免炼山对桉树人工林生长的影响初探

王亚琼，王政烨，温建科，邓永胜，黄康庭，陈晓龙，吴秦展，罗盼，唐健，陆星任，王修海，陈利军，吴立潮

（1.中南林业科技大学林学院水土保持与荒漠化防治湖南省高等学校重点实验室，湖南长沙 410004；2.广东省清远市中联农林有限公司，广东清远 511500；3.广西国有大桂山林场，广西贺州 542899；4.广西绿拓林业科技有限公司，广西南宁 530006；5.广西林用新型肥料研发中心，广西南宁 530022；6.广西壮族自治区林业科学研究院，广西南宁 530002；7.广西地源之本肥业有限公司，广西南宁 530006）

中国作为世界人口大国，木材资源长期匮乏，随着天然林禁伐等政策法规的实施，我国木材供需矛盾更加尖锐，木材对外依存度逐年增加，已超过了50%的警戒线，木材安全形势岌岌可危[1]。桉树（Eucalyptusspp.）是公认的速生造林树种，具有生长快、用途广和效益好等优势，近几十年在中国发展迅速，面积达到547万hm2，占全国人工林总面积的7%，对全国商品材产量的贡献超过了35%，年产值超过4 000亿元，是维护国家木材安全的战略树种之一[2]。连续和高强度经营以及炼山这种原始的采伐剩余物管理方式造成桉树林地养分大量流失，土壤地力衰退和水土流失等问题越发严重[3-4]。因此，改变传统的炼山耕作,研究新型和高工效的采伐剩余物管理方式，可在避免炼山导致的环境污染问题的同时促进桉树人工林可持续发展，具有重要的理论与现实意义[5]。

炼山是在林木采伐后焚烧采伐剩余物，既能有效清理林木采伐后剩余的枯枝落叶及树桩根系部分，防止树桩再次萌芽更新，又能清理阻碍林木生长的杂草和灌木[6]。随着人工林规模的增加，炼山的弊端愈发明显。植被被焚烧殆尽，导致地表裸露，土壤结构遭到严重破坏，幼林地容易发生水土流失，使得炼山过程中产生的速效养分被转移出森林生态系统，林地表现出土壤退化的突变过程；炼山后的人工林生境单一，生物多样性降低，森林生态系统的抗逆性下降，林地地力的恢复和重建过程变缓，完全恢复将是一个比较漫长甚至不可能的过程[7]。

免炼山处理方式具有维持生物多样性、防止水土流失、保持土壤肥力、减少温室气体排放和避免森林火灾等优点，也可较好地保留林地的剩余物[8-9]。免炼山造林取代炼山造林将是发展所趋[10]。然而，在常规的免炼山造林中，控草抚育的步骤复杂，且工效较低，需要投入大量的物力、财力和人力，营林和管护成本显著高于炼山，难以被林农接受，不能大规模应用于林业生产[9,11-13]。因此，探索实用和新型的高工效免炼山林木培育技术成为林业领域亟待解决的重大技术难题之一。近年来，随着科学技术的进步，“车载喷雾炮机”和“无人机”等高工效除草设备得到广泛应用，减少了人工成本，解决了免炼山成本高的问题。结合生态与经济效益，免炼山处理方式已显著优于炼山处理[14]。

课题组对炼山后的桉树林地土壤退化问题进行了深入研究，结果显示炼山是桉树种植生产活动中急需改变的林地清理方式[15-16]。本研究分析免炼山处理试验地中桉树的胸径、树高和蓄积量，并将其与炼山处理进行对比，揭示其生长发育规律，以期为桉树人工林的可持续发展提供指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西贺州市广西国有大桂山林场东叶分场4林班（111°42´59″～111°43´7″E，24°7´4″～24°7´18″N），为“桉树高效可持续经营技术”多代林免炼山造林养分综合管理栽培模式示范区。该地位于中、南亚热带过渡带，属亚热带湿润季风气候，有明显的雨季（3—9月）和旱季（10—次年2月），热量丰富，雨量充沛。年均气温19.3℃，最高气温39.7℃，最低气温-2.4℃，年均积温6 243℃，年均有霜期12天；年均降水量2 056 mm，年均蒸发量1 275 mm，年均相对湿度82%；海拔250～280 m，平均坡度约20°；土壤为由寒武系砂岩发育而来的富铝湿润富铁土，土层厚度80 cm左右。

1.2 试验设计

试验地采伐前为自2002年起采用萌芽更新种植了3代（15年）的尾巨桉（E.urophylla×E.grandis）人工林，总面积333.33 hm2。在上述试验地，选择典型区段，进行采伐后免炼山新造林试验，试验地面积为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，采用免炼山法重新造林，种植尾巨桉无性系品种（DH32-29），株行距为2 m×3 m，种植密度为1 665株/hm2。选择海拔、坡向、坡度和坡位相近的样地布设试验区。炼山区和免炼山区均为20 m×20 m的固定标准地，免炼山区6块，立地条件一致的炼山区1块，共计7块。选取每个标准地内居中（由林道向内第4排）的3行10列目标树（30棵）用于定点和定株观测，观察其生长状况并计算死亡率。

炼山区采用常规火烧方法对采伐后的剩余物进行处理，并进行植苗造林，施基肥0.5 kg/穴，肥料为复合肥（N∶P∶K=15∶6∶9）；第2～4年，各追施上述复合肥1次（0.75 kg/株），总施肥量为2.75 kg/株；结合施肥，喷洒草甘膦除草。

在免炼山区中，将采伐剩余物在自然状态下均匀平铺在林地中，造林前采用新型自制农用车载喷雾“风神炮机”喷施低剂量草甘膦；1～2个月后，采用“二锄法”进行打穴、施肥和植苗造林；在造林时或半个月内，施用包膜缓释肥0.1 kg/株（N∶P∶K=18∶11∶18）或喷浆造粒有机无机复混肥0.2 kg/株（N∶P∶K=13∶5∶7）；第2年追施包膜缓释肥0.2 kg/株或复混肥0.4 kg/株，第3年不施肥，第4年追施复混肥0.75 kg/株，4年总施肥量为1.05 kg/株或1.35 kg/株；造林后，不使用除草剂。其中，“二锄法”为一锄定点和二锄定深，即确定种植点位，打15 cm深的坑，施肥后回填2 cm泥土将肥料隔开，放入幼苗扶正，回满土。

1.3 指标测定

1.3.1 生长量测量

2019年6月，测量胸径和树高，并标注目标树；2020年7月，开展第二次调查。2021年3月进行最新的数据采集。采用2021年的数据计算提升率；由于2020年7月到2021年3月未满1年，采用2019—2020年的数据计算相对生长速度。

1.3.2 生长蓄积量

采用广西林业勘测设计院制定的速生桉单株蓄积计算公式计算单株材积（V，m3），并根据死亡率计算各样地蓄积量[17-18]。

式中，D为平均胸径（cm）;H为平均树高（m）；C0、C1、C2、C3和C4均为常数，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 数据处理

采用Excel软件进行整理和统计；采用SPSS 25.0软件进行差异分析；采用OriginPro 2021软件制图。

2 结果与分析

2.1 桉树人工林产量

免炼山处理林分的胸径、树高和蓄积量分别比炼山处理高出1.88%、7.97%和20.66%。两种处理间，树高差异极显著（P＜0.01），胸径差异不显著（表1）。

表1 免炼山处理对桉树人工林的影响（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对桉树人工林树高生长的影响

2019—2020年，免炼山处理林分的树高相对生长速度（14.47%）高于炼山处理（8.87%）（图1）。2019和2020年，免炼山处理林分的平均树高分别为14.06和16.09 m，均显著高于炼山处理（13.02和14.17 m）（P＜0.05）。免炼山处理对桉树人工林的树高有显著的促进作用。

图1 2019—2020年桉树人工林树高变化Fig.1 Tree height changes in eucalypt plantation from 2019 to 2020

2.3 采伐剩余物管理措施对桉树人工林胸径生长的影响

2019—2020年，免炼山处理林分的胸径相对生长速度（15.94%）低于炼山处理（20.37%）（图2）。2019年，免炼山处理林分的胸径（9.80 cm）比炼山处理（9.08 cm）高7.90%，两者间差异显著（P＜0.05）；2020年，免炼山处理林分的胸径（11.36 cm）比炼山处理（10.93 cm）高3.93%，两者间差异不显著。2019年未施肥可能对胸径生长影响较大。

图2 2019—2020年桉树人工林胸径变化Fig.2 DBH changes of eucalypt plantation from 2019 to 2020

3 讨论与结论

截至2021年3月，免炼山处理林分的蓄积量比炼山处理高15%以上，树高显著高于炼山处理，胸径比炼山处理略高，说明采用高工效免炼山“二锄法”处理采伐剩余物可在减少人力和施肥量的情况下实现桉树人工林的稳定增产。让剩余物自然覆盖林地，不仅能保土、保水和保温，还能使剩余物养分更加均匀地归还土壤，达到保肥的作用[12,19]。免炼山与炼山处理林分的树高差异显著，可能是因为第4年是桉树树高生长较快的时期[12]，免炼山处理中保留的采伐剩余物显著促进了桉树的树高生长，而炼山处理中采伐剩余物和土壤养分损失过多，土壤有机质降低，即使施用化学肥料也不能显著促进树高生长[20]。

通过对2019—2020年炼山与免炼山处理桉树人工林的生长情况进行研究，发现免炼山处理林分的树高均显著高于炼山处理；免炼山处理林分的胸径生长速度低于炼山处理，可能是因为2019年免炼山区未施肥。这表明免炼山处理可在桉树生长前期保证其树高稳定快速地生长，这种促进作用可能发生在桉树生长的第3年甚至更早；而免炼山处理对桉树人工林胸径的促进作用，可能仍需肥料的支持。基于目前的数据变化趋势，推测免炼山处理区桉树胸径生长速度将在施肥后逐渐恢复，两者间的蓄积量差异将进一步扩大。

综上所述，采用高工效免炼山的方式对采伐剩余物进行处理，可大幅提升林分生长量，这种促进作用在树高增长上表现更为突出与稳定。因此，在保证桉树人工林生产力的前提下，应减少炼山清理，采用免炼山处理，辅以炮机等高工效技术设备，可提高桉树人工林经济效益，使其具有长期稳定的生产力，实现可持续经营。后续可进一步补充相关试验，对免炼山处理方式进行补充与完善。