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.中南林業科技大學林學院水土保持與荒漠化防治湖南省高等學校重點實驗室，湖南長沙 410004；2.廣東省清遠市中聯農林有限公司，廣東清遠 511500；3.廣西國有大桂山林場，廣西賀州 542899；4.廣西綠拓林業科技有限公司，廣西南寧 530006；5.廣西林用新型肥料研發中心，廣西南寧 530022；6.廣西壯族自治區林業科學研究院，廣西南寧 530002；7.廣西地源之本肥業有限公司，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勢，近幾十年在中國發展迅速，面積達到547萬hm2，占全國人工林總面積的7%，對全國商品材產量的貢獻超過了35%，年產值超過4 000億元，是維護國家木材安全的戰略樹種之一[2]。連續和高強度經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分大量流失，土壤地力衰退和水土流失等問題越發嚴重[3-4]。因此，改變傳統的煉山耕作,研究新型和高工效的采伐剩余物管理方式，可在避免煉山導致的環境污染問題的同時促進桉樹人工林可持續發展，具有重要的理論與現實意義[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]。隨著人工林規模的增加，煉山的弊端愈發明顯。植被被焚燒殆盡，導致地表裸露，土壤結構遭到嚴重破壞，幼林地容易發生水土流失，使得煉山過程中產生的速效養分被轉移出森林生態系統，林地表現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，森林生態系統的抗逆性下降，林地地力的恢復和重建過程變緩，完全恢復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等優點，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展所趨[10]。然而，在常規的免煉山造林中，控草撫育的步驟復雜，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，難以被林農接受，不能大規模應用于林業生產[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成為林業領域亟待解決的重大技術難題之一。近年來，隨著科學技術的進步，“車載噴霧炮機”和“無人機”等高工效除草設備得到廣泛應用，減少了人工成本，解決了免煉山成本高的問題。結合生態與經濟效益，免煉山處理方式已顯著優于煉山處理[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，結果顯示煉山是桉樹種植生產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，揭示其生長發育規律，以期為桉樹人工林的可持續發展提供指導。

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“桉樹高效可持續經營技術”多代林免煉山造林養分綜合管理栽培模式示范區。該地位于中、南亞熱帶過渡帶，屬亞熱帶濕潤季風氣候，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育而來的富鋁濕潤富鐵土，土層厚度80 cm左右。

1.2 試驗設計

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試驗區。煉山區和免煉山區均為20 m×20 m的固定標準地，免煉山區6塊，立地條件一致的煉山區1塊，共計7塊。選取每個標準地內居中（由林道向內第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。

煉山區采用常規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，肥料為復合肥（N∶P∶K=15∶6∶9）；第2～4年，各追施上述復合肥1次（0.75 kg/株），總施肥量為2.75 kg/株；結合施肥，噴灑草甘膦除草。

在免煉山區中，將采伐剩余物在自然狀態下均勻平鋪在林地中，造林前采用新型自制農用車載噴霧“風神炮機”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，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/株或復混肥0.4 kg/株，第3年不施肥，第4年追施復混肥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，開展第二次調查。2021年3月進行最新的數據采集。采用2021年的數據計算提升率；由于2020年7月到2021年3月未滿1年，采用2019—2020年的數據計算相對生長速度。

1.3.2 生長蓄積量

采用廣西林業勘測設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，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 數據處理

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

2 結果與分析

2.1 桉樹人工林產量

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桉樹人工林的穩定增產。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分損失過多，土壤有機質降低，即使施用化學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，發現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定快速地生長，這種促進作用可能發生在桉樹生長的第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。基于目前的數據變化趨勢，推測免煉山處理區桉樹胸徑生長速度將在施肥后逐漸恢復，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更為突出與穩定。因此，在保證桉樹人工林生產力的前提下，應減少煉山清理，采用免煉山處理，輔以炮機等高工效技術設備，可提高桉樹人工林經濟效益，使其具有長期穩定的生產力，實現可持續經營。后續可進一步補充相關試驗，對免煉山處理方式進行補充與完善。