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国家重点研发计划项目“桉树高效培育技术研究”2018年度取得的重要进展及成果

2019-01-17

桉树科技 2018年4期
关键词:修枝花序胸径



国家重点研发计划项目“桉树高效培育技术研究”2018年度取得的重要进展及成果

1 重要进展

项目针对桉树人工林发展中良种苗木匮乏、苗木质量不高、栽培区域、栽培模式缺乏引导和一系列生态问题开展了桉树的良种壮苗繁育、高效定向培育、高效可持续经营技术研究,总结出了桉树优良杂交种制种和难繁育桉树无性繁殖技术、桉树大径材和高纤维纸浆材优良品系选择和高效栽培技术、桉树与其他树种混交及桉树产量和地力可持续技术。实现了优良难繁殖桉树组培从实验室到市场的飞跃;大径材密度调控技术效果初显,显著提高了生产量并将缩短传统大径材培育时间;提出了具有林业特色易于推广的桉树林地土壤可持续经营平衡施肥技术,为桉树种植定制了高效、健康、丰产的可持续利用平衡施肥技术。

1.1 良种壮苗繁育模式

针对我国桉树经营中良种苗木匮乏且苗木质量不高的问题,开展了良种壮苗繁育模式研究,解决了桉树良种优质种子高效生产和优良杂交种家系制种技术和难繁育桉树无性繁殖技术问题,突破了难繁桉树无性繁殖的技术障碍,实现了高价值、难繁殖桉树组培从实验室到市场的重大飞跃;其中,大花序桉获得专利2项,目前年产苗木20万株,苗木单价4元·株-1,为普通桉树苗木价格的10倍以上,市场供不应求。

1.1.1 桉树种子高效生产

完成粗皮桉、邓恩桉、大花序桉种子园的建立和改造,进行粗皮桉矮化技术研究、粗皮桉不同世代的遗传特征研究、邓恩桉速生与耐寒性的遗传评价;进行大花序桉苗期表型和抗病性遗传差异研究,新建大花序桉种子园1个。

1.1.1.1 粗皮桉生长与抗风能力在世代推进中的遗传特征变化

为探索粗皮桉重要性状的代间遗传规律,对粗皮桉含244个家系的第一世代、含83个家系的第二世代种源/家系测定林3 a生性状进行了遗传分析。研究发现它们的生长性状、抗风指数等具有如下遗传特征:第一世代的种源间差异极显著(<0.01),而第二个世代的种源间差异常不显著(>0.05),两个世代的家系间差异均显著;抗风指数在第二世代得到显著提高,特别是抗风能力弱的种源。第一世代生长性状的变异系数小于第二个世代、种源和家系的稳定性高于第二世代。两个世代的生长性状、抗风指数的遗传力基本处于中等水平(0.10 ~ 0.30),抗风指数的遗传力都大于生长性状;第二代的遗传力低于第一代;两个世代抗风指数与生长性状间都呈负相关关系,但第二个世代的相关度降低(表1)。此结果将显著提高我国粗皮桉高世代种子园的遗传材料选择针对性、改良幅度的预估准确性,尤其对台风高发区的抗风与速生性的联合改良材料选择具有指导意义。

1.1.1.2 邓恩桉生长、耐寒能力的遗传变异特征

对4.5 a生含170个家系的邓恩桉子代测定试验进行了材积生长、耐寒能力、开花结实情况调查。分析发现,邓恩桉不同来源地、不同家系间的材积生长差异达到极显著水平;耐寒能力在家系间差异显著;而开花结实植株的分布目前没有显著的分布特征。该结果将为邓恩桉种子园的间伐改造、优良速生耐寒遗传材料的选择提供理论依据。根据速生性、耐寒能力的遗传力,该邓恩桉种子园将可以显著提高速生、耐寒能力,有助于我国对该树种的实质性改良。

1.1.1.3 大花序桉种源的早期形态与抗病等特性

以来自澳大利亚的3个种源(49个家系)苗木为遗传材料,研究发现,叶的宽度、叶的长宽比、叶色、抗病能力均在种源间存在显著差异。其中,抗病能力最强的Silver Valley种源叶片显著窄于其他种源、叶长宽大于其他种源。而Mt Amos种源的形态与Helenvale种源极为相似,但其叶色显著深于其他种源(表2)。该结果对确定大花序桉的适生种源具有重要作用,有助于极大缩短选择周期、提高育种效率。

1.1.1.4 桉树杂交制种的组培方式优化

通过利用两树种间正交、反交、回交、测交等6种不同配制类型交配方式,测定了1 ~ 9 a的生长表现。分析发现,不同类型杂交种、不同树龄时的材积生长量均存在显著差异,但保存率差异常不显著。8类树种中,以尾叶桉和巨桉的正交、反交杂交种的速生性最强,产量高于第二组约20%;而巨桉对尾巨桉的测交、尾叶桉、巨桉的自由授粉子代速生性最差,仅为前者的约60%。这个结果对桉树杂交种的组配方式选定的实践、理论建立均有重要意义,为获得具有高杂种优势的杂交组培提供了理论依据。

1.1.2 难繁育桉树无性繁殖

开展邓恩桉、大花序桉、柳桉、蓝桉和直干桉等无性繁殖技术研究,其中邓恩桉、大花序桉和柳桉的组织培养取得突破,成功商品化生产一批无性系。邓恩桉:开展了表型性状优异且适于无性繁殖的基因型选择、外植体选择,建立了4株邓恩桉优树的组培繁育体系,月增殖系数3.5,生根率50%,正在进行生根培养基配方及培养条件优化。为邓恩桉的无性繁殖技术商品化打下扎实基础。

大花序桉和粗皮桉:开展了表型性状优异且适于无性繁殖的基因型选择、外植体选择,建立了4株大花序桉优树的组培繁育体系,初步掌握了大花序桉增殖培养基配方及培养条件,月增殖系数2.5,生根率达到60%。授权了两项发明专利,一种大花序桉的组培快繁方法(ZL 2015 1 0976324.3),以及一种粗皮桉的组培快繁方法(ZL 2015 1 0917805.7)。

柳桉:完成了柳桉优树、外植体选择与培育,初代、增殖、生根等各阶段的培养基配方研制,开展了规模化生产条件下的营养和激素调控、培养条件优化,建立了5株柳桉优树的组培繁育体系,其中2个柳桉优树无性系已能够实现量产,月增殖系数3.2,生根率达到85.7%,可实现柳桉的优良无性系商品化利用。

蓝桉和直干桉:通过野外调查和数据分析,在蓝桉、直干桉的母树林中进行了优良单株的筛选;已从入选的优良单株上采种、进行播种育苗;于2016年11月和2017年4月分别进行苗木表现调查,采用标准差法和观察法相结合的方法开展超级苗选择标准的研究,初步选出了一定数量的超级苗,现着手其无性繁殖技术研究。

1.1.3 桉树苗木标准化生产

开展了桉树苗期生长的水分、养分需求研究。按设定的养分和水分梯度对盆栽30个桉树无性系苗木进行施肥、浇水处理,其中采用穴施方法进行施肥,利用TDR300土壤水分测定仪每2 ~ 3 d定期测量土壤中的水分含量,以控制每个控根器容器内的水分和养分量。缓苗期结束后每月调查其生长指标,连续完成了14个月的生长调查。

现阶段结果表明:水分、养分下生长差异的检验是极显著的。对地径性状而言,水分和养分互作不显著,其他性状两者的互作达到了显著和极显著的水平。方差分量结果显示,除地径外,其他性状的无性系方差分量达到了极显著水平,不同无性系在水分处理间不显著。不同无性系在树高性状上的养分处理间达到了极显著水平。

1.2 高效定向培育模式

针对桉树传统经营培育过程中相关的栽培模式缺乏引导,盲目扩大栽培区域,最终导致林分质量不高、效益低下等问题,开展了桉树高效定向培育模式研究,解决了桉树大径材和高纤维纸浆材优良品系选择技术和大径材提质增效培育技术,对不同桉树品种在中国南部的适生地理区域进行了预测,建立了双参数威布尔单峰的正偏态分布函数预测大径材直径分布,预测出培育尾巨桉大径材的最短时间比传统培育缩减30%,判断出立地指数Si 24以上,林分密度控制在200 ~ 400株·hm-2,可极大提高桉树大径材培育效率。

1.2.1 桉树栽培区分类

建立了桉树栽培区气候数据库;基于气候因子数据,结合桉树现有分布数据,利用最大熵模型MaxEnt和ArcGIS空间分析技术,对12个不同桉树品种在中国南部的适生地理区域进行了预测,分析了不同树种的气候适宜性,筛选出影响树种适生区分布的主要生态因子。

1.2.1.1 中国南部不同桉树适生地理区域分布

大花序桉、柠檬桉、托里桉、粗皮桉、尾叶桉、细叶桉适生区主要分布在东南沿海,具体分布格局因树种不同有所差异;巨桉除沿海地区外,在四川南部的适生性也很强;赤桉、柳桉在我国东南沿海及沿海向内陆的辐射地区也有一定适生性;蓝桉、史密斯桉在云南的适生性较强。此外,赤桉、大花序桉、巨桉的最适生区面积最大,树种的最适生区面积均超过16.28 × 104 km2,其中又以赤桉在南方省区的分布范围最广。

1.2.1.2 主要造林树种气候适应性指标的遴选

大花序桉、柠檬桉、尾叶桉、邓恩桉、细叶桉、托里桉潜在地理分布的主要影响因子是年平均气温、最冷月平均气温、最热月平均气温等温度因子;影响赤桉适生性分布的主要因子为大于10℃积温等热量积累因子;海拔高度对粗皮桉、巨桉、蓝桉、柳桉、史密斯桉适生区分布的影响较大。

1.2.2 桉树立地类型划分

采用连续12 次16 a生标准地的观测数据,以模型H=a+b/(c+A)作为导向曲线,标准年龄为7 a,编制了巨尾桉立地指数表;基于世界土壤数据库(HWSD,http://www.fao.org),在不同桉树品种南方省区的气候适宜性划分基础上,引入地形、土壤因子从宏观层面进行了柠檬桉立地类型划分;编制了《标准地调查规范》,统一调查标准,确定完成时间节点,将利用固定的100个标准地资料估计地位指数曲线。

1.2.2.1 桉树立地指数表编制

编制立地指数的数据主要来源于广西东门林场,苗木为尾巨桉无性系(DH32-13)扦插苗。在试验林设立固定标准地,每个试验小区面积0.04 hm2(20 m × 20 m),共计144 个标准地,小区之间间隔4 m;收集了造林后1、2.25、3.08、3.5、4.17、5.17、6.25、7.33、8.25、9.17、12 和16 a 共12 次每木检测的生长数据,包括标准地内每木的树高和胸径、标准地内5 株优势木平均高和平均胸径。选用6 种综合数学模型,最后确定模型=+/(+)的拟合结果较好,作为编制立地指数表的导向曲线,最后根据研究的导向曲线模型得到尾巨桉的立地指数(表3)。

根据本研究结果和相关标准的要求推断,培育桉树中径材的立地指数要求不应小于20,而培育桉树大径材的立地指数要求不应低于24。在已提交的林业行业标准《桉树大径材培育技术规程》中规定,桉树大径材的概念:胸高直径达到28 cm及以上的林木;中径材:胸高直径在16 ~ 26 cm的林木;要求的中径材立地指数20以上、大径材立地指数24以上。

表3 巨尾桉立地指数表

1.2.2.2 桉树立地类型划分

在柠檬桉气候适宜性划分基础上,引入土壤、地形数据集,利用最大熵模型MaxEnt从宏观层面得出柠檬桉立地类型划分结果。

研究共选取33个环境变量,包括19个生物气候因子、10个土壤因子、3个地形因子和1个太阳辐射因子,数据来源于世界气候数据库(https://www.worldclim.org)和世界土壤数据库(HWSD,http://www.fao.org)。采用SPSS软件的pearson相关性和PCA主成分分析对33个变量进行预处理。如,当Bio3和Bio2相关系数=0.804时,Bio3和Bio4之间=-0.913,此时去掉Bio3,留下Bio2和Bio4。结合主成分因子贡献率及因子间的相关性分析,最终确定19个环境变量,用做柠檬桉立地类型划分的环境数据。

模型计算得到包含柠檬桉存在概率的ASCII文件,在ArcGIS中将其转换为栅格格式。存在概率值范围0 ~ 1,概率值越高,物种可存活概率越大,参考IPCC第五次评估报告中对“可能性”的表述,依次定义0 ~ 0.33为不适生,0.33 ~ 0.66为适生,>0.66为最适生,绘制出当前气候情境下柠檬桉的立地类型划分图。柠檬桉当前总适生区主要分布在东南沿海,为丰水热带和南亚热带区,南岭以南的低海拔东南丘陵地带,主要范围18.5° ~ 26.9°N、105.6° ~ 121.9°E。其中,最适生区主要范围为19.4° ~ 26.2°N、106.8° ~ 121.5°E,具体主要包括广东清远、广州、湛江、肇庆,广西南宁、贵港,福建漳州、泉州。此外,在云南沅江中下游(23.1° ~ 24.6°N、101.3° ~ 103.3°E)和四川盆地东南部靠近长江(28.6° ~ 30.4°N、104.8° ~ 106.7°E)局部小生境也出现适生区。

1.2.2.3 桉树生长量数据库的建立

立地类型划分及评价工作从2016年下半年开始已经实施,统一了调查标准;确定完成时间节点。编制了《标准地调查规范》:

1、标准地编号: _______________________

[-省简称---单位编号—标准地流水号码]

2、行政区域位置:_______省(市)_________县_______镇________村

3、地理位置:东经_____度、北纬______度

(保留3位小数点;1度为60分、1分60秒)

4、地形:海拔______米、坡度____度、坡向___及坡位______。

5、桉树(品系)名称:_____________________;

6、造林时间:________年________月;

7、调查时间:____________年________月。

8、主要造林技术措施:整地规格____、初植密度___、NPK施肥__次数和施肥量__、抚育次数___。

9、标准地面积400 m2(20 m × 20 m)。

10、单位编号:

单位名称单位编号单位名称单位编号 国家林业和草原局桉树研究开发中心01云南省林业科学院09 广西壮族自治区林业科学研究院02湖南省森林植物园10 中国林业科学研究院热带林业研究所03广西斯道拉恩索林业有限公司11 四川林业科学研究院04西南林业大学12 广东省林业科学研究院05中林集团雷州林业局有限公司13 福建省林业科学研究院06广西国有东门林场14 中南林业科技大学07漳州市林业科学研究所15 华南农业大学08广东华扬环境科技有限公司16

1.2.3 大径材定向培育技术模式

1.2.3.1 优良桉树大径材树种选择

①大径材树种材性

对细叶桉(1989)、赤桉(1989)、巨桉(1990)、尾叶桉(1991)、粗皮桉(1989)、大花序桉(1989)6种大径级桉树木材的解剖特性、主要物理力学性质、干燥特性、机械加工性能以及涂饰性能进行全面测试,其初步结果如下(表4):

从解剖特性看,纤维较长,壁腔比较大的木材材性更为成熟稳定,大花序桉最优,综合排序如下:大花序桉>赤桉>细叶桉>粗皮桉>尾叶桉>巨桉,大花序桉、赤桉和细叶桉的枝丫材等加工剩余物更适用于造纸及纤维板生产原料;

从物理性质看,木材的干缩对木材的加工利用具有直接的影响,木材干缩率越小,翘曲、变形越小,其稳定性越好,6种桉树木材从湿材到气干材的体积干缩率从小到大排序为:大花序桉>赤桉>粗皮桉>巨桉>尾叶桉>细叶桉,大花序桉最优,赤桉次之;

对6种桉树的力学性能进行分析,其综合强度均为高等级,大花序桉表现最优,排序为:大花序桉>尾叶桉>细叶桉>粗皮桉>巨桉>赤桉,大花序桉、尾叶桉和细叶桉原木或原条更适合用作木结构建筑物的屋架、柱子、横条、木桥梁、承重地板、家具横梁及腿、矿柱、电杆等承重结构构件用材。

从干燥速度看,尾叶桉、巨桉、赤桉、大花序桉、细叶桉5个树种干燥速度较慢,均属难干类木材;而粗皮桉干燥速度慢,属于较难干类木材;从干燥缺陷看,尾叶桉、巨桉、赤桉、大花序桉、细叶桉的干燥缺陷均很严重,粗皮桉的干燥缺陷较为严重。

6种桉树木材机械加工性能(刨削、砂光、钻孔、铣削、开榫、车削)综合评定结果排序依次为:尾叶桉>巨桉>赤桉>大花序桉>细叶桉>粗皮桉,尾叶桉、巨桉和赤桉在实木家具、实木地板等实木化加工利用中表现更优。

木材涂饰可提高木材的附加值,当使用硝基外用清漆和聚氨酯清漆时,排序依次为:尾叶桉>巨桉>大花序桉>细叶桉>粗皮桉>赤桉(尾叶桉最优)。当使用醇酸树脂清漆时,排序依次为:大花序桉>尾叶桉>巨桉>赤桉>细叶桉>粗皮桉(大花序桉最优)。大花序桉、尾叶桉和巨桉在制作家具的涂饰工段中表现更优。

②大径材树种养分利用效率

对9个大径材树种的营养元素养分利用率差异进行研究。试验地设置于广东省湛江市南方国家级林木种苗示范基地(21°30′N,111°38′E),面积0.8 hm2;大径材树种包括:尾叶桉、巨桉、窿缘桉、细叶桉、大叶桉、赤桉、粗皮桉和托里桉,选择长势基本一致、无病虫害、健壮,苗高约20 cm的当年生苗。

本试验种植面积共0.8 hm2,含27个小区,每树种3个重复小区,50株一个小区,每个小区均设置5株作为对照(CK,不施肥),其余为施肥试验处理。2016年3月穴状整地(50 cm × 50 cm × 40 cm),株行距2 m × 3 m,穴内施用氮、磷、钾6:12:6比例的桉树专用基肥,施肥量225 g·株-1。养分吸收效率计算公式:养分吸收效率=[施肥处理N(或P、K)累积量-CK的N(或P、K)累积量]/施用N(或P、K)总量×100%。

a. 9种大径材桉树及其器官生物量

9种桉树的生物量中,赤桉总生物量最大(711.20 g·株-1),其次是托里桉、粗皮桉、巨桉、大叶桉、细叶桉、尾叶桉和大花序桉,窿缘桉的总生物量最小。各器官生物量分配比:树根12.39% ~ 35.96%,树干20.42% ~ 37.98%,树皮4.91% ~ 10.23%,叶片22.26% ~ 40.07%,树枝7.82% ~ 20.53%。桉树各器官生物量分配总体上为叶片、树干大于树根、树皮和树枝,生物量最大的赤桉根部生物量分配比较大(35.82%)。

b. 9种大径材桉树营养元素累积量

不同树种中赤桉氮、磷、钾素累积量最大,分别为1.14 g·株-1、0.10 g·株-1、1.46 g·株-1。树干以赤桉的氮素和钾素的累积量为最大,以托里桉磷素的累积量为最大;树皮磷素和钾素均以赤桉的累积量为最大,氮素以托里桉的累积量为最大;叶片氮素和钾素均以赤桉的累积量为最大,以托里桉磷素的累积量为最大;树枝以托里桉的氮素、磷素、钾素的累积量为最大。

c. 9种大径材桉树的养分利用效率

表5展示了9种桉树的养分吸收效率,氮素吸收效率范围0.80% ~ 7.69%,其中以赤桉最高(7.69%),是平均值的2.84倍;托里桉、细叶桉、巨桉次之,窿缘桉和大花序桉吸收效率较差,比平均值低30.6% ~ 70.5%,大花序桉氮素吸收效率最低。磷素吸收效率范围0.11% ~ 1.32%,其中赤桉和托里桉较高,是平均值的2.28和2.10倍,窿缘桉和大花序桉的吸收效率最低。钾素吸收效率范围0.61% ~ 10.38%,赤桉吸收效率最高,为10.38%,为平均值的3.13倍,大花序桉最低。

本研究表明,氮、磷、钾吸收效率在树种水平上存在差异,其中赤桉3种元素吸收效率均最高,大花序桉均最低。

1.2.3.2 空间结构调控技术

①初植密度调控

本研究以广西东门林场192个月生72个固定样地的尾巨桉为研究对象,分析了4种林分造林密度,6种不同立地指数和11个林龄对林分直径分布的影响;进一步对同林龄的样地进行三参数正态混合分布、Gamma分布、Johnson Sl分布、Johnson Su分布等函数拟合,最终确定适合桉树大径材培育的林分直径分布函数。采用直径分布预测模型确定林分因子的最低限制水平,并预测林分直径分布。

试验材料为尾巨桉(DH32-13),4种林分造林密度分别为667、883、1 250、1 667株·hm-2,6种不同立地指数分别为20、22、24、26、28、30,总面积2.67 hm-2。寻找有代表性样地,每个密度设置6个固定标准地(对照3个),标准地面积400 m2(20 m × 20 m),小区内林木生长整齐、保存率高;标记固定样地,设固定桩,画位置图。在11个不同月龄生长阶段进行了林分每木调查,调查月龄分别为27、37、42、50、62、75、88、99、110、144、192月。每年抚育施肥一次;追肥。

a. 最优林分直径分布函数选择

通过对不同林龄的样地,就林分直径分布选择三参数正态混合分布、Gamma分布、Johnson Sl分布、Johnson Su分布、威布尔分布、正态分布、对数正态分布、极值分布(Extreme Value)、广义对数分布、Johnson Sb分布、指数分布、二参数正态混合分布等函数拟合,发现479个林分数据适用威布尔分布函数,占总样地数的60.5%,比重最大,选定威布尔两参数分布函数为桉树林分直径分布模型拟合函数的最佳函数。

b. 直径分布动态模型构建

分别就每一个样地采取随机数据抽取其中的75%数据(14 000个立木数据),用于威布尔拟合,分别获得每个样地拟合分布函数的威布尔参数α(尺度)、β(形状)的值。结果表明,威布尔两参数所建模型有效,均达到极显著水平,威布尔参数α模型的调整R=0.902 4,均方根误差1.111 3,β模型的调整R= 0.458 2,均方根误差3.071,相对较高。模型主效应大小为:林龄>林分密度>立地指数,表明林龄是影响林分直径最重要的因子,其次是林分密度。

c. 桉树大径材培育模拟

根据上述拟合的威布尔分布动态模型,获得不同林龄、林分密度、立地指数下的分布动态模型α、β两参数以及对应的概率密度,对余下数据(约4 500个)计算各个样地不同立木的直径理论值,并与实测值进行比较。将图1的模型预测值与实测值进行回归分析,结果发现所获得模型预测值与实际值呈显著正相关(<0.001),相关系数为0.926,回归方程为:实测值= 0.070 862 5 + 0.992 751 9×模型预测值,线性模型有效(=4345.7213,<0.001),威布尔分布模型能很好地反映出林分直径。

依据威布尔参数模型,分别进行10 000次随机模拟不同林分因子组合下DBH分布情况,获得不同林分因子的直径分布分布(表6),随机模拟结果表明,大径材林分占60%以上,其林分平均直径需在28.5 cm以上(概率为1.0)。根据林分分布情况,考虑生产实际,立地指数Si选择24以上,林分密度控制在200 ~ 400株·hm-2,可缩短大径材培育周期,可以提高桉树大径材培育效率,获得高质量的桉树大径材林分。

图1 模型预测值与实测值散点图、线性方程及分位数密度等高线

表6 桉树大径材林分因子预测

②间伐技术

间伐是人工林培育的重要措施,通过间伐可及时调整林分密度,减少植株对光、水、肥资源的竞争,促进桉树生长,改善材质性状。本研究在我国粤中北、桂中、桂南、闽南、湘南5个地区共选取7个试验点(表7),测试不同间伐强度对桉树胸径、 株高、材积生长的影响,以筛选最优间伐模式。

寻找有代表性样地,每个处理设置6个固定标准地(对照3个),标准地面积400 m2(20 m × 20 m);处理共计45个标准地;标记固定样地,设固定桩。本底调查,立木调查,树高、胸径、冠幅、枝下高;间伐按照试验设计要求进行(表8);用不同的颜色喷漆标记需要保留和砍伐的林木,采伐株在登记表上标记已砍伐;年度调查时间每年10月至12月初。每年抚育施肥一次,每年4月前追肥,每株每侧500 g NPK复合肥。

表7 试验点造林基本情况

表8 间伐试验设计

a. 不同间伐强度对尾巨桉胸径、树高、材积增长速率的影响

表9、表10和表11分别展示了7个试验点尾巨桉在7种不同间伐强度下的胸径、株高和单株材积增长速率。在间伐后的生长时期内,7个试验点中有5个试验点以处理1 (200 株·hm-2)的胸径、株高、单株材积量的增长速率均为最大,处理2 (300 株·hm-2)次之,因而这两种处理的大径材培育效果更明显;不同试验地点中,广西东门林场华侨分场、福建九龙岭、广西东门林场雷卡分场的胸径、株高、单株材积量增长速率相对大,这3个试验点的立地质量更佳。

间伐技术大径材培育效果中,胸径增长速率排名前三的为福建九龙岭处理2>福建九龙岭处理1>广西东门华侨处理1;株高增长速率排名前三的为广西东门雷卡处理1>广西东门雷卡处理2>福建九龙岭处理2;单株材积量增长速率排名前三的为广西东门华侨处理1>福建九龙岭处理2>福建九龙岭处理1。

表9 不同试验点尾巨桉胸径增长速率 cm·月-1

注:CK代表不间伐,处理1、2、3、4、5、6、7的间伐保留密度分别为200、300、400、500、600、700、800株·hm-2。下表同。

表10 不同试验点尾巨桉株高增长速率 cm·月-1

表11 不同试验点尾巨桉单株材积量增长速率 m3·月-1

③修枝技术

在广宁北市林场开展了修枝试验。以1 a生尾巨桉人工林为研究对象,设置系列强度处理开展修枝试验,调查不同修枝处理当年及3 a生尾巨桉的生长表现,从而探讨尾巨桉人工幼林的最佳修枝强度。

试验用苗取自南方国家级林木种苗示范基地,选取生长相对一致的尾巨桉无性系(DH32-29)轻基质网袋苗。试验地内采用对比试验设计,每块试验地内均设置5个标准样地,分别对应5种试验处理:CK(CK)、轻度修枝(剩余冠长占树高的4/6)、中度修枝(剩余冠长占树高的3/6)、强度修枝(剩余冠长占树高的2/6)、重度修枝(剩余冠长占树高的1/6)。

每块试验地均设置保护行,标准地的东西方向均增加保护行一行,南北方向均设置2行保护行保护行的设置均与试验地内的处理一致。每种处理设置3个重复,每个重复占地0.22 hm2,共计3.4 hm2。分别于修枝处理后4月、7月、28月、36月进行树高、胸径、冠幅以及LAI等指标进行测定。

a. 不同修枝强度对尾巨桉胸径和树高生长的影响

从表12可见,不同修枝程度情况下D4胸径以2/6修枝强度最佳,达到11.20 cm;其次是3/6修枝,最差是CK处理,且各处理间无显著差异。D7胸径以3/6修枝最佳,1/6修枝最差,各处理间差异不显著。D28胸径排序为3/6修枝>1/6修枝>4/6修枝>2/6修枝>CK,CK处理与3/6修枝处理间差异显著,其他各处理均无显著差异。D36胸径排序为4/6修枝>2/6修枝>1/6修枝>3/6修枝>CK。

表12 不同修枝强度对尾巨桉胸径的影响

不同修枝强度尾巨桉树高排序:H4 和H7树高排序均为2/6修枝> CK >1/6修枝>3/6修枝>4/6修枝,H28树高排序为1/6修枝> 4/6修枝>3/6修枝> 2/6修枝> CK,H36树高排序为CK >1/6修枝> 2/6修枝>4/6修枝>3/6修枝。

表13 不同修枝强度对尾巨桉树高的影响

在不同强度修枝处理后3个月中尾巨桉南北冠幅有一定的增长,其中最佳处理为CK,达到0.59 m,其次为2/6修枝处理,达到0.54 m。其后处理28月调查冠幅有所缩减,在36月调查时有所增长,因为修枝处理的影响。

叶面积LAI指数的大小直接关系到林分同化光能的数量,直接关系到生产力的提高。修枝后28月调查叶面积LAI指数最高为CK处理,排序为CK>1/6修枝>3/6修枝>2/6修枝>4/6修枝。修枝后36月调查LAI指数排序为CK>2/6修枝>3/6修枝>4/6修枝>1/6修枝。

1.2.3.3 林下经济植物套种模式

在湛江遂溪县岭北镇南方种苗基地,3.34 hm28 a生尾巨桉大径材林间伐试验林林下种植经济作物,已完成林分基本调查。

①不同郁闭度对林下生长的影响

在不同郁闭度的桉树林下开展7种经济作物(草珊瑚、树菠菜(卡亚)、小粒咖啡、大叶女贞、香兰叶、迷迭香、辣木)栽培试验,探讨适宜林下经济作物生长的林下环境条件。通过保存率调查,结果显示香兰叶和草珊瑚保存率较差,因为桉树的郁闭度小于50%。卡亚保存率最佳,达到100%,说明卡亚对于郁闭度反应不敏感。

表14 南方种苗基地林下经济试验桉树本底调查

②7种经济作物种植对桉树生长的影响

通过7种经济作物的种植,在针对不同作物采用不同抚育措施下,探讨其对桉树生长的影响。树高和胸径生长最佳处理为I-1(卡亚),为林下种植树菠菜处理(表15)。初植密度调控、间伐、修枝、林下经济套种技术试验点情况见表16。

表15 南方种苗基地林下经济试验桉树生长量调查

表16 不同培育技术试验点情况

1.2.3.4 大花序桉和粗皮桉培育

①大花序桉和粗皮桉大径材培育

大花序桉树干通直,生长快,后期生长优势非常明显,适合培育大径材。其材质结构紧密,比较坚硬,是很好的家具和建筑用材。在东门林场培育的25 a生大花序桉共9 hm2,每公顷保存林木为360株;平均胸径29.2 cm,最大胸径58.0 cm,中径材(16 cm≤D<26 cm)林木比例占26.9%,大径材(D≥26 cm)林木比例占66.4%;平均树高26.5 m,最高树高达36 m;平均单株材积量0.96 m3,最大单株材积量达3.80 m3;平均每公顷蓄积量约1.54 m3,按75%的出材率,预计出材量达255 m3·hm-2,预估大花序桉木材市场价格5 000元·m-3,试验林大花序桉木材产值达127.5万元·hm-2。同时期培育的25 a生粗皮桉面积2.5 hm2,现保存率约30%。

②大花序桉苗木培育

东门林场对桉树大径材树种大花序桉和粗皮桉进行组培繁育技术研究,并取得突破性进展,获得大花序桉和粗皮桉组培快繁方法的授权专利2项。《一种大花序桉的组培快繁方法》(专利号:ZL201510976324.3)和《一种粗皮桉的组培快繁方法》(专利号:ZL201510917805.7)。依托成果专利,开展大花序桉和粗皮桉组培苗生产,目前推广种植大花序桉组培无性系1个和粗皮桉组培无性系1个。

③大花序桉密度栽培

大花序桉密度栽培试验林,位于雷卡分场9林班27小班,面积6.6 hm2,2017年2月份完成种植,造林采用大花序桉实生种子苗,种批编号1212号。

试验分6个密度小区,密度依次为4.0 m × 1.5 m,4.0 m × 2.0 m,4.0 m × 2.5 m,4.0 × 3.0 m,4.0 m × 4.0 m,4.0 m × 5.0 m,每个密度小区各13行,外围2行。2018年3月份进行“最佳施肥配方设计”试验样区布置及本底数据测定。已完成施肥3次,除草抚育3次,人工修枝1次。试验采用L16(45)正交设计;3次重复、合计48个小区,每个小区观测小区面积400 m2,20 m × 20 m。

1.2.3.5 桉树大径材培育模式

桉树大径材培育模式由最适气候栽培区划分、最优树种选择、最佳空间调控技术、林下经济植物套种技术集成而得。在最适气候栽培区划分方面,不同桉树品种的潜在适生区主要包括东南沿海、四川南部、云南,具体分布格局因树种不同有所差异;细叶桉、巨桉、赤桉、大花序桉的适生区面积较大,赤桉的分布范围最广;最优树种选择方面,大花序桉、赤桉的解剖特性、物理性质、力学性能更优,赤桉的养分利用效率最高,在树种选择方面可优先考虑这2个品种;空间调控技术方面,林分初植密度控制在200 ~ 400 株·hm-2,可缩短大径材培育周期,可以提高桉树大径材培育效率,获得高质量的桉树大径材林分;间伐处理至密度为200 株·hm-2的林分桉树胸径、株高、单株材积量的增长速率均为最大,300 株·hm-2处理次之,这2种间伐处理的大径材培育效果更明显;不同生长时期的最优修枝处理高度不一致,应针对早期、中期、晚期不同生长时期选择最优的修枝强度;林下经济植物套种技术方面,在热带地区推荐作物为卡亚、女贞、大粒咖啡。

培育模式中,密度控制技术使桉树生产量提高20%。通过桉树品系和立地选择、密度和林分结构调控等形成的桉树定向培育技术,使桉树径级提高了39.4%,生产量提高了34.6%,每公顷效益提高了30%以上。

1.2.4 高纤维纸浆材培育模式

1.2.4.1 桉树纸浆材林立地类型划分及其评价

针对华南热带多风沿海台地、桂粤中部低山丘陵和南亚热带滇南亚高山纸浆材林栽培区,通过限制因子台风、极端最低温和立地(土壤深度、腐殖质层厚度和养分)等系统资料和林分生长的调查划分纸浆材林栽培区立地类型,开展纸浆材产量与立地质量的评价,及其评价指标体系的构建。立地类型划分以标准地调查法开展研究,在3种立地类型区获得350个标准地的样地资料及不同年份的桉树生长资料。

①沿海台风影响地区

海南、雷州半岛及广西南部属于沿海台风影响地区。沿海台地区受台风影响大,要求桉树无性系为尾细桉等LH系列抗风性较强品系。在单一无性系示范林中建立标准地收集立地资料、土壤和木材样品。本区域建立标准地150个,其中海南50个,雷州半岛50个,广西北海50个。

②低山丘陵区

广西东门林场、广东西江林场属于桂粤中部的低山丘陵区。桂粤中部低山丘陵区受台风影响小,因此示范林选用的桉树无性系主要集中在生长快的DH系列无性系。通过标准地的建立收集本地区立地资料及分析样品。本区域建立标准地100个,其中广西东门林场50个,广西西江林场50个。

③亚高山区

云南普洱、景谷等属于亚高山区。云南高原南部亚高山区营建示范林选用的桉树无性系除选择适应高海拔的本地无性系外,亦选择适应广的DH系列无性系。标准地建立也为立地资料收集及样品采集奠定了基础。本区域建立标准地50个,主要在普洱市范围内。

立地类型划分及评价工作从2016年下半年开始已经实施,按照计划在以上区域确定调查面积及标准地数量,并于2017年2月完成标准地调查和取样方法的各项指标设定及数量和质量指标。2018年中期考核前通过仪器准备及调查安排,已经完成标准地114个,占总标准地32.57%,目前试验基地及其周边均已开始标准地调查和解析木,记录样方中的样木、土壤水分测定、圆盘切割和解析木采集以及林下植被情况。在华南不同省区选定了不同试验点,在各试验点展开海拔、坡度、坡向、坡位、造林时间、造林密度、树高、胸径、取优势木圆盘及木样、代表性土壤取样及土壤水分含量、林地凋落物及林下植被情况调查,同时展开对优势木样木的分析工作。立地类型中标准地调查及木样的获取,为桉树纸浆材林定向培育技术及高效栽培模式研究提供理论基础和依据。

1.2.4.2 高纤维纸浆材新品系筛选与立地匹配研究

在华南热带多风沿海台地、桂粤中部低山丘陵和南亚热带滇南亚高山纸浆林栽培区,开展高纤维纸浆材新品系区域性多地点试验,分析新品系与立地环境的匹配性;选择1 ~ 2 个典型立地类型,以高得率优良家系(新无性系)+有效(土壤容重、坡度)整地方式 + 适宜密度 + 测土配方施肥等高效栽培技术集成,构建产量潜力最大化经营模式。目前在云南、广西、海南及广东湛江及西江等地已经完成相关试验林的营建,面积15.7 hm2。

①高纤维纸浆材新品系筛选

a. 台风区新品系筛选

在纸浆材生产企业中林集团雷州林业局有限公司进行了大量的纸浆材无性系测定,筛选出与立地匹配且高纤维产量的优良无性系。试验林:纪家后郎林队于2012年4月建立21个无性系测定林,该林分遭受12 ~ 17级台风“威马逊”后全部倒伏,在台风过后1周内对倒伏试验示范进行了抽样现场调查,获得了台风刚过后林分生长的基本数据;结合台风前的生长补充数据,得出表现最好的3个无性系分别是DH3226F2,DH3228和GR518,其平均单株材积分别为0.035 78 m3,0.033 62 m3和0.033 60 m3。

b. 低山丘陵区新品系筛选

在广东西江林场、广西东门林场进行了大量适宜生产纸浆材的桉树无性系生长和林分保存情况测试分析,筛选出性状优良的无性系。在西江林场营建了包含21个无性系的测定林,株行距3 m × 2 m,10株小区5次重复,生长1年后该林分保存率为90%,无性系平均树高4.25 m,胸径4.05 cm,单株材积达0.002 86 m3。无性系中树高生长排名前5的是雷44、雷22、雷43、DH3226和DH3243;胸径生长排名前5的是DH3228、DH3226、雷44、卢氏1和雷22;单株材积量排名前5的是DH3228、DH3226、雷44、卢氏1和雷22,其值为0.003 90 m3、0.003 88 m3、0.003 75 m3、0.003 73 m3和0.034 7 m3。因此在西江林场桉树生长早期,性状优良的品系为DH3228、DH3226、雷44、卢氏1和雷22号。

在广西东门林场雷卡分场营建包含19个无性系的测定林,株行距3 m × 2 m,5株×4排小区4次重复,1年后该林分保存率为89.26%,平均树高4.22 m,胸径4.15 cm,单株材积达0.002 65 m3。无性系中平均树高生长排名前5的是雷43、DH3226、EC244、雷44和EC224;平均胸径生长排名前5的是EC244、EC245、EC232、雷43和DH3226;平均单株材积生长排名前5的是雷43、EC245、EC244、DH3226和EC232,其值分别为0.003 72 m3、0.003 55 m3、0.003 52m3、0.003 29 m3和0.031 6m3。东门林场无性系早期生长中,较优良的品系是雷43、EC245、EC244、DH3226和EC232。

对于西江和东门两个桂中/粤中地区,从早期生长看,无性系DH3226是在两个地点低山丘陵区生长情况均较好的品系,值得今后持续种植。

c. 亚高山区新品系筛选

在云南宁洱卫国林业局小黑江林场营建包含13个品系的测定林,株行距3 m × 2.5 m,10株小区10次重复,树木生长1年后该林分保存率96%,平均树高6.69 m,胸径6.78 cm,单株材积达0.012 8 m3。13个品系中平均树高生长排名前3的是GL-9、DH3327和DH3213;平均胸径排名前3的是GL-9、DH3213和DH3327;平均单株材积排名前3的是GL-9、DH3213和DH3327,其值为0.017 87 m3、0.017 68 m3和0.016 07 m3。小黑江林场亚高山区无性系早期生长中,较优良的品系是GL-9、DH3213和DH3327。

②品系立地匹配

测试了15个桉树无性系在雷州纪家镇、崇左东门镇、梧州城东镇、江门新会市和南宁老虎岭5个不同立地条件下的生长情况,分析不同无性系的保存率和材积量生长指标在不同立地环境中的差异,综合得出适应不同立地类型的最佳立地匹配方式。平均材积表现最好的是雷州纪家镇(79.1 dm3),其次是南宁老虎岭(50.6 dm3)、崇左东门镇(46.2 dm3)、梧州城东镇(36.8 dm3)和江门新会市(19.1 dm3)。共同测试无性系(1401 ~ 1409)在纪家镇的材积生长量明显优于其它4个试验点。生长表现最差的是江门新会市试验点,东门镇和老虎岭两个点的生长表现较为接近。

从保存率来看,5个试验点中老虎岭的值最高(86.4%),其次分别是东门镇(82.3%)、城东镇(75.8%)、新会市(65.5%)和纪家镇(52.1%)。从平均产量来看,同样为老虎岭最优(44.4),其次为纪家镇(42.8),之后分别是东门镇(38.8)、城东镇(28.3)和新会市(12.4)。虽纪家镇试验点保存率最低,但其产量指数却在5个试验点中排名第二,说明纪家镇测试的无性系的整体生长表现远优于其它试验点(表17)。

从无性系表现来看,5个试验中无性系1409(细叶桉Í尾叶桉)都具有稳定的优良表现,在所有立地其材积和产量都名列前三,保存率也都很高,该品系表现最优。无性系1406(尾叶桉Í细叶桉Í巨桉)材积和产量指数在纪家镇试验点排名第三,在新会市排名分别为第四和第五,在老虎岭的排名分别为第一和第二,其保存率都处于平均水平。无性系1415(巨桉)材积和产量在东门镇分别排名第四和第三,在老虎岭排名均为第四,其保存率也处于平均水平。无性系1402(尾叶桉Í细叶桉)的产量在新会市和城东镇的排名分别为第一和第五,保存率较高。

对测试无性系生长、保存率及其产量指数的统计分析表明,各无性系各项指标在不同环境中存在很大的差异。表17展示了基于无性系胸径和树高的多水平方差分析结果,可以看出,无性系的胸径和树高的差异在立地、无性系及立地和无性系互作水平均达到极显著水平,即立地条件、无性系基因型及立地和无性系互作效应都是决定无性系胸径和树高差异的主因子。

表17 无性系在5个试验点的保存率、产量指数及其排名

注:Sur:保存率;Yin:产量指数(=平均材积*保存率),R:按Yin的排名。

除对15个桉树无性系在雷州纪家镇、崇左东门镇、梧州城东镇、江门新会市和南宁老虎岭5个不同立地条件下进行了生长立地匹配研究外,在雷州林业局也建立了4 hm2三个地点的品系与立地匹配试验林开展立地匹配研究。在参试的20个无性系中,排名前5的分别是雷44、雷43、雷22、雷40和CM1509,树高均超过4 m;在无台风影响的情况下保存率最高的分别是DH3229、JJ1411和雷40,均超过98%。

综合上述多个地点的桉树无性系与立地匹配的试验研究。从生长角度上看,沿海台风区、桂粤中部丘陵区和滇南亚高山区,与各自立地相匹配的无性系或家系均为经过选育和推广的纸浆材无性系,在目前栽培和提高纸浆林产量的定向培育技术基础上,采用各地更速生和抗逆性好的无性系,是高纤维纸浆材获得的最优方式。通过早期选择、持续观察和后期确选后得到的适应不同生态区域与立地匹配的优良家系/无性系是今后推广的首选。通过早期选择,初步确定:沿海台风区首选EC121、GR518和雷22等抗风速生无性系;桂粤中部丘陵区可选择DH系列如DH3226等生长稳定但不是最速生的尾巨桉无性系,粤中地区首选无性系DH3228、DH3226、雷44、卢氏1和雷22,桂中地区可选择雷43、EC245、EC244、DH3226和EC232;滇南亚高山区首选无性系GL-9、DH3213和DH3327;对于同时在多个地点种植的无性系,可选择具有普适性、抗风和速生性的无性系1409 (细叶桉×尾叶桉)。

1.2.4.3 纸浆材高产培育技术及最佳轮伐期确定

以尾细桉LH1、尾巨桉DH32 系列和巨尾桉DL9为对象,在纸浆林主栽区(沿海多风台地、桂粤中部丘陵和云贵高原亚高山纸浆林区)选择1 ~ 2个典型立地类型,在树木5 ~ 6 a生时开展30% ~ 50%的抚育间伐、砍杂除萌+ 追肥与不追肥(对照)多种高效栽培措施研究;开展纸浆林连年生长量与年均生长量的相关分析,确定高得率纸浆材最佳轮伐期。目前在云南、广西、海南及广东湛江及西江等地已经完成相关试验林的营建,营建面积由原计划52.7 hm2变为实际营建的47.8 hm2。对1 a生云南景谷黄果营高产桉纸浆材示范林模式进行了设置标准地和生长调查,该示范模式林包括3种施肥模式,各模式设置3次重复,面积各6.7 hm2。具体方法见表18。

表18 高产桉纸浆林示范模式

经数据统计分析和检验发现,施肥模式对林分早期生长具有重要影响,其中树高的生长为模式I(2.82 m)>模式III(2.81 m)>模式II(1.90 m),模式III和模式I差异不显著;胸径表现为模式III(2.51 cm)>模式I(2.40 cm>模式II(1.64 cm),模式III和模式I差异不显著。在早期1 a生长研究中,施肥措施对树高和胸径的影响不稳定,需持续对不同模式追施相同种类和等量的肥,待生长稳定后分析肥料对其最终的影响。

1.2.4.4 低效桉树纸浆材林改造

选取多代经营产量与地力下降的林地开展非桉(相思、热带松等)树种轮作经营模式示范;对生态区位重要、生态环境脆弱区的江河流域沿岸、大型水源库区、交通大动脉沿路可视一面坡的桉树短周期原料林开展全桉改或间种和30% ~ 50%间伐后套种非桉珍贵、乡土树种及林下经济作物,构建复层混交林的新培育模式,分析对比桉改混交林的经济、社会和生态效益。目前在云南、广西和广东湛江等地已经进行了相关试验林的营建,营建面积达到33 hm2,是计划31.7 hm2的104%,主要在东门增加了复合经营和低效林改造共计1.27 hm2。雷州林业局低效林改造工作亦处于初期阶段。

1.2.4.5 桉树纸浆材中期间伐复合经营模式

对滇南中山区桉树纸浆林栽培沿用高密植(1 667 ~ 2 220株·hm-2)+重施肥+短轮伐的雷州半岛模式,存在林分中后期生长速率下降快,4 ~ 5 a 生采伐利用对纸浆林地力维持十分不利的作业法和培育模式,开展了1 代林和2 代林中期2 a、4 a 和5 a 生时抚育间伐,强度30% ~ 50% + 间伐方式 + 砍杂除萌 + 连续2 a追肥抚育试验研究。

该研究获得了重大突破,改变了我国纸浆林中期不宜间伐的传统经营模式,提出了对企业有利、 环境友好的提质增效培育新模式,轮伐期延至7 ~ 8 a时,与同期对照不间伐的作业及模式相比,间伐处理平均活立木蓄积量增产20.99%,MAI 由27.15 m3·hm-2.a-1提升至32.58 m3·hm-2.a-1,多产原料材38.01 m3·hm-2效益极为显著。

1.3 高效可持续经营模式

针对桉树造林品系和经营目标单一,林下植被生物多样性不高,桉树与其他树种混交的问题,开展了桉树高效可持续经营模式研究,解决了桉树与其他树种混交技术、桉树产量和地力可持续技术,突破传统的田间肥料效应试验法的思路,以植物源土壤消毒剂、新型系列复合微生物有机液体碳肥、复混肥等为产品矩阵,提出具有林业特色的易于推广的桉树林地土壤可持续经营的平衡施肥技术,其中免炼山+养分综合管理关键技术较对照树高生长提高16.98%,投入成本节省9.6%。

1.3.1 桉树混交栽培模式

1.3.1.1 混交树种与搭配

在5个地区营建桉树混交试验林(表19)。其中,在广西南宁、柳州、贺州营建桉树混交试验林6处,面积49.3 hm2,包括大花序桉、尾巨桉、邓恩桉、杉木、灰木莲、红锥、闽楠、火力楠;在广东遂溪营建桉树混交试验林2处,面积17.1 hm2,包括红椎、樟树、台湾相思、灰木莲和南洋杉;在福建营建桉树混交试验林2处,面积17.3 hm2,包括红锥、火力楠、米老排、灰木莲、福建柏。

①大花序桉与闽楠、杉木、红椎、火力楠混交林

在广西贺州大桂山林场进行了大花序桉与闽楠、杉木的混交林试验,0.5 a生大花序桉+闽楠混交林保存率最高的混交比例为2:1,混交比例9:3的树高生长稍优于纯林;0.5 a生大花序桉+杉木混交林的保存率均高于纯林,但树高生长状况不及纯林。结果表明,一定配比的混交能够提高林木树高生长。但作为伴生树种的闽楠、火力楠等的保存率和树高生长比较低,因此造林时应考虑选择2 a生等大苗,且需考虑营造异龄混交林。

表19 2017年桉树混交林建设

在广西高峰林场进行了大花序桉与红椎、火力楠的混交林试验,0.5 a生大花序桉+红椎混交林表现最优的混交比例为2:1,其中大花序桉和火力楠的保存率都达80%,大花序桉的树高生长略低于纯林,而红锥的树高生长与纯林基本一致;0.5 a生大花序桉+火力楠混交林表现最优的混交比例为8:2,其中大花序桉的保存率为82.8%,火力楠保存率为85.7%,且树高生长都高于纯林。

②尾巨桉与闽楠、火力楠、红椎、樟树、台湾相思混交林

在广西贺州大桂山林场进行了尾巨桉与闽楠、火力楠的混交林试验,0.5 a生尾巨桉+闽楠混交林表现最优混交比例9:3,其中尾巨桉和闽楠的保存率均达90%以上,且树高生长均优于尾巨桉纯林。0.5 a生尾巨桉+火力楠混交林表现最优的仍是混交比例为9:3,其中尾巨桉的保存率96.9%,火力楠保存率72.2%。比较造林前后林地土壤养分特征,发现树高生长及土壤物理性质在1.5 a生桉树混交林中的桉树与纯林之间差异不显著。

③邓恩桉与杉木混交林

在广西全州试验林进行了邓恩桉与杉木的混交林初期生长试验,不同营林模式下邓恩桉生长差异显著。其中,杉桉(7:3)在树龄10个月和树龄22个月时,邓恩桉的树高生长量均显著高于其他3种混交。随树龄增长,杉桉(6:4)、杉桉(5:5)和邓恩桉纯林3个处理间的邓恩桉树高生长量差异缩小,说明一定混交比例的杉桉混交林能促进邓恩桉的树高生长。处理杉桉(7:3)树龄22个月时的邓恩桉胸径生长显著高于其他3个处理,邓恩桉混交林胸径生长均高于邓恩桉纯林,混交林杉木密度越大,邓恩桉胸径生长量越高。

杉木树高、胸径生长量明显低于邓恩桉,处理杉桉(7:3)树龄10个月和22月个月杉木树高生长量最大,其次是处理杉桉(5:5);随林龄增长,杉木纯林树高生长量明显低于其他处理,说明杉桉混交可提高杉木树高生长量。

1.3.1.2 不同混交树种种间作用关系

①桉树叶、根浸出物质对不同混交树种生长的影响

在大花序桉叶、根浸提液对混交树种生长的影响研究中,采集大花序桉嫩叶,自然风干,粉碎,与水按1:15的比例混合、浸泡7 d,取其澄清液作为大花序桉100%叶浸提液。挖取大花序桉新鲜根,自然风干,粉碎,与水按1:15的比例混合、浸泡7 d,取其澄清液作为大花序桉100%根浸提液。选择1 a生火力楠、闽楠、红锥、杉木容器苗进行田间盆栽试验,试验设计7个处理:75%叶浸提液、50%叶浸提液、25%叶浸提液、75%根浸提液、50%根浸提液、25%根浸提液和对照,每个处理栽种10盆,每个混交树种70盆。每7 d浇灌20 ml浸提液,每30 d测量一次苗高和地径,连续测量6个月。

在尾巨桉叶、根浸提液对混交树种生长的影响研究中,采集尾巨桉嫩叶,自然风干,粉碎,与水按1:15的比例混合、浸泡7 d,取其澄清液作为尾巨桉100%叶浸提液。挖取尾巨桉新鲜根,自然风干,粉碎,与水按1:15的比例混合、浸泡7 d,取其澄清液作为尾巨桉100%根浸提液。选择1 a生火力楠、闽楠、红锥、杉木容器苗进行田间盆栽试验,试验设计4个处理:75%叶浸提液、50%叶浸提液、25%叶浸提液、75%根浸提液、50%根浸提液、25%根浸提液和对照,每个处理栽种10盆,每个混交树种70盆。2018年4月23日开始,每7 d浇灌20 ml浸提液,每30 d测量一次苗高和地径,连续测量6个月。

②不同混交树种叶浸出物质对桉树生长的影响

采集火力楠、闽楠、红锥、台湾桤木、格木、灰木莲、香梓楠嫩叶,自然风干,粉碎,与水按1:15的比例混合、浸泡7 d,取澄清液作为100%叶浸提液。选择生长平均的大花序桉、尾巨桉容器苗进行田间试验,试验设计22个处理:火力楠叶浸提液(75%、50%、25%)、闽楠叶浸提液(75%、50%、25%)、红锥叶浸提液(75%、50%、25%)、台湾桤木叶浸提液(75%、50%、25%)、格木叶浸提液(75%、50%、25%)、灰木莲叶浸提液(75%、50%、25%)、香梓楠叶浸提液(75%、50%、25%)和对照,每个处理栽种10盆,大花序桉、尾巨桉各220盆。每7 d浇灌20 ml浸提液,每30 d测量一次苗高和地径,连续测量6个月。

③混交树种叶挥发性化学成分分析

分别采集大花序桉、尾巨桉、闽楠、红锥、火力楠、格木、台湾桤木、香梓楠、灰木莲新鲜叶片带回实验室,用剪刀剪成小块,称量85 g于1 000 ml的圆底烧瓶,加750 ml蒸馏水,用挥发油提取器按常规水蒸气蒸馏法加热微沸4 h,得到的油状物经无水Na2SO4干燥24 h,然后加入适量正己烷溶解,再用0.45微孔滤膜得滤液,将滤液用于GC-MS分析。

④不同混交模式下树种生长和土壤理化性质差异

设置尾巨桉+闽楠、尾巨桉+火力楠、尾巨桉+红锥、尾巨桉+杉木、尾巨桉+大花序桉和大花序桉+闽楠混交试验,采用自制1 m × 1 m盆进行盆栽试验,每盆栽种10株,桉树(尾巨桉)为主栽树种,混交比例采用8:2、7:3和6:4,即每盆桉树(尾巨桉)栽种8株、7株和6株,每个混交比例4次重复,10株纯林为对照,每个树种纯林4次重复。栽种前采集土壤测量土壤理化性质和土壤微生物。每月测量一次地径和苗高,3个月后采集每盆土壤测量土壤理化性质和土壤微生物,6个月后采集每盆土壤测量土壤理化性质和土壤微生物,于2018年7月进行一次光合测定。

1.3.1.3 混交栽培模式

①桉树中大径材定向培育混交栽培模式

丘陵山地开展桉树与灰木莲行带状混交试验,对混交林及其纯林的生长量、土壤理化性状及林分结构的稳定性分析结果表明,桉树与灰木莲采用行带状混交方式,混交配比3:2(6行桉树+4灰木莲或3行桉树+2行灰木莲)是可行的,5 a生混交林中桉树的平均树高、胸径和单株材积生长显著高于桉树纯林,同时灰木莲生长不受影响。随着林木的生长,林分郁闭度增加及种间关系加剧,通过间伐来改善林分结构和调整种间关系是经营的关键。该混交模式能促进桉树生长,同时一定程度上也能改善土壤理化性质,可作为丘陵山地中长期桉树可持续经营的技术模式之一。

②桉树择伐套种混交栽培模式

山地桉树人工林择伐后分别套种米老排、卷荚相思、灰木莲形成的异龄复层混交林的生长量及土壤理化性质分析表明,桉树择伐后采用混交配比1:1(3桉+3阔)的行带状方式套种米老排、卷荚相思、灰木莲,阔叶树种的保存率均较高且生长良好;形成的混交林均有效促进桉树生长,并在一定程度上改善土壤理化性质,尤其以桉树套种米老排的混交效果最好。套种后混交林中的桉树树高、胸径、单株材积分别比桉树纯林提高3.35% ~ 11.24%、4.05% ~ 12.32%和11.85% ~ 40.59%。米老排、卷荚相思和灰木莲及套种方式可作为山地桉树纯林择伐后套种混交的推荐模式之一。

③桉树采伐改造成桉树+针叶树混交栽培模式

桉树采伐后,利用桉树萌芽更新强的特点,改种杉木并保留部分桉树萌芽条,形成混交比例4:1(8杉木+2桉树)的桉树+针叶树混交栽培模式。该模式在4.5 a生时,混交林中的杉木保存率高,生长正常;混交林中桉树的树高、胸径和单株材积比桉树纯林的提高4.14 % ~ 23.21%;混交林林下植被多样性和凋落物存量排序均为桉树纯林>桉树×杉木混交林>杉木纯林,混交林林地土壤物理性质比杉木纯林整体有改善趋势。桉树×杉木混交林既能充分利用林地空间,提高单位面积产量,又能定向培育桉树大径材,且投入成本低于桉树纯林,是值得推广的一种桉树+针叶树种混交栽培模式之一。

1.3.2 高效可持续经营模式

1.3.2.1 桉树生长与水、肥定量需求

通过对2 a生、4 a生、6 a生、8 a生尾巨桉树干液流1 a数据进行每30 min平均,得出不同林龄边材液流速率的日变化进程:不同林龄尾巨桉树干液流均表现出典型的昼夜变化规律,白天变化幅度大,呈典型的单峰型曲线;夜间液流较弱趋近于零但较为稳定。不同林龄间的液流差异较大,其中日平均液流速率及日平均峰值均是2 a生>8 a生>6 a生>4 a生;通过不同林龄尾巨桉的边材面积,计算出不同林龄尾巨桉林分的单株日平均耗水量,结果为:不同林龄尾巨桉单株日平均液流速率差异较大,其中8 a生最大为19.51 L·d-1;其次为6 a生10.9 L·d-1,2 a生为4.89 L·d-1大于4 a生单株耗水量只有3.95 L·d-1。

尾巨桉径向日变化存在典型的倒“S”形日变化特征,其日变化可分为三个阶段:收缩期,树木茎干从日第一个半径最大值到最小值的变化阶段;膨胀期,树木茎干从半径最小值到下一个最大值的变化阶段;增长期,树木茎干半径在膨胀期达到前一个最大值开始到下一个最大值的变化阶段。径向的假性生长通常掩盖了树干的真正生长,从而使日净增长量出现负增长的情况,但从长时间来看,其径向增长量是曲折性增加的。尾巨桉干季径向生长并不是线性增长,其增长速率持续变化,这与环境因素的变化有关。

Gompertz模型更适合于拟合树木年内的径向生长,因此通过日最大值法,计算尾巨桉日净增长量,从而得出监测期的日累计增长量,并与时间为横坐标,进行方程拟合,得出拟合方程=1 004.43 exp(-exp(8.37-0.1885)),R=0.962,且方程拟合度达到了极显著水平(<0.01)。从图2可以看出,监测期间,从1 a中的第38天(2月初),其径向生长开始,经历约30 d的快速增长阶段,又进入慢速生长阶段,甚至停止生长。通过对拟合方程进行求导,得出干季尾巨桉径向生长速度的拟合曲线(黑点曲线),其呈单峰型曲线, 茎干径向生长的最大速度为69.4 μm·d-1,出现在2月13日。

干季分别在2 a生和5 a生尾巨桉人工林内设置4种处理(加水肥、加水、加肥以及CK),分别在每个处理设置固定样地,用生长环法定期读取胸径值,利用激光树高测定仪测定树高。通过方差分析发现:监测期间5 a生胸径增长量4种处理间差异显著,其中水肥处理的胸径增长量(0.422 cm)极显著大于其他3种处理(P<0.01),加水处理的胸径增长量(0.276 cm)显著大于对照(0.205 cm)(P<0.05),但与加肥处理的差异未达到显著水平。统计分析发现:监测期水肥胸径的增量是对照组的2.05倍,单独加水处理是对照组的1.35倍。加肥处理与CK差异并不显著。对5 a生4种处理的树高增量统计发现,4种处理树高增量由大到小为水肥(1.24 m)>水(1.23 m)>肥(1.14 m)>CK(0.8 m)。4种处理间2 a生尾巨桉的胸径增长量均差异显著(<0.05),其中水肥及加水处理的胸径增长量极显著大于加肥处理和CK (<0.01),加肥处理的胸径增量与CK处理间的差异也达到了极显著水平(<0.01),其大小顺序为:水肥(0.774 cm)>水(0.696 cm)>肥(0.543cm)>CK(0.438 cm);对4种处理下的树高增量分析发现:水肥处理树高增量极显著大于加肥处理和CK(<0.01),而与加水处理间的差异达到显著水平(<0.05),其他3种处理间的增量差异未达到显著水平。4种处理树高增量大小顺序为:水肥(1.740 m)>水(0.967 m)>肥(0.775 m)>CK(0.667 m)。

图2 尾巨桉干季径向生长日累计变化量及生长速度曲线拟合

通过对2 a生和5 a生干季为期4个月的生长监测,发现:加水肥处理能够极显著增加尾巨桉人工林干季的胸径增长量,比CK胸径增量分别提高106%(5 a生)和76.7%(2 a生),而加水处理也显著(2 a生极显著)增加尾巨桉干季胸径增长量,其中5 a生较CK提高34.76%,2 a生较CK提高58.75%;施肥处理可以提高5 a生干季胸径增量,但为达到显著水平,但对2 a生林分的胸径增量却显著大于CK, 较CK提高23.77%。在干季树高增量方面,5 a生四种处理间无差异,但2 a生水肥极显著的增加其干季树高增量,比CK提高161%。综上所述,4种处理在干季均能够不同程度的促进尾巨桉干季的生长量,且促进程度水肥处理最大,其次为加水处理,加肥处理第三。由此可以推断在干季,对尾巨桉人工林进行加水施肥抚育措施,能够较大提高尾巨桉干季的生长量,从而提高其年木材产量。

1.3.2.2 林冠降水再分配、林地降水产流和林冠蒸腾

尾巨桉中龄林68%的降水量穿过林冠形成穿透雨。树干茎流占降水量的比率非常小,仅约1%,在降水再分配计算中可忽略不计。在忽略树干茎流的前提下,林冠截留雨与穿透雨形成此消彼长的相互依存关系。穿透雨随每1次降水同步形成,穿透雨量和穿透雨率均随每次降水量的增加而增加。林冠截留主要受降水量的影响,截留雨量随降水量级的增加而增加,但截留率随降水量级的增加而减小。

尾巨桉二代萌芽中龄林林地在观测期内土壤储水量年际变化不大。林地植被盖度大,年内降水产流次数少,经估算,只有月降水量超过92 mm才可能形成径流,且径流系数低。初始径流滞后于初始降水,在持续的降水条件下,径流增加与降水同步,且具有叠加效应。降水停止后,径流仍能维持峰值持续一段时间,表现出最大径流稳定期,而径流消退时间滞后于降水停止,表现出延长效应。径流消退时间与初始径流量和降水历时时间密切相关。

尾巨桉中龄林在春夏秋冬四季典型晴天的林冠日蒸腾量分别为1.58 mm·d-1、1.61 mm·d-1、1.23 mm·d-1和0.84 mm·d-1,其差异表现在早晨液流启动时刻、液流峰值到达时刻、傍晚液流停止时刻和白天液流持续时间。阴天与晴天的蒸腾均呈昼高夜低的变化规律,但阴天的液流启动速度更慢,蒸腾峰值更小,傍晚液流降低及其接近为0的时刻更早、白天液流持续时间更短。雨天即使在夜间仍有较大液流,而且随降水量的增加而逐渐升高,随降水持续而维持稳定状态,随降水停止而逐渐降低。月均林冠蒸腾量为29 mm,除2013年10月和2014年1月之外,其余月份林冠蒸腾量都小于降水量。年林冠蒸腾总量为349 mm,占降水量27%,约为1/4。通过主成分分析、线性逐步回归分析和通径分析发现,土壤含水率是决定二代尾巨桉中龄林蒸腾总体水平的关键因子,其对林冠蒸腾的贡献率达49%,在华南降水充沛地区,其不成为林冠蒸腾的限制因子。气象因子中的太阳总辐射、相对湿度和气温对林冠蒸腾的累计贡献率达38%,其中太阳总辐射对林冠蒸腾影响作用最大。

1.3.2.3 桉树养分循环特征

对不同林龄尾巨桉林下所收集凋落物进行对比分析发现,不同林龄凋落物量及各组分比例有所差别,1 a生林分年总凋落物量为5 014.4 kg·hm-2,其中落叶占96.48%,落枝占3.52%,未出现皮果杂物;5 a生林分年总凋落物为11 106 kg·hm-2,其中落叶占46.51%,落枝占33.33%,皮果杂物占20.17%;7 a生林分年总凋落物为9 735.1 kg·hm-2,其中落叶占43.71%,落枝占27.77%,皮果杂物占28.52%;9 a生林分年总凋落物为10 132.8 kg·hm-2,其中落叶占50.44%,落枝占28.36%,皮果杂物占21.2%。随林龄增加,凋落物总量现增加后有所回落,落叶总量变化不大,但比例变化明显;1 a生林分凋落物主要是落叶,其比例高达96.48%,随着林龄增加,落枝和皮果数量增加,使落叶比例显著下降,5 ~ 9 a生落叶比例在43.71% ~ 50.44%之间(表20)。

表20 不同林龄桉树人工林凋落物总量及百分比

随林龄增加,落叶凋落物中各养分元素归还量所占比例先下降后升高;由于1 a生林分后期才出现落枝,所以其养分归还量显著低于其他林龄,5 a生林分落枝各养分元素归还量所占比例较1 a生陡然上升,随着林龄增加,落枝养分归还量所占比例逐渐下降;1 a生林分无皮果;随林龄增加,皮果凋落物各元素养分归还量所占比例现增加后减少(表21)。比较各林龄凋落物养分归还总量可知,氮元素和钾元素均表现为高林龄养分归还量显著高于低林龄,但磷元素有所不同,5 a生林分凋落物磷元素归还总量显著高于其他林龄,可能原因在于5 a生林分对磷元素需求量较大,致使其凋落物磷元素总量 高于其他林龄。各林龄桉树人工林凋落物3种元素的年通量大小顺序为:9 a生(92.15kg·hm-2·a-1)>7 a生(86.85 kg·hm-2·a-1)>5 a生(76.22 kg·hm-2·a-1)>1 a生(49.01 kg·hm-2·a-1)。

表21 桉树人工林养分年归还量

各林龄内不同叶片与凋落物比例混合物分解失重率变化基本一致,大致随叶片比例的下降而逐渐下降。凋落物分解基本可分为两个阶段,开始分解快是因为可溶性有机物的淋洗和易分解碳水化合物的分解,后来分解速率减慢是因为难分解的纤维素和单宁等物质的积累。比较不同林龄林分下全叶全枝凋落物失重率动态发现,9 a生林分内全叶和全枝凋落物均率先出现拐点,即完成第1阶段分解所需的时间较短,叶片和枝条分别在68 d和125 d分解速率趋于平稳,可能是9 a生林分的水热条件、生物多样性及凋落物基质养分浓度的综合作用,其他林龄随后出现拐点。比较各林龄不同比例混合物发现,随着叶片比例的减少,出现第2阶段拐点的时间依次延后,说明叶片与凋落物的混合凋落物并未出现明显的交互效应。

1.3.2.4 桉树人工林免炼山可持续经营模式

在免炼山造林的基础上,突破传统的田间肥料效应试验法的思路,针对林木施肥的难点问题,采用新的综合、多指标量化手段,定量界定桉树林土壤立地肥力质量;以植物源土壤消毒剂、新型系列复合微生物有机液体碳肥、复混肥等为产品矩阵,提出具有林业特色的易于推广的桉树林地土壤可持续经营的平衡施肥技术体系,为桉树种植量身定制高效、健康、丰产的可持续利用平衡施肥技术。

①技术关键

免炼山+植物源土壤消毒剂+复合微生物有机液体碳肥

传统技术(CK):炼山+普通桉树复合肥

表22 广西国有大桂山林场桉树免炼山养分综合管理试验林基础数据

注:生长数据为造林1 a后数据,2018年3月调查。

②数据对比

采用免炼山+养分综合管理关键技术较传统模式在林地采伐剩余和凋落物保存量方面有很大优势,可有效降低林地土壤的水土流失;在林分生长量方面免炼山+养分综合管理关键技术较对照树高生长提高16.98%,胸径生长提高3.03%(1 a生);林地土壤养分也有所改善;投入成本较对照要节省9.6%。

1.3.2.5 桉树人工林机械化可持续经营技术

在广西东门镇(平地或平缓台地)采用I-带垦、II-全垦、III-人工锄头种植、IV-对照SE现行种植方式,造林9.77 hm2。筛选人工林机械化经营多目标优化模型。

在广西那丽(山地)采用I-机械挖坑机械放肥、II-机械挖坑+人工锄头种植、III-人工挖坑(40 cm × 40 cm × 30 cm)、IV-对照SE现行种植方式,造林33.4 hm2。筛选可持续经营多目标优化模型。

①技术关键

机械挖坑+植苗管+保水剂+NPK复合肥+钙镁磷肥(改进机械)—A

机械挖坑+锄头种植+无保水剂+ NPK复合肥(普通钩机)—— B

人工挖坑+锄头种植+无保水剂+ NPK复合肥—— C

表23 广西那丽山地造林数据

②数据对比

由于2018年4月才造林,目前只有2个月,部分优势仍未显现,但采用A模式的生长方面优势明显,苗高较B提高16.07%,较C提高39.87%。另外采用A技术在工作效率最高,所用工时是B的44.62%,仅为C的25.15%。

1.3.2.6 桉树重要病害防控

着重针对危害桉树一类重大病害(桉树溃疡病)进行研究,对桉树主产区(南方5省区)进行系统调查采样和菌种分离保藏,这为今后桉树溃疡病的深入可持续研究奠定坚实的基础;同时,为掌握该类病害的优势病原菌并构建病害危害的地理分布图提供前提。通过致病力试验,对现有桉树无性系进行抗病性评价,为不同桉树无性系的溃疡病病害发生程度和范围提供参考。

①病原菌分离、纯化

在对已采集到的桉树溃疡病材料的基础上,2017年对样品材料进行了病原菌分离、纯化,共分离、纯化得到桉树溃疡病病原菌1 713株,其中广西209株、广东567、海南111株、云南764株、福建62株。把已进行单孢或者单菌丝培养的1 713株病原菌,利用水、甘油和石蜡等方法分别在25℃、4℃、–80℃等条件下进行保藏,共保藏菌株1 713×3=5 139株,利用不同保藏方法来保证菌株的存活。目前,所有活体菌株保藏于桉树中心菌种保藏库。通过不同菌种保藏方法对比发现:温度对Botryosphaeriaceae和Cryphonectriaceae菌株存活具有决定性因素,-80℃保藏效果最好,其次是4℃,最差是25℃。

②病原菌DNA提取、鉴定

完成1 295株病原菌的DNA提取,完成测序菌株1 295株,共测定序列3 885条,测定序列包括Botryosphaeriaceae:ITS、TEF-1α、β-tubulin、rpb2、cmdA、LSU、SSU;Cryphonectriaceae:ITS、TEF-1α、β-tubulin、LSU。Botryosphaeriaceae科病原菌:根据7段序列测定结果及形态学特征,初步鉴定该科病原菌14种,包括:Botryosphaeria dothidea、B. fusisopra、B. qingyuanensis、B. wangensis、Cophinforma atrovirens、Lasiodiplodia brasiliense、L. hormoganensis、L. iranensis、L. pseudotheobromae、 L. theobromae、Neofusicoccum hongkongense、N. microconidium、N. parvum、N. sinoeucalypti(图3)。

图3 Botryosphaeria &Cophinforma属病原菌(ITS、TEF-1α、β-tubulin、rpb2)系统发育初步分析

1.3.2.7 桉树人工林可持续经营技术评价指标

根据《中国森林可持续经营标准与指标》、《工业人工林生态环境管理规程》和实际生产经验,初定了桉树人工林可持续经营技术评价指标(表24)。

表24 桉树人工林可持续经营技术评价指标

2 阶段性重大成果

项目本年度取得了系列有关桉树高效培育技术的理论和应用成果,形成了系统性的种苗繁育、定向培育和可持续经营的科学系统,为规范桉树栽培技术、提升桉树单位面积蓄积量和质量起到积极作用,为保障我国木材安全提供了技术支撑。

2.1 突破了难繁桉树无性繁殖的技术障碍

良种壮苗是实现桉树高效培育、提高木材供给的基础,与桉树产业发达的国家(如巴西和澳大利亚)相比,中国桉树经营中良种苗木匮乏且苗木质量不高。针对这些问题,需要解决国家和行业对良种优质种子、优良杂交种家系制种技术、获取更大杂种优势的杂交种亲本选配技术和难繁育桉树无性繁殖技术及桉树组织培养技术突破的需求,最终形成标准化生产体系,提高苗期根系平衡性、抗病性、苗木成活率,降低苗木成本。

项目2018年建立了邓恩桉、大花序桉、柳桉优树的组培繁育体系,月增殖系数分别为3.5、2.5和3.2,生根率分别达到50%、60%和85.7%,突破了难繁桉树无性繁殖的技术障碍,实现了高价值、难繁殖桉树组培从实验室到市场的重大飞跃;其中,大花序桉获得专利2项,目前年产苗木20万株,苗木单价4元·株-1,为普通桉树苗木价格的10倍以上,市场供不应求。现有成果水平与国际先进水平相比,处于领跑阶段。

该技术体系提出了关键理论与技术共4项,建立试验及示范基地75.4 hm2,中试生产线5条,发表论文4篇,开发新产品4项,培养科技人才8人。 建立的桉树苗木繁育技术体系,使粗皮桉等优良桉树及其杂交种家系种子实现了遗传增益10% ~ 15%,优化亲本的组配,可获取更大杂种优势、提高产量和适应性,在已建立的苗木繁育基地43.4 hm2中,每公顷提高了效益10%,直接效益为130万元,建成66.7 hm2两种示范基地,每年可新增经济效益 200万元。项目将形成标准化苗木生产体系,将为示范带动我国农村数百家传统桉树苗圃的桉树苗木生产从落后的、不环保的生产方式,向集约化的高效、环保生产方式转变,提高苗木质量和产量,从而提高苗圃效益和竞争力,对增加从业者收入、促进新农村建设起到助力作用,社会效益明显。

2.2 尾巨桉大径材密度调控技术效果初显

桉树最重要的用途是制浆造纸、单板旋切和实木利用。针对桉树传统经营培育过程中相关的栽培模式缺乏引导,盲目扩大栽培区域,最终导致林分质量不高、效益低下。针对这些问题,需要解决行业对桉树栽培区分类和立地类型划分的科学引导需求,以实现产量潜力最大化,需要解决国家及行业对桉树大径材和高纤维纸浆材优良品系选择技术、大径材培育技术、立地+最优品种+高效栽培技术突破的需求,以实现桉树增产提质目标,减小我国木材的对外依存度,保障我国木材安全。

项目截至中期在桉树高效培育方面,共取得2项技术上的突破,一是初植密度控制技术,在大量长期收集的标准地数据的基础上,建立了双参数威布尔单峰的正偏态分布函数预测大径材直径分布,其概率密度函数表达为f(x,α,β)=β/α(x/α) β-1 exp[-(x/α)^β],判断出立地指数Si24以上,林分密度控制在200 ~ 400 株·hm2,可以大大提高桉树大径材培育效率。预测出培育尾巨桉大径材的最短时间只要14 a,比传统大径材培育时间20 a缩短了6 a,缩减30%;二是间伐技术,在广东、广西、福建、湖南7个试验点的试验结果表明,将尾巨桉纸浆材林重度间伐到200 ~ 300 株·hm-2,前期2 a的胸径和单株材积的生长量有明显的优势,相比传统的间伐强度50%,胸径和单株材积的生长量分别提高了30%和50%以上,效果明显。2项桉树高效培育技术与现有成果水平与国际先进水平相比,均处于跟跑阶段。

该技术体系提出了关键理论与技术共5项,建立试验及示范基地329.87 hm2,中试生产线2条,发表论文7篇,研制标准1个,申请专利2项,开发新产品2项,培养科技人才11人。形成的桉树定向培育技术,使桉树径级提高了39.4%,生产量提高了34.6%,每公顷效益提高了30%以上,在已建立的246.67 hm2定向培育试验示范林中,直接效益达1 500万元以上,项目实施过程中,辐射带动670 hm2,新增产值将达4 000万元。因此,本技术的应用有利于促进大径材的发展、延长桉树轮伐期、减少桉树经营过程中的负面因素,提高桉树人工林的价值。而提出成熟的桉树高得率纸浆材高效培育技术体系、低产低效纸浆林改造经营技术、桉改套种复层混交林培育新模式和提质增效的抚育间伐复合经营新模式,将提升我国南方桉树纸浆林种植与经营水平,多出木材与效益,同时满足我国对木材不断增长的需求,保障我国木材安全。

2.3 桉树人工林免炼山可持续经营模式

我国桉树造林品系和经营目标单一,林下植被生物多样性不高,未突破桉树与其他树种混交的技术问题。针对这些问题,需要解决国家和行业对桉树混交种植技术、桉树产量和地力可持续技术、桉树化肥减施增效技术、桉树人工林结构调控与生产力维持技术和展桉树人工林重要病害防控技术突破的需求,以提出相应的集成模式,提升林分蓄积量和综合效益,实现桉树经营的高效培育和可持续发展。

项目截至中期,在免炼山造林的基础上,突破传统的田间肥料效应试验法的思路,针对林木施肥的难点问题,采用新的综合、多指标量化手段,定量界定桉树林土壤立地肥力质量;以植物源土壤消毒剂、新型系列复合微生物有机液体碳肥、复混肥等为产品矩阵,提出具有林业特色的易于推广的桉树林地土壤可持续经营的平衡施肥技术体系,为桉树种植量身定制高效、健康、丰产的可持续利用平衡施肥技术。技术关键:免炼山+植物源土壤消毒剂+复合微生物有机液体碳肥;传统技术(CK):炼山+普通桉树复合肥。造林1 a后,采用免炼山+养分综合管理关键技术较传统模式在林地采伐剩余和凋落物保存量方面有很大优势,可有效降低林地土壤的水土流失;在林分生长量方面免炼山+养分综合管理关键技术较对照树高生长提高16.98%,胸径生长提高3.03%;林地土壤养分也有所改善;投入成本较对照要节省9.6%。该技术与现有成果水平与国际先进水平相比,处于跟跑阶段。

该技术体系提出了关键理论与技术共7项,建立试验及示范基地237.74 hm2,发表论文13篇,研制标准4个,申请专利1项,培养科技人才32人。提出的桉树可持续经营技术体系,使桉树树高生长提高了17.0%,胸径生长提高了3.03%,投入成本节省了9.6%,在已建立的226.67 hm2可持续经营示范林中,单位面积蓄积量提升了15%以上,直接效益为680万元,我国大部分的桉树产区肥料使用还不科学,本项目关于桉树专用肥的使用,能使这些地区的桉树人工林产量提高10% ~ 20%,新增产值上亿元。如果全国推行可持续经营技术造林133.34万公顷,则可提供20万个就业岗位,对促进农村经济、林业生态与社会和谐共同发展具有重要意义。另外通过可持续经营集成技术手段能有效降低林地土壤侵蚀10%,缓解土壤肥力下降,提高林下植被生物多样性10%,并能降低造林和抚育管理成本5%,促进桉树人工林可持续经营的实现,对生态文明建设具有积极的意义。

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