鵝掌楸屬植物人工林培育研究進(jìn)展

1、鵝掌楸屬植物人工林培育研究進(jìn)展論文摘要：鵝掌楸屬植物是效益極佳的人工林培育樹種。本文在綜述眾多學(xué)者研究成果的根底上，重點(diǎn)介紹了營造鵝掌楸人工林的效益、立地選擇依據(jù)和林分撫育管理等方面內(nèi)容，并提出了其廣闊的應(yīng)用前景，為鵝掌楸屬植物人工林的規(guī)模化生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。論文關(guān)鍵詞：鵝掌楸屬植物,人工林培育,進(jìn)展木蘭科鵝掌楸屬(Lriodendron)植物現(xiàn)存2個種，北美鵝掌楸(Liriodendrontulipifera)和中國鵝掌楸(Liriodendronchinense(Hemsl.)Sarg)，南京林業(yè)大學(xué)成功雜交培育了兩者的雜交后代雜交鵝掌楸。鵝掌楸屬于古老的孑遺植物，適應(yīng)性強(qiáng)、生長迅速、材

2、質(zhì)優(yōu)異，是優(yōu)質(zhì)膠合板、高檔家具和造紙用材，是退耕還林和用材林基地建設(shè)優(yōu)先開展的速生優(yōu)質(zhì)闊葉樹種，因其樹姿雄偉，樹葉奇特，亦是優(yōu)良的城市綠化欣賞樹種。但是，中國鵝掌楸在地理上呈星散間斷分布、種群數(shù)量少而間距大，加之多年來的過度開發(fā)，已處于瀕危狀態(tài)。近年來南方地區(qū)零星或小片栽植鵝掌楸的情況較多，但多以開發(fā)其欣賞價值為培育目標(biāo)，大規(guī)模的人工造林試驗研究較少。所以有必要對前人的研究成果進(jìn)行總結(jié)和分析，探索鵝掌楸人工林培育的技術(shù)和措施，為鵝掌楸的規(guī)?；a(chǎn)提供理論依據(jù)。1鵝掌楸人工林效益1.1速生效益相對于其它鄉(xiāng)土闊葉樹種，中國鵝掌楸早期速生和豐產(chǎn)特性顯著。鵝掌楸樹高年生長期160170d，每年有1個生

3、長頂峰(6月份)；胸徑年生長期180190d，一般有2個生長頂峰期。柳新紅等研究說明4a生中國鵝掌楸平均胸徑6.77cm，樹高6.20m，蓄積41.87m-hm。在較好的立地上樹高年生長1.72.4m，胸徑年生長2cm以上，8a生時1650株-hm和2400株-hm兩種保存密度的立木蓄積分別高達(dá)119.4m-hm和143.4m-hm；同在優(yōu)良立地上，9a生鵝掌楸人工林蓄積160m-hm，13a生更是高達(dá)339m-hm。在較差的立地上樹高、胸徑年生長量仍分別到達(dá)1.0m和1cm以上，8a生立木蓄積為54.9m-hm，表現(xiàn)出較強(qiáng)的適應(yīng)性。與親本相比，雜交鵝掌楸生長具有明顯優(yōu)勢。造林2a后，樹高平均

4、值為2.6m，胸徑平均值為2.64cm，冠幅平均值為1.57m。4a時，平均胸徑生長量為4.56cm，平均高度5m(目側(cè))。10a生雜交鵝掌楸林分平均樹高已達(dá)14.70m，胸徑16.71cm，單株材積達(dá)0.1549m。26a生雜交鵝掌楸人工林平均密度、平均樹高、平均胸徑和林分蓄積量、喬木層生物量分別為915株-hm、25.54m、30.2cm、672.76m-hm和471.22t-hm。對22a生雜交鵝掌楸進(jìn)行樹干解析發(fā)現(xiàn)，其胸高形數(shù)平均達(dá)0.5014，超過中國鵝掌楸；與母本平緩生長不同，雜種5a生時即己進(jìn)入速生期，速生期大約在1015a，22a時處于中、壯齡階段，仍未達(dá)生長最頂峰?？梢?，雜交

5、鵝掌楸表現(xiàn)出較強(qiáng)適應(yīng)性和速生性，具有很強(qiáng)的推廣前景。1.2混交效益鵝掌楸屬人工林的混交效益不局限于混交林分的木材收益，更重要的是表達(dá)了一種優(yōu)化的造林模式，即針葉闊葉混交、以闊葉改針葉和營闊葉替針葉的模式，從而改變我國廣闊低山丘陵區(qū)樹種結(jié)構(gòu)單一、局部針葉林分生產(chǎn)力低下的現(xiàn)狀，對豐富物種的多樣性和發(fā)揮林地生產(chǎn)潛力具有重要意義。研究不同混交方式、混交密度營造短輪伐期日本落葉松與鵝掌楸混交效果，結(jié)果說明，單位面積蓄積較純林提高7.3%8.6%，單株材積生長量較純林提高5.3%6.2%。鵝掌楸與杉林混交，形成較穩(wěn)定的單層鑲嵌的林冠，能充分利用林地的營養(yǎng)空間，單位面積光合作用加強(qiáng)，干物質(zhì)積累多，樹木個體的

6、高、徑及材積生長量增大，整個林分的蓄積增大。鵝掌楸和杉木根系在土壤中形成多層根系，能充分、全面吸收土壤中營養(yǎng)。鵝掌楸和杉木塊狀或行狀混交，能十分有效地防止森林病蟲害發(fā)生。另外，黃勇來應(yīng)用綜合林分生長效果、種間協(xié)調(diào)關(guān)系、投資經(jīng)濟(jì)效果、培肥土壤效果、修養(yǎng)水源效果以及模式運(yùn)用的可行性等6個準(zhǔn)那么層進(jìn)行層次分析法，說明楓香與馬褂木混交林是種間關(guān)系協(xié)調(diào)、具有較高生產(chǎn)力和較好生態(tài)效益的一種混交模式，值得南方林區(qū)推廣應(yīng)用。2造林地選擇2.1氣候要求與分布區(qū)鵝掌楸可以生活在多種氣候條件下，地理分布廣泛。中國鵝掌楸分布于雨量充分、濕度大、季節(jié)清楚的亞熱帶、暖溫帶氣候區(qū)，年平均氣溫1018，最低氣溫-14.4，7

7、月平均氣溫2728，年降水量8002300mm，相對濕度75%85%，年霜降日最多42d，與北美鵝掌楸相近。中國鵝掌楸自然分布于秦嶺、淮河以南，五嶺以北，橫斷山脈以東和東海以西的11個省(區(qū))，以武陵山、東南諸省、湘西南、桂西北為分布中心。上述地區(qū)是鵝掌楸的適生環(huán)境，因此也是鵝掌楸人工林重點(diǎn)推廣和營造的地區(qū)。2.2立地類型培育鵝掌楸人工林時，立地選擇不恰當(dāng)，可能比許多其他種植錯誤造成更大的損失。北美鵝掌楸在河川沿岸的沖擊土、山谷地的壤土、山坡下部的堆積土和排水良好的礫質(zhì)土壤上生長最好。中國鵝掌楸為喜光樹種，幼樹能耐庇蔭，適生于pH值為4.56.5的酸性土，喜肥沃濕潤。在肥料充分、水分適宜的情況

8、下更能發(fā)揮鵝掌楸的速生特性。造林地應(yīng)選擇比擬背陰的山谷和坡度較緩的山坡中下部，或半陰坡溝谷坦地造林，土壤厚度在60cm以上的1類地段。其中，以地位指數(shù)為16以上的林地生長最正確，14地位指數(shù)以下很難到達(dá)豐產(chǎn)效果。盡量選擇山?jīng)_和緩坡，并選擇肥沃、濕潤、土層深厚和排水良好的砂壤土地段營建速豐林，不可為追求規(guī)?；图羞B片選擇立地條件差的地段營建而導(dǎo)致其生產(chǎn)力低下。但是李建民等研究得出即使在較差的立地上，鵝掌楸也表現(xiàn)出很強(qiáng)的適應(yīng)性，樹高、胸徑年生長量仍分別到達(dá)1.0m和1cm以上，8a生立木蓄積為54.9m-hm。武慧貞比擬了不同土壤條件下雜交鵝掌楸的生長情況，發(fā)現(xiàn)雜交鵝掌楸不僅適宜疏松深厚的土壤，

9、也能適應(yīng)比擬貧瘠的立地，并對土壤pH值適應(yīng)范圍較廣，從微酸性至微堿性及堿性土壤均能生長，無黃化病癥出現(xiàn)。在山地濕潤、肥力較高的土壤條件下，平均高生長為1.5m，胸徑生長為2.8cm，其高生長比栽種在沖積土上的大58%以上，比栽種在崗地黃壤土的大200%。季孔庶等在武漢市園林局試驗點(diǎn)比擬了不同立地(厚土層肥力中等的沖擊和薄土層低肥力的丘陵崗地黃壤土)雜交鵝掌楸的生長適應(yīng)性，發(fā)現(xiàn)雜種在瘠薄立地上表現(xiàn)出比鵝掌楸具強(qiáng)適應(yīng)性。當(dāng)然，隨著集約化工業(yè)生產(chǎn)在營林管理中廣泛應(yīng)用，土壤固有肥力狀況已經(jīng)不是決定鵝掌楸林分的生長的限制因子。如人工施肥，改善土壤肥力特性，作為一項集約經(jīng)營技術(shù)措施，是提高產(chǎn)量，增加林業(yè)經(jīng)

10、濟(jì)收效的重要手段，已被普遍接受，也必將在鵝掌楸人工林培育中發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)效益。3整地技術(shù)生產(chǎn)性的立地，競爭植被和復(fù)蘇的萌芽可能會迅速增長，用機(jī)械或化學(xué)方法完全整地是很必要的。可以采用地面噴除草劑，注射、切割雜木技術(shù)，甚至營造其它樹種時的機(jī)械整地技術(shù)，這些對營造鵝掌楸林分都非常有效。當(dāng)然收益也是顯而易見的，F(xiàn)itzgerald等研究說明全割，剪切，和盤割，化學(xué)控制入侵草本雜草被明顯增加種植北美鵝掌楸早期生長。經(jīng)過3生長季節(jié)，經(jīng)化學(xué)處理的苗木高度平均2.47m，未經(jīng)處理的只有1.68m。營造中國鵝掌楸人工林時，在秋末冬初進(jìn)行造林地全面清理，塊狀整地，規(guī)格為60cmx60cmx40cm，同樣也能促進(jìn)

11、鵝掌楸人工林的速生豐產(chǎn)。4栽植技術(shù)即使正確選擇了能夠種植鵝掌楸的立地，并已整地妥當(dāng)，密切注意栽培技術(shù)苗木質(zhì)量，苗株處理，以及種植操作仍然是成功的關(guān)鍵。4.1苗木質(zhì)量苗木質(zhì)量包括它的遺傳特性和生理形態(tài)特征。由于鵝掌楸廣闊的地域和高度分布，不加選擇的從一個地方調(diào)撥到另一地方可能導(dǎo)致災(zāi)難性的失敗。因此，本地優(yōu)良種源成為營造人工林時的首要選擇，其次是選擇經(jīng)過種源試驗驗證適合本地生長的外地優(yōu)良種源。大多數(shù)鵝掌楸種植采用1a生裸根苗。眾所周知，幼苗大小與生理活力緊密相關(guān)，大苗比小苗具有更好的造林表現(xiàn)。美國中部各州將地徑范圍0.320.95cm劃分為造林可以接受的苗木，而以大于0.79cm的苗木優(yōu)先；南部各

12、州，目前的趨勢是更大幼苗，0.95cm地徑通常被認(rèn)為是可接受的最低尺寸；在西弗吉尼亞州，在較高草本雜草為主的立地上建議種植4a生的北美鵝掌楸幼苗。我國鵝掌楸人工林幼苗也逐漸趨向于大苗，如浙江省就規(guī)定地徑大于0.8cm、高大于60cm的苗木為營造鵝掌楸人工林的最低尺寸。4.2苗株處理鵝掌楸苗木的根與苗干往往在苗圃修剪，以減少包裝和運(yùn)輸本錢。根系修剪目的是增加須根萌發(fā)，并且可以改善初期成活和生長。最好應(yīng)在休眠前切根，休眠后剪枝。假設(shè)在苗圃中尚未修剪，可以在田間修剪，以便于在處理和種植。如果幼苗在運(yùn)輸、儲存或種植過程中脫水過度、受熱或凍結(jié)，可能導(dǎo)致特別低的成活率。在涼爽遮蔭的地方，幼苗可以保持幾個星

13、期。也可以假植一段較長的時間，但應(yīng)在新葉展開前種植。長期冷藏儲存的最正確溫度約為2.2，這樣可以使幼苗保持休眠和良好狀態(tài)冷藏近6個月。但在冷藏過程中，必須時常翻開包補(bǔ)充水分。4.3種植操作一般來說，春季種植最好。但也不是嚴(yán)格規(guī)定的，這取決于當(dāng)?shù)氐臍夂?，最好選擇雨前栽植，以減少灌溉問題。栽植時手工或機(jī)械方法都可以使用。種植穴應(yīng)該比苗木根系更寬更深，以更好地舒展鵝掌楸的根系，種植后壓實周圍土壤。5密度選擇林分密度對胸徑生長和林分蓄積的影響甚于對高生長的影響。8a生鵝掌楸人工林，保存密度2400株-hm比1500株-hm的平均樹高(12.3m)和平均胸徑(10.3cm)分別低3.9%和16.9%，而

14、林分蓄積143.40m-hm那么高20%左右?？梢?，正確選擇造林密度，對營造鵝掌楸林分目標(biāo)的實現(xiàn)至關(guān)重要。McCarthy建議北美鵝掌楸人工種植密度為2205株-hm和1075株-hm。Rudolph等在評估了22a的種植間距后得出，如果市場和其他經(jīng)營措施允許幼林間伐，以密度大約10751680株-hm種植，可以獲得很高的質(zhì)量；如果不可能早期疏伐，以密度為747株-hm種植，到采伐前，可以使林分到達(dá)可接受的質(zhì)量，到達(dá)較大的平均胸徑。中國鵝掌楸不同造林密度的，其樹高和單株材積有顯著性差異，而胸徑到達(dá)極顯著性差異，1600株-hm的經(jīng)濟(jì)效益最大，假設(shè)從培育材種目標(biāo)來看，改密度是培育大徑材的較好選擇

15、，余亞平和石楊文等也認(rèn)為改密度是培育以大中徑材為目標(biāo)的用材林的適宜密度；而培育小徑材可選擇2500株-hm和4445株-hm的造林密度，同時這也是培育紙漿用材林和山地短輪伐期工業(yè)原料林的主要經(jīng)營模式。王志明等重點(diǎn)研究郁閉度的對造林密度的影響，對16a生的樹冠面積測定得知樹冠重疊系數(shù)可達(dá)33.44%，冠幅半徑：南向3.85m，北向3.86m，東向3.23m，西向3.09m，從而推薦鵝掌楸造林初植密度應(yīng)為336株-hm，株間和行間各栽2株杉木，形成星狀混交林。劉化桐認(rèn)為適宜的密度應(yīng)和立地質(zhì)量聯(lián)系，造林密度不宜太大，、級立地15001650株-hm較佳，級立地16501800株-hm為宜。6撫育管理

16、6.1施肥鵝掌楸對施肥最穩(wěn)定的和最大的響應(yīng)是氮元素，另外在氮的存在下而增加磷也有明顯的效果。尤其是在條件差、養(yǎng)分最缺乏的立地上，施肥效果最明顯。施肥最直接就是加快樹高增長，對直徑生長的影響較小。施肥影響相對短暫，一般來說，主要在施肥后頭35a發(fā)生影響。施肥也可以有效促進(jìn)成年林分的生長。對營養(yǎng)缺乏的立地上20a生北美鵝掌楸人工林應(yīng)用平衡施肥氮376.61Kg-hm，磷81.82Kg-hm，鉀155.8Kg-hm研究，5a后，林分樹高、胸徑和蓄積比未施肥的林分分別高100%、85%和200%以上。Farmer等對2075a生的林分進(jìn)行5a的施肥試驗說明，應(yīng)用336.26Kg-hm氮肥的林分，胸高斷

17、面積增加了1倍；同時施用73.98Kg-hm磷肥和336.26Kg-hm氮肥的林分，那么斷面積增長速度超過了未施肥的林分，增加了2.5倍。不過，僅施用氮也能有效地促進(jìn)成年林分增長，Mitchell和Chandler對缺氮元素的冰漬土上的立木林分研究施肥效應(yīng)，結(jié)果是林分對氮肥積極響應(yīng)，而沒有對磷肥和鉀肥響應(yīng)；參加氮肥336.26896.67Kg-hm的林分，鵝掌楸生長反響增加了1倍以上，并持續(xù)68a之久。Buckner也發(fā)現(xiàn)，通過大量應(yīng)用化肥，成熟林分胸徑和樹高都將增長，第1a后的胸徑增長近1倍，高生長增加了60%。6.2水分鵝掌楸屬樹種的根屬于肉質(zhì)根，要求排水良好，積水可以殺死鵝掌楸。Hall

18、等將鵝掌楸列為的不耐澇樹種，因為它在30cm深積水中不會存活一個連續(xù)的生長季節(jié)。Williston做的一項研究說明，只要連續(xù)浸泡水中19d所有的鵝掌楸都將死亡；聯(lián)系10d將受到嚴(yán)重?fù)p壞。在格魯吉亞，4a生人工林遭受只有3d或4d連續(xù)水災(zāi)即蒙受巨大死亡率和損失，因為水浸下鵝掌楸根系迅速惡化，并且沒有新的再生根。6.3防火鵝掌楸幼苗和幼樹樹皮較薄，他們非常容易被火燒而造成損失。即使輕微的地面火也足以殺死直徑為2.54cm的幼樹樹干；火燒后，可能重新萌發(fā)，但卻會大大降低數(shù)量和質(zhì)量?；馃龑?dǎo)致的更糟后果是，火災(zāi)造成的傷口被細(xì)菌等微生物侵占，樹木被腐蝕而死亡。鵝掌楸林分因火災(zāi)而減產(chǎn)15.9%左右。但是，當(dāng)

19、樹皮變得足夠厚大于1.27cm時，形成層將受到保護(hù)，鵝掌楸變得極為耐火。6.4病蟲害防治鵝掌楸的病害主要有日灼病和葉斑病。日灼病受害部位樹皮開裂，陽坡及樹干向陽面發(fā)生較嚴(yán)重。選擇東北坡造林或與其他常綠樹種混交，加強(qiáng)撫育、排水等措施可以預(yù)防這種病害。葉斑病的病原菌為炭疽菌(colletotrichumsp.)和交鏈抱(Alternariasp.)，鵝掌楸苗圃及幼樹使用百菌清、乾坤寶和保鮮克防治，防治宜在鵝掌楸抽葉后(約3月底4月初)進(jìn)行。鵝掌楸主要蟲害有卷葉蛾、大袋蛾、樗蠶、鳳蝶。防治時采用人工摘除蟲袋和噴施藥劑相結(jié)合的方法，尤其注意要消滅苗木上的蟲袋，防止害蟲帶入栽培區(qū)。6.5去除雜灌等生物威

20、脅雜灌既與鵝掌楸競爭營養(yǎng)，又會阻礙鵝掌楸樹冠向上生長。尤其是林地上藤本植物，對鵝掌楸林分極為有害，其不但通過纏繞在樹干和樹冠阻擋光照，更嚴(yán)重是冬天容易存留積雪，從而壓斷鵝掌楸的枝條或樹冠。因此，必須及時去除。其幼林除草撫育45次即可，關(guān)鍵是把握好造林后第1a和第2a，所有雜灌雜草全部砍除，要求砍樁不高于15cm，復(fù)蓋雜草作綠肥。另外，由于鵝掌楸葉片肥厚，成為許多動物的獵食選擇，比方牛、兔，營造人工林時應(yīng)隔離人工放養(yǎng)或野生動物的侵食。6.6修枝和疏伐修枝鵝掌楸的干型粗壯、圓滿、材質(zhì)有一定影響，對胸徑生長影響明顯。修枝是必要的，應(yīng)在造林后24a中進(jìn)行。可于秋末冬初進(jìn)行修枝撫育，整枝高度為樹高的1/

21、3。疏伐工作需要和培育目標(biāo)相結(jié)合確定疏伐的時間和強(qiáng)度。一般地，通過早期開始的515a間隔的疏伐，可以到達(dá)最大持續(xù)生長的樹木，最大產(chǎn)量的優(yōu)質(zhì)材料和最短輪伐期。第一次疏伐，可能在鵝掌楸林分的1520a，特別是立地等級高的林分。疏伐后林分仍處于幼齡期，胸高面積快速增長，可持續(xù)1015a。如果第一次輕度疏伐，第二次疏伐將相對提前，以防止個別樹木增長率放緩。因為隨著年齡的增長，胸高面積增長速度明顯放緩，第二次及以后疏伐應(yīng)該保存比第一次疏伐高的斷面積，并且間伐間隔應(yīng)延長，最終目標(biāo)是到達(dá)大型，高品質(zhì)的樹木。7結(jié)論和展望鵝掌楸屬擁有廣泛的地理分布，具有非常多的用途，既是高檔木材和膠合板的巨大的潛在原料，又能為

22、紙漿造紙行業(yè)提供優(yōu)質(zhì)的纖維。速生性和廣適性使其越來越成為人工林經(jīng)營的優(yōu)選樹種。尤其是南京林業(yè)大學(xué)雜交培育成功的雜交鵝掌楸，除保存親本葉形奇特、花期長、凋落物無污染等優(yōu)點(diǎn)外，還表現(xiàn)出比雙親樹種花色艷麗、葉大、速生、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、幾乎無病蟲害等優(yōu)勢；同時，雜種木材淡黃色，結(jié)構(gòu)細(xì)密，紋理直，質(zhì)輕軟，韌性強(qiáng)，不翹不裂，刨面光滑，是建筑、裝飾、細(xì)木工的優(yōu)質(zhì)用材，適用于制漿造紙和制造膠合板及其他工業(yè)用材；因其屬落葉樹種，每年大型紙質(zhì)葉歸還林地，迅速分解，有改進(jìn)土壤的效果。因此，隨著雜交鵝掌楸眾多優(yōu)良品系的不斷推出，必將推動鵝掌楸屬人工林更廣泛的應(yīng)用。我國三分之二國土面積為山地，目前局部已經(jīng)營造針葉樹種，剩余大局部都是雜灌林。大面