毛白杨(Populus tomentosa)是优良的用材树种, 适于建筑材、家具材等多种用途。针对以往生产中栽培技术不尽合理, 用材林的产量和效益偏低问题, 笔者对毛白杨的几项主要造林技术措施进行了试验, 以期为营造毛白杨用材林提供先进合理、经济适用的配套栽培技术。

1 试验地区自然条件概况

试验林设在山东省西部黄泛平原的长清县和临清市, 其中长清县西仓村、西房村位于北纬36°30′、东经116°45′, 地处黄河滩区, 土壤为黄河冲积母质上发育的潮土, 地下水位2~3 m。临清市朱庄林场位于北纬36°47′、东经115°37′, 地处黄河故道, 土壤为风沙土, 地下水位5~6 m。两地均属暖温带季风型气候。试验地点的主要气象因子及林地土壤的主要性状如表 1。

2 材料与方法 2.1 试验材料

参试品种有易县毛白杨雌株、鲁毛50、细皮毛白杨、冠毛54、鲁毛27、窄冠白杨3号、毛白杨38号、毛白杨39号、BL96号。

2.2 试验设计

整地规格：株行距3 m×6 m, 设带状、穴状2种整地方式, 8种不同整地规格。

植苗规格：株行距4 m×5 m, 共设置3年生的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级苗, 2年生的Ⅰ、Ⅱ级苗和1年生的Ⅰ级苗共7种规格。

栽植深度：株行距4 m×4 m, 设置苗木根颈栽至0 cm、20 cm、40 cm、60 cm、80 cm共5种处理。

造林苗木修剪：株行距4 m×5 m, 在苗木栽植时设置不修剪(对照)、剪去苗木全部侧枝以及剪去苗木全部侧枝后再剪去一年生主梢的1/5、1/3、1/2共5个处理。

浇水：设于6月3日浇水1次, 于5月3日、6月3日、7月11日浇水3次, 不浇水3个处理。

施肥：在朱庄林场的风沙土上设置了N、P、K肥和有机肥不同用量及配比试验(表 2), 株行距4 m×5 m, 共11个处理。在西仓村沙壤质潮土上设置了以磷肥(1 kg·株^-1)为底肥和以圈肥(75 kg·株^-1)为底肥的氮肥用量试验, 株行距4 m×5 m, 每组试验设不施肥、施底肥、底肥+尿素125 g·株^-1、底肥+尿素250 g·株^-1、底肥+尿素375 g·株^-1、底肥+尿素500 g·株^-1共6个处理。

幼林间作试验：设间种瓜菜、小麦+花生、大豆、不间种4个处理, 连续间种3年, 间种期间不再对幼树进行单独抚育管理。

上述定位试验均按随机区组设计, 3~4次重复。

2.3 测试方法

1) 林分调查    根据试验需要, 观测胸径、树高、冠幅、枝下高、分枝情况、生根数量及长度等, 采用固定标准地和标准木法。2)土壤理化性状和叶片营养成分    土壤含水率用烘干法, 土壤密度用环刀法, 土壤有机质用重铬酸钾法, 土壤有效氮用扩散吸收法, 土壤有效磷用碳酸氢钠法, 土壤有效钾用火焰光度法。叶片营养成分测全氮、磷、钾。3)间种作物投入产出    每年实际记载间种作物的投入, 并于收获季节设置样方, 实测作物产量。4)木材材性    主要测定木材物理力学性质, 按国家标准“木材物理力学试验方法” GBl927-1943。

3 结果与分析 3.1 品种分析

长清县西仓村易县毛白杨雌株等7个品种的7年生林分(株行距4 m×5 m)平均胸径达17.6~21.0 cm, 林分蓄积量达67.65~110.55 m³·hm^-2, 林分生物量达48.96~69.8 t·hm^-2。10年生时, 平均胸径达23.36~25.0 cm, 林分蓄积量达152, 4~184.8 m³·hm^-2, 各品系年均蓄积生长量排列顺序为易县毛白杨雌株>窄冠白杨3号>鲁毛50>细皮毛白杨>冠毛54>箭杆毛白杨>鲁毛27。各品系的高径比在73.6~83.2, 形数在0.382~0.441, 檩材出材率在77.3%~83.4%, 经济出材率在86.5%~88.7%。树干较圆满、粗大侧枝少的品系有易县毛白杨雌株、鲁毛50、细皮毛白杨等, 树干尖削度较大的品系有窄冠白杨3号、冠毛54、鲁毛27和箭杆毛白杨。各品系木材的气干密度介于0.361~0.459 g·cm^-3, 均属于轻类。体积干缩系数在0.342~0.514, 除易县毛白杨雌株、箭杆毛白杨和窄冠白杨3号属于干缩中类(0.46~0.55)外, 其余各品系均属干缩小类(小于0.45)。各品系顺纹抗压强度和横纹抗弯强度之和在693~909g·cm^-3, 均属弱等级。木材的冲击韧性指标均在低和很低的等级, 端面硬度在245~348 kg·cm^-3, 均属软和很软的等级, 木材的质量系数(顺纹抗压强度和横纹抗弯强度之和除以气干密度)以窄冠白杨3号最高(2 290), 其次为鲁毛50(2 100)、易县毛白杨雌株(2 043)、箭杆毛白杨(2 031), 较低的为细皮毛白杨(1 983)、冠毛54(1 920)、鲁毛27(1 621)。

临清市朱庄林场毛白杨38等7个品系5年生林分(株行距4 m×5 m)的生长量, 以窄冠白杨3号最大, 胸径、树高年生长量达2.86 cm、2.42 m; 其次为BL96号、39号, 再次为90号和9803号, 均超过易县毛白杨雌株; 38号与易县毛白杨雌株无明显差别。各品系中以38号、39号干形最好, 侧枝细多, 分布较均匀, 无粗大竞争枝, 树干通直圆满：90号、9803号、窄冠白杨3号及BL96号侧枝较少, 粗大竞争枝较多, 分布呈层状, 树干尖削度大, 干形较差。在造林翌年1—9月份降雨量仅158.8 mm的干旱年份, 窄冠白杨3号表现出极强的抗旱能力, 不仅树叶没有脱落, 胸径、树高均有较大生长。易县毛白杨雌株和9803号也较抗旱, BL96号和90号杨的耐旱力较差。

3.2 植苗规格

不同苗龄、不同规格的苗木造林后第1、3、5、8年的胸径、树高平均生长量(表 3)表明：幼林总生长量有较大差异; 但随着林龄的增加, 这种差异有逐渐缩小的趋势, 到5年生时, 差异已不显著。因此营造毛白杨用材林时, 使用2年生Ⅰ、Ⅱ级苗(地径大于3.0 cm, 苗高大于3.5 m)较适宜, 1年生Ⅰ级苗(地径大于2.0 cm, 苗高大于3.0 m)也可以, 不必用3年生的苗木造林, 以免增加苗木成本。

3.3 整地规格

不同整地规格的1~3年生毛白杨幼林的胸径、树高生长量(表 4)表明：在紧砂质潮土地上, 不同规格的带状与穴状整地之间, 林木生长量均差异不显著。造林后第2年, 测定1.5 m宽、1.4 m深带状整地和不整地2个处理的土壤密度和土壤含水率也无显著差异。说明在黄泛冲积平原疏松的沙质土壤上, 整地方式不是影响林木生长的主要因素, 大规格整地反而费工、费时, 增加生产成本。在全面耕地实行农林间种的情况下, 一般挖穴径60~80 cm的植树穴即可。

3.4 栽植深度

不同栽植深度造林后2个月和1年后的根系调查发现, 苗木生根主要集中在原苗干靠近根颈的部位和原苗根部位。栽植浅, 原苗干生根少, 幼树的新生根数量也少。栽植过深, 原苗干靠近根颈的部位栽在温度低、透气差的较深土层中, 影响了新根的萌生和发育。各种处理比较, 以栽深20~40 cm的处理, 不仅生根多, 且根系分布均匀。

胸径、树高平均值由于造林时埋深不同出现的差异, 至3年生时已不显著(表 5), 但生长量的大小与根系发育是对应的, 深栽达60 cm以下时, 林木根系生长较差, 其生长量也较低。栽植浅时, 造林成活率较低, 且不抗风倒。在鲁西黄泛平原的壤质潮土上, 毛白杨的栽植深度以苗木的根颈处栽至20~40 cm深为宜。

3.5 造林苗木的修剪

毛白杨幼林时期常出现顶梢生长不明显、枝杈横生、自然换头、树干弯曲等现象, 造林时对苗木进行适当的修剪处理, 有利于幼林的干形培养, 用不同修剪处理的苗木营造林, 进行了连续7年的试验观测, 其发枝、干形及生长量列表 6、表 7。可以看出：使用去侧枝后适度截梢的毛白杨苗木造林, 能提高幼林前2年的胸径生长量, 对当年和翌年的主梢及侧枝生长有明显的促进作用, 但不能增加林分平均高, 对苗干侧枝抽枝数量也无明显影响。对毛白杨苗木修剪处理, 对造林后的树干通直度有明显影响, 适度修剪截梢能有效地防止树干弯曲, 减少树干弯曲株率, 但不能影响树干形数。毛白杨造林时, 有必要修除苗木侧枝, 截梢强度以剪去新梢顶部1/3为宜。

3.6 合理灌溉

对西仓村2年生易县毛白杨雌株幼林进行的浇水试验结果(表 8)表明：在黄河滩区的壤质潮土地上, 常年降水量的年份, 不浇水的毛白杨林地仅在6月上旬至7月上旬的一段期间内, 土壤含水率降到田间持水量的60%以下, 其他时期的土壤含水率均在田间持水量的60%以上。在这种气候、土壤条件下, 对毛白杨幼林的合理灌溉应在5月下旬至6月上旬, 使林地土壤含水率达到田间持水量的60%以上, 可基本满足毛白杨幼林对土壤水分的需求, 促进林木生长。试验林5月上旬的1次浇水虽也起到了促进生长的作用, 但效果不如6月上旬的浇水明显。如果是春旱的年份, 5月上旬浇水的效果可以增加。

3.7 合理施肥

临清市朱庄施肥试验林4年生幼林的生长结果列于表 9。可见：施N肥, 蓄积生长量提高31%~44%;施P肥, 蓄积生长量提高27%~30%;施K肥, 蓄积生长量提高22%。N、P、K 3种肥料相比, 以施N肥效果最好, 其次为P肥, 再次为K肥。NP、NK配合施用, 蓄积生长量分别较CK提高34%~40%和26%, NP配合施用比NK配合施用效果更好。各种肥料的不同配比对毛白杨幼林生长的促进作用, 以N3(每年每株438 g尿素)、N2P1(每年每株220 g尿素、1 500 g过磷酸钙)最大, N2、N1P1次之, 其次为N1、P2、P1、N2K, 以单独施用K肥效果较差。表明在土壤贫瘠的黄泛沙地上, 应主要施用N肥或NP配合施用, 这一结果与土壤分析得出的土壤缺N、少P、而K较丰富的结果是一致的。有机肥配合氮肥的处理蓄积生长量提高54%, 其增产幅度大于其他各处理的增产幅度, 表明有机肥与N肥配合施用的效果更好。

长清县西仓村施肥试验林4年生林木胸径、树高和材积生长量列入表 10。在以磷肥为底肥的条件下, 施氮肥各处理的材积生长量分别比对照高76.3%、84.0%和75.7%。4种氮肥用量的增产效果无显著差别, 合理的氮肥施用量为每年每株施尿素125 g。在以圈肥为底肥的条件下, 施氮肥各处理的材积生长量分别比对照高71.6%、69.7%和72.3%, 较合理的氮肥用量也为每年每株施尿素125 g。以圈肥为底肥的试验结果和以磷肥为底肥的试验结果基本一致。

3.8 农林间作

长清县西房村沙质潮土地上的毛白杨幼林, 不同间作处理的林地土壤(0~50 cm)养分状况(表 11)表明：林下间种当年, 土壤养分已有提高, 间种第2、3年的土壤养分含量则明显高于对照。不同间作处理的叶片养分分析(表 11)表明：林下间种农作物可以不同程度地改善树体营养状况, 而且间种作物的施肥量高(如瓜、菜), 树体养分含量也较高。

不同间作处理对土壤水分的影响(表 12)表明：在7月份雨季到来之前, 间种了花生—小麦、西瓜—蔬菜的处理, 由于给农作物及时浇水, 改善了林地水分状况, 其中0~20 cm土层土壤含水率可提高14.2%~26.3%, 20~60 cm土层土壤含水率可提高10.3%~16.4%。间种大豆的处理虽然没有浇水, 但是土壤含水量也高于对照, 这是由于间种作物增大了对地表的覆盖, 减少了地面蒸发, 也能起到保持土壤水分的作用。在7月份雨季到来之后, 由于降雨量较大, 无论间种作物还是不间种作物, 林地土壤水分状况基本一致。

不同间种作物的林木叶面积及林木冠幅、枝条数、平均枝长、胸径、树高都比对照有所提高, 而且随肥水投入的增大, 效果更明显。如间种西瓜-蔬菜的处理, 胸径比对照提高77.8%, 树高提高47.1%, 冠幅是对照的2.47倍, 枝条数增加41.6%, 平均枝长是对照的2.32倍, 叶面积是对照的2.51倍。间种大豆、花生-小麦、西瓜-蔬菜3年合计纯收入分别为10 027.5元·hm^-2、17 905.5元·hm^-2、53 922元·hm^-2, 而不间种作物的处理3年共支出管护费40 500元·hm^-2的抚育费。

上述试验结果表明：在毛白杨幼林期间实行农林间作, 以耕代抚, 通过对农作物进行松土、除草、浇水、施肥等项措施, 可以提高土壤养分含量, 改善土壤水分状况, 增加树体营养, 扩大树体光合面积, 显著提高林木生长量; 还可以提前收到较高的间作收益, 做到以农养林, 以短养长。幼林期间间种作物, 以间种高投入、高产出的农作物最好, 由于管理精细, 作物纯收入较高, 对幼林也起到很好的抚育作用。

4 结论

与黑杨派速生品种相比, 毛白杨的木材物理力学性能较优良, 适合培育建筑材、家具材。通过对山东省栽培较广泛的几个毛白杨(杂种白杨)品系的性状比较, 易县毛白杨雌株、窄冠白杨3号和鲁毛50的生长量较大, 其木材强度和木材质量系数较高, 适于山东省营建用材林。其中易县毛白杨雌株和鲁毛50分枝匀称, 树干较圆满, 出材率也相对较高, 更适合作家具材、建筑材; 窄冠白杨3号的树冠较窄, 树干尖削度较大, 有粗大侧枝, 需加强修枝抚育。在黄河故道风沙土上栽植的毛白杨38、39、90、9803以及BL96等, 其生长量均高于或相当于易县毛白杨雌株, 但抗旱能力和生长量均低于窄冠白杨3号, 以BL96和90号的抗旱能力较差。其中38、39号分枝均匀, 树干通直圆满, 优于易县毛白杨雌株, 适于培养建筑材、家具材; 90、9803、BL96和窄冠白杨3号粗大竞争枝多, 树干尖削度较大, 需加强修枝抚育。

毛白杨用材林的造林技术措施应该科学合理, 经济有效, 既能保证速生丰产, 又节省成本。应将生产中习惯应用的“三大一深”等一般化要求, 具体为适合造林地条件的适度量化指标。根据本项研究结果, 在鲁西平原试验地区的气候、土壤条件下, 毛白杨用材林的几项造林技术措施是：在全面深耕的基础上挖径、深60~80 m的植树穴。用2年生Ⅰ、Ⅱ级苗(或1年生Ⅰ级苗)造林。栽植前剪去苗木的全部侧枝和当年新梢的1/3左右。栽植深度为将苗木的根颈栽至20~40 cm深。在常年降水量年份, 壤质土壤上的毛白杨幼林, 以5月上旬至6月上旬浇水1次, 浇水量600 m³·hm^-2, 的效果最明显; 春旱年份可于5月上旬、5月下旬至6月上旬对毛白杨各浇水1次。潮土和风沙土上的毛白杨幼林, 均以施氮肥的效果最明显, 氮肥和有机肥、磷肥配合的效果更好。氮肥用量要适当, 沙壤质潮土上的毛白杨幼林, 在以磷肥或圈肥为基肥的条件下, 每年每株施尿素125 g较为经济有效, 风沙土上毛白杨幼林的氮肥用量以每年每株450 g尿素为宜。

毛白杨幼林实行农林间作, 通过对农作物的浇水、施肥、中耕等项抚育措施, 也就进行了林地的土、肥、水综合管理, 可改善毛白杨幼树的营养状况, 提高林木生长量。间种的农作物还有较高的收入, 可对毛白杨用材林以短养长。间种不同农作物比较, 以水、肥投入高的瓜、菜效果最好, 其次是花生、小麦, 投入水平低的大豆效果较差。实行农林间作、以耕代抚, 是提高毛白杨用材林的集约经营水平, 促进林木生长, 提高经济效益的最有效措施。