免煉山對桉樹人工林生長的影響初探

王亞瓊，王政燁，溫建科，鄧永勝，黃康庭，陳曉龍，吳秦展，羅盼，唐健，陸星任，王修海，陳利軍，吳立潮

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)林學(xué)院水土保持與荒漠化防治湖南省高等學(xué)校重點實驗室，湖南長沙 410004；2.廣東省清遠市中聯(lián)農(nóng)林有限公司，廣東清遠 511500；3.廣西國有大桂山林場，廣西賀州 542899；4.廣西綠拓林業(yè)科技有限公司，廣西南寧 530006；5.廣西林用新型肥料研發(fā)中心，廣西南寧 530022；6.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西南寧 530002；7.廣西地源之本肥業(yè)有限公司，廣西南寧 530006）

中國作為世界人口大國，木材資源長期匱乏，隨著天然林禁伐等政策法規(guī)的實施，我國木材供需矛盾更加尖銳，木材對外依存度逐年增加，已超過了50%的警戒線，木材安全形勢岌岌可危[1]。桉樹（Eucalyptusspp.）是公認的速生造林樹種，具有生長快、用途廣和效益好等優(yōu)勢，近幾十年在中國發(fā)展迅速，面積達到547萬hm2，占全國人工林總面積的7%，對全國商品材產(chǎn)量的貢獻超過了35%，年產(chǎn)值超過4 000億元，是維護國家木材安全的戰(zhàn)略樹種之一[2]。連續(xù)和高強度經(jīng)營以及煉山這種原始的采伐剩余物管理方式造成桉樹林地養(yǎng)分大量流失，土壤地力衰退和水土流失等問題越發(fā)嚴重[3-4]。因此，改變傳統(tǒng)的煉山耕作,研究新型和高工效的采伐剩余物管理方式，可在避免煉山導(dǎo)致的環(huán)境污染問題的同時促進桉樹人工林可持續(xù)發(fā)展，具有重要的理論與現(xiàn)實意義[5]。

煉山是在林木采伐后焚燒采伐剩余物，既能有效清理林木采伐后剩余的枯枝落葉及樹樁根系部分，防止樹樁再次萌芽更新，又能清理阻礙林木生長的雜草和灌木[6]。隨著人工林規(guī)模的增加，煉山的弊端愈發(fā)明顯。植被被焚燒殆盡，導(dǎo)致地表裸露，土壤結(jié)構(gòu)遭到嚴重破壞，幼林地容易發(fā)生水土流失，使得煉山過程中產(chǎn)生的速效養(yǎng)分被轉(zhuǎn)移出森林生態(tài)系統(tǒng)，林地表現(xiàn)出土壤退化的突變過程；煉山后的人工林生境單一，生物多樣性降低，森林生態(tài)系統(tǒng)的抗逆性下降，林地地力的恢復(fù)和重建過程變緩，完全恢復(fù)將是一個比較漫長甚至不可能的過程[7]。

免煉山處理方式具有維持生物多樣性、防止水土流失、保持土壤肥力、減少溫室氣體排放和避免森林火災(zāi)等優(yōu)點，也可較好地保留林地的剩余物[8-9]。免煉山造林取代煉山造林將是發(fā)展所趨[10]。然而，在常規(guī)的免煉山造林中，控草撫育的步驟復(fù)雜，且工效較低，需要投入大量的物力、財力和人力，營林和管護成本顯著高于煉山，難以被林農(nóng)接受，不能大規(guī)模應(yīng)用于林業(yè)生產(chǎn)[9,11-13]。因此，探索實用和新型的高工效免煉山林木培育技術(shù)成為林業(yè)領(lǐng)域亟待解決的重大技術(shù)難題之一。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，“車載噴霧炮機”和“無人機”等高工效除草設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，減少了人工成本，解決了免煉山成本高的問題。結(jié)合生態(tài)與經(jīng)濟效益，免煉山處理方式已顯著優(yōu)于煉山處理[14]。

課題組對煉山后的桉樹林地土壤退化問題進行了深入研究，結(jié)果顯示煉山是桉樹種植生產(chǎn)活動中急需改變的林地清理方式[15-16]。本研究分析免煉山處理試驗地中桉樹的胸徑、樹高和蓄積量，并將其與煉山處理進行對比，揭示其生長發(fā)育規(guī)律，以期為桉樹人工林的可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西賀州市廣西國有大桂山林場東葉分場4林班（111°42′59″～111°43′7″E，24°7′4″～24°7′18″N），為“桉樹高效可持續(xù)經(jīng)營技術(shù)”多代林免煉山造林養(yǎng)分綜合管理栽培模式示范區(qū)。該地位于中、南亞熱帶過渡帶，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，有明顯的雨季（3—9月）和旱季（10—次年2月），熱量豐富，雨量充沛。年均氣溫19.3℃，最高氣溫39.7℃，最低氣溫-2.4℃，年均積溫6 243℃，年均有霜期12天；年均降水量2 056 mm，年均蒸發(fā)量1 275 mm，年均相對濕度82%；海拔250～280 m，平均坡度約20°；土壤為由寒武系砂巖發(fā)育而來的富鋁濕潤富鐵土，土層厚度80 cm左右。

1.2 試驗設(shè)計

試驗地采伐前為自2002年起采用萌芽更新種植了3代（15年）的尾巨桉（E.urophylla×E.grandis）人工林，總面積333.33 hm2。在上述試驗地，選擇典型區(qū)段，進行采伐后免煉山新造林試驗，試驗地面積為13.93 hm2。2016年11月，采伐主干，剩余物留在土壤表面；2016年12月—次年2月，采用免煉山法重新造林，種植尾巨桉無性系品種（DH32-29），株行距為2 m×3 m，種植密度為1 665株/hm2。選擇海拔、坡向、坡度和坡位相近的樣地布設(shè)試驗區(qū)。煉山區(qū)和免煉山區(qū)均為20 m×20 m的固定標準地，免煉山區(qū)6塊，立地條件一致的煉山區(qū)1塊，共計7塊。選取每個標準地內(nèi)居中（由林道向內(nèi)第4排）的3行10列目標樹（30棵）用于定點和定株觀測，觀察其生長狀況并計算死亡率。

煉山區(qū)采用常規(guī)火燒方法對采伐后的剩余物進行處理，并進行植苗造林，施基肥0.5 kg/穴，肥料為復(fù)合肥（N∶P∶K=15∶6∶9）；第2～4年，各追施上述復(fù)合肥1次（0.75 kg/株），總施肥量為2.75 kg/株；結(jié)合施肥，噴灑草甘膦除草。

在免煉山區(qū)中，將采伐剩余物在自然狀態(tài)下均勻平鋪在林地中，造林前采用新型自制農(nóng)用車載噴霧“風(fēng)神炮機”噴施低劑量草甘膦；1～2個月后，采用“二鋤法”進行打穴、施肥和植苗造林；在造林時或半個月內(nèi)，施用包膜緩釋肥0.1 kg/株（N∶P∶K=18∶11∶18）或噴漿造粒有機無機復(fù)混肥0.2 kg/株（N∶P∶K=13∶5∶7）；第2年追施包膜緩釋肥0.2 kg/株或復(fù)混肥0.4 kg/株，第3年不施肥，第4年追施復(fù)混肥0.75 kg/株，4年總施肥量為1.05 kg/株或1.35 kg/株；造林后，不使用除草劑。其中，“二鋤法”為一鋤定點和二鋤定深，即確定種植點位，打15 cm深的坑，施肥后回填2 cm泥土將肥料隔開，放入幼苗扶正，回滿土。

1.3 指標測定

1.3.1 生長量測量

2019年6月，測量胸徑和樹高，并標注目標樹；2020年7月，開展第二次調(diào)查。2021年3月進行最新的數(shù)據(jù)采集。采用2021年的數(shù)據(jù)計算提升率；由于2020年7月到2021年3月未滿1年，采用2019—2020年的數(shù)據(jù)計算相對生長速度。

1.3.2 生長蓄積量

采用廣西林業(yè)勘測設(shè)計院制定的速生桉單株蓄積計算公式計算單株材積（V，m3），并根據(jù)死亡率計算各樣地蓄積量[17-18]。

式中，D為平均胸徑（cm）;H為平均樹高（m）；C0、C1、C2、C3和C4均為常數(shù)，C0=1.091 541 50×10-4，C1=1.878 923 70，C2=5.691 855 03×10-3，C3=0.652 598 05，C4=7.847 535 07×10-3。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel軟件進行整理和統(tǒng)計；采用SPSS 25.0軟件進行差異分析；采用OriginPro 2021軟件制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 桉樹人工林產(chǎn)量

免煉山處理林分的胸徑、樹高和蓄積量分別比煉山處理高出1.88%、7.97%和20.66%。兩種處理間，樹高差異極顯著（P＜0.01），胸徑差異不顯著（表1）。

表1 免煉山處理對桉樹人工林的影響（2021年3月）Tab.1 Effect of non-burning treatment on eucalypt plantation(March,2021)

2.2 采伐剩余物管理措施對桉樹人工林樹高生長的影響

2019—2020年，免煉山處理林分的樹高相對生長速度（14.47%）高于煉山處理（8.87%）（圖1）。2019和2020年，免煉山處理林分的平均樹高分別為14.06和16.09 m，均顯著高于煉山處理（13.02和14.17 m）（P＜0.05）。免煉山處理對桉樹人工林的樹高有顯著的促進作用。

圖1 2019—2020年桉樹人工林樹高變化Fig.1 Tree height changes in eucalypt plantation from 2019 to 2020

2.3 采伐剩余物管理措施對桉樹人工林胸徑生長的影響

2019—2020年，免煉山處理林分的胸徑相對生長速度（15.94%）低于煉山處理（20.37%）（圖2）。2019年，免煉山處理林分的胸徑（9.80 cm）比煉山處理（9.08 cm）高7.90%，兩者間差異顯著（P＜0.05）；2020年，免煉山處理林分的胸徑（11.36 cm）比煉山處理（10.93 cm）高3.93%，兩者間差異不顯著。2019年未施肥可能對胸徑生長影響較大。

圖2 2019—2020年桉樹人工林胸徑變化Fig.2 DBH changes of eucalypt plantation from 2019 to 2020

3 討論與結(jié)論

截至2021年3月，免煉山處理林分的蓄積量比煉山處理高15%以上，樹高顯著高于煉山處理，胸徑比煉山處理略高，說明采用高工效免煉山“二鋤法”處理采伐剩余物可在減少人力和施肥量的情況下實現(xiàn)桉樹人工林的穩(wěn)定增產(chǎn)。讓剩余物自然覆蓋林地，不僅能保土、保水和保溫，還能使剩余物養(yǎng)分更加均勻地歸還土壤，達到保肥的作用[12,19]。免煉山與煉山處理林分的樹高差異顯著，可能是因為第4年是桉樹樹高生長較快的時期[12]，免煉山處理中保留的采伐剩余物顯著促進了桉樹的樹高生長，而煉山處理中采伐剩余物和土壤養(yǎng)分損失過多，土壤有機質(zhì)降低，即使施用化學(xué)肥料也不能顯著促進樹高生長[20]。

通過對2019—2020年煉山與免煉山處理桉樹人工林的生長情況進行研究，發(fā)現(xiàn)免煉山處理林分的樹高均顯著高于煉山處理；免煉山處理林分的胸徑生長速度低于煉山處理，可能是因為2019年免煉山區(qū)未施肥。這表明免煉山處理可在桉樹生長前期保證其樹高穩(wěn)定快速地生長，這種促進作用可能發(fā)生在桉樹生長的第3年甚至更早；而免煉山處理對桉樹人工林胸徑的促進作用，可能仍需肥料的支持。基于目前的數(shù)據(jù)變化趨勢，推測免煉山處理區(qū)桉樹胸徑生長速度將在施肥后逐漸恢復(fù)，兩者間的蓄積量差異將進一步擴大。

綜上所述，采用高工效免煉山的方式對采伐剩余物進行處理，可大幅提升林分生長量，這種促進作用在樹高增長上表現(xiàn)更為突出與穩(wěn)定。因此，在保證桉樹人工林生產(chǎn)力的前提下，應(yīng)減少煉山清理，采用免煉山處理，輔以炮機等高工效技術(shù)設(shè)備，可提高桉樹人工林經(jīng)濟效益，使其具有長期穩(wěn)定的生產(chǎn)力，實現(xiàn)可持續(xù)經(jīng)營。后續(xù)可進一步補充相關(guān)試驗，對免煉山處理方式進行補充與完善。