珍贵树种大径级无节材培育研究进展

徐放 张卫华 潘文

(广东省森林培育与保护利用重点试验室/广东省林业科学研究院，广东 广州 510520)

我国森林资源丰富，但由于历史上的采伐和破坏，珍贵树种资源损失严重，20世纪80年代以来我国各地开始发展珍贵树种，并取得了一定的成效，但现阶段可利用的珍贵树种森林资源仍不充足。我国第九次全国森林资源清查中识别出101种列入栽培名录的珍贵树种，总株数约占全国乔木林总株数的17.5%，但其蓄积量仅占全国乔木林总蓄积量的15.2%[1]。而随着经济的高速发展，优质木材及其加工制品如高档家具、地板和装潢材料的市场逐渐扩大，对珍贵树种大径级无节材的需求量逐年增加，红木、柚木和橡木等阔叶硬木类主要依赖进口。随着东南亚、非洲和南美国家开始意识到维护自身生态安全的重要性，逐步限制珍贵树种大径级木材的采伐、加工和出口，我国的木材需求缺口将逐渐增大，如何提升我国的现有珍贵树种的培育技术水平，挖掘林地生长潜力，提高珍贵树种大径级无节材的培育效率，保障我国珍贵树种木材需求，对未来我国的经济发展和生态安全至关重要。珍贵树种大径级无节材培育周期较长，与速生树种相比技术环节较多，本文通过对珍贵树种造林和经营各关键技术环节的研究加以归纳整理，以期对珍贵树种大径级无节材高效培育提供参考。

1 选择适生区进行栽培

合理的适生区划是实现珍贵树种高效培育的重要前提。目前我国栽培的珍贵树种主要包括外来树种与乡土树种2大类，大多数珍贵树种天然分布区相对狭窄，盲目地引种可能导致因气候、水文等因素不适合而造成重大的经济损失。适生区评选的基本原则包括主导因子原则、客观相似原则和与实际相结合原则等。曾杰等[2]发现，极端低温是西南桦种植的主要限制因子，造林海拔不宜高于600m。朱万泽等[3]研究指出，年平均气温和最冷月平均气温是影响台湾桤木分布的主要环境因子。

随着目前卫星遥感和地理信息系统等技术的飞速发展，各类包含气温、降水、土壤、海拔、光照、风力等环境因子数据库逐步建立，可以方便地获取各尺度环境数据，基于环境因子数据和地理信息数据的最大熵模型(MaxEnt)被提出并广泛应用，该方法可以基于大尺度的环境数据更为准确地预测某一物种的适生区，并可以准确分析不同环境因子对适生度的贡献率以及未来气候变化条件下的适生区域变化，可以为珍贵树种的培育提供长期的指导。张殷波等[4]对35个环境因子进行了分析，发现降水季节变化、温度年变化范围是影响珍稀濒危树种翅油果树分布的主要影响因子，并预测出在未来气候变化的情况下，翅油果在山西的适生面积会出现缩减。另外，该方法也可以对影响珍贵树种栽培的林业病虫害、外来入侵物种的适生区进行预测，可以作为病虫害防治的重要参考。

2 选择良好立地进行培育

立地条件是影响森林形成与生长发育的各种自然环境因子的总和，包括土壤、坡向、坡度、水文和人文活动等多方面的因素。在珍贵树种适生区内，如何选择立地也是决定珍贵树种栽培效果的重要决定因素。彭龙福[5]在楠木不同立地生长评价中发现,II类立地中大量元素和微量元素的含量均高于III类和IV类林地。陈淑蓉等[6]通过对三十一年生楠木生长情况的分析发现，坡位对楠木的生长影响最大，其次为坡度和坡向。杜健等[7]对51块柚木样地中的8个环境因子进行回归分析，将立地因子的得分划分为4个生产力等级，土壤因子对柚木的优势木树高生长的贡献率达到了58.3%，最高产组优势木的年生长量可达到最低产组的3.2倍。唐诚等[8]研究发现，可采用坡位、海拔和坡向等3个因子组合划分立地类型，而在较高海拔、阴坡或半阴坡立地中，西南桦的生长状况较好，青冈的生长量随着坡向阴性成分的增加而提升，生长在阴坡的林分速生期长，材积积累量大，胸径、冠幅和枝下高均显著高于阳坡林分。

植物对环境的适应性是植物在进化过程中与环境互作形成的特定机制，由于不同物种对环境的需求不同，对立地因子的响应也有很大的差别。在珍贵树种培育的过程中，应该在现有人工林中选定若干标准地，对标准地的土壤类型、土壤养分、土壤物理性质、土层厚度、坡向、坡位、坡度、海拔等主要环境因子进行统计，利用数量化理论或回归模型等方法，评定影响各珍贵树种的关键立地因子，完成生产力级的划分，在此基础上，可以编制立地指数表，用以更好地指导生产实践[9]。

3 林地空间合理利用

树木生长是一个动态变化的过程，随着生长年限的增加，对空间和光照的需求会逐年增加。而各类珍贵用材树种的分枝特性、自然整枝能力和生长节律均存在差异，因此对不同树种的不同生长阶段，应采用有针对性的空间与密度控制措施，用以实现目标树大径材的高效培育。在西南桦的研究中，张海水等[10]总结出目标培育中大径材的林分初植密度以75株·667m-2为宜，种植密度过高会影响初期生长并提升了造林成本，在西南桦生长至8a后，初植密度为75株·667m-2的林地单株生长会开始因为竞争而受到抑制，因此需要在此阶段进行一次间伐，保留60%生长较好的单株即可，在生长至20a后即可进行主伐。另外，阔叶珍贵树种与短轮伐期树种进行混交，也是一种充分利用空间的栽培方式，利用对短轮伐期树种的采伐实现林地的密度控制。如，红锥可以与杉木或湿地松等针叶树种采取1∶3的密度混交，根据立地种植130～160株·667m-2，在杉木或湿地松等短轮伐期树种生长至7～10a时，即可视生长情况对针叶树种进行伐除，收获针叶树种小径材，保留40～50株·667m-2珍贵树种，用以培育珍贵树种大径材。在现有的近成熟林下，林下种植苗期相对耐荫蔽的珍贵树种，待珍贵树种苗木生长3～5a后，可对成熟林进行采伐，即可获得珍贵树种幼林的纯林，楠木、红锥等珍贵树种均可采用类似的方式进行栽培。在实际栽培过程中，可以根据不同树种的特点，选择适宜的空间利用方式，以实现林地生产力的提升。

4 充足合理的养分供应

种苗质量是决定林地最终生产力的重要因素之一，良种壮苗的使用可以显著地节约后续补植和管护的成本，珍贵树种中也开展了大量壮苗培育的研究，主要包括苗期养分需求、营养诊断、苗期专用肥研发和轻基质筛选等。目前轻基质育苗已经基本成为了林木种苗培育的主流，目前在柚木、樟树、椿木、红锥、降香黄檀、楠木等树种中均评选出了可高效培育良种壮苗的轻基质及其配套的栽培容器，可以高效产出良种壮苗。

而在造林后，不同物种对营养的需求也不尽相同，通过对不同物种的不同生长阶段的养分需求规律开展研究，并提出具有针对性的营养补充措施，开发出专用肥，可以更好地实现珍贵树种林地的高效经营。张龙等[11]首次在樟树人工林中开展了DRIS营养诊断研究，发现樟树低产组需肥的紧迫程度排序为磷>钙>氮>钾。孙启武[12]利用DRIS方法研究总结出西南桦人工林的养分需求规律，并基于此计算出西南桦的最佳施肥配方，同时发现，随着林分生长年限的增加，土壤的物理性质会随之改变，土壤密度逐渐降低，最大持水量、总孔隙度等呈现出上升的趋势。基于计算机图像处理技术的提升，利用遥感或光谱纹理特征也可以对珍贵树种的营养状况进行评定，可以更高效地对林地进行营养监测并开展营养补充。针对降香黄檀中已经开展了基于多特征和改进BPNN(Back Propagation Neural Network)法对植株氮素营养状况的无损检测，可以较为准确地反映出植株的氮素营养情况。陈珠琳等[13]利用植被指数和多光谱纹理特征开展了降香黄檀叶片全铁含量预测研究，实现了对降香黄檀铁元素含量的精准预测，并提出了植株健康生长状态下叶片的含铁量范围。以上方法均有效地实现了珍贵树种营养监测，有助于提升营养补充的效率，最终为珍贵树种经营中的“精准施肥”提供有效的参考，在满足植株养分需求的情况下避免肥料浪费造成的污染。

5 有效的树体控制

阔叶珍贵树种大多冠幅宽大，自然整枝能力较弱，这就造成了在其生长过程中，基部枝条大多较为粗大，部分植株在主干基部即形成2个以上的分枝同时向上生长，不利于主干形成良好的干形和主干基部的材积积累，大大降低了蓄积量和出材率；珍贵树种木材大多坚硬耐腐，这就造成主干基部的枯死枝条会长时间附着在主干上，随着主干的生长，死亡枝条被包裹进木材中形成节疤，且木材节疤大多集中在主干基部的心材处，严重影响了木材的加工性能和美观度，大大降低了木材的经济价值。因此，对部分自然整枝能力较差的树种在幼林期开展适当的修枝，可以减少主干基部心材的节疤形成，大幅度提升木材的产量和经济效益。

方扬辉[14]在对珍贵树种鹅掌楸的修枝研究中发现，适度的修枝对九年生单株的株高、胸径生长均有促进作用，过度修枝(修去冠高1/2以上)则会对生长产生抑制。徐远等[15]在红椿幼林的修枝试验中发现，合理的修枝除了可以将蓄积量提升16.7%外，还提升了主干的圆满度，同时将活枝以下的树节个数降低了45.8%，显著降低了木材死节的发生率，改善了木材的品质。王春胜等[16,17]发现，西南桦适宜的修枝时间为造林后5a，冠长保留树高的1/3为宜，既不影响西南桦的生长，又能提高优质木材的出材率，同时修枝还可以减小西南桦拟木蠹蛾在植株上的分布区域，可以显著降低林中拟木蠹蛾的虫口数，减少防治的成本。因此，适当的树体控制，也是珍贵树种大径级无节材培育技术的重要环节，对木材的质量影响尤为显著。

6 结论

综上所述，国内外学者在珍贵树种培育的各个技术环节均开展的大量的研究，涉及适生区划、立地因子、密度控制、营养控制和树体控制等多个方面，除了传统的技术外，一些先进的数据分析处理方法和信息手段也被引入珍贵树种栽培技术研究中，可以更加有效地培育珍贵树种大径材。目前我国的珍贵树种栽培研究仍有很大的发展空间，对经济价值和生态价值较高的重要珍贵树种开展重点研究，形成覆盖品种选育-高效扩繁-壮苗培育-高效栽培-高值利用等全产业链的技术链条，夯实珍贵树种高效培育的基础，并拓展珍贵树种大径级无节良材的市场，进而推动珍贵树种产业的健康快速发展，促进珍贵树种的经济效益、生态效益和社会效益的同步实现。