CN113973684A - 一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及森林培育技术领域，具体涉及一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法，该方法利用杨树刺槐互利共生的生理及生态特性，通过在平原沙区营建杨树刺槐人工混交林，利用刺槐的固氮特性，改善杨树的营养供给，提高杨树刺槐混交林的群落稳定性；利用杨树的边缘效应、吸附氮素能力及自疏特性，通过林木分级技术，采取透光伐、生长伐等抚育措施，调整树高与胸径的比值，促进杨树、刺槐向大径级木材生长，有效提高林分生产力，最终生产出胸径41厘米、平均树高28米以上的杨树大径材和胸径在22厘米以上、平均树高在17米以上的刺槐大径材。

Description

一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法

技术领域

本发明涉及森林培育技术领域，具体涉及一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法。

背景技术

杨树是世界上分布最广、适应性最强的树种。其用途广泛，不仅用作于木材，而且主要用于加工用材，是胶合板、纤维板、造纸火柴、卫生筷和包装业的重要加工原料。刺槐在我国广为栽培，其适应能力已近于乡土树种，在黄河中下游地区栽培面积较大，是重要的速生用材树种。中国是森林资源贫乏的国家，每年国家进口大量木材才能满足经济建设需要，营造杨树、刺槐速生丰产林一度成为解决国家木材短缺的重要途径。然而随着杨树纯林面积增加，林分质量低下、生物多样性下降、生态系统脆弱、森林病虫害爆发、林地生产力衰退、林木生长量下降、森林火灾隐患增大、抗御自然灾害能力降低等问题逐渐暴露出来，已成为“禁杨”、“砍杨”的理由和限制杨树发展的主要因素。

豫东沙区是河南省主要的杨树和刺槐的人工林栽培区。豫东地区土壤贫瘠，立地条件较差，难以生产大规格的杨树及刺槐木材。特别是刺槐纯林，虽广为栽培，但经营粗放，干型差、产量低，难以成材。为了改善杨树生长的土壤肥力条件，提高杨树人工林群落的稳定性，提高刺槐的干性和生物量，防止因营造杨树、刺槐人工纯林导致的森林病虫害、地力衰退、生物多样性丧失等问题，需要营造杨树刺槐混交林，通过林木分级、疏伐、人工抚育等近自然化的经营措施，调整树高胸径的比值，培育健康稳定的人工林生态系统，生产符合需求的杨树、刺槐大径材。

目前，我国已经制定了杨树用材林培育技术规程，从品种选择、苗木培育、造林、抚育管理、病虫害防治等方面规范杨树人工纯林的经营措施，但是除少数进行持续施肥、浇水等集约经营杨树速生丰产林外，大部分杨树纯林立地条件较差，土壤肥力较低，林木生长力较小，形成了大面积的低产林，更无法从根本上解决杨树纯林带来的生态问题。杨树与刺槐进行混交，可以改善土壤的肥力状况，调节林内小气候，由于杨树、刺槐混交，树种配置合理，能充分利用地上部分空间的光能和地下部分土壤中的水肥。杨树主侧根系明显，根系分布较深，与刺槐相比，杨树是深根性树种，而刺槐侧根发达，主根不明显，为浅根性树种。两者混交后，根系上下交错，最大限度地利用了土壤养分。刺槐具有根瘤菌，能把空气中游离状态氮素转化为土壤养分，除供给自身生长发育的需要外，还供给了杨树的需要，从而有利于杨树和刺槐持续生长。近年来，杨树刺槐混交林的试验也有进行，实验表明，杨树刺槐混交林的树高，较纯林提高了1.7～30.8%，胸径提高81～381%，且混交林中杨树树叶的含氮量（1.522%）较纯林中提高33.63%。杨树刺槐混交林虽然在树木生长量、生态状况都得到一定改善，但因两个混交树种的混交比例不同，不能保证杨树与刺槐都有较高的生长量，部分杨树刺槐不当的混交比例，过多的增加杨树的株数，每亩的总蓄积量不仅不能增加，甚至还会造成减产；在杨树刺槐郁闭生长阶段，过多依赖杨树、刺槐的自疏能力，没有采取疏伐、间伐等人工干预措施，没有对混交林的树高和胸径的比例进行调整，难以形成杨树刺槐大径级木材。

李颖华等研发了一种杨槐混交林营造技术（李颖华, 宋建文, 王艳,等. 杨槐混交林营造技术及其在林业生产中的应用[J]. 现代农村科技, 2019, 573(05):44-45.），采用带状混交，即2 行杨树与4 行刺槐交替配植，杨树行距6 m，株距3 m；刺槐行距3 m，株距2m。苗木成活后的第1～3年、第4～10 年、第11～15 年、第16～20 年按照不同方式进行抚育，20 年后杨树、刺槐均达到成熟龄，全部进行更新采伐。这种混交模式，虽然不同程度的提高了单位木材产量，但该种培育模式中杨树的比例过大，对刺槐林冠层的光照产生了较大威胁，影响了刺槐对光照和通气的需求，且造成杨树吸收刺槐氮肥的不均，距离刺槐较远的杨树吸收氮肥较少，虽然后期进行了人为干预，但造成杨树、刺槐胸径粗度不一，特别是刺槐难以形成大径材，16年后刺槐胸径仅为10.6厘米左右。

发明内容

本发明为解决豫东平原沙区杨树、刺槐人工林生长量低下，成材量小，采用纯林营造带来的生态问题，提供一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法。该方法可生产胸径在41厘米、平均树高28米以上的杨树大径材和胸径在22厘米以上、平均树高在17米以上的刺槐大径材。

本发明的技术方案为：

一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法：

（1）整地：造林前一年进行全垦整地，深度40cm～50cm，打点挖穴。植穴规格60厘米×60厘米×40厘米，整地挖穴在造林前一个月前进行，结合整地挖穴，改善造林地的土壤肥力状况，撒施每亩增施有机肥4000kg；若采用穴施时，要求每穴施肥50kg；

（2）采用同步造林法，即在3～4月树木树液流动前，杨树和刺槐在同一时间栽植。杨树品种选择耐干旱瘠薄的沙拉杨等，采用2年生大苗，地径4～4.5厘米，苗高4米以上优质无病害良种壮苗；刺槐选用2年生实生苗，苗木规格为地径3～3.5厘米，高度3米；

其中，杨树和槐树采用杨树、刺槐大径材混交林的方式，混交方式：带状混交。混交比例：1行杨树混交4行刺槐。初植密度：89株/亩，其中杨树：株行距4*10m，17株/亩；刺槐：株行距4*2m，72株/亩。配置方式：品字形配置。

（3）中幼林抚育：

造林后前3年采取以耕代抚措施，进行松土除草，间种花生、西瓜等农作物；

第4～5年采取机耕地面抚育方式，一年2次；

第6年左右，开始进入蓄积生长阶段，当林分郁闭度达到0.8，进行透光伐抚育，抚育的株数强度为10%～20%，进行树高和胸径调节，其中树高/胸径=80～90；杨树和槐树总数每亩保留72～80株，并对刺槐进行修枝；此时，杨树和槐树对空间和水、光、热、水、气、养分相互竞争，为获得更多养分，植株充分向上生长，保证了植株高度和干形。

第10年，林分进入竞争生长阶段，根据林木分级技术，进行生长抚育间伐，抚育的株数强度控制在20～30%以内，郁闭度控制在0.6～0.7，继续对树高和胸径进行调节，其中树高/胸径=80；最终保持密度杨树在10～12株/亩、刺槐30～40株/亩。

以后根据林分生长状况以及树种间的竞争关系，适时采取修枝、整形、除草割灌等抚育措施，改善林分环境，促进林木生长。

16年后，杨树刺槐混交林进入质量选择阶段。通过采取近自然经营，调整树高/胸径的比值＜80，杨树形成胸径在41厘米、平均树高28米以上的大径材，刺槐形成胸径在22厘米以上、平均树高在17米以上的大径材，达到工艺成熟。

21年后，杨树刺槐混交林达到自然成熟，可以进行采伐利用。

本发明的有益效果为：

1、本发明利用杨树刺槐互利共生的生理和生态特征，通过豫东平原沙区营建杨树刺槐人工混交林，利用刺槐的固氮特性，改善杨树的营养供给，提高杨树刺槐混交林的群落稳定性；利用树木的顶端优势原理，通过采用透光伐、生长伐等现代森林培育技术，调整杨树刺槐的树高与胸径比值，促进杨树、刺槐向大径级木材生长，有效提高林分生产力，最终生产出了胸径在41厘米、平均树高28米以上的杨树大径材和胸径在22厘米以上、平均树高在17米以上的刺槐大径材。

2、本发明利用了杨树、刺槐的树种特性，杨树和刺槐均属喜光树种，而刺槐也稍耐阴；杨树为速生树种，刺槐为慢生树种；杨树为深根性（主根发达）树种，刺槐为浅根性（侧根发达）树种；杨树喜氮肥，刺槐根系有根瘤菌，可以从空气中固氮；杨树顶端优势明显，树干通直，刺槐顶端优势稍差，但在混交林中能形成良好的干形，两树种的生物学特性利于形成良好的种间关系。杨树和刺槐在林分中具有不同的高度和林冠层，第一层为杨树，居于第二层林冠上方，光照充足，空气流畅，适合于其最大限度的生长，第二层林冠为刺槐林，由于杨树树叶稀疏，仍可以得到比较充分的光照和通气条件，这两种树种混交形成的复层林，由于生态位不同，使各自都有一定的空间和光照条件。杨树刺槐混交林的营建可以改善林地小气候，促进林分对光、热、水气的有效利用；增强微生物活性，改变林地生物环境，提高氮素利用率；混交林可以提高生物多样性及林分稳定性，减少病虫害发生；加快枯落物及根系的分解，增加土壤的养分含量。

3、杨树刺槐混交林的比例，对林冠层的光照、通透性有很大影响，因而能决定单位面积的产材量，杨树和刺槐株数需要控制在一定比例范围内，即杨树株数要少，不致造成对刺槐林冠层的光照威胁时，才能保证杨树与刺槐都有较高的生长量。杨树吸收刺槐氮素的能力与刺槐植株的距离有很大的关系。杨树与刺槐纯林相邻的两个林分中，杨树随着距离刺槐的距离不同，因营养成分不同，其胸高直径生长量也大不相同，距离刺槐9米范围内，杨树的胸高直径数据最大，吸收氮素的能力较好，超出9米的范围，杨树的吸收氮素能力较差。若杨树刺槐混交树种的混交比例随意性大，会造成杨树吸附氮素的能力不均匀，不能保证杨树与刺槐都有较高的生长量，过多的增加杨树的株数，每亩的总蓄积量不仅不能增加，甚至还会造成减产，因此本发明提出了杨树刺槐混交林的合理混交比例，能有效的发挥杨树刺槐的生态特性，提高混交林的生物量和生产力。

4、西华林场（李颖华, 宋建文, 王艳,等，杨槐混交林营造技术及其在林业生产中的应用[J]. 现代农村科技, 2019, 573(05):44-45.）的这个营造技术无法获得大径级杨树和槐树。这种混交模式，虽然可以不同程度的提高杨树刺槐的生长量，但是该培育模式，杨树的比例过大，对刺槐林冠层的光照产生了较大威胁，影响了刺槐对光照和通气的需求，因部分杨树距离刺槐植株较远，造成杨树吸收刺槐氮素的能力不均，距离刺槐较远的杨树吸收氮素较少，不能持续得到氮素的营养供给。另外，虽然后期进行了人为干预，但因为杨树株数较多，吸收营养的水平不一致，影响到刺槐的光照和通透性，造成杨树、刺槐胸高直径粗度不一，林木分化严重，特别是刺槐难以形成大径材，16年后刺槐树高胸径仅为10.6厘米左右。而本发明方法可以使杨树刺槐混交林在16年后获得胸径在41厘米、平均树高28米以上的杨树大径材和胸径在22厘米以上、平均树高在17米以上的刺槐大径材。

附图说明

图1 为本发明豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材时杨树、刺槐混交林树种配置示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明进行更加详细的说明，以便于对本发明技术方案的理解，但并不用于对本发明保护范围的限制。

对比例：

现有技术中，李颖华等的杨槐混交林营造技术（李颖华, 宋建文, 王艳,等. 杨槐混交林营造技术及其在林业生产中的应用[J]. 现代农村科技, 2019, 573(05):44-45.），采用带状混交，2 行杨树与4 行刺槐交替配植，杨树行距6 m，株距3 m；刺槐行距3 m，株距2m。苗木成活后的第1～3年、第4～10 年、第11～15 年、第16～20 年按照相应的抚育方式进行抚育。16年后杨树、刺槐均达到自然成熟龄，此时杨树胸径为24.3厘米，刺槐的胸径为10.6厘米，测算成杨树刺槐混交林每亩蓄积为7.570立方米，其中杨树每亩蓄积为5.214立方米，刺槐每亩蓄积为2.356立方米，虽然杨树刺槐混交林与纯林相比蓄积量有所增加，但并未形成大径材，特别是刺槐，16年后胸径仅为10.6厘米，属于中小径材。

本实施例的豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的具体过程如下：

本实施例采用杨树、刺槐大径材混交林的方式培育，混交方式：带状混交。混交比例：1行杨树混交4行刺槐。造林密度：杨树：株行距4*10m，17株/亩；刺槐：株行距4*2m，72株/亩。配置方式：品字形配置，如图1所示。

其培育方法为近自然经营方法，具体如下：

（1）整地施肥：造林前一年进行全垦整地，深度40cm～50cm，结合整地，增施有机肥作为底肥，改善造林的土壤质量条件。施肥要求，撒施或穴施，撒施每亩施肥量4000kg，若采用穴施时，每穴施肥量为50kg；为保证杨树吸收氮素的均匀性，造林时，首先拉线，确定株行距，打点挖穴。挖穴时将表土、心土分开放置。植穴规格60厘米×60厘米×40厘米，在造林前一个月前进行；

（2）采用同步造林法，即杨树和刺槐在同一时间栽植。杨树采用2年生大苗，地径4～4.5厘米，苗高4米以上优质无病害良种壮苗；刺槐选用2年生实生苗，苗木规格为地径3～3.5厘米，高度3米。造林时要遵从技术规程，浇足定根水，防止苗木窝根，必要时要对杨树苗木进行支护，要求当年的造林成活率达到95%，3年后保存率达到90%。

（3）中幼林抚育：造林后前3年林分未郁闭，杨树、刺槐互不干扰，采取以耕代抚措施，进行松土除草，间种花生、西瓜等农作物，松土除草时要避免破坏杨树刺槐的根部；

第4～5年杨树刺槐树种对空间及各种资源（光、热、水、气、养分）的充分利用，杨树和刺槐生长协调、旺盛，表现出有利的种间关系，采取机耕地面抚育方式，一年2次，机耕时要保护杨树刺槐根部不受损；

第6年左右，杨树刺槐已经全面郁闭，开始进入蓄积生长阶段，当林分郁闭度达到0.8，进行透光伐抚育，抚育的株数强度为10%～20%，进行树高和胸径调节，其中树高/胸径=80～90；杨树和槐树总数每亩保留72～80株，并对刺槐进行修枝；此时，杨树和槐树对空间和水、光、热、水、气、养分相互竞争，为获得更多养分，植株充分向上生长，保证了植株高度和干形。

第10年，林分进入竞争生长阶段，刺槐作为辅助树种比杨树低 1～3 米，形成复层群落结构，此时的种间关系主要是刺槐通过固氮菌改良土壤，提高杨树的氮素营养水平，促进杨树生长。随着杨树刺槐间或同种林分之间的竞争加剧，林木开始分化。根据林木的生长状况，将林分划分为5级。其中，林分中的Ⅰ级木、Ⅱ级木和Ⅲ级木分别为优势木、亚优势木和平均木，是保留和自然经营的对象；被压木为Ⅳ级木，濒死木、枯死木为Ⅴ级木，Ⅳ级木和Ⅴ级木是抚育间伐的对象。进行生长伐时，综合使用下层疏伐法，对要采伐的Ⅳ级木和Ⅴ级木进行标号，按照标好的树号，进行采伐，伐根的高度不得超过5厘米，采伐后及时将采伐剩余物运出，以防止病虫害和森林火灾。抚育采伐的株数强度控制在20～30%以内，郁闭度控制在0.6～0.7，采取修枝、割灌等措施，并对树高和胸径进行调节，其中树高/胸径=80；经过抚育间伐，最终使杨树刺槐混交林保中杨树保留在10～12株/亩、刺槐保留在30～40株/亩。

以后根据林分生长状况以及树种间的竞争关系，适时采取修枝、整形、施肥、割灌等抚育措施，改善林分环境，促进林木生长。

16年后，杨树刺槐混交林进入质量选择阶段。通过采取近自然经营，抚育时要根据林分的状况，及时进行修枝、断根、割灌、伐除病害木等方式，调整树高/胸径的比值＜80，杨树形成胸径在41厘米、平均树高28米以上的大径材，刺槐形成胸径在22厘米以上、平均树高在17米以上的大径材，达到工艺成熟。

21年后，杨树刺槐混交林达到自然成熟，可以进行采伐利用。

以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，并非限制本发明的实施范围，故凡依本发明专利范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (6)

1.一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）整地：在豫东沙区造林前一年进行全垦整地，整地后挖穴在造林前一个月前进行；

（2）在春季3～4月树液开始流动时，同时栽植杨树和刺槐，采用杨树、刺槐混交林的方式种植，杨树采用2年生特级大苗，刺槐采用2年生实生苗；混交比例为1:4；初植密度：89株/亩，其中杨树： 17株/亩；刺槐：72株/亩；

（3）中幼林抚育：

造林后前3年采取以耕代抚措施；

第4～5年采取机耕地面抚育方式，一年2次；

第6年，开始进入蓄积生长阶段，当林分郁闭度达到0.8，进行透光伐抚育；

第10年，林分进入竞争生长阶段，根据林木分级技术，进行生长抚育间伐；

（4）16年后进入质量选择阶段，通过采取近自然经营，调整树高/胸径的比值＜80，使杨树形成胸径41厘米、平均树高28米以上的大径材，刺槐形成胸径在22厘米以上、平均树高在17米以上的大径材；

（5）21年杨树刺槐已经达到自然成熟，可以进行更新采伐。

2.根据权利要求1所述的一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法，其特征在于，全垦整地深度40～50厘米，植穴规格60厘米×60厘米×40厘米，结合造林地整地增施有机肥作为底肥，要求每亩撒施有机肥4000kg，若采用穴施时，每穴施肥量为50kg。

3.根据权利要求1所述的一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法，其特征在于，杨树和槐树的混交方式：条带状混交，1行杨树混交4行刺槐；其中杨树：株行距4*10m；刺槐：株行距4*2m；配置方式：品字形配置。

4.根据权利要求1所述的一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法，其特征在于，杨树2年生大苗的地径4～4.5厘米，苗高4米以上；刺槐2年生实生苗的地径3～3.4厘米，苗高3米以上。

5.根据权利要求1所述的一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法，其特征在于，在林木生长期内，在林分郁闭时，根据林木的生长状况，进行林木分级，将林木共划分为5级；其中，林分中的Ⅰ级木、Ⅱ级木和Ⅲ级木分别为优势木、亚优势木和平均木，是保留和自然经营的对象；被压木为Ⅳ级木，濒死木、枯死木为Ⅴ级木，Ⅳ级木和Ⅴ级木是抚育间伐的对象。

6.根据权利要求1所述的一种豫东平原沙区杨树低产林改培大径级木材的方法，其特征在于，在蓄积生长、竞争生长和质量选择阶段，采取2次中幼林抚育措施；第一次当林分郁闭度达到0.8时，进行透光伐抚育，以改善刺槐的光照状况，抚育的株数强度控制在10～20%，杨树和槐树总数每亩保留72～80株，调整树高/胸径=80～90；第二次为生长伐抚育，以促进杨树刺槐混交林林分径向生长，抚育采伐的株数强度控制在20～30%以内，郁闭度控制在0.6～0.7，调整树高/胸径的比例，使之比例达到80，抚育的株数强度控制在20～30%，最终使杨树刺槐混交林保中杨树保留在10～12株/亩、刺槐保留在30～40株/亩。

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