超短轮伐期经营是一种适用于阔叶速生树种，并采用集约管理措施建立和维护的经营体系(方升佐等，1993)。超短轮伐期林业不仅是劳动密集型产业，更是一种技术、知识密集型产业，它追求的是在最短的时间内生产出最多的生物量，满足纤维、能源以及饲料等不同林产品的需要。自1970年Schreiner提出超短轮伐期林业的概念后，国内外在超短轮伐期经营的品种与造林密度选择、生物量、材性分析及经济评价等方面开展了广泛研究(方升佐等，1993; Gambles et al., 1984; Wright，1988; 智信等，1997; Pallardy et al., 2003; 黄秦军等，2008; Spinelli et al., 2008; Vande Walle et al., 2007; Al Afas et al., 2008)，探讨超短轮伐林业的可行性。

三倍体毛白杨(triploid hybrids of Populus tomentosa)是一个专化的纸浆材新品种，其具有速生、优质、高效率的特点。关于三倍体毛白杨超短轮伐期栽培的研究未见报道。本研究采用三倍体毛白杨容器硬枝扦插苗直接造林，建立了超短轮伐期经营纸浆林。造林满3年时测量其生长和纤维性状，从单位面积的纸浆材产量以及材性角度来探讨三倍体毛白杨超短轮伐栽培的可行性。

1 材料与方法 1.1 试验材料

三倍体毛白杨B301，B302，B307，B330，B331共5个无性系的容器硬枝扦插苗，苗高40~50 cm，用于营造超短轮伐期试验林; 在3年生超短轮伐期试验林中，分别取三倍体毛白杨B301，B302，B307，B330，B331 5个无性系胸径高度的圆盘，供纤维形态分析用。

1.2 试验方法 1.2.1 试验地概况

试验地位于鲁西南地区兖州市，115°52'—117°36' E，34°26'—35°57' N，东南亚季风气候区，属暖温带季风气候，受热带海洋气团或变性热带海洋气团影响而高温多雨; 土壤类型为沙壤土; 地下水位4~5 m; 年均气温为13.3 ~14.1 ℃，平均无霜期为199天; 年平均降水量为597~820 mm。

1.2.2 超短轮伐试验林营造与管理

以9 990，6 660，4 995，4 440，3 330，2 490株·hm^-2为造林密度，按照以密度为主处理、三倍体毛白杨无性系为副处理的裂区设计定植试验林，试验重复3次，每小区200~400株，面积2.33 hm²。每年浇水1~2次，分别在5月中下旬、8月上旬各进行1次除草作业。

1.2.3 超短轮伐纸浆材纤维形态分析

从3年生超短轮伐纸浆材试验林中的每小区抽取平均木3株，分无性系和造林密度做好标记。试样带回北京后，从标准木的1.3 m处截取5~6 cm厚的圆盘，然后切成长×宽×厚为(15~20)mm×(10~20)mm×(3~5)mm的木片，充分混合后存储，平衡水分，挑出无树节木片将其切成火柴梗大小再混合均匀，置于粉碎机中磨至全部能通过40目的细末。过筛，截取能通过40目而不能过60目筛的那部分细末，风干，置于塑料自封袋中，留待分析木材纤维形态用。

纤维原料经取样、排除空气、软化、纤维分散、染色、封片后，将其置于无灰尘处，干燥后用JK电子纤维细度检测仪测定其长度及宽度。试验重复3次，每次重复观测200根纤维。

1.2.4 试验林生长量数据采集与处理

三倍体毛白杨超短轮伐试验林定植3年后，分造林密度、无性系等随机选择不受相邻无性系以及密度影响的单株各30株，分别测量单株胸径和树高，并利用毛白杨二元材积表分别换算出不同无性系、不同密度林分的材积生长量。胸径、树高、材积、纤维长度以及纤维宽度采用Excel软件进行统计分析。

2 结果与分析 2.1 三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林生长量 2.1.1 胸径生长

3年生三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林胸径生长量调查结果如图 1。从图 1可以看出:三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林不同无性系的胸径生长量随着造林密度的减小而增大，呈负相关。其中以2 490株·hm^-2密度定植的无性系B331，B307，B302以及3 330株·hm^-2密度定植的无性系B302的胸径生长量最大，为6.7 cm; 以4 995株·hm^-2密度定植的无性系B301胸径生长量最小，仅为5.1 cm。三倍体毛白杨超短轮伐林分的胸径生长量差异显著性分析表明:栽培密度对三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林胸径生长量影响极显著，而无性系以及造林密度与无性系间的交互作用对三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林胸径生长量影响均不显著。进一步对不同密度林分胸径生长量进行多重比较(表 1)，结果表明: 2 490株·hm^-2密度定植林分与6 660，9 990，4 995株·hm^-2密度定植林分间胸径生长量差异极显著，2 490株·hm^-2密度定植林分与4 440株·hm^-2密度定植林分间胸径生长量差异显著。

2.1.2 树高生长

3年生三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林树高生长量调查结果如图 2。从图 2可以看出:三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林不同无性系、不同造林密度间的树高生长量存在差异，相同造林密度条件下，无性系B331的树高生长量最大。其中以6 660，4 995，4 440株·hm^-2密度定植的无性系B331树高生长量最大，为8.9 m; 4 440株·hm^-2密度定植的无性系B307，3 330，2 490株·hm^-2密度定植的无性系B301，9 990，4 995株·hm^-2密度定植的无性系B330以及2 490株·hm^-2密度定植的无性系B302的树高生长量最小，为7.3 m。三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林的树高生长量差异显著性分析表明:造林密度以及造林密度与无性系间的交互作用对三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林树高生长量影响均不显著，而不同无性系对三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林树高生长量影响极显著。进一步对不同三倍体毛白杨无性系林分树高生长量进行多重比较(表 1)，结果表明:无性系B331与无性系B301，B302，B307，B330间树高生长量差异极显著，无性系B301与无性系B330间树高生长量差异显著。

2.1.3 材积生长

三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材积换算结果如图 3。从图 3可以看出:不同造林密度对三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林林分蓄积量影响明显，无性系对蓄积量的影响较小。材积生长随着造林密度的减小而降低，呈明显正相关性。所有无性系均以9 990株·hm^-2密度定植林分的材积生长量最大，6 660株·hm^-2密度定植林分次之，2 490株·hm^-2密度定植林分的材积生长量最小。其中，9 990株·hm^-2密度定植林分的材积生长量以无性系B307最大，达到85.4 m³·hm^-2，无性系B331次之，为83.4 m³·hm^-2，无性系B330材积量最小，仅72.6 m³·hm^-2。方差分析结果表明:造林密度对三倍体毛白杨材积生长量影响极显著，而无性系对三倍体毛白杨材积生长量影响显著，造林密度与无性系间的交互作用对三倍体毛白杨材积生长量影响不显著。分别对不同密度林分间、不同三倍体毛白杨无性系间材积生长量进行多重比较(表 2)，结果表明: 9 990株·hm^-2密度定植林分与6 660，4 440，4 995，3 330，2 490株·hm^-2密度定植林分间材积生长量差异极显著，无性系B331与B330间材积生长量差异极显著，无性系B331与B307间材积生长量差异显著。因此，就生长量方面来说，选用无性系B307或B331按9 990株·hm^-2密度造林，是三倍体毛白杨短轮伐纸浆林经营的适宜组合。

2.2 三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材纤维形态变异 2.2.1 纤维长度

一般来说，好的造纸原料具有纤维长度长、长宽比大、长宽分布均一等特点。3年生三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材的纤维长度测定结果如图 4。从图 4可以看出:在同一栽培密度条件下，三倍体毛白杨无性系B331与B302的超短轮伐纸浆材纤维长度略高于其他3个参试无性系。同一三倍体毛白杨无性系采用不同造林密度，其纤维长度没有明显的变化规律。三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材纤维长度介于0.71~0.92 mm之间。其中以4995株·hm^-2密度定植的B331的纤维长度最长，为0.92 mm，4 995株·hm^-2密度定植的B307的纤维长度最短，仅为0.71 mm。三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材纤维长度方差分析结果表明:无性系对超短轮伐纸浆材纤维长度影响极显著，而密度以及无性系与密度间的交互作用均对超短轮伐纸浆材纤维长度影响不显著。三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材纤维长度进行多重比较结果显示:无性系B331，B302纤维长度显著长于无性系B301与B307(表 3)。

2.2.2 纤维宽度

造纸纤维材料的纤维宽度越小，对造纸有利。三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材的纤维宽度测定结果如图 5。从图 5可以看出:在同一造林密度条件下，无性系B330超短轮伐纸浆材的纤维宽度略高于其他4个参试无性系。同一三倍体毛白杨无性系采用不同造林密度，其纤维宽度没有明显的变化规律。三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材纤维宽度介于23.00~31.36 μm之间。其中以9 990株·hm^-2密度定植的B330的纤维宽度最大，为31.36 μm，3 330株·hm^-2密度定植的B331的纤维宽度最小，仅为23.00 μm。三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材纤维宽度方差分析结果表明:无性系对超短轮伐纸浆材纤维宽度影响极显著，而密度以及无性系与密度间的交互作用均对超短轮伐纸浆材纤维宽度影响不显著。三倍体毛白杨纤维宽度进行多重比较结果显示:无性系B302的纤维宽度显著小于无性系B330，B307，B301以及B331(表 3)。

2.2.3 纤维长宽比

纤维长宽比是评价制浆造纸纤维原料价值的重要指标。长宽比大的纤维，成纸时单位面积中纤维之间相互交织的次数多，纤维分布细密，成纸强度高; 反之，则单位面积中纤维之间交织的次数少，成纸的强度较低。三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材的纤维长宽比测量结果如图 6。从图 6可以看出:在同一造林密度条件下，三倍体毛白杨无性系B302，B331的超短轮伐纸浆材的纤维长宽比明显高于其他3个参试无性系。同一三倍体毛白杨无性系采用不同造林密度，其长宽比有先随着造林密度减小而增大，然后又随着造林密度继续减小而降低的趋势。三倍体毛白杨无性系平均纤维长宽比介于28.83~34.59之间。其中以3 330株·hm^-2密度定植的B331的纤维长宽比值最大，为37.75，以9 990株·hm^-2密度定植的B330的纤维长宽比值最小，仅为25.36。三倍体毛白杨无性系B302，B331的纤维长宽比平均值分别为34.73与34.59，高出无性系B330，B307以及B301纤维长宽比4.0以上，有利于做纸浆原料。

3 结论与讨论 3.1 无性系与造林密度对纸浆林产量的影响

林分蓄积量取决于2个因素:一是单株材积，另外一个就是造林密度，也就是单位面积的林木株数。而单株材积主要受造林树种或无性系、栽培环境、栽培措施以及抚育管理措施等因素的共同影响(方升佐等，2004)。尽管施肥、浇水、修枝等管理抚育措施可以显著地提高林分产量(Cao et al., 2008)，但选育高产纸浆林无性系仍然是一个长盛不衰的研究课题(朱之悌，1986)，受到育种学家的关注。20世纪末期，我国已成功选育出多个性状优良的三倍体毛白杨纸浆材无性系，选育出以107杨(Populus×euramericana ‘Neva’)为代表的诸多欧美杨纸浆材新品种(朱之悌等，1995; 1998; 张绮纹，1999)。在栽培环境基本一致的条件下，能显著提高纸浆林产量。研究表明:已获得新品种权保护证书的三倍体毛白杨1-6号，超出同龄普通毛白杨材积生长量的1~2倍，不同无性系间单株材积生长量差异显著(朱之悌，2006)。由此可见，选育高产优质的纸浆材无性系是纸浆林基地建设的根本保证。

一般认为:造林密度大，林分郁闭早，加剧了林木个体间营养空间的竞争，抑制林木生长而导致林木单株材积下降; 相反，造林密度小，林分郁闭晚，林木个体营养空间竞争小，有利于培育大径材(孙时轩，1992)。马尾松(Pinus massoniana)、毛白杨、细叶桉(Eucalyptus tereticornis)、西南桦(Betula alnoides)等的研究结果与三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林密度与蓄积量研究结果相同，一致认为随着造林密度增大，单株材积减小，而单位面积的蓄积量增大(温佐吾等，2000; Zhang et al., 2003; 杨曾奖等，2003; 郑海水等，2003; 谌红辉等，2004)。因此，选择适宜的造林密度，调节林分郁闭的早晚而达到调节林木生长分化，最终达到定向培育之目的。不同三倍体毛白杨无性系超短轮伐纸浆林均以9 990株·hm^-2密度的蓄积量最大。就单位面积产量而言，选择出9 990株·hm^-2是三倍体毛白杨超短轮伐纸浆林经营的适宜造林密度。

3.2 无性系与造林密度对超短轮伐纸浆材纤维形态的影响

树木的材性指标诸如纤维长度、纤维宽度以及长宽比值等是树种自身的一种生物学特性，主要取决其遗传基础(方升佐等，2004)，栽培环境影子或者栽培措施对其影响相对较小。朱教君等(1994)对北京杨(Populus×beijingensis)、小钻杨(P.×xiaozhuanica)、小青杨(P. pseudosimonii)、小叶杨(P. simonii)及加拿大杨(P.×canadensis)纤维长度变化规律的研究认为:纤维长度与特殊生态环境无显著相关。柴修武(1991; 1993)分别对I-214杨(P×canadensis cv ‘I-214’)、I-69杨(P. deltoides cv.‘I-69/55’)的研究结果表明:随施肥量增加，林木生长加快，纤维长度、纤维宽度均呈上升趋势，但未达到显著水平。Cao等(2008)对间伐、施肥与挪威云杉(Picea abies)的材性间关系进行了研究，结果表明施肥显著地促进了挪威云杉材积生长，而对管胞长度的影响不显著。Raymond等(2000)对桉树(Eucalyptas globules)施肥的研究结果显示，施用N肥和P肥提高了维多利亚湿润地点的桉树生长量，但桉树材性指标没有明显提高。以上这些研究都佐证了栽培环境因子以及营林措施等对木材材性指标的影响小的观点。

木材的生长发育需要一个很漫长的过程才能达到成熟期，在这个漫长的细胞与组织分化过程中，木材纤维长度、纤维宽度等也相应地处于动态变化中。其一般规律是:纤维长度与纤维宽度先随着树龄的增大而增长，然后到一定年龄后维持稳定(蒲俊文等，2002)。三倍体毛白杨超短轮伐试验表明:无性系对超短轮伐纸浆材纤维长度以及纤维宽度的影响极显著，造林密度以及无性系与造林密度间的交互作用对纤维长度以及纤维宽度的影响均不显著。这与以上诸多研究的结果一致。另外，由于超短轮伐纸浆材经营时间仅3年，时间比较短，尽管获得了高产，但不同程度地限制了三倍体毛白杨纤维的发育，优良的造纸特性没有得到充分发挥。尽管如此，从造纸原料中短纤维标准看，3年生三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材纤维长度均在0.77 mm以上，基本满足制浆造纸工艺要求。