杨树丰产栽培技术已有许多研究, 但多项技术配套、大面积丰产的成功例子目前仍不多, 丰产技术的产业化仍是当前存在的主要问题。为了加快丰产技术的产业化开发, 1993年以来, 我们在总结经验和教训的基础上, 建立了一套适用于辽宁杨的大面积优化高产栽培模式; 将这一模式应用于2000 hm² (表 2)世行贷款造林项目中(新民林场辽宁杨示范林), 通过严格的管理, 已在大规模生产中产生了明显的经济效益。我国大多数杨树人工林仍属于中低产林, 生产力较低。新民林场2000 hm²辽宁杨示范林的成功说明, 只要充分开发良种良法的潜力, 加强技术与产业化的结合, 就可能在中低产林地上营造出优质高产的林分, 产生明显的效益。

1 试验地区的自然条件以及与山东、湖北杨树产区的比较

辽宁省新民林场(N41°55′, E122°45′)处于中温带, 属半湿润半干旱季风气候, 干旱多风, 生长季短。与我国杨树主产区(以山东莒县和湖北嘉鱼县为例)相比, 在水热条件上相差很多, 如年平均气温为7.6℃, 比山东莒县低4.5℃, 比湖北嘉鱼县低8.5℃; 年无霜期151 d, 比前者短36 d, 比后者短117.5 d,; 年平均降水量657 mm, 比前者少193 mm, 比后者少720 mm。由于充分发挥了良种良法的潜力, 新民林场2000 hm²杨树幼林(1~5年生)的生长量与南方杨树产区的丰产水平十分接近。2000 hm²幼林分布在辽河、柳河和绕阳河两岸, 地势低平, 有少量风积沙岗, 海拔29 m, 土壤主要是沙质碳酸盐草甸土, 有少量风沙土, pH7.5~8.5, 有机质含量3.3 g/kg土, 全氮含量0.3 g/kg土, 速效氮含量20 mg/kg土, 速效磷1 mg/kg土, 速效钾46 mg/kg土, 土壤结构不良, 肥力较低, 地下水位1~3 m。

2 优化丰产栽培模式

优化丰产栽培模式由树种选择、扦插育苗技术、截干苗秋季深栽造林技术、大株行距农林间作及农林轮作、中耕除草及追肥、整形修枝6部分组成。

2.1 树种选择

通过多无性系对比试验, 选择辽宁杨为主栽品种。辽宁杨(Populus×liaoningensis)是辽宁省杨树研究所陈鸿雕通过人工杂交选育的杨树良种, 其亲本是:I-69杨(Populus deltoides cv.“Lux" I-69/55) ×山海关杨(Populus deltoides cv.Shanhaiguan)。试验研究和大面积的栽培表明, 辽宁杨干形通直饱满, 速生, 抗病虫, 材质好, 木浆白度高, 对土壤条件要求不苛刻(陈鸿雕等, 1997)。根据新民林场45个杨树无性系6年生(1992~1997年)试验林的对比结果, 辽宁杨生长量排在第1位, 明显超过对照品种I-214杨及锦县小钻杨, 平均单株材积比I-214杨高49.96%, 比锦县小钻杨高两倍以上(表 1) (兰荣光等, 1994)。辽宁杨这一良种在本栽培模式中充分发挥了良种的遗传增益作用, 带来了巨大的经济效益。实践证明, 良种的投入是廉价的投入, 也是高产出的投入。

2.2 扦插技术

辽宁杨属美洲黑杨的无性系, 扦插成活率低, 曾是困扰林场的难题。90年代初, 扦插成活率仅50%~60%。通过改进育苗技术, 扦插成活率提高到95%。

(1) 延长插穗浸水时间  扦插前插穗浸水时间由1 d~3 d延长到7 d~10 d, 每天换水1次, 有利于清除抑制生根的物质, 并可使插穗充分吸水, 提前5 d~7 d生根出苗。

(2) 选择最佳的扦插时机  辽宁杨插穗生根需要较高的土壤温度, 当10 cm深处的地温达到12 ℃时扦插效果最好。根据历年地温资料, 辽宁新民地区宜在4月25日到30日扦插。林杨苗圃1994-04-15扦插辽宁杨, 出苗率为60%, 1995年改为4月26~29日扦插, 出苗率提高到95%。

(3) 改进种条储藏技术  一般结合秋季造林采条; 每年10月下旬, 将截干苗用于造林, 截下的干条用作种条。此时气温略高, 种条上叶子尚未落尽, 埋入沟内储藏, 种条容易发霉变质。经过摸索, 增加了一道预储藏工序:将经过去杂和分级的种条每100根打成1捆, 基部向下, 单捆排列, 置于0.5 m深的沟内, 灌足底水, 两边用土封严保湿。这样可保证种条通风, 防止霉变; 此外, 叶逐渐枯萎, 叶内部分营养返回种条。11月中旬土壤封冻前将种条取出, 埋入1.0~1.2 m深的沟内储藏越冬。种条成捆平放, 每层上填10~15 cm厚的沙土, 再放第2层种条, 每沟埋4~5层, 最上层上埋5~30 cm厚的沙土。

2.3 造林技术

新民地区的年平均蒸发量为1743 mm, 年平均风速3.8 m/s, 年平均出现8级以上的大风39次, 冬春干旱多风不利于幼树成活。1979~1984年新民林场大面积初植的杨树越冬后干枯死亡, 损失很大。通过总结失败的教训和多年的试验, 1991年以后采用长截干苗秋季深栽分阶段作业。此方法适合当地条件, 效果好(兰荣光等, 1995)。具体做法是:秋季用起苗犁起1年生苗, 起苗深度30 cm, 在根颈以上约35 cm处截干。栽植穴为60 cm×60 cm×60 cm, 栽植深度60 cm。将苗木置穴中扶正, 回填湿表土至苗木根颈以上5 cm, 提苗3~5 cm以舒展根系, 踩实, 即完成第1阶段作业。在全地块对第1阶段作业质量检查合格后, 再填土, 踩实, 使穴口与地表平, 并进行第2阶段质量验收。

秋季截干苗深栽的优点是: (1)造林后苗木不露出地面, 春季随着根系伸展逐渐萌芽展叶, 地上部分消耗水分的体积缩到最小, 躲避了冬春大气干旱的威胁。(2)深栽60 cm, 使根系处在深层比较湿润的土层中, 加上根颈以上的30 cm苗干也能发出不定根, 明显增加了根量, 增强抗旱性。(3)在大面积造林中很难真正做到“三埋两踩一提苗”, 普遍存在坑底土壤与苗根不能紧密接触的问题。杨树长截干苗深栽分阶段作业法, 两次对回填土和踩实进行质量验收, 确保下层和上层土壤都能与苗根紧密结合。(4) 1年生苗的基部60 cm用于造林, 上部用于育苗, 一苗两用, 成本低, 还提高了劳动效率。(5)大面积造林成活率高达95%~100%, 苗木缓苗期短, 苗木生长量大而且整齐。此造林方法已被列入辽宁省地方标准(DB21/T-927- 1997), 已在辽宁省推广3×10⁴ hm²。

2.4 大株行距、农林间作及农林轮作

对大面积贫瘠的杨树造林地进行土壤管理, 每年进行中耕除草和追肥, 需要大量资金和劳力。我们主要通过改进农林间作方式解决了这个问题。1994年以前, 新民林场一直采用较小的株行距(2 m×2 m, 3 m×4 m, 3 m×5 m)栽植杨树, 这样小的株行距不利于农林间作:间作的农作物在第2、3年就大幅度减产, 农民因收益少而对农林间作的兴趣不大, 对土壤耕作和施肥投入较少; 且只能间作2~3年。这样的农林间作, 对土壤管理水平的提高和杨树生长促进作用有限。因此在这种造林密度和经营条件下, 基本上只能生产价值比较低的中径材和小径材。1994年以后, 普遍采用4 m×8 m的大株行距, 8 m宽的行距在较大程度上缓解了杨树对农作物的压抑, 使农林间作延长到4~5年, 提高了农民对农林间作的积极性, 明显增加林地的施肥和耕作的投入。提高了林地土壤管理水平, 明显促进了杨树的生长。

主伐后采伐迹地租给农民种两年庄稼, 熟化土地, 显著的减轻了连作引起的生产力的下降。这样, 林地与农业轮作和间作的时间长达6~7年, 约为大径材的半个轮伐期, 实现了用地和养地结合, 保证了林农双丰收。

2.5 中耕除草和追肥

林场与承租土地的农民订立合同, 并且严格执行。规定树行两侧1 m内绝对不允许种农作物, 1~2年生幼林每年必须对树行除草4次, 3~4年生幼林每年必须对树行除草3次, 树行内不得有草, 违者受罚。由于管理严格, 基本实现了林地无杂草。由于林场为农业间作创造了良好的条件, 农民在8 m行间内6 m宽的土地上种植玉米, 每hm²每年约施化肥337.5 kg~427.5 kg (磷酸二铵和尿素)。农民在林地上精耕细作、除草和施肥, 实际上为林场高标准地完成了杨树幼林的抚育管理, 施肥的很大一部分被杨树吸收。农林间作不仅为林场节约了大量林地土壤耕作和施肥经费, 而且给林场增加了一大笔地租收入。2000 hm²林地的肥力不高, 幼林能够持续保持高生长量, 很大程度上得益于农林间作对林地的投入。

2.6 整形修枝

整形修枝是达到培养通直无节的优质大径材的重要保证(郑世锴, 1996)。造林后第1年苗高10 cm时, 去蘖定株, 保留1株芽位低的健壮萌蘖。生长期陆续抹去主干上的侧芽到2 m左右。抹芽时的侧芽最长应不超过10 cm, 以免伤及主干。2~3年生幼树仅修去竞争枝, 使树顶部没有“双股杈”或“三股杈”, 树干上没有粗大的竞争枝, 绝大多数幼树干形通直, 没有常见的俗称“歪脖”现象。第3~6年继续修去竞争枝。第3年冬修枝到树高1/3处; 第6~7年冬修枝到8 m, 修枝高度不超过树高的1/2。修枝工具应锐利, 修枝切口平滑, 贴近树干。4 m以下的主干10 cm以外的木材中没有节子; 4 m~8 m的主干12~14 cm以外的木材中没有节子。

3 2000 hm²杨树示范林的生长调查和技术指标 3.1 生长指标调查

5个林龄(1~5年生)的1753 hm²幼林分布在8个工区的112个小班, 全都设置了标准地。1997和1998年冬, 沿标准地的对角线进行随机抽样调查。样地总面积为26.7 hm², 占幼林总面积1.52%。调查项目有造林成活率、幼林保存率、林分平均树高和林分平均胸径。调查的结果基本上能够反映这1753 hm²的质量状况。为了表明幼林各质量指标的分布, 将造林成活率和幼林保存率都分为3级, 将幼林年平均胸径生长量和年平均树高生长量分为4级, 统计出各级别的林分面积。

为了比较真实地反映农民对间作农作物施用化肥、松土除草和玉米产出的实际情况, 对20个租赁林地的农户进行了详细调查, 得出了平均施肥量和不同年景、不同林龄的平均玉米单位面积产量。林地地租的收入, 由林场提供。根据这些材料进行栽培模式的经济效益统计。

3.2 调查结果

(1) 造林成活率5个林龄的全部112个小班的造林成活率总平均值为97.22%。造林成活率分为3级。1级(98%~100%) 1077 hm², 占61.5%;2级(95%~98%) 512 hm², 占29.2%。1、2级(95%~100%)共计1589 hm², 占90.7%。3级成活率在90%~95%之间, 占9.3% (表 2)。(2)幼林保存率4个林龄83个小班的幼林保存率总平均为95.7% (表 2)。1339.5 hm² (1年生幼林面积不计保存率)辽宁杨幼林的保存率为95.7%, 1级保存率(98%~100%)有595.3 hm², 占44.4%;2级保存率(95%~98%)有494.7 hm², 占36.9%;1、2级保存率(95%~100%)的面积共为1090 hm², 占81.3%;保存率在90%~95%之间的面积为249.5 hm², 占18.6% (表 2)。(3)幼林的胸径和树高生长量由表 2各林龄幼林生长量平均数可看出, 1750 hm²幼林的平均年树高生长量在2.5~3.0 m之间, 平均年胸径生长量在2.2~3.7 cm之间。采用截干苗深栽造林, 苗木不露出地面, 第1年的高和径生长量由零开始, 第1年底所测的生长量为当年净生长量。

表 3中1750 hm²辽宁杨幼林胸径及树高年平均生长量分类统计的结果表明:1类林(平均年胸径生长量 > 3 cm, 平均年树高生长量 > 3 m)共计699.9 hm², 占39.9%;2类林(平均年胸径生长量 > 3 cm, 平均年树高生长量2.5~3 m)共计788.4 hm², 占45.0%;3类林(平均年胸径生长量2.5~3 cm, 平均年树高生长量2~2.5 m)共计167.5 hm², 占9.6%;4类林(平均年胸径生长量 < 2.5 cm, 平均年树高生长量 < 2 m)共计97.1 hm², 占5.5%。

平均年胸径生长量在3 cm以上, 平均年树高生长量在2.5~3 m以上的1类林和2类林共有1488.3 hm², 占84.9%。这说明在4类林中, 最高产的1、2类林的比例很高(表 3), 1750 hm²大面积的杨树人工林均一地达到如此高的生长量, 在国内是罕见的, 尤其是在气候比较寒冷的辽宁省, 更属难得。

3.3 培育树干通直的无节良材

目前市场上杨木大径胶合板材紧缺, 供不应求, 而且价格比中小径材高得多。根据以销定产的原则, 我们改变以往单纯追求单位面积株数多和单位面积蓄积量多的旧观念, 按照市场导向以高产值的优质大径胶合板商品材(胸径30~40 cm)为培育目标。除速生、丰产指标外还提出了优质指标。为此, 确定了严格的修枝标准, 即幼林第2年即开始整形修剪, 逐年修到主干8 m高处, 保证8 m以下的主干通直无节, 2000 hm²示范林基本上达到了各自树龄的修枝标准。

4 大面积高产栽培模式的经济效益分析 4.1 幼林施肥的节支

租地间作的农民在幼林8 m的行间种植玉米, 根据调查统计, 在1~2年生幼林内间作, 一般每年每hm²施磷酸二铵(追肥) 187.5 kg, 尿素(基肥) 240 kg; 在3~4年生幼林内间作, 每年每hm²施磷酸二铵150 kg, 尿素187.5 kg。1994~1998年, 5年累计间作面积为4565.5 hm², 累计施肥量为:磷酸二铵8×10⁵ kg, 尿素10×10⁵ kg。化肥价格:磷酸二铵125元/50 kg, 尿素80元/50 kg。累计投入化肥费用为3.629×10⁶元以上, 其中磷酸二铵2.00×10⁶元以上, 尿素1.62×10⁶元以上。如果按10%的化肥被杨树吸收的保守估计, 则至少为林场累计节支化肥费3.629×10⁵元以上。

4.2 幼林松土除草费的节支

按合同规定, 租地的农民有义务在树行两侧1.4 m宽的地带内除草, 在1~2年生幼林内间作, 每年必须松土除草4次; 在3~4年生幼林内间作, 每年必须松土除草3次。幼林株行距为4 m×8 m, 每hm²有312株。各年松土除草的费用计算如下:

5年累计除草的林地面积为4565.5 hm², 累计节支松土除草费用4.4×10⁵元以上。

4.3 林地地租的增收

农民对幼林地间作的积极性很高, 争相承租林地, 一个轮伐期内(包括采伐迹地耕种2年)林地有6年(约占半个轮伐期)进行农业耕作, 不仅对改良林地土壤很有利, 而且带来地租收入。各年地租收入列于表 4。7年林地农业轮作和间作出租林地8000 hm²次, 地租收入累计为1.185×10⁸元以上。

4.4 杨粮间作的粮食产量

间作的农作物主要是玉米。玉米的单位面积产量主要取决于当年的气候(年景)和林地的林龄。根据对农民的调查, 为不同年景(即为平年、丰年和歉年)确定了玉米的平均单位面积产量; 同时也为不同林龄的林地定了玉米的平均单位面积产量, 作为统计的依据。按实际的年景和林龄统计, 5年杨粮间作面积为4565.6 hm², 累计生产玉米2.605×10⁷ kg以上。按玉米市价1.0元/kg计, 间作玉米的产值累计为2.605×10⁷元以上。

总而言之, 1994~1998年5年间(1992、1993两年无间作), 累计杨粮间作面积为4565.5 hm², 由于间作, 累计为林场节支化肥费3.629×10⁵元以上; 节支松土除草费用4.4×10⁵元。7年林地农业轮作和间作的地租收入累计为1.185×10⁷元。林场共增收节支1.265×10⁷元。农民累计增收玉米2605多万kg, 产值累计为2605多万元。由此可见, 此大面积丰产栽培模式的开发是成功的, 经济效益、社会效益和生态效益十分显著。

5 讨论

新民市机械林场的立地条件并不很好, 土壤为贫瘠的沙土, 在我国北方中温带地区具有代表性。这里的2000 hm²杨树创造了大面积高产纪录, 以实例表明了科学技术与产业化管理结合以及科学技术转化为生产力的效果。推广新民林场的大面积高产栽培模式可能产生巨大的效益。但这2000 hm²高产杨树尚处于幼林阶段, 在后阶段的营林中和现行的栽培模式中还存在一些问题, 需要重视和解决。(1)目前在林场造林中辽宁杨占95%以上, 无性系的遗传基础单一, 不利于病虫害防治。应该尽快加大适合当地的其他良种(如辽河杨、盖杨、中林46号杨、W13号杨和W14号杨等)的造林比例。(2)继续加强幼树的整形修枝, 以培育大径无节良材。(3)造林4~5年后, 农林间作停止, 施肥和土壤耕作的投入急剧削减, 林木速生的支撑条件减弱。在农林间作停止后, 应该加强抚育管理, 每年应对林地进行1次重耙, 在7~10年左右应对林木进行施肥。