桉树生态经营技术研究

李志辉，王佩兰，李何，陆湘云，黄木易，蒋燚，刘菲，梁燕芳，韦铄星，何林骏,4，颜忠鹏,5，王毓靖，黄荣林，蒙好生，何春，魏国余，苏福聪

（1.中南林业科技大学，湖南长沙 410004；2.广西壮族自治区国有高峰林场，广西南宁 530001；3.广西壮族自治区林业科学研究院，广西南宁 530002；4.湖南永州市林业局，湖南永州 425000；5.中国林业科学研究院亚热带林业实验中心，江西宜春 336600；6.广西壮族自治区国有七坡林场，广西南宁530225）

桉树（Eucalyptusspp.）是我国南方重要的工业原材料林造林树种。在长期的经营过程中，以木材生产为主导的短轮伐期经营，缺乏相关的栽培模式和产业引导，成片、集中和高强度的掠夺式经营方式导致其综合效益低。改进桉树木材径级小、培育目标和林分结构单一以及效益低的传统培育模式是桉树人工林高效培育急需解决的难题[1-6]。许多学者从生态系统的角度开展了桉树人工林生态经营、混交林营造、抚育间伐及根系研究[7-16]。本研究集成树种选择和林分空间结构调控等定向培育和生态经营技术[17-19]，创新性地提出了桉树速生丰产高效栽培技术和桉树大径材培育生态经营技术体系。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西壮族自治区国有高峰林场界牌分场（108°22´E，22°58´N）和广西壮族自治区国有七坡林场七坡分场（108°13´E，22°39´N）。

高峰林场界牌分场位于南宁市北面，以低矮丘陵为主，海拔150～450 m；属南亚热带季风气候，阳光充足，雨量充沛，夏长冬短；年均气温22℃，冬季最冷的1月平均气温13℃，夏季最热的7—8月平均气温29℃；年均降水量1 200 mm，年均相对湿度80%，干湿季节分明，雨季集中在夏季。土壤以赤红壤为主，呈酸性。

七坡林场七坡分场位于南宁市空港经济区，以低矮丘陵为主，海拔100～200 m；属亚热带季风气候，日照充足，降水充沛，夏长冬短；年均气温21℃，冬季最冷的1月平均气温12℃，夏季最热的7—8月平均气温28℃；年均降水量1 300～1 600 mm，年均相对湿度80%，干湿季节分明，夏季降雨多。土壤以赤红壤为主，呈酸性，土层深厚。

1.2 样地设置与测定方法

1.2.1 样地设置与调查

2003年，在高峰林场界牌分场内采用1年生苗营造桉树纯林以及桉树×红锥（Castanopsis hystrix）和桉树×大叶栎（Castanopsis fissa）混交林，造林密度为1 667株/hm2，2008年进行第1次抚育间伐，2013年进行第2次抚育间伐。2020年，调查3种林分的生长情况，设置有代表性的样地（25.8 m×25.8 m）各两个，共6块样地，对各样地进行每木检尺，记录胸径、树高、枝下高、坡向和冠幅等，并测定土壤的物理和化学性质。桉树品种为巨尾桉广林9号（E.grandis×E.urophyllaGLGU9）。

2010年，在七坡林场七坡分场内采用1年生苗营造桉树人工林，造林密度为1 667株/hm2，2013年进行第1次间伐，以保留木株数为基准确定间伐强度，在相同立地条件下选取弱度间伐（LT，20%）、中度间伐（MT，30%）和强度间伐（HT，40%）样地，未间伐样地为对照（CK），各处理重复3次，共12块样地，样地面积为20 m×20 m（表1）。进行5～7年的连续追踪，对各样地进行每木检尺，记录胸径、树高、枝下高、坡向和冠幅等，并测定土壤的理化性质。

表1 样地状况与经营Tab.1 General situations and managements of sample plots

2015年10月，套种乡土树种进行改培，适当清理剩余物和块状整地后，在各间伐强度桉树林下套种米老排（Mytilaria laosensis）、红锥和火力楠（Mi⁃chelia macclurei）（LT1、MT1、HT1、CK1），套种树种均采用1年生实生苗，在种植带内挖种植穴，规格为50 cm×50 cm×50 cm，米老排、红锥和火力楠的栽植比例为1∶1∶1，均为375株/hm2，各间伐强度均保留3块样地不进行改培（HT、MT、LT、CK）。各处理重复3次，共24块样地，样地面积为20 m×20 m。改培前（2015年）和改培后（2020年），对各样地进行每木检尺，记录胸径、树高、枝下高、坡向和冠幅等，并测定土壤的化学性质。

1.2.2 生物量测定

根据每木调查结果，在各样地内选取3株生长正常且可以代表整个林分生长特性的树木作为解析木，用马克笔在解析木上标识北向箭头并伐倒，用皮尺测量树高（精确至0.1 m）。在树高0、1.3、3.6、5.6和7.6 m处各取1个圆盘，之后每2 m取1个圆盘，在圆盘上标示号码及南北向。将圆盘带回实验室刨光，测定各龄阶宽度，计算3株解析木的胸径、树高和单株材积，并进行分析。各树种的单株材积（V，m3）计算公式为[20-21]：

式中，D为胸径（cm），H为树高（m）。

对伐倒的解析木，采用Monsic分层切割法，地上部分称量树叶、树枝、树干和树皮的鲜重，地下部分称量根蔸、粗根（直径>2.5 cm）、中根（1≤直径≤2.5 cm）和细根（直径＜1 cm）的鲜重；各器官分别取样500 g带回实验室，树叶样品在80℃、其他样品在103℃恒温下烘至绝干，称量各器官干重，测定含水率，计算林分总生物量。计算公式如下[22]：

式中，W根、W枝、W干、W叶和W皮分别为林木各组分的生物量。

1.2.3 土壤物理性质测定

各样地分别取3个土壤剖面，在0～20、20～40和40～60 cm3个层次用100 cm2的环刀收集土样，分别取样300 g装入密封袋，将所有环刀土样带回实验室，称取各环刀带土的总重量；揭开环刀的铝盖，仅留带滤纸一端的网眼盖，将环刀置于盆中直立，加水至水面刚好至环刀上沿，12 h后，盖上上下底盖，平稳拿出，擦干环刀外部的残留水，称取环刀重量，测量最大持水量。将称量后的环刀去掉底盖，置于装满干砂的盘中2 h，取出并盖上底盖，再次称量其重量，计算毛管持水量和非毛管持水量。再将环刀的上下底盖去掉，置于装满干砂的盘中24 h，取出并盖上上下盖，称量其重量，得到田间持水量。将环刀中的土壤取出，称取20 g装入铝盒，置于103℃的烘箱中烘至恒重，称量铝盒中土壤干重，计算水分换算系数，通过水分换算系数，将环刀内土壤湿重换算成烘干土质量，计算土壤含水量和密度。

1.2.4 土壤化学性质测定

将各样地的土壤样品在实验室自然风干后，去除杂质，研磨过80和100目筛，编号后用密封袋保存，进行化学指标测定。

pH值测定采用水土比电位法（PHS-3CpH计，水土比2.5∶1）；有机质含量测定采用元素分析仪分析法；速效钾（K）含量测定采用醋酸铵浸提-火焰光度计法；全氮（N）含量测定采用元素分析仪分析法；全磷（P）含量测定采用硫酸-硝酸消解-ICP测定法；速效N含量测定采用碱解扩散硼酸吸收法；速效P含量测定采用盐酸-硫酸浸提法；全K含量测定采用硫酸-硝酸消解-ICP测定法[23-25]。

1.3 数据处理

采用Excel和SPSS 23.0软件进行统计与分析，进行单因素方差分析。

2 结果与分析

2.1 混交对林分生长和土壤理化性质的影响

2.1.1 林分生长

16年生桉树×红锥混交林中，桉树的胸径、树高和单株材积均最大，分别为23.1 cm、29.9 m和0.375 1 m3；桉树纯林的胸径、树高和单株材积均最小，分别为19.9 cm、28.2 m和0.347 0 m3（表2）。桉树×红锥混交林中桉树的胸径比桉树×大叶栎混交林高出10.53%，比桉树纯林高出16.08%；树高比桉树×大叶栎混交林高出3.82%，比桉树纯林高出6.03%；单株材积比桉树×大叶栎混交林高出3.73%，比桉树纯林高出8.10%。桉树×大叶栎混交林的林分生物量最高（298.46 t/hm2），比桉树×红锥混交林（296.39 t/hm2）高出0.70%，比桉树纯林（250.77 t/hm2）高出19.02%。

表2 不同林分的生长状况Tab.2 Growths of different stands

2.1.2 土壤理化特性

两种混交林分各土层的非毛管孔隙度为12.52%～16.91%，桉树纯林为12.94%～14.25%；两种混交林分各土层的非毛管孔隙度均显著高于同土层的桉树纯林（P＜0.05）（表3）。两种混交林分各土层的毛管孔隙度为36.82%～39.61%，桉树纯林为35.42%～36.76%；两种混交林分各土层的毛管孔隙度均显著高于同土层的桉树纯林（P＜0.05）。两种混交林分各土层的总孔隙度为50.24%～56.38%，桉树纯林为46.79%～51.01%；两种混交林分各土层的总孔隙度均显著高于同土层的桉树纯林（P＜0.05）。两种混交林分各土层的田间持水量为38.13%～49.82%，桉树纯林为33.41%～40.81%；两种混交林分各土层的田间持水量均显著高于同土层的桉树纯林（P＜0.05）。表明两种混交林的土壤透气性和持水能力更强，两种混交方式对土壤的改良效果均较好，其中红锥混交林的土壤透气性最好，持水能力最强。

表3 不同林分土壤物理性质Tab.3 Soil physical properties of different stands

3种林分中，土壤表层（0～20 cm）的有机质、全N、全P、全K和速效K含量均最高，并随土层深度增加呈下降趋势；除了pH值，混交林的各指标在不同土层均高于桉树纯林（图1）。各土层的全N、全P和全K含量均在桉树×红锥混交林中最高，速效K含量均在桉树×大叶栎混交林中最高，各土层的有机质含量在不同林分中表现不同。总体来说，桉树×红锥混交林的土壤养分状况最好。

图1 不同林分土壤化学性质Fig.1 Soil chemical properties of different stands

2.2 改培对林分生长和土壤化学性质的影响

2.2.1 改培前桉树纯林林分的生长

HT处理的胸径显著高于其他处理（P＜0.05），MT处理显著高于LT和CK处理（P＜0.05），LT与CK处理间差异不显著（表4）。HT处理的树高与MT处理差异不显著，均显著高于其他处理（P＜0.05），LT与CK处理间差异显著（P＜0.05）。随着间伐强度的增加，林分胸径和树高均增加，但树高在中度和高度间伐处理下差异不显著，说明间伐强度对胸径的影响比树高更明显。HT处理的枝下高与其他处理差异显著（P＜0.05），其他处理间差异不显著；冠幅在各处理间差异均不显著；HT处理的单株材积显著高于其他处理（P＜0.05），MT处理显著高于LT和CK处理（P＜0.05），LT与CK处理间差异不显著。

表4 改培前间伐强度对桉树生长的影响Tab.4 Effects of thinning intensity on growths of eucalypt before cultivated(2015)

2.2.2 改培后林分的生长

在改培后的混交林林分中，桉树的胸径、树高和单株材积在HT1和MT1处理间差异不显著，均显著高于LT1和CK1处理（P＜0.05），均表现为随桉树密度减小而增大，可能是由于随着桉树密度的减小，林分中桉树的生长空间增加，光照充足，土壤养分压力减小，桉树胸径和树高的生长速度变快；HT1与MT1处理差异不显著可能是由于在MT处理下林分和土壤环境已经达到最优水平（表5）。桉树的枝下高在LT1和MT1处理间差异不显著，均显著低于HT1处理和高于CK1（P＜0.05），表现为随桉树密度减小而增大。桉树的冠幅在各处理间差异均不显著，说明在林分水平结构合理的情况下，桉树密度的变化对冠幅生长的影响不大。

表5 改培后间伐强度对桉树生长的影响Tab.5 Effects of thinning intensity on growths of eucalypt after cultivated

在不同间伐强度桉树林中套种3种乡土树种，3种乡土树种的林分蓄积量差异显著（P＜0.05）（表6）。在不同间伐强度桉树林中，米老排的蓄积量均最大。在HT1处理下，米老排、红锥和火力楠的蓄积量均最大，均显著高于其他处理（P＜0.05）；其次为MT1处理。在桉树近熟林改培后，经营以米老排、红锥和火力楠多树种混交林为主要目的的林分，HT1处理为最佳选择。

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

2.2.3 改培后土壤化学特性

在未改培林分中，pH值大体上随着间伐强度的增加而增加，也随土层深度的加深而增加，说明在桉树纯林中，连栽桉树导致土壤酸化的现象随土层厚度的增加而减轻，随着林分中桉树数量的减少，土壤酸化的趋势逐渐减弱（表7）。所有土层中的有机质含量均在MT处理中最高，说明在纯林中，适中的间伐强度会使林分内的凋落物、林下植被腐殖质和土壤微生物骸体等有机质达到最大值。全N、全P、全K、速效N、速效K和速效P含量大部分在MT与HT处理中较高，且随土层的加深而降低，这一方面是因为在MT和HT处理中上层土壤的有机质含量较多，另一方面可能是由于随着间伐强度的增加，上层土壤物理性质得到改善，土壤通气度和排水能力等方面均有所加强。

表7 土壤化学性质Tab.7 Soil chemical properties

改培后的混交林中，不同土层的pH值均随间伐强度的增加而增加；在CK1、LT1和MT1处理下，pH值均随土层深度的增加而减小，HT1处理下的pH值则随土层深度的增加而增加；在0～40 cm土层，改培后林分的pH值均高于未改培林分。改培后的混交林中，有机质含量在全土层均表现为随间伐强度的增加先增加后减少，全K含量均表现为CK1优于各间伐处理；全N、全P、速效N、速效P和速效K含量则表现为较高间伐强度优于较低间伐强度；改培后林分各土层的有机质和速效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 不同间伐强度对桉树林分生长和土壤物理性质的影响

2.3.1 不同间伐强度下桉树林分的生长

林分胸径、树高和单株材积均随间伐强度的增大而增加，在不同间伐强度处理下均显著高于CK（P＜0.05）（表8）。在HT处理下，林分蓄积量最大（863.460 6 m3/hm2），显著高于其他处理（P＜0.05），比CK（715.550 1 m3/hm2）高出20.67%；在MT处理下，林分蓄积量显著高于LT和CK处理（P＜0.05），比CK高出10.34%；在LT处理下，林分蓄积量显著低于CK（P＜0.05）。与2015年相比，HT处理的树高增幅最大，2015年HT处理的树高与MT处理差异不显著，2020年，两者间的差异显著，说明随着树龄的增长，间伐强度较小的林分桉树生长可能会明显慢于间伐强度较大的林分，间伐强度较大林分的蓄积量与间伐强度较小林分间的差距会增加，而且林分蓄积量主要由大径材构成，因此，在桉树大径材培育中可采用强度间伐措施。

表8 不同间伐强度对桉树生长的影响Tab.8 Effects of thinning intensity on growths of eucalypt(2020)

2.3.2 土壤物理性质

间伐抚育可以降低土壤容重，提高毛管孔隙度，改善土壤的透气性，提高土壤持水力。HT处理对土壤的改良效果最好，随土层深度的增加，HT处理的土壤容重较CK分别降低了9.57%、13.93%和10.00%；毛管孔隙度较CK分别增加了8.20%、16.01%和35.47%；非毛管孔隙度较CK分别增加了21.22%、0.19%和30.07%；总孔隙度较CK分别增加了11.37%、12.29%和34.33%；最大持水量较CK分别增加了27.86%、27.47%和24.96%（表9）。

表9 不同间伐强度对土壤物理性质的影响Tab.9 Effects of thinning intensity on soil physical properties

3 结论

桉树速生丰产栽培技术体系由3部分组成，分别为混交林营造技术模式、桉树纯林林下套种乡土树种技术模式和桉树纯林间伐模式。

混交林营造技术模式是通过营造混交林，进行立地选择、无性系选择和林分结构调控等定向培育措施，实现生态经营。混交林分的生物量可比桉树纯林高出19.02%，混交可提高土壤肥力。

桉树纯林林下套种乡土树种技术模式是对桉树纯林进行第1次间伐后，根据适地适树的原则，套种乡土树种红锥、火力楠和米老排，形成多树种的混交林，达到可持续经营、改善林分结构和提高土壤肥力的目的。改培后的混交林中，0～40 cm土层的pH值均高于未改培林分，说明混交能有效缓解土壤酸化的趋势；改培后的混交林中，除了全K含量，大部分的其他养分含量均高于未改培林分，可能是因为米老排、红锥和火力楠林下相较于纯林有更丰富的草本和灌木腐殖质，能提高土壤养分含量。在强度间伐桉树纯林林下套种3种乡土树种，桉树的生长和套种树种的蓄积量均较好，因此在经营多树种混交林时，宜选择强度间伐的桉树纯林。

桉树纯林间伐模式是在营造桉树纯林时，根据不同的经营目标进行间伐，形成结构合理、既可生产中小径材又能生产大径材的多规格林分。本研究对桉树间伐林分进行了5～7年的追踪调查，结果表明，间伐林分的pH值整体上随着间伐强度的增加而增加，并随土层深度的加深而增加，说明在桉树纯林中，连栽桉树导致的土壤酸化现象随土层厚度的增加而淡化，且随着林分中桉树株数的减少，土壤酸化的趋势逐渐减弱。在纯林中，适度的间伐强度会使林分内凋落物和林下植被腐殖质增多。桉树大径材的培育可采用强度间伐，林分主要由大径材构成，间伐7年后的林分蓄积量比对照林分高20.67%。