何沙娥，歐陽林男，朱林生，陳少雄

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桉樹大徑材培育技術(shù)研究概述

何沙娥，歐陽林男，朱林生，陳少雄＊

(國家林業(yè)局桉樹研究開發(fā)中心，廣東 湛江 524022)

培育大徑材用于實木加工是桉樹人工林發(fā)展的趨勢，但桉樹人工林大徑級原木的培育尚缺乏經(jīng)驗。本文綜述了國內(nèi)外在桉樹大徑材樹種選擇、初植密度控制、間伐、修枝和施肥管理方面的現(xiàn)狀及其對大徑材生長和材性的影響，以期為桉樹資源高效利用及大徑材人工林的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒和依據(jù)。

桉樹；大徑材；實木；培育模式

桉樹()是世界三大速生豐產(chǎn)樹種之一，也是世界人工林的重要組成部分。截至2012年，全球桉樹人工林面積超過2×108hm2，其中大部分為紙漿用材林[1]。據(jù)統(tǒng)計，2005年全球桉樹大徑材人工林面積僅為1.2×107hm2[2]。天然林保護政策的實施和桉樹木材良好的硬度、穩(wěn)定性、加工性和耐久性等特征，使桉樹成為高質(zhì)量大徑材的培育對象[3]。目前，熱帶和亞熱帶多個國家和地區(qū)均建立了桉樹大徑材人工林，其所占份額還在逐年增加，大徑材培育成為桉樹人工林發(fā)展的趨勢[4-7]。但是，與短輪伐期的紙漿用材林相比，大徑材人工林培育起步晚，輪伐期長，利用桉樹人工林木材生產(chǎn)高端實木產(chǎn)品目前經(jīng)驗不足，桉樹大徑材人工林培育面臨嚴峻挑戰(zhàn)：首先是樹種選擇，實木用材與紙漿用材對木材材性的要求不同。對于實木用材而言，樹木必須直徑大，強度和穩(wěn)定性好，紙漿材則主要著重于纖維品質(zhì)，已有紙漿用材桉樹樹種并不能直接滿足大徑材培育目標。同時，不同樹種和不同培育條件下生長的樹木材性存在差異[8-9]，已有紙漿材人工林培育模式也不能直接用于大徑材培育。其次是培育過程中節(jié)子的產(chǎn)生、腐爛以及病蟲害侵襲造成木材缺陷和生長量損失，并且在快速生長過程中形成高的生長應力，使得加工過程中容易出現(xiàn)開裂、變形等缺陷，嚴重影響了桉樹的實木利用價值[10]。因此，重新評估樹種特性，選擇合適的樹種，提高大徑材出材率，消除木材缺陷，建立適地適樹的大徑材培育模式是桉樹大徑材培育亟待解決的問題。本文綜述了國內(nèi)外在桉樹大徑材人工林培育技術(shù)方面的現(xiàn)狀，以期為桉樹資源高效利用及大徑材人工林的可持續(xù)發(fā)展提供借鑒和依據(jù)。

1 樹種選擇

材性決定了木材的加工利用方向。對于實木用材而言，樹木必須速生且具有大的直徑、良好的通直度、均勻性、強度、穩(wěn)定性和加工性質(zhì)等。樹種生長和材性的表現(xiàn)是樹種本身的遺傳基因及其所處的土壤、氣候等環(huán)境因素相互作用的結(jié)果，因而不同樹種甚至同一樹種的不同個體之間，木材材性存在差異[11-12]。為了獲得適合當?shù)貙嵞居貌牡蔫駱淦贩N，各地區(qū)和國家在樹種、種源及無性系選擇方面開展了廣泛研究[8,13-17]。在此基礎(chǔ)上，目前澳大利亞、阿根廷、巴西、中國、印度、南非、烏拉圭、越南、智利、葡萄牙和西班牙等國家均建立了大徑材人工林：如澳大利亞地區(qū)種植的彈凡桉()、巨桉(E.grandis)、斑皮桉()、檸檬桉()、鄧恩桉(E. dunnii)[5]、柳桉()、亮果桉()、高桉()[4]，巴西的巨桉和大花序桉()、智利的王桉()等[4-5,18-20]。我國也對多種桉樹的材性和生長性狀做了評估，認為粗皮桉()、赤桉()、史密斯桉()、直桿桉()、大花序桉、尾巨桉()、尾葉桉()等適合在我國中西部地區(qū)種植，具有較好的開發(fā)潛力[14,21]。

2 初植密度控制

初始種植密度改變了樹木之間的光照和養(yǎng)分等資源的競爭關(guān)系，影響植株的生長和木材材性。大多數(shù)研究表明較低的種植密度對樹高影響較小，但能顯著促進胸徑生長[22-25]。在廣西地區(qū)進行的不同初植密度對巨尾桉(E.)生長影響的試驗表明，造林密度越小，大、中徑材出材比例越大[26]。除影響樹木生長速率之外，種植密度還影響樹形和分枝性狀。將彈凡桉和大花序桉密度由1 250株·hm-2增大到1 667株·hm-2，其主干直徑、枝條直徑及分枝角均減小，而下部枝條死亡率增加[25]。對7年生亮果桉的密度控制試驗得到了類似的結(jié)果，同時干形和尖削度也受到影響[24]。對木材材性的研究表明，種植密度對木材的力學性能(如氣干密度、抗彎強度和抗壓強度)和皺縮特性等性狀具有顯著影響[27-28]。較小的種植密度能夠改善木材內(nèi)部密度變異，增加成熟材的均一性，提高高質(zhì)量木材產(chǎn)量[29]。因此，控制初植密度可滿足大徑材對生長、樹形和力學性能的要求。一般認為用于實木生產(chǎn)的桉樹人工林種植密度以1 000株·hm-2比較合適，在亞熱帶地區(qū)推薦的初始種植密度為833 ~ 1 250株·hm-2，這樣可以保證在標準的修枝和間伐情況下有足夠的收獲單株[30]。

3 間伐

間伐是人工林培育的重要措施，通過密間伐可以及時調(diào)整林分密度，減少植株對光、水、肥等資源的競爭，充分發(fā)揮桉樹早期速生的特性，對改善樹木生長(表1)[31]、材質(zhì)性狀[29,32]具有重要作用。這種作用與間伐的時間和強度有關(guān)[30]。間伐強度越大，直徑增大越顯著。Medhurst等[33]對澳大利亞塔斯馬尼亞的亮果桉進行間伐，結(jié)果表明：在6年生時將林分密度分別間伐至100株·hm-2，200株·hm-2，300株·hm-2和400株·hm-2，6 a后各處理的總干面積增長量均顯著高于對照(未間伐，890株·hm-2)，且100株·hm-2和200株·hm-2處理的增長量高于300株·hm-2和400株·hm-2處理[33]。其他試驗也得到了類似的結(jié)果[34]。目前對間伐時間的意見不一。在樹冠郁閉之后，林分生長開始下降[35]。因此，建議在冠層郁閉之前進行間伐，將林分密度稀疏到150 ~ 250株·hm-2 [36]。比較早間伐(第8年)與晚間伐(第10年)對藍桉()材性的影響表明，早間伐形成的應力木少，鋸材變形小[37]。而Candy等[38]認為晚間伐有利于控制樹木與雜草之間的競爭、改善樹形。由此可見，不同桉樹對同一間伐措施具有不同的反應，這可能與樹種對光、水、肥的敏感性以及立地質(zhì)量的差異有關(guān)[39-40]。

4 修枝

由分枝造成的木材缺陷如節(jié)子(尤其是死節(jié))會嚴重影響木材的結(jié)構(gòu)和外觀，是導致實木品質(zhì)下降的主要原因[41]。人工修剪活枝能夠有效減少死節(jié)的發(fā)生，是提高實木用材質(zhì)量和凈木生產(chǎn)量的重要途徑(表1)[31]。例如，修枝顯著加快了大花序桉、彈凡桉、鄧恩桉和巨桉的分枝閉塞速率，減少死節(jié)形成[43]；經(jīng)修枝處理的亮果桉的枝條傷口腐爛被限制在節(jié)核部位，凈木生產(chǎn)量提高[43]。修枝時間十分重要，不適當?shù)男拗绊懼仓晟L，這主要是因為修枝改變了樹木冠層結(jié)構(gòu)和葉片分布，削弱了植株碳同化作用[44-45]。試驗結(jié)果表明，在冠層郁閉之前修枝對植株生長的影響較大，而以亮果桉為試驗，在冠層郁閉之后即使進行75%強度的修枝，2 ~ 3 a后大直徑原木收獲量也不會受到影響[46]。一般認為，在樹冠郁閉的時候進行修枝比較合適。這是因為樹冠郁閉之后，下層枝葉因養(yǎng)分供應不足而死亡和脫落[47]，容易形成死節(jié)，甚至發(fā)生腐爛[48]，而修剪死枝并不能控制死節(jié)的發(fā)生[42]。并且，如果冠層郁閉后不及時修枝，枝條生長過大，會造成修枝傷口塞困難，易引發(fā)腐病[43]。節(jié)子大小也會隨枝條直徑和樹木直徑生長而增加[49-50]，因此，在樹冠郁閉后及時修剪活枝，才能有效減少死節(jié)，提高木材材質(zhì)。但是，不同樹種的冠層生長及對光的敏感性不同，如：在相同生長條件下，4年生彈凡桉的活冠枝高顯著高于同齡大花序桉的[51]。因此，只要枝條直徑未生長過大，大花序桉的修枝時間要晚于彈凡桉。而對于巨桉這類冠升迅速的樹種，其修枝時間則較早，如在巴西種植的巨桉，修枝一般在1.5年生前進行[52]。此外，分枝老化速率以及立地等因素也會影響修枝措施，如中低等立地條件下大花序桉的修枝時間主要受分枝老化速率控制；而在高質(zhì)量立地條件下，大花序桉的修枝時間則由分枝直徑生長速率主導[53]。修枝強度對植株的影響也很明顯，如修枝強度小于50%時，對藍桉的生長無顯著影響，而大于50%時會顯著影響樹干材積和立木材積[45]。除此之外，修剪上冠層的枝葉對莖干生長的影響比下冠層的更加明顯，并且頻繁修剪會加劇這種作用[54]。

注：該表格內(nèi)容引自文獻[31]。

5 施肥

桉樹為速生樹種，生長量大，對養(yǎng)分的需求量多，加之長期連作，土壤肥力下降嚴重。施肥能夠增加土壤肥力，提高林木養(yǎng)分利用情況，促進林分幼林生長，對早期生長甚速的桉樹人工林培育尤為重要。研究表明，對3.2年生的亮果桉施加氮肥(300 kg·hm-2)，在8年生時直徑為200原木的地上生物量、光合有效輻射和光利用率分別比對照(不施肥)增加了23%、6%和13%[46]。大量施加氮肥和磷肥促進亮果桉枝條增粗和枝條壽命延長[56]。但對巴西無性系人工林施肥試驗表明，在一定范圍內(nèi)施肥和灌溉處理顯著增加干材年均生長量，而過量施肥對生長的影響并不明顯[56]。肥料配比對樹木生長十分重要。如Cromer等[57]發(fā)現(xiàn)同時施加氮肥和磷肥對桉樹生長的影響比單一施肥效果更加明顯，認為是肥料配比而不是施肥量影響桉樹莖葉種氮元素含量，具體的肥料配比因樹種而異。對我國閩南山區(qū)尾葉桉、巨桉的施肥試驗也表明，不同的氮肥和磷肥品種對桉樹生長具有不同影響[58]。除影響生長之外，施肥對木材材質(zhì)性狀也有一定影響。有研究表明，大徑材木材材性與追肥量的關(guān)系密切，增大施肥量能顯著降低木材的抗彎強度和徑面硬度，并在一定程度上增加彈性模量和木材含水率，降低端、弦面硬度和基本密度[59]。對13年生藍桉進行高強度間伐后輔以施肥，可以減少應拉木的形成[60]。

在實際生產(chǎn)中，通常將施肥與間伐和修枝措施同時進行，能夠獲得更好的資源利用效益。如不施肥，修剪赤桉樹冠25%的葉面積后20個月內(nèi)，植株樹高和胸徑生長均受影響；只施肥不修剪，植株生長無明顯變化；而在修枝前或者修枝后施加氮肥則能促進生長，并且修枝后施肥對生長的促進作用比修枝前的效果更加明顯[54]。上述提到的對藍桉的試驗也表明，高強度的間伐會增加應拉木的形成，如果在間伐后進行施肥則能夠有效減小這種負面影響[60]。對3.2年生亮果桉同時進行施肥、間伐和修枝試驗表明，三者之間具有交互作用，施肥和間伐促進下冠層或者枝條大小和長度的增長，可能影響原木質(zhì)量，但如果同時進行修枝就可以在促進植株生長的前提下改善這種情況[61]。

6 結(jié)論

國內(nèi)外在桉樹人工林培育方面已有許多研究，但大多為紙漿材培育，與之相比，大徑材培育起步晚，輪伐期較長，在栽植密度控制、間伐、修枝和施肥等方面有著特殊的要求，已有對各項技術(shù)措施的研究大多局限在較短的培育期內(nèi)，對大徑材培育的長期影響還很難評估，目前在桉樹大徑材人工林管理和技術(shù)上仍然缺乏經(jīng)驗。

原木木材材性特征是決定實木價值的重要因素。如前所述，目前在如何解決桉樹木材皺縮和收縮、應力木與生長應力、開裂等問題上存在巨大的挑戰(zhàn)。這些特征由樹種本身的遺傳和所處的環(huán)境共同決定。目前在澳大利亞、巴西和智利等國家較成功地選育了適合當?shù)貧夂颦h(huán)境的大徑材桉樹樹種，但包括我國在內(nèi)的大部分地區(qū)仍然處于探索階段。國內(nèi)外在利用密度控制、修枝、間伐以及施肥等培育措施改善木材特性上取得了一些成效，但相對大徑材較長的輪伐期而言，這些研究均比較片面，改善效果有限，并且，這些技術(shù)措施的實施均需考慮樹種特性、立地等多方面的因素，桉樹大徑材培育不能依賴于一套固定的培育模式，必須針對不同樹種和栽培區(qū)域開展系統(tǒng)的樹種選擇和大徑材培育模式研究，結(jié)合木材形成機理研究和后期加工處理方法改進來解決桉樹實木用材存在的問題，以推進桉樹人工林資源高效、可持續(xù)的實木化利用。

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A Review of Silviculture for Solid-wood Production fromPlantations

HE Sha-e, OUYANG Lin-nan, ZHU Lin-sheng, CHEN Shao-xiong

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The area of plantations in China dedicated to production of larger diameterlogs to supply higher value solid-wood products has expanded over recent years. However, the knowledge of appropriate silvicultural management for such plantations is lacking. To provide a basis for efficient utilization ofresources and sustainable development of plantations targeting larger diameter log production, we present a review of the silvicultural treatments and regimes used for management of such plantations around the world, including: tree species selection, stand density, thinning, pruning and fertilization. The effects of the silvicultural management on tree growth and wood quality were also summarized.

; large diameter timber; solid-wood; silvicultural regimes

S753

A

國家重點研發(fā)計劃課題“桉樹大徑材定向培育技術(shù)”(2016YFD0600502）；廣東省林業(yè)科技創(chuàng)新項目“桉樹大徑材與林下經(jīng)濟培育技術(shù)研究與示范”（2016KJCX005）。

何沙娥(1983— )，女，博士，主要從事人工林定向培育技術(shù)研究，E-mail:cerchese@caf.ac.cn.

陳少雄(1965— )，男，博士，研究員，主要從事桉樹定向培育研究，E-mail:sxchen01@163.com.