巨尾桉(Eucalyptus grandis × E. urophylla)为巨桉(E. grandis)和尾叶桉(E. urophylla)的杂交种, 因其具有干形通直、生长快、适应性广、抗逆性强、制浆得率高等优良特性而深受生产、造纸部门的欢迎(郑海水等, 1990; 张富明等, 1997)。1991、1992年福建长泰岩溪林场从广西钦州林科所引进巨尾桉组培苗, 随后很快地在全省桉树栽培适宜区推广。目前, 福建省桉树人工林约2.0万hm², 其中约70 %为巨尾桉林分, 且有相当一部分的林龄已达6 a以上, 可进行皆伐, 但如何更新却是目前亟待解决的问题。本文着重对巨尾桉二代萌芽更新的林地清理方式进行研究, 为今后大面积采伐更新提供指导, 为巨尾桉短轮伐期工业原料林可持续经营提供科学依据。

1 试验概况

福建长泰岩溪国有林场, 地处东经117°50′, 北纬20°41′。属南亚热带海洋性季风气候, 年均温21.1 ℃, 最冷月月均温12.4 ℃, 最热月月均温28.5 ℃, 极端最低温-2.1 ℃, 极端最高温40.9 ℃, ≥10 ℃有效积温7 394.7 ℃, 年日照时数2 037.4 h, 无霜期328 d, 年降雨量1 563 mm, 相对湿度80 %, 年蒸发量1 267.8mm。试验地位于该场的凤山工区, 林地海拔高约350m, 坡向东南, 坡度31°, 林地土壤为花岗岩发育的红壤, 土层厚度约80~100 cm, 腐殖质较薄, 立地类型为Ⅲ类地, 林下植被主要有芒萁骨(Dicranopteris linecaris)、拔契(Smilax china)等。该试验研究的同一重复各处理间的立地条件基本一致。

试验期间, 未出现过严重的冻害和病虫害。试验研究对象为1991年春引种的巨尾桉无性系林分(DH -G×UO), 伐期龄7 a, 伐前一代林分的造林措施为:林地经全翻土10~15 cm后, 植穴70 cm×40 cm×35 cm, 造林时施钙镁磷肥0.5 kg·穴^-1做基肥, 造林当年7—8月每株施尿素、复合肥各0.1 kg。造林前投放灭蚁灵375~450包·hm^-2, 造林时每穴施呋喃丹5 g以防治白蚁危害, 造林当年锄草抚育2次。萌芽林的萌芽更新方式采用块状皆伐, 按试验的内容和要求进行设计与管理, 并在伐桩萌芽后加强封护。

2 材料与方法 2.1 试验设计与施工

试验设计:炼山(a)、不炼山伐根覆盖(b)、不炼山伐根不覆盖(c)3种处理, 随机区组排列, 重复3次, 共9个小区, 每小区面积0.06 hm²(25m×25m)。所谓覆盖即采伐后不清除杂草和采伐的剩余物及杂草清理干净并平铺于林地上。采伐前林地进行全面劈草后深翻10~15 cm, 采伐时间为夏季(1998年8月上旬), 炼山时间为1998年9月上旬, 伐根高度5 cm。萌芽后不进行整理萌芽条, 不投放灭蚁灵, 不施放呋喃丹。待萌芽条长至1.0~1.5 m时, 使用草甘磷进行化学除草1次。同时, 每伐根一次性沟施钙镁磷0.5 kg、复合肥0.1 kg、尿素0.1 kg。

2.2 野外调查观察记载

采伐后观察记载萌芽初始期、高峰期、结束期。萌芽后调查每个伐根萌芽能力、萌芽数量及萌芽点位置和高度等, 并调查记载风害、寒害及病虫害发生情况。每年底全面调查试验林的林木树高、胸径、冠幅等生长量指标以及萌芽林分保存率、林相及干形发育状况。2000年12月下旬, 在全面调查萌芽林分的各生长量指标及根桩发育状况后, 每处理林分分别选取3~5株平均木, 伐倒后分别主干、枝、叶、皮称重, 并采集各组分样品约1 kg, 测定含水率后求算各组分生物量。

2.3 室内分析方法

根据野外调查、观察记载资料, 求算出各种处理林分萌芽株数、萌芽率、桩均条数或桩均有效条数及林分平均树高、胸径、冠幅、单株材积和蓄积等; 探讨林木径阶分布状况。单株材积和蓄积量分别按以下公式求算(李宝福等, 2000):

式中, V为单株材积, N为林分保留有效株数, 株·hm^-2。

3 结果与分析 3.1 不同林地清理方式对巨尾桉二代萌芽更新能力的影响

夏季采伐后约1.5个月, 不炼山(b、c处理)的伐根已基本上萌芽完毕, 萌芽条高约30 cm, 而炼山(处理)的此时尚未萌芽, 可见, 炼山比不炼山至少迟1.5个月萌芽。从表 1看出, 至6个月时, 炼山的总萌芽条数、桩均条数和萌芽率均比不炼山的少, 这主要是因为炼山引起的高温使伐根的休眠芽受到损伤或刚刚萌发的嫩芽被烧死而导致炼山比不炼山萌芽迟且萌芽条数少。经方差分析, 不同处理间的总萌芽条数、桩均条数和萌芽率均达到极显著的差异水平, F值分别为24.18^**、16.32^**和11.78^**[F_0.05/0.01(2, 6)=5.14/10.92]。而不炼山的b与c两处理相比, b处理的伐根上一些嫩弱的萌芽条或因受枝丫的阻挠或被杂草覆盖, 得不到充足的营养空间而逐渐死亡, 部分伐根甚至腐烂。为此, 至6个月调查时, 覆盖处理的萌芽条数、桩均条数及萌芽率均明显地低于不覆盖的处理, 可见, 巨尾桉的“强阳性”在幼苗期就表现得尤为明显, 伐根覆盖(特别是被活杂草遮荫的)不利于萌芽更新, 这与第一代林分经营中, 沟谷两旁的杂草若不及时抚育, 则成活率、成林低的情况相似(洪长福等, 2000)。

但随着萌芽条的生长, 因炼山所带来的早期肥效激发效应, 能为萌芽条提供较为充足的速效养分, 明显地促进了萌芽条的生长。相反, 不炼山的因其比炼山早萌芽, 其早期萌芽条比炼山的粗, 需要的养分也多, 加上伐根条数多, 养分竞争激烈, 一些幼小的萌芽条在竞争中因养分不足而渐被淘汰。为此, 至26.5个月时, 炼山(a处理)的总萌芽条数、有效萌芽条数、桩均条数及桩均有效条数均反而高于不炼山的b、c两处理。可见, 炼山虽然比不炼山迟萌芽, 且早期的萌芽条数少, 但炼山的肥效激发效应有利于萌芽条的保存。不过, 在生产上通常每伐桩保留萌芽条1~2根, 就这点而言, 炼山意义不大。

3.2 不同林地清理方式对萌芽条生长的影响

由表 2看出, 因不炼山比炼山早萌芽, 6个月时的萌芽林平均高度比炼山的大, 经方差分析及其显著性检验表明, 炼山(a)与不炼山(b、c)间的树高达到极显著差异水平, F值12.13^**〔F_0.05/0.01(2, 6)=5.14/10.92〕。但炼山早期能为萌芽条提供较为充足的速效养分, 促进萌芽条的生长, 利于萌芽条的保存, 至26.5个月时, 炼山的平均树高、林分保留有效株数及蓄积量均反而高于不炼山(但胸径低于不炼山, 而冠幅及材积相差不大)。方差分析结果表明, 炼山的萌芽林平均树高、蓄积量均显著地高于不炼山的处理[F值分别为8.20^*、6.17^*, F_0.05/0.01(2, 6)=5.14/10.92], 而胸径却显著低于不炼山的处理[F值7.65^*, F_0.05/0.01(2, 6)=5.14/10.92], 冠幅及材积却没有差异(F值分别为3.45和1.27)。特别是, 从表 2看出, 炼山明显地促进萌芽林树高的生长, 而对胸径生长却影响不显著, 结果造成径高比严重失调(径/高=1:146.4), 据调查, 炼山的萌芽林分虽没有无效木, 但风折木多, 占34.96 %, 其林分有效保存率为65.04 %; 而不炼山的林木径高比较为协调[径/高=1:(115.2~117.7)], 虽然其林分无效木相对多些(约占12 %), 但风折木却很少, 仅占10.5 %~13.5 %, 林分有效保存率高达74.5 %~77.3 %。由此看来, 炼山会引起径高比例失调, 林分抗风能力较弱, 一旦遇到台风, 可能反遭经济损失。而且, 此时炼山的林分平均胸径明显小于不炼山的林分, 照此发展下去, 至轮伐时, 其出材量很有可能低于不炼山的林分。因此, 从生态、经济的角度出发, 巨尾桉二代萌芽更新宜采用不炼山方式。

此外, 从表 2还看出, 不炼山的b、c两处理间的林分树高、胸径、材积及蓄积等生长量指标相差不大, 说明覆盖与否对保留下来的萌芽条生长没有影响。其主要原因有:一是能保留下来的萌芽条是经历激烈竞争环境后的优胜者, 其适应性、抗逆性强; 二是随着枯枝落叶的腐烂分解以及萌芽条的迅速生长, 覆盖物(包括一些杂草)已不是影响林木生长的主要因素。

3.3 不同林地清理方式对萌芽林生物量的影响

从表 3生物量的测定结果看出, 以c处理的萌芽林地上部单株生物量为最大, a处理的最小。但炼山的林分保留有效萌芽条数多, 其林分地上部生物量与不炼山的相差不大。目前, 培育桉树的目标仍是以切片出口的纤维材为主, 最终主要是以产量(生物量)高低作为衡量经济效益的标准。因此, 从生物量测定结果来看, 还很难评定巨尾桉二代萌芽更新以哪种林地清理方式为最好。

3.4 不同林地清理方式萌芽林分径级分布状况

因林木径阶分布能反映出林分的生长状况和林木间的竞争关系, 是林分结构稳定性的重要指标。根据野外每木调查资料(26.5个月), 按1径阶, 分别将炼山(a)、不炼山(b、c合并统计)的不同径级的林木株数所占的比例, 绘制成径阶分布图(图 1)。可以看出, 炼山与不炼山处理的林木径阶分布均偏离了正态分布, 呈现出小径木占多数, 而大径木(8径阶以上)分别只占8 %和13 %左右。特别是炼山处理的林分萌芽条保存株数多, 径高比例又严重失调, 林相状况较差。可见, 巨尾桉二代萌芽更新虽然具有较强的自然整株能力, 但其萌芽力很强, 至26.5个月时, 每伐根仍可保留萌芽条数2~3株, 林分保留有效株数高达3 138~3 690株·hm^-2, 此时, 已显得密度过大, 林分结构不够稳定, 生产力低。与整理萌芽条(每伐桩保留1~2根)同林龄(26.5个月)的林分(树高10.8m, 胸径8.9 cm)(林星华, 2001)相比, 平均树高、胸径分别低33.3 %和30.3 %, 特别是炼山的处理, 萌芽条株数多反而不利于林分生产力的提高。因此, 在培育过程中, 早期没有采取整理萌芽条措施, 则此时应适当进行一次间伐, 以改善林分结构, 提高林分生产力。

3.5 主要虫害对不同林地清理方式萌芽林的影响

白蚁[主要是黑翅土白蚁(Odontotermes tormosanus)和黄翅大白蚁(Macrotermes barneyi)]、大蟋蟀(Brachytrapes portentosus)等对桉树幼苗的危害成了影响第一代造林成活率的重要因素(福建省速生丰产林基地办公室, 2000), 危害严重时可导致林分报废, 而在萌芽更新林中, 这两种害虫是否构成严重危害, 有必要进行探索研究, 本试验不单独设计标准地, 而是在不同林地清理方式试验地内进行跟踪观察。

在试验中, 所有萌芽更新林均不投放灭蚁灵、呋喃丹、驱避剂等, 林木白蚁群落依然存在, 虽然不同林地清理方式的伐根都能正常萌芽更新, 但相比之下, 炼山的伐桩、萌芽条受白蚁危害的程度比不炼山的严重。究其原因, 主要是:实行不炼山更新, 白蚁食物丰富, 伐桩和萌芽条基本免遭危害。相反, 炼山将采伐剩余物烧尽, 则伐桩上刚萌发出来的嫩芽就成了白蚁危害的主要对象; 不炼山处理的伐桩萌芽早, 白蚁可危害时间短, 林木长粗, 木质化后, 白蚁对其也难于构成危害。因此, 巨尾桉二代萌芽更新, 采用不炼山清理方式, 可以不专项进行白蚁防治。

4 结论与讨论

炼山烧伤或烧死伐根的隐芽和部分幼芽, 而不炼山林分伐倒后即正常萌芽, 因此, 炼山比不炼山迟萌芽且萌芽率低, 但炼山的肥效激发效应有利于萌芽条的保存, 26.5个月时, 炼山处理的林分有效萌芽条数反而比不炼山的高14.7 %~17.6 %, 每桩均条数高达4.2条。不过, 在生产上通常每伐桩保留萌芽条1~2根就足够了, 就这点而言, 炼山意义不大。

炼山的肥效激发作用, 虽然明显地促进萌芽林树高的生长, 但对胸径生长影响不显著, 结果造成径高比例严重失调, 风折木多, 林相状况较差, 一旦遇到台风, 可能反遭经济损失。且炼山的林分有效萌芽条数多, 林分结构极不稳定, 不利于林分生产力的提高。此外, 炼山将采伐剩余物烧尽, 白蚁食物来源缺乏, 则伐桩上刚萌发出来的嫩芽就成了白蚁危害的主要对象, 致使炼山的伐桩、萌芽条受白蚁危害的程度比不炼山的严重。同时, 炼山引起的能量损失, 采伐剩余物被烧, 将使腐殖质减少, 这对林业的可持续性发展弊大于利。因此, 从生态、经济的角度出发, 巨尾桉二代萌芽更新宜采用不炼山方式。

不炼山的伐桩覆盖与不覆盖研究表明, 伐根覆盖虽然对萌芽条生长没有影响, 但不利于萌芽率的提高。因此, 伐后萌芽前的林地清理以采用不炼山伐根不覆盖处理为宜, 即伐后将伐根周围40~50 cm范围内的采伐剩余物及杂草清理干净并平铺于林地上, 并注意辅以块状除草, 防止被活植被遮荫, 提高二代萌芽更新效果。