楊樹短輪伐研究現狀

楊延青，鄭智禮，楊 飛，郭 斌，趙 娟

(山西省林業科學研究院，山西 太原 030012)

短輪伐是通過密植、集約經營，在短時期內獲得大量木材原料的林木經營措施。通過短輪伐經營能夠緩解生態與經濟的矛盾，縮短木材經營生產周期和資金周轉期，為生產木漿、飼料和燃料等提供充足的原料。楊樹(PopulusL.)因具有生長快、適應性強、容易繁殖、用途廣泛等特點，成為世界各國人工林中速生豐產林和短輪伐經營的重要樹種之一，被廣泛應用于營造短輪伐薪炭林、紙漿林等。

瑞典、德國、英國、加拿大等國家以生物燃料替代化石燃料解決能源危機為理念，開展了一些有關楊樹短輪伐的研究工作，形成了較為完整的經營技術體系，通過制度和技術標準來保證短輪伐產量的穩定[1,2]。目前，楊樹是我國中緯度平原地區栽培面積最大、木材產量最高的速生工業用材樹種之一，也是我國主要的防護林樹種之一。筆者從優良品種(無性系)選育、栽植密度、輪伐周期、生長發育特性、經營技術、價值評估等方面對楊樹短輪伐研究進行綜述，以期為我國楊樹產業的標準化、集約化和規模化發展奠定基礎。

1 速生楊品種選育

楊樹短輪伐人工林主要采用速生楊樹品種(無性系)造林，而不同楊樹品種的生長特性差異較大，對氣候條件的適應性也不同。因此，近年來，北京林業大學康向陽、中國林科院林業研究所蘇曉華、四川省南充市南部縣林業局李長培等帶領科研團隊選育出了優良速生楊樹品種，以適應不同地區的造林需要。所選育的速生楊品種按照栽培區域分為：

南方栽培區：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(Populusdeltoides)等。

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

2 楊樹短輪伐經營模式

2.1 短輪伐模式

劉德凱等[3]在分析楊樹短輪伐期的經營現狀和前景時，對楊樹短輪伐模式進行了分類，指出按照經營目的不同，可將楊樹短輪伐經營分為超短輪伐、中短輪伐和短輪伐。

楊樹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紙漿、纖維板等，其它的利用方式，如，提煉蛋白質、制作飼料、替代化學產品等規模較小。

楊樹中短輪伐經營的造林密度一般為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。

楊樹短輪伐經營以生產傳統木材為主，密度因培育目標和是否間伐而異，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.樹體直徑與造林密度和間伐相關。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。

國外對楊樹短輪伐的研究時間較長，如，英國的 Alan Armstrong 等通過2 a和4 a輪伐期，對株行距為1.0 m×1.0 m和2.0 m×2.0 m的楊樹無性系生物量進行對比，發現4 a收獲1次的干物質總量大于2次2 a收獲的干物質量總和，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。德國的M Liesebach等[5]在研究中發現，在短輪伐期內，混交種植白楊比單種植歐洲白楊或美國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]比較楊樹不同株行距和采伐時間的產量時發現，輪伐期為1 a，只有株行距在0.3 m×0.9 m以下時，才能獲得最高產量；當株行距為0.3 m×0.9 m時，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在3 a以上。輪伐期和萌生林的產量也密切相關，研究表明，輪伐期為1 a，萌生林的株數和重量都有所增加；輪伐期為2 a，萌生林株數變化不大，但第2次輪伐的重量比第1次少；輪伐期為3 a，雖然株數有所減少，但重量逐年增加。國際上楊樹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]利用數學模型和經濟收益等方法，研究了楊樹用材林短輪伐的合理采伐年齡，結果表明，合理的楊樹短輪伐用材林采伐年齡應為7 a.黃絹等[8]研究楊樹超短輪伐經營時，采用1.2 m×0.3 m的株行距，輪伐期為2 a的‘渤豐3號’楊樹能夠在較短時間內獲得較高的干物質量。張劍斌等[9]在銀中楊短輪伐紙漿林定向培育的研究中發現，株行距為2.0 m×4.0 m的輪伐期應為8 a～10 a，株行距為3.0 m×4.0 m的輪伐期應為10 a～12 a，且在造林后的前3 a可林糧間作。

國內外短輪伐配置的研究說明，楊樹短輪伐經營應根據造林目的，在合理的密度下選擇較長的收獲周期，這樣既可以增加產量，又可以降低成本。

3 楊樹短輪伐期生長特性

3.1 光合特性

研究不同輪伐期楊樹林分光合、環境、生長等特性的差異，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，為高密度下楊樹的生產經營提供一定的理論參考。黃絹等[8]對輪伐期為2 a的‘渤豐3號’楊樹林分的光合特性、環境變化、生長性狀等進行了研究，結果表明，株行距為1.2 m×0.3 m時，其光合作用能力、葉面積、株高、胸徑均優于其它密度的林分。

3.2 樹體特性

由于短輪伐經營的楊樹林分密度大，收獲時間短，楊樹的生長發育會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、化學成分、產量及纖維形態中發現，無性系品種對樹高、纖維長度及寬度、基本密度及化學組分的影響均極顯著，對材積生長影響顯著；造林密度對胸徑與材積生長影響極顯著，對基本密度影響顯著，但對纖維長度及寬度和化學組分的影響不顯著。因此，木材基本密度、纖維長度及寬度、木質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，但從產量及短纖維標準看，基本滿足了造紙制漿的要求。所以，短輪伐經營應選用優良的楊樹速生品種，來提高所收獲生物量的質量，降低因收獲時間短而造成的影響。

3.3 生物量

短輪伐經營是要在一定時間內獲得最大的生物量，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，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17個楊樹無性系的研究結果表明，收獲周期為4a～5a，密度為10 000株/hm2，表現最佳的無性系每年可以收獲9.3 t/hm2的生物量。李洪[13]通過對2種輪伐期下，同一密度的5個楊樹無性系的株高和地徑進行比較，結果表明各無性系輪伐期為1 a的年平均株高和地徑生長量均高于輪伐期為2 a的，單位面積年平均生物量隨著輪伐次數的增加而減少。顧寶元等[14]采用平均木法測定5個楊樹無性系在超短輪伐經營下的生物量及分配規律，結果表明不同楊樹無性系間生物量差異達顯著水平。王海風等[15]對短輪伐期為7 a，密度為833 株/hm2的楊樹人工林生物量進行調查，發現單株各器官生物量大小排序為：樹干>樹枝>樹根(含樁)>樹皮>樹葉。不同徑階楊樹各器官生物量中，樹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，樹干在單株、林分內所占的比例均呈增長趨勢。樹枝和樹根占單株生物量的比例為24.3%，7年生楊樹人工林的徑階集中分布在14.0 cm～20.0 cm.

楊樹品種是影響楊樹短輪伐經營生物量產出的重要因素。楊樹無性系不同，器官生物量分配比例也不同。

3.4 土壤養分

生長年限對土壤有機碳、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碳和全氮的變化規律，結果發現，不同毛白楊無性系林地土壤有機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碳含量存在顯著性差異，有機碳含量呈現先降后升的特點；全氮含量受時間及密度交互作用的影響顯著，呈現波動變化。因此，短輪伐經營中主要考慮氮肥的施用。在充分了解土壤氮元素變化規律的基礎上，合理增加氮肥的使用量，可以促進楊樹的生長發育。

4 楊樹短輪伐造林及經營技術

楊樹短輪伐經營是一種集約經營措施，為了在較短時間內獲得高產，需要在改良遺傳性狀的基礎上，不斷改進造林及經營技術。近幾十年來，我國的造林及高效集約經營技術有顯著的進步[17]。目前，在楊樹短輪伐經營中，應注意以下幾個方面：

1) 壯苗繁殖。育苗技術是關系到楊樹速生豐產的一項重要措施。

2) 整地措施。造林前應細致整地，整地質量直接影響到楊樹的成活率和生長。現在大多采用機械化整地，并進行中耕除草[3]。

3) 造林密度。根據培育目標、輪伐期和經濟等因素確定合適的造林密度。

4) 施肥。適時施肥有助于促進楊樹的生長發育，提高產量。楊樹施肥應以氮肥為主，施復合肥一般在造林2個～3個月后進行。

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

6) 間伐。楊樹間伐主要用于培育大徑材的短輪伐經營中，間伐強度和次數依據種植密度和培育目標而定。通常采用強度為30%～50%的隔行間伐[18]模式進行間伐。

7)病蟲害防治。應以預防為主，采用綜合防治措施進行防治。

隨著林業技術研究的不斷創新，經營技術也有了突破，這為楊樹短輪伐的造林及經營提供了可靠的技術支撐。

5 楊樹短輪伐價值評估

短輪伐林業作為工業原料、生物燃料的基礎，在維持生態系統多樣性、減少環境污染和凈化空氣等方面起著重要作用。合理、準確的楊樹林木經營評估方法對評價楊樹短輪伐生態效益和經濟效益具有現實意義。目前，有關楊樹短輪伐價值評估的相關研究尚少。黃燕[19]在楊樹短輪伐期工業用材林資產評估中提出，對于6年生幼齡林適合采用“收獲現值法”，6年生以上的楊樹林適合選用“市場價倒算法”進行評估。對其它各類短輪伐模式的效益分析是今后楊樹短輪伐價值評估的重要研究方向。

等候任由宰割的天問大師和紫陽道長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大師和紫陽道長，但沒有絲毫疑慮，因為目睹蕭飛羽與天問大師一戰他們忽然覺得天問大師和紫陽道長的去留已不重要。

6 問題和前景

目前，我國楊樹短輪伐經營研究水平仍較低，還有許多問題需要進一步解決[2,3,20]，其主要表現在：大面積無性系造林的風險如何規避，各類短輪伐模式的效益分析技術，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，多次短輪伐經營技術，短輪伐楊樹林與環境的交互影響，分區域、分品種的楊樹短輪伐模式配置等。因此，楊樹短輪伐經營仍然需要經過長期的、大量的試驗去探索。

聯合國糧農組織(FAO)在“2015年全球森林資源評估”報告中指出，全球森林面積持續下降，較1990年減少了1.29×108hm2.未來20 a，仍有1.7×108hm2的森林可能會消失。而人工林的面積在不斷增加，已占世界森林總面積的7%.隨著對短輪伐人工林經營方式及木材加工等方面的深入研究，楊樹人工林在提供大量林木資源，有效緩解生態與經濟矛盾等方面起到了重要作用，發展楊樹短輪伐經營的前景十分廣闊。隨著我國生態文明建設的發展，林業產業結構的調整，林業綜合效益的提高，楊樹經營必將逐步向短輪伐集約化、高效化的道路轉變。

參考文獻：

[1] 譚振軍,范俊崗,關正君,等.瑞典短輪伐期林業及其環境影響評價[J].遼寧林業科技,2004(6):33-36.

[2] 戴麗莉,賈黎明.楊樹短輪伐期矮林培育國內外研究進展[J].世界林業研究,2014,27(4):36-41.

[3] 劉德凱,王洪鋒.淺談楊樹短輪伐期經營的現狀和前景[J].黑龍江科技信息,2009(27):152-152.

[4] Armstrong A,Johns C,Tubby I.Effects of spacing and cutting cycle on the yield of poplar grown as an energy crop[J].Biomass and Bioenergy，1999,17(4): 305-314.

[5] Liesebach M,Von Wuehlisch G,Muhs H J.Aspen for short-rotation coppice plantations on agricultural sites in Germany:effects of spacing and rotation time on growth and biomass production of aspen progenies[J].Forest Ecology and Management,1999,121(1):25-39.

[7] 代順民,唐 巍,唐大云,等.楊樹短輪伐期用材林合理采伐年齡研究[J].四川林勘設計,2009(4):32-35.

[8] 黃 絹,李 丹,王寧寧,等.不同配置方式楊樹超短輪伐人工林光合特性及生長差異[J].林業科學,2016,52(8):131-137.

[9] 張劍斌,溫寶陽,戴玉瑋,等.銀中楊短輪伐期紙漿林定向培育技術研究[J].防護林科技,2007(1):4-6.

[10] 張平冬,姚 勝,康向陽,等.三倍體毛白楊超短輪伐紙漿材基本密度及化學成分分析[J].林業科學,2011,47(11):133-138.

[11] 張平冬,姚 勝,康向陽,等.三倍體毛白楊超短輪伐紙漿林產量及其纖維形態分析[J].林業科學,2011,47(8):121-126.

[12] Pellis A,Laureysens I,Ceulemans R.Growth and production of a short rotation coppice culture of poplar I.Clonal differences in leaf characteristics in relation to biomass production[J].Biomass and Bioenery,2004,27(1):9-19.

[13] 李 洪.楊柳能源林種植密度和輪伐期試驗及其燃燒特性分析[D].北京：中國林業科學研究院，2009.

[14] 顧寶元,郝鳳初,賀作軍,等.超短輪伐經營下不同楊樹無性系生物量分配研究[J].山東林業科技,2013,4(4):74-75.

[15] 王海風,肖興翠,付 潔,等.洞庭湖區短輪伐期楊樹人工林生物量調查[J].湖南林業科技,2016,42(2):87-91.

[16] 趙雪梅,孫向陽,康向陽.短輪伐期毛白楊不同密度林分土壤有機碳和全氮動態[J].生態學報,2012,32(15):4 714-4 721.

[17] 白寶清.青海東部楊樹短輪伐期經營[J].甘肅科技縱橫,2005,34(4):57.

[18] 馬 暉,于衛平,牛長明,等.寧夏騰格里沙漠邊緣楊樹短輪伐期工業用材林造林技術[J].林業科學研究,2004,17(S1):109-113.

[19] 黃 燕.楊樹短輪伐期工業原料用材林林木資產評估方法探討[J].綠色財會,2006(9):32-33.

[20] 汪清銳.山西省新疆楊造林中其個體基因變異的研究[J].山西農業大學:自然科學版,2009,29(2):143-145.