)濟(jì)的矛盾，縮短木材經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)周期和資金周轉(zhuǎn)期，為生產(chǎn)木漿、飼料和燃料等提供充足的原料。楊樹(shù)(PopulusL.)因具有生長(zhǎng)快、適應(yīng)性強(qiáng)、容易繁殖、用途廣泛等特點(diǎn)，成為世界各國(guó)人工林中速生豐產(chǎn)林和短輪伐經(jīng)營(yíng)的重要樹(shù)種之一，被廣泛應(yīng)用于營(yíng)造短輪伐薪炭林、紙漿林等。

瑞典、德國(guó)、英國(guó)、加拿大等國(guó)家以生物燃料替代化石燃料解決能源危機(jī)為理念，開(kāi)展了一些有關(guān)楊樹(shù)短輪伐的研究工作，形成了較為完整的經(jīng)營(yíng)技術(shù)體系，通過(guò)制度和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)保證短輪伐產(chǎn)量的穩(wěn)定[1,2]。目前，楊樹(shù)是我國(guó)中緯度平原地區(qū)栽培面積最大、木材產(chǎn)量最高的速生工業(yè)用材樹(shù)種之一，也是我國(guó)主要的防護(hù)林樹(shù)種之一。筆者從優(yōu)良品種(無(wú)性系)選育、栽植密度、輪伐周期、生長(zhǎng)發(fā)育特性、經(jīng)營(yíng)技術(shù)、價(jià)值評(píng)估等方面對(duì)楊樹(shù)短輪伐研究進(jìn)行綜述，以期為我國(guó)楊樹(shù)產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、集約化和規(guī)模化發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

1 速生楊品種選育

楊樹(shù)短輪伐人工林主要采用速生楊樹(shù)品種(無(wú)性系)造林，而不同楊樹(shù)品種的生長(zhǎng)特性差異較大，對(duì)氣候條件的適應(yīng)性也不同。因此，近年來(lái)，北京林業(yè)大學(xué)康向陽(yáng)、中國(guó)林科院林業(yè)研究所蘇曉華、四川省南充市南部縣林業(yè)局李長(zhǎng)培等帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)選育出了優(yōu)良速生楊樹(shù)品種，以適應(yīng)不同地區(qū)的造林需要。所選育的速生楊品種按照栽培區(qū)域分為：

南方栽培區(qū)：南林862楊(Populusdeltoides‘Nanlin 862’)、南林3804楊(Populusdeltoides‘Nanlin 3804’)、南林95楊(Populus×euramericanacv.)、南林895楊(Populus×euramericanacv.)、南林3412楊(Populusdeltoides‘Nanlin 3412’)、中潛3號(hào)(Populusdeltoides)等。

北方栽培區(qū)：三毛楊7號(hào)(Populus‘Sanmaoyang 7’)、三毛楊8號(hào)(Populus‘Sanmaoyang 8’)、歐美楊2012(Populus×euramericana‘Portugal’)、北林雄株1號(hào)(Populus‘Beilinxiongzhu 1’)、遼育1號(hào)楊(PopulusבLiaoyu 1’)、渤豐1號(hào)楊(Populus×euramericanacl.‘Bofeng 1’)、渤豐2號(hào)楊(Populus×euramericanacl.‘Bofeng 2’)等。

2 楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)模式

2.1 短輪伐模式

劉德凱等[3]在分析楊樹(shù)短輪伐期的經(jīng)營(yíng)現(xiàn)狀和前景時(shí)，對(duì)楊樹(shù)短輪伐模式進(jìn)行了分類，指出按照經(jīng)營(yíng)目的不同，可將楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)分為超短輪伐、中短輪伐和短輪伐。

楊樹(shù)超短輪伐適宜采用扦插造林，密度為10 000 株/hm2～35 000 株/hm2，輪伐期為1 a～3 a，第1次收獲生物量是在造林后的2 a～3 a，年收獲生物量12.0 t/hm2～20.0 t/hm2.所獲生物量主要用于生產(chǎn)紙漿、纖維板等，其它的利用方式，如，提煉蛋白質(zhì)、制作飼料、替代化學(xué)產(chǎn)品等規(guī)模較小。

楊樹(shù)中短輪伐經(jīng)營(yíng)的造林密度一般為3 000株/hm2～10 000 株/hm2，輪伐期為4 a～8 a，第1次收獲生物量在造林后5 a.采用萌芽更新，萌生林的生長(zhǎng)間隔期一般為5 a左右。如果輪伐期為5 a，年收獲生物量10.0 t/hm2～15.0 t/hm2.與超短輪伐相比，所獲生物量在纖維特性、各器官間的比重等方面存在差異，但利用方式相同。

楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)以生產(chǎn)傳統(tǒng)木材為主，密度因培育目標(biāo)和是否間伐而異，一般為1 000 株/hm2，第1次收獲生物量在造林后10 a.可采用萌芽更新或重新造林。年收獲生物量5.5 t/hm2～10.0 t/hm2.樹(shù)體直徑與造林密度和間伐相關(guān)。所獲生物量主要用于建筑材、板材、紙漿用材和能源林等。

2.2 短輪伐模式的確定

受品種、輪伐期、立地條件、造林目的等多因素的影響，不同地區(qū)的短輪伐模式存在差異，需要因地制宜，選擇合理的輪伐期和密度等。

國(guó)外對(duì)楊樹(shù)短輪伐的研究時(shí)間較長(zhǎng)，如，英國(guó)的 Alan Armstrong 等通過(guò)2 a和4 a輪伐期，對(duì)株行距為1.0 m×1.0 m和2.0 m×2.0 m的楊樹(shù)無(wú)性系生物量進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)4 a收獲1次的干物質(zhì)總量大于2次2 a收獲的干物質(zhì)量總和，且株行距為1.0 m×1.0 m的年生物量(13.6 t/hm2)大于株行距為2.0 m×2.0 m的年生物量。德國(guó)的M Liesebach等[5]在研究中發(fā)現(xiàn)，在短輪伐期內(nèi)，混交種植白楊比單種植歐洲白楊或美國(guó)白楊收獲的生物量高；輪伐期為10 a,密度為4 176 株/hm2和5 555 株/hm2的楊樹(shù)年均生物量，比輪伐期為5 a,密度為8 333 株/hm2的年生物量高。加拿大的Michel Labrecque等[6]比較楊樹(shù)不同株行距和采伐時(shí)間的產(chǎn)量時(shí)發(fā)現(xiàn)，輪伐期為1 a，只有株行距在0.3 m×0.9 m以下時(shí)，才能獲得最高產(chǎn)量；當(dāng)株行距為0.3 m×0.9 m時(shí)，以輪伐期為2 a的生物量最高；而其它0.3 m×2.4 m等較大株行距的最佳輪伐期應(yīng)在3 a以上。輪伐期和萌生林的產(chǎn)量也密切相關(guān)，研究表明，輪伐期為1 a，萌生林的株數(shù)和重量都有所增加；輪伐期為2 a，萌生林株數(shù)變化不大，但第2次輪伐的重量比第1次少；輪伐期為3 a，雖然株數(shù)有所減少，但重量逐年增加。國(guó)際上楊樹(shù)能源林較成熟的栽植模式為：輪伐期4 a～5 a，密度10 000 株/hm2.

代順民等[7]利用數(shù)學(xué)模型和經(jīng)濟(jì)收益等方法，研究了楊樹(shù)用材林短輪伐的合理采伐年齡，結(jié)果表明，合理的楊樹(shù)短輪伐用材林采伐年齡應(yīng)為7 a.黃絹等[8]研究楊樹(shù)超短輪伐經(jīng)營(yíng)時(shí)，采用1.2 m×0.3 m的株行距，輪伐期為2 a的‘渤豐3號(hào)’楊樹(shù)能夠在較短時(shí)間內(nèi)獲得較高的干物質(zhì)量。張劍斌等[9]在銀中楊短輪伐紙漿林定向培育的研究中發(fā)現(xiàn)，株行距為2.0 m×4.0 m的輪伐期應(yīng)為8 a～10 a，株行距為3.0 m×4.0 m的輪伐期應(yīng)為10 a～12 a，且在造林后的前3 a可林糧間作。

國(guó)內(nèi)外短輪伐配置的研究說(shuō)明，楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)應(yīng)根據(jù)造林目的，在合理的密度下選擇較長(zhǎng)的收獲周期，這樣既可以增加產(chǎn)量，又可以降低成本。

3 楊樹(shù)短輪伐期生長(zhǎng)特性

3.1 光合特性

研究不同輪伐期楊樹(shù)林分光合、環(huán)境、生長(zhǎng)等特性的差異，可以找到合適的種植密度，提高光合效率，獲得較大的生物量，為高密度下楊樹(shù)的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)提供一定的理論參考。黃絹等[8]對(duì)輪伐期為2 a的‘渤豐3號(hào)’楊樹(shù)林分的光合特性、環(huán)境變化、生長(zhǎng)性狀等進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，株行距為1.2 m×0.3 m時(shí)，其光合作用能力、葉面積、株高、胸徑均優(yōu)于其它密度的林分。

3.2 樹(shù)體特性

由于短輪伐經(jīng)營(yíng)的楊樹(shù)林分密度大，收獲時(shí)間短，楊樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育會(huì)在不同程度上受到限制。張平冬等[10，11]在研究三倍體毛白楊超短輪伐紙漿材木材的基本密度、化學(xué)成分、產(chǎn)量及纖維形態(tài)中發(fā)現(xiàn)，無(wú)性系品種對(duì)樹(shù)高、纖維長(zhǎng)度及寬度、基本密度及化學(xué)組分的影響均極顯著，對(duì)材積生長(zhǎng)影響顯著；造林密度對(duì)胸徑與材積生長(zhǎng)影響極顯著，對(duì)基本密度影響顯著，但對(duì)纖維長(zhǎng)度及寬度和化學(xué)組分的影響不顯著。因此，木材基本密度、纖維長(zhǎng)度及寬度、木質(zhì)素含量等受遺傳影響更大。超短輪伐木材的基本密度和制漿率均比短輪伐木材低，但從產(chǎn)量及短纖維標(biāo)準(zhǔn)看，基本滿足了造紙制漿的要求。所以，短輪伐經(jīng)營(yíng)應(yīng)選用優(yōu)良的楊樹(shù)速生品種，來(lái)提高所收獲生物量的質(zhì)量，降低因收獲時(shí)間短而造成的影響。

3.3 生物量

短輪伐經(jīng)營(yíng)是要在一定時(shí)間內(nèi)獲得最大的生物量，而生物量的大小受輪伐期和密度的影響較大。總體上，在某一合理的密度下，輪伐期越長(zhǎng)，所獲得的生物量越大；輪伐期一定的情況下，密度越大，所獲得的生物量也越大。

A.Pellis等[12]對(duì)17個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系的研究結(jié)果表明，收獲周期為4a～5a，密度為10 000株/hm2，表現(xiàn)最佳的無(wú)性系每年可以收獲9.3 t/hm2的生物量。李洪[13]通過(guò)對(duì)2種輪伐期下，同一密度的5個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系的株高和地徑進(jìn)行比較，結(jié)果表明各無(wú)性系輪伐期為1 a的年平均株高和地徑生長(zhǎng)量均高于輪伐期為2 a的，單位面積年平均生物量隨著輪伐次數(shù)的增加而減少。顧寶元等[14]采用平均木法測(cè)定5個(gè)楊樹(shù)無(wú)性系在超短輪伐經(jīng)營(yíng)下的生物量及分配規(guī)律，結(jié)果表明不同楊樹(shù)無(wú)性系間生物量差異達(dá)顯著水平。王海風(fēng)等[15]對(duì)短輪伐期為7 a，密度為833 株/hm2的楊樹(shù)人工林生物量進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)單株各器官生物量大小排序?yàn)椋簶?shù)干>樹(shù)枝>樹(shù)根(含樁)>樹(shù)皮>樹(shù)葉。不同徑階楊樹(shù)各器官生物量中，樹(shù)干占單株生物量的比例均最大，為49.1%～74.8%，且隨著徑階的增長(zhǎng)，樹(shù)干在單株、林分內(nèi)所占的比例均呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。樹(shù)枝和樹(shù)根占單株生物量的比例為24.3%，7年生楊樹(shù)人工林的徑階集中分布在14.0 cm～20.0 cm.

楊樹(shù)品種是影響楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)生物量產(chǎn)出的重要因素。楊樹(shù)無(wú)性系不同，器官生物量分配比例也不同。

3.4 土壤養(yǎng)分

生長(zhǎng)年限對(duì)土壤有機(jī)碳、全氮含量和C/N值均有顯著性影響。短輪伐林分由于密度較大，殘落物多，有利于土壤有機(jī)碳、全氮含量的積累。趙雪梅等[16]研究了短輪伐期不同密度毛白楊林地土壤有機(jī)碳和全氮的變化規(guī)律，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同毛白楊無(wú)性系林地土壤有機(jī)碳和全氮含量差異不顯著；而不同密度和不同年份的林地土壤有機(jī)碳含量存在顯著性差異，有機(jī)碳含量呈現(xiàn)先降后升的特點(diǎn)；全氮含量受時(shí)間及密度交互作用的影響顯著，呈現(xiàn)波動(dòng)變化。因此，短輪伐經(jīng)營(yíng)中主要考慮氮肥的施用。在充分了解土壤氮元素變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，合理增加氮肥的使用量，可以促進(jìn)楊樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育。

4 楊樹(shù)短輪伐造林及經(jīng)營(yíng)技術(shù)

楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)是一種集約經(jīng)營(yíng)措施，為了在較短時(shí)間內(nèi)獲得高產(chǎn)，需要在改良遺傳性狀的基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)造林及經(jīng)營(yíng)技術(shù)。近幾十年來(lái)，我國(guó)的造林及高效集約經(jīng)營(yíng)技術(shù)有顯著的進(jìn)步[17]。目前，在楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)中，應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：

1) 壯苗繁殖。育苗技術(shù)是關(guān)系到楊樹(shù)速生豐產(chǎn)的一項(xiàng)重要措施。

2) 整地措施。造林前應(yīng)細(xì)致整地，整地質(zhì)量直接影響到楊樹(shù)的成活率和生長(zhǎng)?，F(xiàn)在大多采用機(jī)械化整地，并進(jìn)行中耕除草[3]。

3) 造林密度。根據(jù)培育目標(biāo)、輪伐期和經(jīng)濟(jì)等因素確定合適的造林密度。

4) 施肥。適時(shí)施肥有助于促進(jìn)楊樹(shù)的生長(zhǎng)發(fā)育，提高產(chǎn)量。楊樹(shù)施肥應(yīng)以氮肥為主，施復(fù)合肥一般在造林2個(gè)～3個(gè)月后進(jìn)行。

5) 間作。間作豆類及其它耐陰作物，以耕代撫是楊樹(shù)幼林速生豐產(chǎn)的有效措施之一。

6) 間伐。楊樹(shù)間伐主要用于培育大徑材的短輪伐經(jīng)營(yíng)中，間伐強(qiáng)度和次數(shù)依據(jù)種植密度和培育目標(biāo)而定。通常采用強(qiáng)度為30%～50%的隔行間伐[18]模式進(jìn)行間伐。

7)病蟲(chóng)害防治。應(yīng)以預(yù)防為主，采用綜合防治措施進(jìn)行防治。

隨著林業(yè)技術(shù)研究的不斷創(chuàng)新，經(jīng)營(yíng)技術(shù)也有了突破，這為楊樹(shù)短輪伐的造林及經(jīng)營(yíng)提供了可靠的技術(shù)支撐。

5 楊樹(shù)短輪伐價(jià)值評(píng)估

短輪伐林業(yè)作為工業(yè)原料、生物燃料的基礎(chǔ)，在維持生態(tài)系統(tǒng)多樣性、減少環(huán)境污染和凈化空氣等方面起著重要作用。合理、準(zhǔn)確的楊樹(shù)林木經(jīng)營(yíng)評(píng)估方法對(duì)評(píng)價(jià)楊樹(shù)短輪伐生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益具有現(xiàn)實(shí)意義。目前，有關(guān)楊樹(shù)短輪伐價(jià)值評(píng)估的相關(guān)研究尚少。黃燕[19]在楊樹(shù)短輪伐期工業(yè)用材林資產(chǎn)評(píng)估中提出，對(duì)于6年生幼齡林適合采用“收獲現(xiàn)值法”，6年生以上的楊樹(shù)林適合選用“市場(chǎng)價(jià)倒算法”進(jìn)行評(píng)估。對(duì)其它各類短輪伐模式的效益分析是今后楊樹(shù)短輪伐價(jià)值評(píng)估的重要研究方向。

等候任由宰割的天問(wèn)大師和紫陽(yáng)道長(zhǎng)僅僅微怔就彈身而去。眾人雖然詫異蕭飛羽未作任何交待就放走天問(wèn)大師和紫陽(yáng)道長(zhǎng)，但沒(méi)有絲毫疑慮，因?yàn)槟慷檬掞w羽與天問(wèn)大師一戰(zhàn)他們忽然覺(jué)得天問(wèn)大師和紫陽(yáng)道長(zhǎng)的去留已不重要。

6 問(wèn)題和前景

目前，我國(guó)楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)研究水平仍較低，還有許多問(wèn)題需要進(jìn)一步解決[2,3,20]，其主要表現(xiàn)在：大面積無(wú)性系造林的風(fēng)險(xiǎn)如何規(guī)避，各類短輪伐模式的效益分析技術(shù)，各類用材林的最適輪伐期、最適密度和最佳施肥方案，原料深加工技術(shù)，多次短輪伐經(jīng)營(yíng)技術(shù)，短輪伐楊樹(shù)林與環(huán)境的交互影響，分區(qū)域、分品種的楊樹(shù)短輪伐模式配置等。因此，楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)仍然需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的、大量的試驗(yàn)去探索。

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織(FAO)在“2015年全球森林資源評(píng)估”報(bào)告中指出，全球森林面積持續(xù)下降，較1990年減少了1.29×108hm2.未來(lái)20 a，仍有1.7×108hm2的森林可能會(huì)消失。而人工林的面積在不斷增加，已占世界森林總面積的7%.隨著對(duì)短輪伐人工林經(jīng)營(yíng)方式及木材加工等方面的深入研究，楊樹(shù)人工林在提供大量林木資源，有效緩解生態(tài)與經(jīng)濟(jì)矛盾等方面起到了重要作用，發(fā)展楊樹(shù)短輪伐經(jīng)營(yíng)的前景十分廣闊。隨著我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)的發(fā)展，林業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，林業(yè)綜合效益的提高，楊樹(shù)經(jīng)營(yíng)必將逐步向短輪伐集約化、高效化的道路轉(zhuǎn)變。

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