杨树短轮伐研究现状

杨延青，郑智礼，杨 飞，郭 斌，赵 娟

(山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

短轮伐是通过密植、集约经营，在短时期内获得大量木材原料的林木经营措施。通过短轮伐经营能够缓解生态与经济的矛盾，缩短木材经营生产周期和资金周转期，为生产木浆、饲料和燃料等提供充足的原料。杨树(PopulusL.)因具有生长快、适应性强、容易繁殖、用途广泛等特点，成为世界各国人工林中速生丰产林和短轮伐经营的重要树种之一，被广泛应用于营造短轮伐薪炭林、纸浆林等。

瑞典、德国、英国、加拿大等国家以生物燃料替代化石燃料解决能源危机为理念，开展了一些有关杨树短轮伐的研究工作，形成了较为完整的经营技术体系，通过制度和技术标准来保证短轮伐产量的稳定[1,2]。目前，杨树是我国中纬度平原地区栽培面积最大、木材产量最高的速生工业用材树种之一，也是我国主要的防护林树种之一。笔者从优良品种(无性系)选育、栽植密度、轮伐周期、生长发育特性、经营技术、价值评估等方面对杨树短轮伐研究进行综述，以期为我国杨树产业的标准化、集约化和规模化发展奠定基础。

1 速生杨品种选育

杨树短轮伐人工林主要采用速生杨树品种(无性系)造林，而不同杨树品种的生长特性差异较大，对气候条件的适应性也不同。因此，近年来，北京林业大学康向阳、中国林科院林业研究所苏晓华、四川省南充市南部县林业局李长培等带领科研团队选育出了优良速生杨树品种，以适应不同地区的造林需要。所选育的速生杨品种按照栽培区域分为：

南方栽培区：南林862杨(Populusdeltoides‘Nanlin 862’)、南林3804杨(Populusdeltoides‘Nanlin 3804’)、南林95杨(Populus×euramericanacv.)、南林895杨(Populus×euramericanacv.)、南林3412杨(Populusdeltoides‘Nanlin 3412’)、中潜3号(Populusdeltoides)等。

北方栽培区：三毛杨7号(Populus‘Sanmaoyang 7’)、三毛杨8号(Populus‘Sanmaoyang 8’)、欧美杨2012(Populus×euramericana‘Portugal’)、北林雄株1号(Populus‘Beilinxiongzhu 1’)、辽育1号杨(PopulusבLiaoyu 1’)、渤丰1号杨(Populus×euramericanacl.‘Bofeng 1’)、渤丰2号杨(Populus×euramericanacl.‘Bofeng 2’)等。

2 杨树短轮伐经营模式

2.1 短轮伐模式

刘德凯等[3]在分析杨树短轮伐期的经营现状和前景时，对杨树短轮伐模式进行了分类，指出按照经营目的不同，可将杨树短轮伐经营分为超短轮伐、中短轮伐和短轮伐。

杨树超短轮伐适宜采用扦插造林，密度为10 000 株/hm2～35 000 株/hm2，轮伐期为1 a～3 a，第1次收获生物量是在造林后的2 a～3 a，年收获生物量12.0 t/hm2～20.0 t/hm2.所获生物量主要用于生产纸浆、纤维板等，其它的利用方式，如，提炼蛋白质、制作饲料、替代化学产品等规模较小。

杨树中短轮伐经营的造林密度一般为3 000株/hm2～10 000 株/hm2，轮伐期为4 a～8 a，第1次收获生物量在造林后5 a.采用萌芽更新，萌生林的生长间隔期一般为5 a左右。如果轮伐期为5 a，年收获生物量10.0 t/hm2～15.0 t/hm2.与超短轮伐相比，所获生物量在纤维特性、各器官间的比重等方面存在差异，但利用方式相同。

杨树短轮伐经营以生产传统木材为主，密度因培育目标和是否间伐而异，一般为1 000 株/hm2，第1次收获生物量在造林后10 a.可采用萌芽更新或重新造林。年收获生物量5.5 t/hm2～10.0 t/hm2.树体直径与造林密度和间伐相关。所获生物量主要用于建筑材、板材、纸浆用材和能源林等。

2.2 短轮伐模式的确定

受品种、轮伐期、立地条件、造林目的等多因素的影响，不同地区的短轮伐模式存在差异，需要因地制宜，选择合理的轮伐期和密度等。

国外对杨树短轮伐的研究时间较长，如，英国的 Alan Armstrong 等通过2 a和4 a轮伐期，对株行距为1.0 m×1.0 m和2.0 m×2.0 m的杨树无性系生物量进行对比，发现4 a收获1次的干物质总量大于2次2 a收获的干物质量总和，且株行距为1.0 m×1.0 m的年生物量(13.6 t/hm2)大于株行距为2.0 m×2.0 m的年生物量。德国的M Liesebach等[5]在研究中发现，在短轮伐期内，混交种植白杨比单种植欧洲白杨或美国白杨收获的生物量高；轮伐期为10 a,密度为4 176 株/hm2和5 555 株/hm2的杨树年均生物量，比轮伐期为5 a,密度为8 333 株/hm2的年生物量高。加拿大的Michel Labrecque等[6]比较杨树不同株行距和采伐时间的产量时发现，轮伐期为1 a，只有株行距在0.3 m×0.9 m以下时，才能获得最高产量；当株行距为0.3 m×0.9 m时，以轮伐期为2 a的生物量最高；而其它0.3 m×2.4 m等较大株行距的最佳轮伐期应在3 a以上。轮伐期和萌生林的产量也密切相关，研究表明，轮伐期为1 a，萌生林的株数和重量都有所增加；轮伐期为2 a，萌生林株数变化不大，但第2次轮伐的重量比第1次少；轮伐期为3 a，虽然株数有所减少，但重量逐年增加。国际上杨树能源林较成熟的栽植模式为：轮伐期4 a～5 a，密度10 000 株/hm2.

代顺民等[7]利用数学模型和经济收益等方法，研究了杨树用材林短轮伐的合理采伐年龄，结果表明，合理的杨树短轮伐用材林采伐年龄应为7 a.黄绢等[8]研究杨树超短轮伐经营时，采用1.2 m×0.3 m的株行距，轮伐期为2 a的‘渤丰3号’杨树能够在较短时间内获得较高的干物质量。张剑斌等[9]在银中杨短轮伐纸浆林定向培育的研究中发现，株行距为2.0 m×4.0 m的轮伐期应为8 a～10 a，株行距为3.0 m×4.0 m的轮伐期应为10 a～12 a，且在造林后的前3 a可林粮间作。

国内外短轮伐配置的研究说明，杨树短轮伐经营应根据造林目的，在合理的密度下选择较长的收获周期，这样既可以增加产量，又可以降低成本。

3 杨树短轮伐期生长特性

3.1 光合特性

研究不同轮伐期杨树林分光合、环境、生长等特性的差异，可以找到合适的种植密度，提高光合效率，获得较大的生物量，为高密度下杨树的生产经营提供一定的理论参考。黄绢等[8]对轮伐期为2 a的‘渤丰3号’杨树林分的光合特性、环境变化、生长性状等进行了研究，结果表明，株行距为1.2 m×0.3 m时，其光合作用能力、叶面积、株高、胸径均优于其它密度的林分。

3.2 树体特性

由于短轮伐经营的杨树林分密度大，收获时间短，杨树的生长发育会在不同程度上受到限制。张平冬等[10，11]在研究三倍体毛白杨超短轮伐纸浆材木材的基本密度、化学成分、产量及纤维形态中发现，无性系品种对树高、纤维长度及宽度、基本密度及化学组分的影响均极显著，对材积生长影响显著；造林密度对胸径与材积生长影响极显著，对基本密度影响显著，但对纤维长度及宽度和化学组分的影响不显著。因此，木材基本密度、纤维长度及宽度、木质素含量等受遗传影响更大。超短轮伐木材的基本密度和制浆率均比短轮伐木材低，但从产量及短纤维标准看，基本满足了造纸制浆的要求。所以，短轮伐经营应选用优良的杨树速生品种，来提高所收获生物量的质量，降低因收获时间短而造成的影响。

3.3 生物量

短轮伐经营是要在一定时间内获得最大的生物量，而生物量的大小受轮伐期和密度的影响较大。总体上，在某一合理的密度下，轮伐期越长，所获得的生物量越大；轮伐期一定的情况下，密度越大，所获得的生物量也越大。

A.Pellis等[12]对17个杨树无性系的研究结果表明，收获周期为4a～5a，密度为10 000株/hm2，表现最佳的无性系每年可以收获9.3 t/hm2的生物量。李洪[13]通过对2种轮伐期下，同一密度的5个杨树无性系的株高和地径进行比较，结果表明各无性系轮伐期为1 a的年平均株高和地径生长量均高于轮伐期为2 a的，单位面积年平均生物量随着轮伐次数的增加而减少。顾宝元等[14]采用平均木法测定5个杨树无性系在超短轮伐经营下的生物量及分配规律，结果表明不同杨树无性系间生物量差异达显著水平。王海风等[15]对短轮伐期为7 a，密度为833 株/hm2的杨树人工林生物量进行调查，发现单株各器官生物量大小排序为：树干>树枝>树根(含桩)>树皮>树叶。不同径阶杨树各器官生物量中，树干占单株生物量的比例均最大，为49.1%～74.8%，且随着径阶的增长，树干在单株、林分内所占的比例均呈增长趋势。树枝和树根占单株生物量的比例为24.3%，7年生杨树人工林的径阶集中分布在14.0 cm～20.0 cm.

杨树品种是影响杨树短轮伐经营生物量产出的重要因素。杨树无性系不同，器官生物量分配比例也不同。

3.4 土壤养分

生长年限对土壤有机碳、全氮含量和C/N值均有显著性影响。短轮伐林分由于密度较大，残落物多，有利于土壤有机碳、全氮含量的积累。赵雪梅等[16]研究了短轮伐期不同密度毛白杨林地土壤有机碳和全氮的变化规律，结果发现，不同毛白杨无性系林地土壤有机碳和全氮含量差异不显著；而不同密度和不同年份的林地土壤有机碳含量存在显著性差异，有机碳含量呈现先降后升的特点；全氮含量受时间及密度交互作用的影响显著，呈现波动变化。因此，短轮伐经营中主要考虑氮肥的施用。在充分了解土壤氮元素变化规律的基础上，合理增加氮肥的使用量，可以促进杨树的生长发育。

4 杨树短轮伐造林及经营技术

杨树短轮伐经营是一种集约经营措施，为了在较短时间内获得高产，需要在改良遗传性状的基础上，不断改进造林及经营技术。近几十年来，我国的造林及高效集约经营技术有显著的进步[17]。目前，在杨树短轮伐经营中，应注意以下几个方面：

1) 壮苗繁殖。育苗技术是关系到杨树速生丰产的一项重要措施。

2) 整地措施。造林前应细致整地，整地质量直接影响到杨树的成活率和生长。现在大多采用机械化整地，并进行中耕除草[3]。

3) 造林密度。根据培育目标、轮伐期和经济等因素确定合适的造林密度。

4) 施肥。适时施肥有助于促进杨树的生长发育，提高产量。杨树施肥应以氮肥为主，施复合肥一般在造林2个～3个月后进行。

5) 间作。间作豆类及其它耐阴作物，以耕代抚是杨树幼林速生丰产的有效措施之一。

6) 间伐。杨树间伐主要用于培育大径材的短轮伐经营中，间伐强度和次数依据种植密度和培育目标而定。通常采用强度为30%～50%的隔行间伐[18]模式进行间伐。

7)病虫害防治。应以预防为主，采用综合防治措施进行防治。

随着林业技术研究的不断创新，经营技术也有了突破，这为杨树短轮伐的造林及经营提供了可靠的技术支撑。

5 杨树短轮伐价值评估

短轮伐林业作为工业原料、生物燃料的基础，在维持生态系统多样性、减少环境污染和净化空气等方面起着重要作用。合理、准确的杨树林木经营评估方法对评价杨树短轮伐生态效益和经济效益具有现实意义。目前，有关杨树短轮伐价值评估的相关研究尚少。黄燕[19]在杨树短轮伐期工业用材林资产评估中提出，对于6年生幼龄林适合采用“收获现值法”，6年生以上的杨树林适合选用“市场价倒算法”进行评估。对其它各类短轮伐模式的效益分析是今后杨树短轮伐价值评估的重要研究方向。

等候任由宰割的天问大师和紫阳道长仅仅微怔就弹身而去。众人虽然诧异萧飞羽未作任何交待就放走天问大师和紫阳道长，但没有丝毫疑虑，因为目睹萧飞羽与天问大师一战他们忽然觉得天问大师和紫阳道长的去留已不重要。

6 问题和前景

目前，我国杨树短轮伐经营研究水平仍较低，还有许多问题需要进一步解决[2,3,20]，其主要表现在：大面积无性系造林的风险如何规避，各类短轮伐模式的效益分析技术，各类用材林的最适轮伐期、最适密度和最佳施肥方案，原料深加工技术，多次短轮伐经营技术，短轮伐杨树林与环境的交互影响，分区域、分品种的杨树短轮伐模式配置等。因此，杨树短轮伐经营仍然需要经过长期的、大量的试验去探索。

联合国粮农组织(FAO)在“2015年全球森林资源评估”报告中指出，全球森林面积持续下降，较1990年减少了1.29×108hm2.未来20 a，仍有1.7×108hm2的森林可能会消失。而人工林的面积在不断增加，已占世界森林总面积的7%.随着对短轮伐人工林经营方式及木材加工等方面的深入研究，杨树人工林在提供大量林木资源，有效缓解生态与经济矛盾等方面起到了重要作用，发展杨树短轮伐经营的前景十分广阔。随着我国生态文明建设的发展，林业产业结构的调整，林业综合效益的提高，杨树经营必将逐步向短轮伐集约化、高效化的道路转变。

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