桉樹生態(tài)經(jīng)營技術(shù)研究

李志輝，王佩蘭，李何，陸湘云，黃木易，蔣燚，劉菲，梁燕芳，韋鑠星，何林駿,4，顏忠鵬,5，王毓靖，黃榮林，蒙好生，何春，魏國余，蘇福聰

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南長沙 410004；2.廣西壯族自治區(qū)國有高峰林場(chǎng)，廣西南寧 530001；3.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西南寧 530002；4.湖南永州市林業(yè)局，湖南永州 425000；5.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心，江西宜春 336600；6.廣西壯族自治區(qū)國有七坡林場(chǎng)，廣西南寧530225）

桉樹（Eucalyptusspp.）是我國南方重要的工業(yè)原材料林造林樹種。在長期的經(jīng)營過程中，以木材生產(chǎn)為主導(dǎo)的短輪伐期經(jīng)營，缺乏相關(guān)的栽培模式和產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)，成片、集中和高強(qiáng)度的掠奪式經(jīng)營方式導(dǎo)致其綜合效益低。改進(jìn)桉樹木材徑級(jí)小、培育目標(biāo)和林分結(jié)構(gòu)單一以及效益低的傳統(tǒng)培育模式是桉樹人工林高效培育急需解決的難題[1-6]。許多學(xué)者從生態(tài)系統(tǒng)的角度開展了桉樹人工林生態(tài)經(jīng)營、混交林營造、撫育間伐及根系研究[7-16]。本研究集成樹種選擇和林分空間結(jié)構(gòu)調(diào)控等定向培育和生態(tài)經(jīng)營技術(shù)[17-19]，創(chuàng)新性地提出了桉樹速生豐產(chǎn)高效栽培技術(shù)和桉樹大徑材培育生態(tài)經(jīng)營技術(shù)體系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西壯族自治區(qū)國有高峰林場(chǎng)界牌分場(chǎng)（108°22′E，22°58′N）和廣西壯族自治區(qū)國有七坡林場(chǎng)七坡分場(chǎng)（108°13′E，22°39′N）。

高峰林場(chǎng)界牌分場(chǎng)位于南寧市北面，以低矮丘陵為主，海拔150～450 m；屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，陽光充足，雨量充沛，夏長冬短；年均氣溫22℃，冬季最冷的1月平均氣溫13℃，夏季最熱的7—8月平均氣溫29℃；年均降水量1 200 mm，年均相對(duì)濕度80%，干濕季節(jié)分明，雨季集中在夏季。土壤以赤紅壤為主，呈酸性。

七坡林場(chǎng)七坡分場(chǎng)位于南寧市空港經(jīng)濟(jì)區(qū)，以低矮丘陵為主，海拔100～200 m；屬亞熱帶季風(fēng)氣候，日照充足，降水充沛，夏長冬短；年均氣溫21℃，冬季最冷的1月平均氣溫12℃，夏季最熱的7—8月平均氣溫28℃；年均降水量1 300～1 600 mm，年均相對(duì)濕度80%，干濕季節(jié)分明，夏季降雨多。土壤以赤紅壤為主，呈酸性，土層深厚。

1.2 樣地設(shè)置與測(cè)定方法

1.2.1 樣地設(shè)置與調(diào)查

2003年，在高峰林場(chǎng)界牌分場(chǎng)內(nèi)采用1年生苗營造桉樹純林以及桉樹×紅錐（Castanopsis hystrix）和桉樹×大葉櫟（Castanopsis fissa）混交林，造林密度為1 667株/hm2，2008年進(jìn)行第1次撫育間伐，2013年進(jìn)行第2次撫育間伐。2020年，調(diào)查3種林分的生長情況，設(shè)置有代表性的樣地（25.8 m×25.8 m）各兩個(gè)，共6塊樣地，對(duì)各樣地進(jìn)行每木檢尺，記錄胸徑、樹高、枝下高、坡向和冠幅等，并測(cè)定土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)。桉樹品種為巨尾桉廣林9號(hào)（E.grandis×E.urophyllaGLGU9）。

2010年，在七坡林場(chǎng)七坡分場(chǎng)內(nèi)采用1年生苗營造桉樹人工林，造林密度為1 667株/hm2，2013年進(jìn)行第1次間伐，以保留木株數(shù)為基準(zhǔn)確定間伐強(qiáng)度，在相同立地條件下選取弱度間伐（LT，20%）、中度間伐（MT，30%）和強(qiáng)度間伐（HT，40%）樣地，未間伐樣地為對(duì)照（CK），各處理重復(fù)3次，共12塊樣地，樣地面積為20 m×20 m（表1）。進(jìn)行5～7年的連續(xù)追蹤，對(duì)各樣地進(jìn)行每木檢尺，記錄胸徑、樹高、枝下高、坡向和冠幅等，并測(cè)定土壤的理化性質(zhì)。

表1 樣地狀況與經(jīng)營Tab.1 General situations and managements of sample plots

2015年10月，套種鄉(xiāng)土樹種進(jìn)行改培，適當(dāng)清理剩余物和塊狀整地后，在各間伐強(qiáng)度桉樹林下套種米老排（Mytilaria laosensis）、紅錐和火力楠（Mi?chelia macclurei）（LT1、MT1、HT1、CK1），套種樹種均采用1年生實(shí)生苗，在種植帶內(nèi)挖種植穴，規(guī)格為50 cm×50 cm×50 cm，米老排、紅錐和火力楠的栽植比例為1∶1∶1，均為375株/hm2，各間伐強(qiáng)度均保留3塊樣地不進(jìn)行改培（HT、MT、LT、CK）。各處理重復(fù)3次，共24塊樣地，樣地面積為20 m×20 m。改培前（2015年）和改培后（2020年），對(duì)各樣地進(jìn)行每木檢尺，記錄胸徑、樹高、枝下高、坡向和冠幅等，并測(cè)定土壤的化學(xué)性質(zhì)。

1.2.2 生物量測(cè)定

根據(jù)每木調(diào)查結(jié)果，在各樣地內(nèi)選取3株生長正常且可以代表整個(gè)林分生長特性的樹木作為解析木，用馬克筆在解析木上標(biāo)識(shí)北向箭頭并伐倒，用皮尺測(cè)量樹高（精確至0.1 m）。在樹高0、1.3、3.6、5.6和7.6 m處各取1個(gè)圓盤，之后每2 m取1個(gè)圓盤，在圓盤上標(biāo)示號(hào)碼及南北向。將圓盤帶回實(shí)驗(yàn)室刨光，測(cè)定各齡階寬度，計(jì)算3株解析木的胸徑、樹高和單株材積，并進(jìn)行分析。各樹種的單株材積（V，m3）計(jì)算公式為[20-21]：

式中，D為胸徑（cm），H為樹高（m）。

對(duì)伐倒的解析木，采用Monsic分層切割法，地上部分稱量樹葉、樹枝、樹干和樹皮的鮮重，地下部分稱量根蔸、粗根（直徑>2.5 cm）、中根（1≤直徑≤2.5 cm）和細(xì)根（直徑＜1 cm）的鮮重；各器官分別取樣500 g帶回實(shí)驗(yàn)室，樹葉樣品在80℃、其他樣品在103℃恒溫下烘至絕干，稱量各器官干重，測(cè)定含水率，計(jì)算林分總生物量。計(jì)算公式如下[22]：

式中，W根、W枝、W干、W葉和W皮分別為林木各組分的生物量。

1.2.3 土壤物理性質(zhì)測(cè)定

各樣地分別取3個(gè)土壤剖面，在0～20、20～40和40～60 cm3個(gè)層次用100 cm2的環(huán)刀收集土樣，分別取樣300 g裝入密封袋，將所有環(huán)刀土樣帶回實(shí)驗(yàn)室，稱取各環(huán)刀帶土的總重量；揭開環(huán)刀的鋁蓋，僅留帶濾紙一端的網(wǎng)眼蓋，將環(huán)刀置于盆中直立，加水至水面剛好至環(huán)刀上沿，12 h后，蓋上上下底蓋，平穩(wěn)拿出，擦干環(huán)刀外部的殘留水，稱取環(huán)刀重量，測(cè)量最大持水量。將稱量后的環(huán)刀去掉底蓋，置于裝滿干砂的盤中2 h，取出并蓋上底蓋，再次稱量其重量，計(jì)算毛管持水量和非毛管持水量。再將環(huán)刀的上下底蓋去掉，置于裝滿干砂的盤中24 h，取出并蓋上上下蓋，稱量其重量，得到田間持水量。將環(huán)刀中的土壤取出，稱取20 g裝入鋁盒，置于103℃的烘箱中烘至恒重，稱量鋁盒中土壤干重，計(jì)算水分換算系數(shù)，通過水分換算系數(shù)，將環(huán)刀內(nèi)土壤濕重?fù)Q算成烘干土質(zhì)量，計(jì)算土壤含水量和密度。

1.2.4 土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定

將各樣地的土壤樣品在實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干后，去除雜質(zhì)，研磨過80和100目篩，編號(hào)后用密封袋保存，進(jìn)行化學(xué)指標(biāo)測(cè)定。

pH值測(cè)定采用水土比電位法（PHS-3CpH計(jì)，水土比2.5∶1）；有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定采用元素分析儀分析法；速效鉀（K）含量測(cè)定采用醋酸銨浸提-火焰光度計(jì)法；全氮（N）含量測(cè)定采用元素分析儀分析法；全磷（P）含量測(cè)定采用硫酸-硝酸消解-ICP測(cè)定法；速效N含量測(cè)定采用堿解擴(kuò)散硼酸吸收法；速效P含量測(cè)定采用鹽酸-硫酸浸提法；全K含量測(cè)定采用硫酸-硝酸消解-ICP測(cè)定法[23-25]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel和SPSS 23.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 混交對(duì)林分生長和土壤理化性質(zhì)的影響

2.1.1 林分生長

16年生桉樹×紅錐混交林中，桉樹的胸徑、樹高和單株材積均最大，分別為23.1 cm、29.9 m和0.375 1 m3；桉樹純林的胸徑、樹高和單株材積均最小，分別為19.9 cm、28.2 m和0.347 0 m3（表2）。桉樹×紅錐混交林中桉樹的胸徑比桉樹×大葉櫟混交林高出10.53%，比桉樹純林高出16.08%；樹高比桉樹×大葉櫟混交林高出3.82%，比桉樹純林高出6.03%；單株材積比桉樹×大葉櫟混交林高出3.73%，比桉樹純林高出8.10%。桉樹×大葉櫟混交林的林分生物量最高（298.46 t/hm2），比桉樹×紅錐混交林（296.39 t/hm2）高出0.70%，比桉樹純林（250.77 t/hm2）高出19.02%。

表2 不同林分的生長狀況Tab.2 Growths of different stands

2.1.2 土壤理化特性

兩種混交林分各土層的非毛管孔隙度為12.52%～16.91%，桉樹純林為12.94%～14.25%；兩種混交林分各土層的非毛管孔隙度均顯著高于同土層的桉樹純林（P＜0.05）（表3）。兩種混交林分各土層的毛管孔隙度為36.82%～39.61%，桉樹純林為35.42%～36.76%；兩種混交林分各土層的毛管孔隙度均顯著高于同土層的桉樹純林（P＜0.05）。兩種混交林分各土層的總孔隙度為50.24%～56.38%，桉樹純林為46.79%～51.01%；兩種混交林分各土層的總孔隙度均顯著高于同土層的桉樹純林（P＜0.05）。兩種混交林分各土層的田間持水量為38.13%～49.82%，桉樹純林為33.41%～40.81%；兩種混交林分各土層的田間持水量均顯著高于同土層的桉樹純林（P＜0.05）。表明兩種混交林的土壤透氣性和持水能力更強(qiáng)，兩種混交方式對(duì)土壤的改良效果均較好，其中紅錐混交林的土壤透氣性最好，持水能力最強(qiáng)。

表3 不同林分土壤物理性質(zhì)Tab.3 Soil physical properties of different stands

3種林分中，土壤表層（0～20 cm）的有機(jī)質(zhì)、全N、全P、全K和速效K含量均最高，并隨土層深度增加呈下降趨勢(shì)；除了pH值，混交林的各指標(biāo)在不同土層均高于桉樹純林（圖1）。各土層的全N、全P和全K含量均在桉樹×紅錐混交林中最高，速效K含量均在桉樹×大葉櫟混交林中最高，各土層的有機(jī)質(zhì)含量在不同林分中表現(xiàn)不同?？傮w來說，桉樹×紅錐混交林的土壤養(yǎng)分狀況最好。

圖1 不同林分土壤化學(xué)性質(zhì)Fig.1 Soil chemical properties of different stands

2.2 改培對(duì)林分生長和土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

2.2.1 改培前桉樹純林林分的生長

HT處理的胸徑顯著高于其他處理（P＜0.05），MT處理顯著高于LT和CK處理（P＜0.05），LT與CK處理間差異不顯著（表4）。HT處理的樹高與MT處理差異不顯著，均顯著高于其他處理（P＜0.05），LT與CK處理間差異顯著（P＜0.05）。隨著間伐強(qiáng)度的增加，林分胸徑和樹高均增加，但樹高在中度和高度間伐處理下差異不顯著，說明間伐強(qiáng)度對(duì)胸徑的影響比樹高更明顯。HT處理的枝下高與其他處理差異顯著（P＜0.05），其他處理間差異不顯著；冠幅在各處理間差異均不顯著；HT處理的單株材積顯著高于其他處理（P＜0.05），MT處理顯著高于LT和CK處理（P＜0.05），LT與CK處理間差異不顯著。

表4 改培前間伐強(qiáng)度對(duì)桉樹生長的影響Tab.4 Effects of thinning intensity on growths of eucalypt before cultivated(2015)

2.2.2 改培后林分的生長

在改培后的混交林林分中，桉樹的胸徑、樹高和單株材積在HT1和MT1處理間差異不顯著，均顯著高于LT1和CK1處理（P＜0.05），均表現(xiàn)為隨桉樹密度減小而增大，可能是由于隨著桉樹密度的減小，林分中桉樹的生長空間增加，光照充足，土壤養(yǎng)分壓力減小，桉樹胸徑和樹高的生長速度變快；HT1與MT1處理差異不顯著可能是由于在MT處理下林分和土壤環(huán)境已經(jīng)達(dá)到最優(yōu)水平（表5）。桉樹的枝下高在LT1和MT1處理間差異不顯著，均顯著低于HT1處理和高于CK1（P＜0.05），表現(xiàn)為隨桉樹密度減小而增大。桉樹的冠幅在各處理間差異均不顯著，說明在林分水平結(jié)構(gòu)合理的情況下，桉樹密度的變化對(duì)冠幅生長的影響不大。

表5 改培后間伐強(qiáng)度對(duì)桉樹生長的影響Tab.5 Effects of thinning intensity on growths of eucalypt after cultivated

在不同間伐強(qiáng)度桉樹林中套種3種鄉(xiāng)土樹種，3種鄉(xiāng)土樹種的林分蓄積量差異顯著（P＜0.05）（表6）。在不同間伐強(qiáng)度桉樹林中，米老排的蓄積量均最大。在HT1處理下，米老排、紅錐和火力楠的蓄積量均最大，均顯著高于其他處理（P＜0.05）；其次為MT1處理。在桉樹近熟林改培后，經(jīng)營以米老排、紅錐和火力楠多樹種混交林為主要目的的林分，HT1處理為最佳選擇。

表6 不同林分的蓄積量Tab.6 Accumulation of different stands(m3/hm2)

2.2.3 改培后土壤化學(xué)特性

在未改培林分中，pH值大體上隨著間伐強(qiáng)度的增加而增加，也隨土層深度的加深而增加，說明在桉樹純林中，連栽桉樹導(dǎo)致土壤酸化的現(xiàn)象隨土層厚度的增加而減輕，隨著林分中桉樹數(shù)量的減少，土壤酸化的趨勢(shì)逐漸減弱（表7）。所有土層中的有機(jī)質(zhì)含量均在MT處理中最高，說明在純林中，適中的間伐強(qiáng)度會(huì)使林分內(nèi)的凋落物、林下植被腐殖質(zhì)和土壤微生物骸體等有機(jī)質(zhì)達(dá)到最大值。全N、全P、全K、速效N、速效K和速效P含量大部分在MT與HT處理中較高，且隨土層的加深而降低，這一方面是因?yàn)樵贛T和HT處理中上層土壤的有機(jī)質(zhì)含量較多，另一方面可能是由于隨著間伐強(qiáng)度的增加，上層土壤物理性質(zhì)得到改善，土壤通氣度和排水能力等方面均有所加強(qiáng)。

表7 土壤化學(xué)性質(zhì)Tab.7 Soil chemical properties

改培后的混交林中，不同土層的pH值均隨間伐強(qiáng)度的增加而增加；在CK1、LT1和MT1處理下，pH值均隨土層深度的增加而減小，HT1處理下的pH值則隨土層深度的增加而增加；在0～40 cm土層，改培后林分的pH值均高于未改培林分。改培后的混交林中，有機(jī)質(zhì)含量在全土層均表現(xiàn)為隨間伐強(qiáng)度的增加先增加后減少，全K含量均表現(xiàn)為CK1優(yōu)于各間伐處理；全N、全P、速效N、速效P和速效K含量則表現(xiàn)為較高間伐強(qiáng)度優(yōu)于較低間伐強(qiáng)度；改培后林分各土層的有機(jī)質(zhì)和速效P含量均高于未改培林分，大部分的全N、全P、速效K和速效N含量也高于未改培林分。

2.3 不同間伐強(qiáng)度對(duì)桉樹林分生長和土壤物理性質(zhì)的影響

2.3.1 不同間伐強(qiáng)度下桉樹林分的生長

林分胸徑、樹高和單株材積均隨間伐強(qiáng)度的增大而增加，在不同間伐強(qiáng)度處理下均顯著高于CK（P＜0.05）（表8）。在HT處理下，林分蓄積量最大（863.460 6 m3/hm2），顯著高于其他處理（P＜0.05），比CK（715.550 1 m3/hm2）高出20.67%；在MT處理下，林分蓄積量顯著高于LT和CK處理（P＜0.05），比CK高出10.34%；在LT處理下，林分蓄積量顯著低于CK（P＜0.05）。與2015年相比，HT處理的樹高增幅最大，2015年HT處理的樹高與MT處理差異不顯著，2020年，兩者間的差異顯著，說明隨著樹齡的增長，間伐強(qiáng)度較小的林分桉樹生長可能會(huì)明顯慢于間伐強(qiáng)度較大的林分，間伐強(qiáng)度較大林分的蓄積量與間伐強(qiáng)度較小林分間的差距會(huì)增加，而且林分蓄積量主要由大徑材構(gòu)成，因此，在桉樹大徑材培育中可采用強(qiáng)度間伐措施。

表8 不同間伐強(qiáng)度對(duì)桉樹生長的影響Tab.8 Effects of thinning intensity on growths of eucalypt(2020)

2.3.2 土壤物理性質(zhì)

間伐撫育可以降低土壤容重，提高毛管孔隙度，改善土壤的透氣性，提高土壤持水力。HT處理對(duì)土壤的改良效果最好，隨土層深度的增加，HT處理的土壤容重較CK分別降低了9.57%、13.93%和10.00%；毛管孔隙度較CK分別增加了8.20%、16.01%和35.47%；非毛管孔隙度較CK分別增加了21.22%、0.19%和30.07%；總孔隙度較CK分別增加了11.37%、12.29%和34.33%；最大持水量較CK分別增加了27.86%、27.47%和24.96%（表9）。

表9 不同間伐強(qiáng)度對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響Tab.9 Effects of thinning intensity on soil physical properties

3 結(jié)論

桉樹速生豐產(chǎn)栽培技術(shù)體系由3部分組成，分別為混交林營造技術(shù)模式、桉樹純林林下套種鄉(xiāng)土樹種技術(shù)模式和桉樹純林間伐模式。

混交林營造技術(shù)模式是通過營造混交林，進(jìn)行立地選擇、無性系選擇和林分結(jié)構(gòu)調(diào)控等定向培育措施，實(shí)現(xiàn)生態(tài)經(jīng)營?；旖涣址值纳锪靠杀辱駱浼兞指叱?9.02%，混交可提高土壤肥力。

桉樹純林林下套種鄉(xiāng)土樹種技術(shù)模式是對(duì)桉樹純林進(jìn)行第1次間伐后，根據(jù)適地適樹的原則，套種鄉(xiāng)土樹種紅錐、火力楠和米老排，形成多樹種的混交林，達(dá)到可持續(xù)經(jīng)營、改善林分結(jié)構(gòu)和提高土壤肥力的目的。改培后的混交林中，0～40 cm土層的pH值均高于未改培林分，說明混交能有效緩解土壤酸化的趨勢(shì)；改培后的混交林中，除了全K含量，大部分的其他養(yǎng)分含量均高于未改培林分，可能是因?yàn)槊桌吓?、紅錐和火力楠林下相較于純林有更豐富的草本和灌木腐殖質(zhì)，能提高土壤養(yǎng)分含量。在強(qiáng)度間伐桉樹純林林下套種3種鄉(xiāng)土樹種，桉樹的生長和套種樹種的蓄積量均較好，因此在經(jīng)營多樹種混交林時(shí)，宜選擇強(qiáng)度間伐的桉樹純林。

桉樹純林間伐模式是在營造桉樹純林時(shí)，根據(jù)不同的經(jīng)營目標(biāo)進(jìn)行間伐，形成結(jié)構(gòu)合理、既可生產(chǎn)中小徑材又能生產(chǎn)大徑材的多規(guī)格林分。本研究對(duì)桉樹間伐林分進(jìn)行了5～7年的追蹤調(diào)查，結(jié)果表明，間伐林分的pH值整體上隨著間伐強(qiáng)度的增加而增加，并隨土層深度的加深而增加，說明在桉樹純林中，連栽桉樹導(dǎo)致的土壤酸化現(xiàn)象隨土層厚度的增加而淡化，且隨著林分中桉樹株數(shù)的減少，土壤酸化的趨勢(shì)逐漸減弱。在純林中，適度的間伐強(qiáng)度會(huì)使林分內(nèi)凋落物和林下植被腐殖質(zhì)增多。桉樹大徑材的培育可采用強(qiáng)度間伐，林分主要由大徑材構(gòu)成，間伐7年后的林分蓄積量比對(duì)照林分高20.67%。