邢海濤，劉 強(qiáng)，李永和

(云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650224)

全球森林覆蓋率極速銳減導(dǎo)致前所未有的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能喪失[1]。植樹(shù)造林作為一種有效的應(yīng)對(duì)方案被許多國(guó)家廣泛采納，用于緩解氣候變化、保護(hù)天然林、促進(jìn)自然林再生以及提供森林產(chǎn)品等。近幾十年來(lái)，全球造林規(guī)模不斷擴(kuò)大，中國(guó)是目前世界上造林面積最多的國(guó)家，約有7 890萬(wàn) hm2人工林，占全球的28%[2]。煉山造林法是一種傳統(tǒng)的植樹(shù)造林方式，但在實(shí)踐過(guò)程中，極易引發(fā)土壤內(nèi)部營(yíng)養(yǎng)元素流失、土壤結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞等問(wèn)題，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。為了解決此類(lèi)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)專(zhuān)家學(xué)者通過(guò)多年的探索，在山地坡地上實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)，即跡地免耕造林和幼苗免鋤撫育，從跡地清理至幼苗撫育一概不用火，不翻土，既保護(hù)了山地土壤肥力，又促進(jìn)了幼林生長(zhǎng)，中林的肥力后效更高。該技術(shù)不僅可以節(jié)約40%造林成本，更為重要的是達(dá)到保護(hù)環(huán)境及生物多樣性的根本目的[3]。目前，福建省閩清白云山國(guó)有林場(chǎng)將該項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用于杉木和馬尾松兩個(gè)樹(shù)種的造林，結(jié)果顯示幼林在第一年生長(zhǎng)表現(xiàn)一般，甚至株高比煉山林分還差一些，但在第二年可以跟上，第三年已超過(guò)煉山林分，并且對(duì)環(huán)境和生物多樣性保護(hù)具有重大作用[3]。同時(shí)，該技術(shù)應(yīng)用在福建省武平縣武東鄉(xiāng)的桉樹(shù)山地造林，相比于傳統(tǒng)煉山造林法，免煉造林法具有明顯的生態(tài)效應(yīng)優(yōu)勢(shì)，不論在預(yù)防水土流失還是防治土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)流失方面，效果均較顯著[4]。

黑荊(AcaciamearnsiiDe Willd)系豆科金合歡屬常綠喬木，是世界上著名的速生、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)鞣料樹(shù)種，為生產(chǎn)栲膠的主要原料[5]。黑荊原產(chǎn)澳大利亞南部熱帶地區(qū)，第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，世界各大洲，尤其是南亞、東南亞大量引種造林，我國(guó)浙江、臺(tái)灣、廣東、廣西、云南、四川也先后引種。黑荊以種子繁殖為主，繁殖體數(shù)量大，而且對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力很強(qiáng)[6]，具有快速繁殖擴(kuò)散能力。在國(guó)外黑荊有較長(zhǎng)入侵歷史，已在新西蘭、夏威夷、南非和津巴布韋形成入侵，被列為世界100種惡性外來(lái)入侵物種之一[7]。國(guó)內(nèi)學(xué)者開(kāi)展了黑荊不同地上器官(莖、葉、豆莢)、不同濃度水浸提液對(duì)杜虹花(Callicarpaformosana)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、白花敗醬(Patriniavillosa)、田麻(Corchoropsistomentosa)4種植物種子萌發(fā)的影響，結(jié)果顯示：黑荊莖、葉和豆莢水浸提液對(duì)4種植物的種子萌發(fā)均有不同程度的抑制作用，可以預(yù)測(cè)在黑荊成片生長(zhǎng)的環(huán)境中，由于分泌的化感物質(zhì)多、濃度大，很可能會(huì)抑制該群落中其他植物種子的萌發(fā)，因此對(duì)群落演替過(guò)程產(chǎn)生影響，形成黑荊單優(yōu)勢(shì)群落，從而破壞群落的物種多樣性[8]。

在黑荊樹(shù)更新林地上，采用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)建立13.33 hm2示范林，通過(guò)項(xiàng)目開(kāi)展，結(jié)合示范區(qū)林地地形、地貌特征，探討該技術(shù)在云南省滇中地區(qū)的推廣示范效果、存在的弊端以及需要改進(jìn)的措施。

1 實(shí)驗(yàn)區(qū)概況

項(xiàng)目實(shí)施地位于昆明市盤(pán)龍區(qū)東北近郊，地理位置為東經(jīng)102°43′～102°53′，北緯25°04′～25°11′，屬滇中高原盆地邊緣淺切割中山地貌，為古夷平面差異抬升侵蝕而成。全境山嶺縱橫，溝壑交錯(cuò)，地形復(fù)雜，整個(gè)地形由南向北，逐級(jí)抬升，一般地勢(shì)起伏平緩，局部地形坡度較大，地勢(shì)陡峭險(xiǎn)要，頂部平坦，最高點(diǎn)海拔2 441.0 m，最低海拔1 948.1 m，主要分布在2 000～2 200 m范圍內(nèi)。屬亞熱帶西南季風(fēng)氣候，干濕季節(jié)分明，年均溫11.2～13.8℃，最高溫為7月(月均溫18.2℃)，最低溫為1月(月均溫6.8℃)；年均降雨量為980.5～1 156.5 mm，主要集中在5—8月，占全年降雨量的88%。土壤以山地紅壤為主，分為3個(gè)亞類(lèi)(紅壤、黃紅壤、粗骨性紅壤)，高海拔地區(qū)有黃棕壤分布。其植被屬于亞熱帶常綠闊葉林區(qū)域的高原亞熱帶北部常綠闊葉林帶，其原生頂級(jí)植被應(yīng)為亞熱帶半濕潤(rùn)常綠闊葉林亞型，但由于歷史原因，地帶性植被常綠闊葉林已破壞殆盡，現(xiàn)存植被基本屬于次生性植被，森林類(lèi)型以人工營(yíng)造林為主，主要喬木樹(shù)種有云南松(Pinusyunnanensis)、華山松(Pinusarmandii)、圓柏(Juniperuschinensis)、滇油杉(Keteleeriaevelyniana)等。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 功能區(qū)劃及樹(shù)種選擇

在綜合分析示范區(qū)森林資源狀況及經(jīng)營(yíng)歷史的基礎(chǔ)上，對(duì)項(xiàng)目示范區(qū)開(kāi)展實(shí)地踏查，并利用無(wú)人機(jī)進(jìn)行航測(cè)獲取不同時(shí)間段的正射影像。在獲取影像的基礎(chǔ)上，根據(jù)項(xiàng)目實(shí)施要求和目的，結(jié)合示范區(qū)海拔、地形地貌、立地條件等自然因素，利用ArcGIS軟件對(duì)示范林地進(jìn)行功能區(qū)劃；按照因地制宜、適地適樹(shù)、生態(tài)優(yōu)先、物種多樣性保護(hù)的原則，具體分析各功能區(qū)的地理位置、水土條件，結(jié)合樹(shù)種生物學(xué)特性，選擇良種壯苗進(jìn)行造林并設(shè)計(jì)合理的造林作業(yè)。

2.2 現(xiàn)代營(yíng)林耕作法

現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)是由福建興華農(nóng)林高新技術(shù)研究所經(jīng)過(guò)多年研究和實(shí)地驗(yàn)證而研發(fā)，是一種在營(yíng)林生產(chǎn)全過(guò)程實(shí)施苗木良種化、造林工程化、營(yíng)林生態(tài)化、造林機(jī)械化、除草化控化的先進(jìn)營(yíng)造林方式，采用現(xiàn)代化的電動(dòng)油動(dòng)工具、化學(xué)除草劑等方法進(jìn)行林地除草和造林，進(jìn)而代替過(guò)去傳統(tǒng)的煉山造林，對(duì)現(xiàn)有林地起到保持水土、維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、保護(hù)生物多樣性、促進(jìn)土壤改良的作用，并在一定程度上節(jié)約人力物力成本，實(shí)現(xiàn)生態(tài)營(yíng)林和近自然經(jīng)營(yíng)。項(xiàng)目采用現(xiàn)代營(yíng)林耕作法對(duì)示范區(qū)開(kāi)展?fàn)I造林作業(yè)。

2.2.1全面割灌除草

利用其相關(guān)成果中的林地割灌機(jī)劈除采伐跡地內(nèi)的雜灌雜草，保留生態(tài)樹(shù)種的幼樹(shù)幼苗，塊狀堆雜整地。示范林區(qū)主要的劈除對(duì)象有：黑荊(幼苗)、紫莖澤蘭(Ageratinaadenophora)、三葉鬼針草(Bidenspilosa)；本地物種：千金子(Leptochloachinensis)、漿果薹草(Carexbaccans)、磚子苗(Mariscussumatrensis)、山萵苣(Lagediumsibiricum)、野艾蒿(Artemisialavandulaefolia)、何首烏(Fallopiamultiflora)。

2.2.2整地造林

根據(jù)功能區(qū)劃不同以及樹(shù)種的生物學(xué)特性，進(jìn)行不同區(qū)域的造林作業(yè)設(shè)計(jì)，采用合理的株行距進(jìn)行混交造林，實(shí)施針葉帶狀混交造林、闊葉團(tuán)狀混交造林，采用機(jī)械挖穴機(jī)進(jìn)行定植穴的挖掘。

2.2.3施工組織

組織技術(shù)熟練、經(jīng)驗(yàn)豐富的營(yíng)林隊(duì)伍，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化造林。

2.2.4幼林撫育

造林當(dāng)年進(jìn)行培土、水肥管理、全面除草、控草，造林第二年進(jìn)行擴(kuò)穴、修枝抹芽、全面除草，造林第三、第四年進(jìn)行幼樹(shù)幼苗周?chē)?.5 m范圍除草，第五年開(kāi)始林分郁閉注重幼樹(shù)的修枝整形。

3 結(jié)果與分析

3.1 區(qū)劃造林

為打造一個(gè)集物種收集保護(hù)、教學(xué)實(shí)訓(xùn)、科普教育和勞動(dòng)教育為一體的綜合示范園區(qū)，對(duì)示范林區(qū)無(wú)人機(jī)航拍照片和數(shù)據(jù)加工、處理后，根據(jù)地形、地貌和已有路跡進(jìn)行功能區(qū)劃(圖1)。

圖1 現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)推廣示范項(xiàng)目區(qū)的功能分區(qū)Fig.1 Functional zoning of modern silviculture technology demonstration area

示范園區(qū)現(xiàn)已營(yíng)造了油茶種植示范區(qū)(栽植油茶200余株)、經(jīng)濟(jì)林栽培示范區(qū)、楊善洲紀(jì)念林區(qū)(栽植美國(guó)紅楓 30株、北美楓香50株、多花籃果樹(shù)20株、歐洲復(fù)葉槭20株)、林藥種植區(qū)、極小種群保護(hù)區(qū)(栽植極小種群物種長(zhǎng)序榆3株、毛果木蓮10株、富民枳53株、云南梧桐5株、旱地木槿10株、云南穗花杉10株、毛枝五針?biāo)?株、西疇青岡30株、華蓋木55株、漾濞槭30株、喙核桃20株)、木蘭園(栽植木蘭科植物27種約800株)、杜鵑園(栽植杜鵑50余種、2 000余株，其中野生種類(lèi)31種、園藝品種19個(gè))、花椒種植示范區(qū)(栽植抗寒品種花椒300余株)、林木培育實(shí)訓(xùn)基地、核桃種植示范區(qū)(栽植優(yōu)質(zhì)核桃品種30株)、無(wú)籽刺梨種植示范區(qū)(栽植無(wú)籽刺梨350余株)、陡坡地造林示范區(qū)(栽植耐旱耐貧瘠植物無(wú)患子120株)。示范園共栽種樹(shù)種約100種4 700余株，景觀(guān)效果初步可見(jiàn)。

目前，除部分極小種群和木蘭科種類(lèi)不適合示范基地的氣候與土壤條件出現(xiàn)死亡之外，其余大部分栽植物種均長(zhǎng)勢(shì)良好，尤其無(wú)籽刺梨、花椒已經(jīng)開(kāi)花結(jié)果。

3.2 經(jīng)濟(jì)成本節(jié)約

對(duì)于13.33 hm2示范林的雜草清除和挖定植穴，按照傳統(tǒng)的人工辦法，需要支出28 400元(除草20 000元，挖穴8 400元)；但是運(yùn)用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)的相關(guān)成果，以機(jī)械化替代人工進(jìn)行雜草清除和挖種植穴，理論上只需要支出10 200元(除草6 000元，挖穴4 200元)。因此，理論上在示范林中運(yùn)用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)相關(guān)成果可以節(jié)省18 200元。然而，在實(shí)際的操作過(guò)程中，由于示范林地處的氣候和地勢(shì)原因，為了提高幼苗的成活率，在造林定植時(shí)一般選擇較大的植株，因此挖定植穴時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)(最小為50 cm×50 cm)要大于現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)的定植挖掘機(jī)標(biāo)準(zhǔn)(30 cm×30 cm)，定植穴機(jī)械挖掘之后，還需人工輔助擴(kuò)穴。故此，在實(shí)際造林操作過(guò)程中，示范林雜草清除和定植穴挖掘共支出17 200元，比傳統(tǒng)的人工作業(yè)節(jié)省11 200元(圖2)。

圖2 運(yùn)用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)成果除草和挖穴的理論與實(shí)際支出費(fèi)用Fig.2 Theoretical and actual expenditure of weeding and digging holes by using modern silviculture technology

3.3 化學(xué)除草分析

現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)成果中還應(yīng)用了控制為害幼樹(shù)成活生長(zhǎng)的高效、低毒、對(duì)環(huán)境安全的除草劑。為了檢驗(yàn)除草劑的安全性和有效性，在示范林區(qū)選擇兩地塊噴灑“雜草封閉劑”和“伐樁滅除劑”。在3周后，效果開(kāi)始顯現(xiàn)，惡性雜草紫莖澤蘭、三葉鬼針草和黑荊地上部分均枯萎，但隨著時(shí)間的推移，除草劑對(duì)周?chē)苑N的樹(shù)種，尤其是葉表面粗糙、沒(méi)有蠟質(zhì)層保護(hù)的樹(shù)種具有明顯的毒害作用。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

4.1.1 現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)為營(yíng)造林作業(yè)提供了技術(shù)支撐

項(xiàng)目示范林區(qū)在原有的采伐跡地基礎(chǔ)上，為更好地開(kāi)展?fàn)I林措施，采用了現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)了營(yíng)林全過(guò)程的生態(tài)化、機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化、工程化，保證了本項(xiàng)目的順利開(kāi)展。同時(shí)，按照該技術(shù)方法開(kāi)展的營(yíng)林作業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)保持水土、改良土壤、保護(hù)生物多樣性、降低森林火災(zāi)隱患等功能，真正實(shí)現(xiàn)了生態(tài)營(yíng)林。示范林各功能區(qū)已初見(jiàn)成效，景觀(guān)效果顯著，改善了示范林區(qū)的森林生態(tài)系統(tǒng)。

4.1.2效果顯著但仍需因地制宜

相較于傳統(tǒng)的煉山造林，項(xiàng)目示范區(qū)采用了機(jī)械割灌除草和機(jī)械挖穴，極大地提高了作業(yè)效率，降低了人力、物力成本，適宜在營(yíng)造林作業(yè)中推廣?，F(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)免耕法在福建省作業(yè)時(shí)，可以節(jié)省40%的費(fèi)用[3]，運(yùn)用在滇中山地造林中，相較于傳統(tǒng)造林費(fèi)用節(jié)省大約39%。

現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)的成果源于福建省，其推廣應(yīng)用也多在福建省內(nèi)[3-4]。從造林樹(shù)種來(lái)看，其推廣多應(yīng)用于單一樹(shù)種造林，如杉木、馬尾松和桉樹(shù)等，能夠很好地運(yùn)用現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)成果，機(jī)械化地開(kāi)展造林營(yíng)林作業(yè)；而示范林部分區(qū)域開(kāi)展的是多樹(shù)種混交造林，且種苗來(lái)源、地形地貌、環(huán)境氣候因子存在差異，開(kāi)展機(jī)械化高原山地作業(yè)相較于福建省平緩的丘陵地帶效率較為低下，難度較高，投入成本較高。

同時(shí)，示范林土壤含石量較高，機(jī)械挖穴機(jī)損壞頻率很高，而且挖穴標(biāo)準(zhǔn)也滿(mǎn)足不了栽種樹(shù)種種植穴的要求。因此，為提高效率和降低人工成本，在滇中地區(qū)造林應(yīng)根據(jù)地形和土壤類(lèi)型對(duì)機(jī)械挖穴機(jī)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的改造和升級(jí)。同時(shí)，在機(jī)械化作業(yè)過(guò)程中，一定要培訓(xùn)熟練掌握機(jī)械的技術(shù)人員來(lái)操作，以免造成不必要的事故。

4.1.3化學(xué)除草劑的選擇需進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)

造林和營(yíng)林過(guò)程中對(duì)雜草的防治與管理非常重要，雜草的過(guò)度生長(zhǎng)會(huì)影響林木的正常生長(zhǎng)，并且在林木幼苗期，過(guò)多的雜草會(huì)給幼苗的林木造成很大傷害，甚至死亡。雜草叢生就會(huì)吸收土壤中大量的養(yǎng)分，造成林木的營(yíng)養(yǎng)不良，使林木不能良好地生長(zhǎng)[9]。

在對(duì)造林中雜草進(jìn)行防治時(shí)，一定要對(duì)雜草的生長(zhǎng)特性進(jìn)行綜合分析，然后進(jìn)行綜合治理。栽培后期一般根據(jù)林地雜草的類(lèi)型或階段性雜草類(lèi)型，有針對(duì)性地使用化學(xué)除草劑。因?yàn)榇藭r(shí)一般是莖葉除草劑，除草的同時(shí)容易對(duì)其他植物葉片造成傷害，盡量避免藥液與葉片接觸，這類(lèi)除草劑有草甘膦、2-4-D丁酯、百草敵、苯達(dá)松等，而精奎禾靈對(duì)葉片基本不會(huì)造成傷害，其他除草劑使用時(shí)要先做局部試驗(yàn)[9]。在示范林中選擇兩塊地塊來(lái)做化學(xué)除草試驗(yàn)，除草劑的主要成分為黃銅類(lèi)，盡管化學(xué)除草具有顯著效果，試驗(yàn)地塊惡性雜草紫莖澤蘭、三葉鬼針草和黑荊地上部分均枯萎，但其中栽種的櫻花相繼出現(xiàn)死亡，而白花油茶卻幾乎未受影響。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，該除草劑對(duì)于葉表面比較粗糙、不含蠟質(zhì)層的植物物種具有明顯的毒害作用，不宜在闊葉樹(shù)種林內(nèi)使用。因此，在示范林內(nèi)用除草劑進(jìn)行化學(xué)防控，仍然需要通過(guò)不斷的試驗(yàn)來(lái)遴選更加適合的除草劑。

4.2 建議

就目前推廣效果來(lái)看，現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)以及相關(guān)成果主要適用于樹(shù)種單一的標(biāo)準(zhǔn)化造林[3-4]，在南方地形不復(fù)雜荒山跡地采用該種方法確實(shí)取得了優(yōu)良的效果，且實(shí)現(xiàn)了營(yíng)林的生態(tài)化、工程化、標(biāo)準(zhǔn)化、機(jī)械化，適宜于推廣應(yīng)用。但由于各地域間存在地形地貌、氣候環(huán)境、土壤條件、造林方式、樹(shù)種選擇等差異，該方法在實(shí)施推廣過(guò)程中應(yīng)因地制宜，進(jìn)行營(yíng)造林技術(shù)更新以及營(yíng)林作業(yè)設(shè)備升級(jí)換代。

項(xiàng)目示范區(qū)屬于典型的滇中區(qū)域，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程發(fā)現(xiàn)和遇到的問(wèn)題，在未來(lái)開(kāi)展對(duì)現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和研究：(1)以示范林區(qū)為試點(diǎn)，針對(duì)滇中地形復(fù)雜、干濕氣候特點(diǎn)明顯、立地條件困難的生態(tài)環(huán)境，在現(xiàn)代營(yíng)林耕作法的基礎(chǔ)上開(kāi)展高原山地營(yíng)林技術(shù)研究；(2)針對(duì)本區(qū)域土壤條件、多樹(shù)種混交和不同造林作業(yè)方式，對(duì)機(jī)械設(shè)備特別是機(jī)械打穴機(jī)進(jìn)行改造和升級(jí)；(3)針對(duì)本區(qū)域雜草，特別是外來(lái)入侵生命力旺盛的物種，開(kāi)展機(jī)械除草和化學(xué)綜合防治；(4)重點(diǎn)建設(shè)好“現(xiàn)代營(yíng)林耕作技術(shù)”推廣示范基地，對(duì)技術(shù)進(jìn)行革新和改良，為云南省高原山地營(yíng)林作業(yè)提供技術(shù)支持和成果示范。

致謝：感謝國(guó)家林業(yè)和草原局給予的經(jīng)費(fèi)支持，福建興華農(nóng)林高新技術(shù)研究所提供的成果支持和技術(shù)指導(dǎo)，云南森林自然中心提供的部分項(xiàng)目示范基地，中國(guó)科學(xué)院昆明植物研究所提供的極小種群物種以及云南林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院老師、同學(xué)在項(xiàng)目執(zhí)行中的鼎力支持。