珍貴樹種大徑級無節材培育研究進展

徐放 張衛華 潘文

(廣東省森林培育與保護利用重點試驗室/廣東省林業科學研究院，廣東 廣州 510520)

我國森林資源豐富，但由于歷史上的采伐和破壞，珍貴樹種資源損失嚴重，20世紀80年代以來我國各地開始發展珍貴樹種，并取得了一定的成效，但現階段可利用的珍貴樹種森林資源仍不充足。我國第九次全國森林資源清查中識別出101種列入栽培名錄的珍貴樹種，總株數約占全國喬木林總株數的17.5%，但其蓄積量僅占全國喬木林總蓄積量的15.2%[1]。而隨著經濟的高速發展，優質木材及其加工制品如高檔家具、地板和裝潢材料的市場逐漸擴大，對珍貴樹種大徑級無節材的需求量逐年增加，紅木、柚木和橡木等闊葉硬木類主要依賴進口。隨著東南亞、非洲和南美國家開始意識到維護自身生態安全的重要性，逐步限制珍貴樹種大徑級木材的采伐、加工和出口，我國的木材需求缺口將逐漸增大，如何提升我國的現有珍貴樹種的培育技術水平，挖掘林地生長潛力，提高珍貴樹種大徑級無節材的培育效率，保障我國珍貴樹種木材需求，對未來我國的經濟發展和生態安全至關重要。珍貴樹種大徑級無節材培育周期較長，與速生樹種相比技術環節較多，本文通過對珍貴樹種造林和經營各關鍵技術環節的研究加以歸納整理，以期對珍貴樹種大徑級無節材高效培育提供參考。

1 選擇適生區進行栽培

合理的適生區劃是實現珍貴樹種高效培育的重要前提。目前我國栽培的珍貴樹種主要包括外來樹種與鄉土樹種2大類，大多數珍貴樹種天然分布區相對狹窄，盲目地引種可能導致因氣候、水文等因素不適合而造成重大的經濟損失。適生區評選的基本原則包括主導因子原則、客觀相似原則和與實際相結合原則等。曾杰等[2]發現，極端低溫是西南樺種植的主要限制因子，造林海拔不宜高于600m。朱萬澤等[3]研究指出，年平均氣溫和最冷月平均氣溫是影響臺灣榿木分布的主要環境因子。

隨著目前衛星遙感和地理信息系統等技術的飛速發展，各類包含氣溫、降水、土壤、海拔、光照、風力等環境因子數據庫逐步建立，可以方便地獲取各尺度環境數據，基于環境因子數據和地理信息數據的最大熵模型(MaxEnt)被提出并廣泛應用，該方法可以基于大尺度的環境數據更為準確地預測某一物種的適生區，并可以準確分析不同環境因子對適生度的貢獻率以及未來氣候變化條件下的適生區域變化，可以為珍貴樹種的培育提供長期的指導。張殷波等[4]對35個環境因子進行了分析，發現降水季節變化、溫度年變化范圍是影響珍稀瀕危樹種翅油果樹分布的主要影響因子，并預測出在未來氣候變化的情況下，翅油果在山西的適生面積會出現縮減。另外，該方法也可以對影響珍貴樹種栽培的林業病蟲害、外來入侵物種的適生區進行預測，可以作為病蟲害防治的重要參考。

2 選擇良好立地進行培育

立地條件是影響森林形成與生長發育的各種自然環境因子的總和，包括土壤、坡向、坡度、水文和人文活動等多方面的因素。在珍貴樹種適生區內，如何選擇立地也是決定珍貴樹種栽培效果的重要決定因素。彭龍福[5]在楠木不同立地生長評價中發現,II類立地中大量元素和微量元素的含量均高于III類和IV類林地。陳淑蓉等[6]通過對三十一年生楠木生長情況的分析發現，坡位對楠木的生長影響最大，其次為坡度和坡向。杜健等[7]對51塊柚木樣地中的8個環境因子進行回歸分析，將立地因子的得分劃分為4個生產力等級，土壤因子對柚木的優勢木樹高生長的貢獻率達到了58.3%，最高產組優勢木的年生長量可達到最低產組的3.2倍。唐誠等[8]研究發現，可采用坡位、海拔和坡向等3個因子組合劃分立地類型，而在較高海拔、陰坡或半陰坡立地中，西南樺的生長狀況較好，青岡的生長量隨著坡向陰性成分的增加而提升，生長在陰坡的林分速生期長，材積積累量大，胸徑、冠幅和枝下高均顯著高于陽坡林分。

植物對環境的適應性是植物在進化過程中與環境互作形成的特定機制，由于不同物種對環境的需求不同，對立地因子的響應也有很大的差別。在珍貴樹種培育的過程中，應該在現有人工林中選定若干標準地，對標準地的土壤類型、土壤養分、土壤物理性質、土層厚度、坡向、坡位、坡度、海拔等主要環境因子進行統計，利用數量化理論或回歸模型等方法，評定影響各珍貴樹種的關鍵立地因子，完成生產力級的劃分，在此基礎上，可以編制立地指數表，用以更好地指導生產實踐[9]。

3 林地空間合理利用

樹木生長是一個動態變化的過程，隨著生長年限的增加，對空間和光照的需求會逐年增加。而各類珍貴用材樹種的分枝特性、自然整枝能力和生長節律均存在差異，因此對不同樹種的不同生長階段，應采用有針對性的空間與密度控制措施，用以實現目標樹大徑材的高效培育。在西南樺的研究中，張海水等[10]總結出目標培育中大徑材的林分初植密度以75株·667m-2為宜，種植密度過高會影響初期生長并提升了造林成本，在西南樺生長至8a后，初植密度為75株·667m-2的林地單株生長會開始因為競爭而受到抑制，因此需要在此階段進行一次間伐，保留60%生長較好的單株即可，在生長至20a后即可進行主伐。另外，闊葉珍貴樹種與短輪伐期樹種進行混交，也是一種充分利用空間的栽培方式，利用對短輪伐期樹種的采伐實現林地的密度控制。如，紅錐可以與杉木或濕地松等針葉樹種采取1∶3的密度混交，根據立地種植130～160株·667m-2，在杉木或濕地松等短輪伐期樹種生長至7～10a時，即可視生長情況對針葉樹種進行伐除，收獲針葉樹種小徑材，保留40～50株·667m-2珍貴樹種，用以培育珍貴樹種大徑材。在現有的近成熟林下，林下種植苗期相對耐蔭蔽的珍貴樹種，待珍貴樹種苗木生長3～5a后，可對成熟林進行采伐，即可獲得珍貴樹種幼林的純林，楠木、紅錐等珍貴樹種均可采用類似的方式進行栽培。在實際栽培過程中，可以根據不同樹種的特點，選擇適宜的空間利用方式，以實現林地生產力的提升。

4 充足合理的養分供應

種苗質量是決定林地最終生產力的重要因素之一，良種壯苗的使用可以顯著地節約后續補植和管護的成本，珍貴樹種中也開展了大量壯苗培育的研究，主要包括苗期養分需求、營養診斷、苗期專用肥研發和輕基質篩選等。目前輕基質育苗已經基本成為了林木種苗培育的主流，目前在柚木、樟樹、椿木、紅錐、降香黃檀、楠木等樹種中均評選出了可高效培育良種壯苗的輕基質及其配套的栽培容器，可以高效產出良種壯苗。

而在造林后，不同物種對營養的需求也不盡相同，通過對不同物種的不同生長階段的養分需求規律開展研究，并提出具有針對性的營養補充措施，開發出專用肥，可以更好地實現珍貴樹種林地的高效經營。張龍等[11]首次在樟樹人工林中開展了DRIS營養診斷研究，發現樟樹低產組需肥的緊迫程度排序為磷>鈣>氮>鉀。孫啟武[12]利用DRIS方法研究總結出西南樺人工林的養分需求規律，并基于此計算出西南樺的最佳施肥配方，同時發現，隨著林分生長年限的增加，土壤的物理性質會隨之改變，土壤密度逐漸降低，最大持水量、總孔隙度等呈現出上升的趨勢。基于計算機圖像處理技術的提升，利用遙感或光譜紋理特征也可以對珍貴樹種的營養狀況進行評定，可以更高效地對林地進行營養監測并開展營養補充。針對降香黃檀中已經開展了基于多特征和改進BPNN(Back Propagation Neural Network)法對植株氮素營養狀況的無損檢測，可以較為準確地反映出植株的氮素營養情況。陳珠琳等[13]利用植被指數和多光譜紋理特征開展了降香黃檀葉片全鐵含量預測研究，實現了對降香黃檀鐵元素含量的精準預測，并提出了植株健康生長狀態下葉片的含鐵量范圍。以上方法均有效地實現了珍貴樹種營養監測，有助于提升營養補充的效率，最終為珍貴樹種經營中的“精準施肥”提供有效的參考，在滿足植株養分需求的情況下避免肥料浪費造成的污染。

5 有效的樹體控制

闊葉珍貴樹種大多冠幅寬大，自然整枝能力較弱，這就造成了在其生長過程中，基部枝條大多較為粗大，部分植株在主干基部即形成2個以上的分枝同時向上生長，不利于主干形成良好的干形和主干基部的材積積累，大大降低了蓄積量和出材率；珍貴樹種木材大多堅硬耐腐，這就造成主干基部的枯死枝條會長時間附著在主干上，隨著主干的生長，死亡枝條被包裹進木材中形成節疤，且木材節疤大多集中在主干基部的心材處，嚴重影響了木材的加工性能和美觀度，大大降低了木材的經濟價值。因此，對部分自然整枝能力較差的樹種在幼林期開展適當的修枝，可以減少主干基部心材的節疤形成，大幅度提升木材的產量和經濟效益。

方揚輝[14]在對珍貴樹種鵝掌楸的修枝研究中發現，適度的修枝對九年生單株的株高、胸徑生長均有促進作用，過度修枝(修去冠高1/2以上)則會對生長產生抑制。徐遠等[15]在紅椿幼林的修枝試驗中發現，合理的修枝除了可以將蓄積量提升16.7%外，還提升了主干的圓滿度，同時將活枝以下的樹節個數降低了45.8%，顯著降低了木材死節的發生率，改善了木材的品質。王春勝等[16,17]發現，西南樺適宜的修枝時間為造林后5a，冠長保留樹高的1/3為宜，既不影響西南樺的生長，又能提高優質木材的出材率，同時修枝還可以減小西南樺擬木蠹蛾在植株上的分布區域，可以顯著降低林中擬木蠹蛾的蟲口數，減少防治的成本。因此，適當的樹體控制，也是珍貴樹種大徑級無節材培育技術的重要環節，對木材的質量影響尤為顯著。

6 結論

綜上所述，國內外學者在珍貴樹種培育的各個技術環節均開展的大量的研究，涉及適生區劃、立地因子、密度控制、營養控制和樹體控制等多個方面，除了傳統的技術外，一些先進的數據分析處理方法和信息手段也被引入珍貴樹種栽培技術研究中，可以更加有效地培育珍貴樹種大徑材。目前我國的珍貴樹種栽培研究仍有很大的發展空間，對經濟價值和生態價值較高的重要珍貴樹種開展重點研究，形成覆蓋品種選育-高效擴繁-壯苗培育-高效栽培-高值利用等全產業鏈的技術鏈條，夯實珍貴樹種高效培育的基礎，并拓展珍貴樹種大徑級無節良材的市場，進而推動珍貴樹種產業的健康快速發展，促進珍貴樹種的經濟效益、生態效益和社會效益的同步實現。