覃忠義 高成杰 劉方炎

摘要：以元謀干熱河谷幾種適應性強、生長快、薪材產量高、熱值高的能源林樹種為研究對象，在調查樹種生態(tài)適應性基礎上，比較了不同整地方式對造林效果的影響，同時對不同樹種薪炭材產量和熱能潛力進行比較分析。結果表明：元謀盆地為代表的金沙江干熱河谷培育農村能源林，最適宜樹種是赤按（泰）、檸檬桉、赤按、尾葉按、新銀合歡等，局部水肥條件好的地方可以選種大葉相思、馬占相思等樹種;這些樹種均以撩壕整地的造林效果好于塊狀整地;各樹種生物量及固定太陽輻射能的能力均以赤按（泰）、檸檬按、尾葉按、赤按和新銀合歡較高。提出了在金沙江干熱河谷地區(qū)培育農村能源林，應該選擇赤按、檸檬按、尾葉按和新銀合歡等樹種，采用容器育苗、撩壕整地、追施有機基肥、雨季初期取苗造林等綜合配套的營造林技術。

關鍵詞：樹種篩選;能源林;培育技術;干熱河谷

中圖分類號：S727.4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（2018）05-0128-04

1 引言

金沙江干熱河谷的元謀盆地作為西南干熱河谷的典型代表，氣候炎熱、干旱，自然條件惡劣;天然植被覆蓋率不足1%[1]，水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境惡化，是我國造林極端困難地區(qū)之一。元謀干熱河谷也是云南省農村能源極度匱乏的地區(qū)，據統(tǒng)計，該區(qū)農村人口約15萬人，土地面積80000hm²，占元謀縣總土地面積的40%，農村能源資源量僅有13040t標準煤[2]，人均約90.0kg標準煤，不到全國平均水平的1/4。但是，當地農村的能源消費量達到45736t標準煤，人均消耗387.6kg。更為重要的是，在其能源結構中薪材資源量只有4040t標準煤，為能源資源總量的31%，但薪材消費總量卻占到能源消費總量的53%。

能源缺口如此巨大，導致當地村民長期以來四處亂砍濫伐，來彌補能源的不足，使該地區(qū)天然植蕩然無存，森林覆蓋率不到5%，使貫穿元謀盆地的龍川江的含沙量和輸沙量在金沙江干熱河谷涉及的主要支流中名列榜首。如以金沙江從石鼓到下游宜賓的屏山段計，龍川江的集水面積只占4.16%，多年平均徑流量占1.60%，多年平均輸沙量占2.24%;多年平均含沙量為該區(qū)域平均含沙量的1.4倍[3]。為建設金沙江干熱河谷多目標水土保持林，提高該地區(qū)森林覆蓋率和蓄積量，增加農村能源資源，遏止生態(tài)環(huán)境惡化，筆者從“十五”計劃開始，結合人工植被恢復研究，開展了水土保持型薪炭林資源培育與利用試驗研究，總結并提出適宜樹種篩選、高效培育及合理利用的綜合配套技術，奠定了干熱河谷培育多目標水土保持型薪炭林的技術基礎，為加速構建金沙江干熱河谷防護林體系提供強有力的技術支撐。

2 材料與方法

2.1 供試樹種

參試樹種總共22個，有些樹種由于不適應干熱河谷的惡劣環(huán)境，死亡率超過60%;有的則是樹干彎曲，矮化嚴重，有12個樹種在試驗中被淘汰，如黑荊樹（A-cacia mearnsii）、山合歡（Albizia kalkora）等。成活率高并完成全部研究內容的樹種有：泰國赤按（Eucalyptuscamaldulensis var.tailanthensis）[以下簡稱赤按（泰）]、赤按（E.camaldulensis）、檸檬按（E.citriodora）、尾葉按（E.urophylla）、大葉相思（Acacia auriculaeformis）、馬占相思（A.mangium）、蘇門答臘金合歡（A.glauca）、新銀合歡（Leucaena leucocephala）、木豆（Cajanus ca-jian）、山毛豆（Tephrosia candida）等。

2.2 試驗區(qū)自然概況

試驗點位于云南省元謀縣元馬鎮(zhèn)月龍村干塘山，平均海拔1170m，年均溫21.9℃，最高月均溫27.1℃（5月），最低月均溫14.5℃（12月），年降水量634.0mm，其中90%以上的降水集中在6～10月份;年蒸發(fā)量3911.2mm，年相對濕度53%，年均干燥度2.8，≥10℃的年積溫8003℃，日照時數2670h，無霜期350～365d，屬南亞熱帶干熱季風氣候區(qū)。植被以坡柳（Dodonaea viscose L.）、余甘子（Phyllanthus emblicaL.）、扭黃茅（Heteropogon contortus L.）和三芒草（Aristida adscensionis L.）等為主，土壤類型為燥紅土。試驗地較完整、平緩，坡度約12°，布置于小丘陵的南坡或西南坡，自然條件基本一致。

2.3 育苗造林及管護

造林方式為植苗造林，采用容器（塑料袋）育苗，百日苗上山造林。泰國赤桉種子為云南省林業(yè)廳從泰國引入[4]，其它樹種種子均來自當地選擇的優(yōu)良單株;4種桉樹先撒播培育地苗，待長出4～5片真葉后移人營養(yǎng)袋培育，其余樹種直接播種于營養(yǎng)袋中育苗。另外，無論是培育地苗或容器苗，播種之后及時用稻草覆蓋，至幼苗出土后逐漸揭蓋，當幼苗長至5cm以上時完全去除。

整地采用撩壕（規(guī)格為寬60cm，深60cm）和塊狀（規(guī)格為60cm×60cm×40cm）兩種方式。灌木樹種蘇門答臘金合歡造林密度為222株/畝，株行距為1.0m×3.0m;其它喬木樹種的造林密度為112株/畝，株行距為2.0m×3.0m。采用隨機區(qū)組試驗設計，每種處理重復3次，每重復面積1畝。

容器育苗的8個樹種造林完畢后，木豆和山毛豆按1.5m的塘距點播于行間，每穴播種4～5粒，出苗1個月后間苗，保留1～2株健壯幼苗。以后每年雨季初期（6月）追施尿素+鈣鎂磷各100g/株，雨季末（11～12月）松土除草，連續(xù)3年。

2.4 生物量和熱值測算

造林當年調查成活率，以后每年年底調查保存率;除邊行邊株外，采用每木調查法，于每年年底調查參試樹種各處理的林木生長量。造林11年后，根據平均生長量選擇3株標準木進行采伐，以測定其生物量。即采伐后隨即測定干、枝條和葉片等部分的鮮重，然后每棵樣木的每個部分各取1.0kg樣品帶回室內風干，并經粉碎烘干（105℃烘4 h）計算其干重。最后按3株樣木各部分重量總和的平均值，分別計算每個樹種各處理單位面積的地上生物量、薪材量等。

熱值測定用氧彈式熱量計測定，再根據生物量計算出每個樹種的薪炭材熱能產值（單位kCal/kg），然后按1kg煤當量等于29.27 MJ（兆焦）折算為標準煤重量。

3 結果與分析

3.1 參試樹種生態(tài)適應性與樹種篩選研究

試驗結果與該地區(qū)許多同類研究結果相同或近似[5，6，7]（表1）。參試樹種中的赤按、赤按（泰）、尾葉桉、檸檬按、新銀合歡、蘇門答臘金合歡、大葉相思等，其當年造林成活率都超過90%，到2010年的保存率也達85%以上;馬占相思雖然造林初期死亡率較高，使其保存率較低，但速生，植株高大。這8個樹種的生態(tài)適應性和抗逆生長能力強，更具有作為薪炭林樹種的優(yōu)良特性。

刺槐（Robinia pseudoacacia）、大葉按（Eucalyptusrobusta）、黑荊樹、圣誕樹（Acacia dealbata）等，造林后1～2年成活和植株生長表現可以，但以后逐步死亡，11年后的保存率不到10%，如黑荊樹的保存率還不到5%。山合歡、苦楝（Melia azedarach）、香須（Albiziaodoratissium）等鄉(xiāng)土樹種，雖然造林成活率和保存率比較高，但這些樹種對土壤肥力和水分要求相對較高，種植于干熱河谷嚴重退化，而且十分貧瘠、干旱和板結的山地上，植株生長差，樹干彎曲，矮化嚴重，如山合歡保存率超過88%，但年平均株高生長量不到40cm，年平均胸徑生長量不到0.32cm。山毛豆、木豆雖然沒有保存下來，但短壽命是它們自身的生物學特性，它們與多年生喬灌木樹種進行行間混交，可加速促進幼林早日郁閉，發(fā)揮幼林群體的抗逆能力，調動林分自我調節(jié)功能，提高主栽樹種保存率和促進其生長，并提高造林初期的林地生物量。

3.2 擬選樹種生長狀況與整地方式比較

從理論上講，在相同條件下植株生長快、長勢好的林分，表明該樹種比較適應造林地區(qū)的生態(tài)環(huán)境條件，不同整地方式下擬選樹種生長狀況的調查結果表明（表2），不考慮灌木樹種蘇門答臘金合歡（植株小、生物量最低），其它桉類樹種、相思類樹種和新銀合歡等喬木樹種之間的生長差異也很大（表2）。馬占相思雖然成活率較低，保存下來的植株平均株高（10.65m）和胸徑（8.5cm）最大;4個桉類樹種中生長相對均一，但尾葉桉生長更為突出，其平均株高、胸徑的大小排序依次為尾葉桉（11.4m、7.8cm）>赤桉（泰）（10.2m、7.4cm）>檸檬桉（9.8m、6.6cm）>赤桉（9.6m、6.3cm）;最后是新銀合歡（6.6m、6.5cm）、大葉相思（6.4m、5.7cm）。但由于干熱河谷特殊的生態(tài)環(huán)境和土壤干旱貧瘠，這些樹種的總生長量或年平均生長量，僅僅是種植于華南低山丘陵區(qū)植株生長量的1/5，種植于嚴重水土流失丘陵區(qū)植株生長量的1/2[8]。另外，在干熱河谷造林，整地方式不同對造林效果影響很大，往往是造成植株生長和生物產量差異顯著的重要原因。從表2可以看到，無論哪個樹種，撩壕整地的造林效果均好于塊狀整地。對8個樹種生長指標的分析，可以看出整地（或土壤狀況）對植株生長的影響有兩大特點，一是對相對速生的樹種影響比較大，二是其影響主要表現在抑制株高生長方面。如赤桉（泰）、檸檬桉、赤桉、尾葉桉、馬占相思等，撩壕整地的平均株高分別比塊狀整地的高19.4%、17.8%、16.9%、15.1%和13.0%。

調查結果表明，干熱河谷退化山地的土壤，干旱、貧瘠和板結，地表土壤容重普遍大于1.6g/cm3，降水下滲難，地表徑流大，影響了植物根系生長，進而嚴重抑制植株生長。所以，在干熱河谷造林應適當加大整地強度，追施有機基肥，降低土壤容重，提高降水下滲率，促進植物根系生長，保證人工林速生豐產。

3.3 擬選樹種生物量與薪炭材產量

就8個樹種的生長狀況看（表2），馬占相思個體比較高大和粗壯，不過單位面積保存率較低，收獲的生物量并不很高，地上部分生物量（鮮）平均為52.0t/hm²;其中撩壕整地達到67.1t/hm²，塊狀整地為36.9t/hm²，僅高于大葉相思和蘇門答臘金合歡2個樹種，它們是生物量較低的3個樹種（表3）。

新銀合歡是除桉類樹種外生長良好、生物量較高、根瘤菌發(fā)達的樹種，而且還具有很強的萌發(fā)力和天然更新能力，這對于干熱河谷植被恢復和生態(tài)治理、水土保持、鄉(xiāng)村能源林等多目標人工植被的培育和經營，均具有十分重要的意義。而蘇門答臘金合歡雖然保存率和植株生長較好，根瘤菌發(fā)達，天然更新能力強，非常適應于干熱河谷貧瘠干旱地區(qū)的植被恢復，但由于是多年生灌木樹種，植株低矮、枝干細小，生物量非常低，作為能源林樹種價值不大，應替代木豆和山毛豆與桉類樹種混交，以加強此類樹種林地的土壤改良和水土保持作用。另外，根據楊成源等人的研究[9]，蘇門答臘金合歡造林4年時其薪材產量（干重）已達4t/hm²左右。說明若將其作為薪炭林培育，應充分利用它速生、萌發(fā)力強的特點，進行短周期（輪伐期3年）經營，既促進主栽樹種的生長，又可提高單位面積薪材產量。

在4種桉樹中，根據不同撩壕或塊狀整地方式，其直徑≥2.0cm的干、枝生物量鮮重（t/hm²）分別為，尾葉桉（100.4，88.8）、赤桉（泰）（100.7，79.7）、檸檬桉（87.6，82.0）和赤桉（80.3，75.5）。赤桉（泰）保存率（89.0%和87.0%）較另外3種桉種低，但該樹種樹干通直，尖削度小，其生物量與尾葉桉相當，而高于檸檬桉和赤桉（表3）。

所選擇的8個樹種在撩壕整地方式下，生物量（干重）較大的樹種是赤桉（泰）41.97t/hm²）、檸檬桉（41.91t/hm²），以后依次為尾葉桉39.75t/hm²、新銀合歡38.46t/hm²和赤桉36.57t/hm²，折合標準煤產量分別為27.95t/hm²、27.84t/hm²、25.47t/hm²、24.00t/hm²、24.11t/hm²（表3）。各樹種在塊狀整地方式下仍是檸檬桉（38.86t/hm²）、尾葉桉（34.71t/hm²）、新銀合歡（33.89t/hm²）、赤桉（33.78t/hm²）和赤桉（泰）（32.32t/hm²）比較高，折合標準煤分別為25.82t/hm²、22.24t/hm²、21.15t/hm²、22.35t/hm²、21.52t/hm²。

另外，能源林的熱能產值亦可看作是薪炭林對太陽輻射能的固定能力，根據該地區(qū)太陽輻射能（6.41×10⁶kJm²·年），以及撩壕整地的薪材產量推算（表3），在未計算地下部分生物量、每年的枯枝落葉量以及采伐時的細枝葉量的情況下，各樹種能源林固定太陽輻射能的能力（以年固定太陽輻射總能百分比計），大概分別為赤桉（泰）0.12%=檸檬桉0.12%>尾葉桉0.11%>赤桉0.10%=新銀合歡0.10%>馬占相思0.08%>大葉相思0.04%>蘇門答臘金合歡0.01%，與前人綜合計算平均為0.17%的研究結果基本一致[9]。上述結果說明，若不考慮人工恢復植被的其它作用，在金沙江干熱河谷地區(qū)培育農村能源林，應該選擇赤桉、檸檬桉、尾葉桉和新銀合歡等樹種，采用容器育苗、撩壕整地、追施有機基肥、雨季初期取苗造林等綜合配套的營造林技術。

4 結論與建議

（1）元謀盆地為代表的金沙江干熱河谷培育農村能源林，最適宜樹種是赤桉（泰）、檸檬桉、赤桉、尾葉桉、新銀合歡等，局部水肥條件好的地方可以選種大葉相思、馬占相思等樹種，蘇門答臘金合歡可作為混交樹種與上述樹種進行行間混交，并適時進行間伐以促進主栽樹種的生長。

（2）本研究在造林11年后才進行砍伐，不是專門針對能源林的研究。根據干熱河谷的特點及其上述樹種連年生長量觀測結果，造林后5年的連年生長量最大，以后便趨于平緩，而萌生林則是砍伐后3年的連年生長量最大。所以，如果專門培育農村能源林，首次砍伐期最好選擇5年，萌生林則3年輪伐一次，經營砍伐3次后就應重新造林更新。

（3）以標準煤計，目前元謀干熱河谷消耗薪材約24095t/年，而薪材產量僅為4040t/年，相差20000多t。干熱河谷面積約80000hm²，若選擇赤桉（泰）、檸檬桉、赤桉、尾葉桉、新銀合歡等樹種營造農村能源林，以每公頃5年生薪炭材平均產量15～18t（標準煤）計，5年一個輪伐期，大約營造6000hm²即可完全解決干熱河谷區(qū)的農村能源需求，又能達到干熱河谷森林“雙增”目標。

（4）所篩選樹種與鄭海水等人[8]在華南地區(qū)的培育結果相比，其產量還很低，對太陽輻射能的利用率最高僅為0.12%，其增產潛力巨大，必須加大良種選育與利用，優(yōu)質豐產培育及其能源林高效經營技術等方面的研究力度，迅速增加干熱河谷森林資源，以盡快保護和改善該地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境。

參考文獻：

[1]元謀縣林業(yè)局.元謀縣林業(yè)志[M].昆明：云南人民出版社，1997.

[2]云南省元謀縣志編篆委員會.元謀縣志[M].昆明：云南人民出版社，1993.

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[4]陳玉德，吳隴.元謀干熱河谷區(qū)水土保持林營造技術與成效[J].林業(yè)科學研究，1995，8（3）：340～343.

[5]王琳，劉勇.金沙江干熱河谷赤桉綜合管理技術對生長影響初步研究[J].綠色科技，2015，（2）：46～47.

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[8]高尚武，馬文元.森林能源研究[M].北京：中國科學技術出版社，1991.

[9]楊成源，王長服，張明友.元謀干熱河谷薪炭林造林技術及效益研究[J].西南林學院學報，1996，16（4）：237～248.