现代营林耕作技术在滇中山地造林中的应用研究

邢海涛，刘 强，李永和

(云南林业职业技术学院，云南 昆明 650224)

全球森林覆盖率极速锐减导致前所未有的生物多样性和生态系统功能丧失[1]。植树造林作为一种有效的应对方案被许多国家广泛采纳，用于缓解气候变化、保护天然林、促进自然林再生以及提供森林产品等。近几十年来，全球造林规模不断扩大，中国是目前世界上造林面积最多的国家，约有7 890万 hm2人工林，占全球的28%[2]。炼山造林法是一种传统的植树造林方式，但在实践过程中，极易引发土壤内部营养元素流失、土壤结构严重破坏等问题，对生态环境造成严重破坏。为了解决此类问题，国内专家学者通过多年的探索，在山地坡地上实现了现代营林耕作技术，即迹地免耕造林和幼苗免锄抚育，从迹地清理至幼苗抚育一概不用火，不翻土，既保护了山地土壤肥力，又促进了幼林生长，中林的肥力后效更高。该技术不仅可以节约40%造林成本，更为重要的是达到保护环境及生物多样性的根本目的[3]。目前，福建省闽清白云山国有林场将该项技术运用于杉木和马尾松两个树种的造林，结果显示幼林在第一年生长表现一般，甚至株高比炼山林分还差一些，但在第二年可以跟上，第三年已超过炼山林分，并且对环境和生物多样性保护具有重大作用[3]。同时，该技术应用在福建省武平县武东乡的桉树山地造林，相比于传统炼山造林法，免炼造林法具有明显的生态效应优势，不论在预防水土流失还是防治土壤营养物质流失方面，效果均较显著[4]。

黑荆(AcaciamearnsiiDe Willd)系豆科金合欢属常绿乔木，是世界上著名的速生、高产、优质鞣料树种，为生产栲胶的主要原料[5]。黑荆原产澳大利亚南部热带地区，第二次世界大战以来，世界各大洲，尤其是南亚、东南亚大量引种造林，我国浙江、台湾、广东、广西、云南、四川也先后引种。黑荆以种子繁殖为主，繁殖体数量大，而且对环境的适应能力很强[6]，具有快速繁殖扩散能力。在国外黑荆有较长入侵历史，已在新西兰、夏威夷、南非和津巴布韦形成入侵，被列为世界100种恶性外来入侵物种之一[7]。国内学者开展了黑荆不同地上器官(茎、叶、豆荚)、不同浓度水浸提液对杜虹花(Callicarpaformosana)、紫薇(Lagerstroemiaindica)、白花败酱(Patriniavillosa)、田麻(Corchoropsistomentosa)4种植物种子萌发的影响，结果显示：黑荆茎、叶和豆荚水浸提液对4种植物的种子萌发均有不同程度的抑制作用，可以预测在黑荆成片生长的环境中，由于分泌的化感物质多、浓度大，很可能会抑制该群落中其他植物种子的萌发，因此对群落演替过程产生影响，形成黑荆单优势群落，从而破坏群落的物种多样性[8]。

在黑荆树更新林地上，采用现代营林耕作技术建立13.33 hm2示范林，通过项目开展，结合示范区林地地形、地貌特征，探讨该技术在云南省滇中地区的推广示范效果、存在的弊端以及需要改进的措施。

1 实验区概况

项目实施地位于昆明市盘龙区东北近郊，地理位置为东经102°43′～102°53′，北纬25°04′～25°11′，属滇中高原盆地边缘浅切割中山地貌，为古夷平面差异抬升侵蚀而成。全境山岭纵横，沟壑交错，地形复杂，整个地形由南向北，逐级抬升，一般地势起伏平缓，局部地形坡度较大，地势陡峭险要，顶部平坦，最高点海拔2 441.0 m，最低海拔1 948.1 m，主要分布在2 000～2 200 m范围内。属亚热带西南季风气候，干湿季节分明，年均温11.2～13.8℃，最高温为7月(月均温18.2℃)，最低温为1月(月均温6.8℃)；年均降雨量为980.5～1 156.5 mm，主要集中在5—8月，占全年降雨量的88%。土壤以山地红壤为主，分为3个亚类(红壤、黄红壤、粗骨性红壤)，高海拔地区有黄棕壤分布。其植被属于亚热带常绿阔叶林区域的高原亚热带北部常绿阔叶林带，其原生顶级植被应为亚热带半湿润常绿阔叶林亚型，但由于历史原因，地带性植被常绿阔叶林已破坏殆尽，现存植被基本属于次生性植被，森林类型以人工营造林为主，主要乔木树种有云南松(Pinusyunnanensis)、华山松(Pinusarmandii)、圆柏(Juniperuschinensis)、滇油杉(Keteleeriaevelyniana)等。

2 实验方法

2.1 功能区划及树种选择

在综合分析示范区森林资源状况及经营历史的基础上，对项目示范区开展实地踏查，并利用无人机进行航测获取不同时间段的正射影像。在获取影像的基础上，根据项目实施要求和目的，结合示范区海拔、地形地貌、立地条件等自然因素，利用ArcGIS软件对示范林地进行功能区划；按照因地制宜、适地适树、生态优先、物种多样性保护的原则，具体分析各功能区的地理位置、水土条件，结合树种生物学特性，选择良种壮苗进行造林并设计合理的造林作业。

2.2 现代营林耕作法

现代营林耕作技术是由福建兴华农林高新技术研究所经过多年研究和实地验证而研发，是一种在营林生产全过程实施苗木良种化、造林工程化、营林生态化、造林机械化、除草化控化的先进营造林方式，采用现代化的电动油动工具、化学除草剂等方法进行林地除草和造林，进而代替过去传统的炼山造林，对现有林地起到保持水土、维持生态系统稳定性、保护生物多样性、促进土壤改良的作用，并在一定程度上节约人力物力成本，实现生态营林和近自然经营。项目采用现代营林耕作法对示范区开展营造林作业。

2.2.1全面割灌除草

利用其相关成果中的林地割灌机劈除采伐迹地内的杂灌杂草，保留生态树种的幼树幼苗，块状堆杂整地。示范林区主要的劈除对象有：黑荆(幼苗)、紫茎泽兰(Ageratinaadenophora)、三叶鬼针草(Bidenspilosa)；本地物种：千金子(Leptochloachinensis)、浆果薹草(Carexbaccans)、砖子苗(Mariscussumatrensis)、山莴苣(Lagediumsibiricum)、野艾蒿(Artemisialavandulaefolia)、何首乌(Fallopiamultiflora)。

2.2.2整地造林

根据功能区划不同以及树种的生物学特性，进行不同区域的造林作业设计，采用合理的株行距进行混交造林，实施针叶带状混交造林、阔叶团状混交造林，采用机械挖穴机进行定植穴的挖掘。

2.2.3施工组织

组织技术熟练、经验丰富的营林队伍，进行标准化造林。

2.2.4幼林抚育

造林当年进行培土、水肥管理、全面除草、控草，造林第二年进行扩穴、修枝抹芽、全面除草，造林第三、第四年进行幼树幼苗周围1.5 m范围除草，第五年开始林分郁闭注重幼树的修枝整形。

3 结果与分析

3.1 区划造林

为打造一个集物种收集保护、教学实训、科普教育和劳动教育为一体的综合示范园区，对示范林区无人机航拍照片和数据加工、处理后，根据地形、地貌和已有路迹进行功能区划(图1)。

图1 现代营林耕作技术推广示范项目区的功能分区Fig.1 Functional zoning of modern silviculture technology demonstration area

示范园区现已营造了油茶种植示范区(栽植油茶200余株)、经济林栽培示范区、杨善洲纪念林区(栽植美国红枫 30株、北美枫香50株、多花篮果树20株、欧洲复叶槭20株)、林药种植区、极小种群保护区(栽植极小种群物种长序榆3株、毛果木莲10株、富民枳53株、云南梧桐5株、旱地木槿10株、云南穗花杉10株、毛枝五针松3株、西畴青冈30株、华盖木55株、漾濞槭30株、喙核桃20株)、木兰园(栽植木兰科植物27种约800株)、杜鹃园(栽植杜鹃50余种、2 000余株，其中野生种类31种、园艺品种19个)、花椒种植示范区(栽植抗寒品种花椒300余株)、林木培育实训基地、核桃种植示范区(栽植优质核桃品种30株)、无籽刺梨种植示范区(栽植无籽刺梨350余株)、陡坡地造林示范区(栽植耐旱耐贫瘠植物无患子120株)。示范园共栽种树种约100种4 700余株，景观效果初步可见。

目前，除部分极小种群和木兰科种类不适合示范基地的气候与土壤条件出现死亡之外，其余大部分栽植物种均长势良好，尤其无籽刺梨、花椒已经开花结果。

3.2 经济成本节约

对于13.33 hm2示范林的杂草清除和挖定植穴，按照传统的人工办法，需要支出28 400元(除草20 000元，挖穴8 400元)；但是运用现代营林耕作技术的相关成果，以机械化替代人工进行杂草清除和挖种植穴，理论上只需要支出10 200元(除草6 000元，挖穴4 200元)。因此，理论上在示范林中运用现代营林耕作技术相关成果可以节省18 200元。然而，在实际的操作过程中，由于示范林地处的气候和地势原因，为了提高幼苗的成活率，在造林定植时一般选择较大的植株，因此挖定植穴时的标准(最小为50 cm×50 cm)要大于现代营林耕作技术的定植挖掘机标准(30 cm×30 cm)，定植穴机械挖掘之后，还需人工辅助扩穴。故此，在实际造林操作过程中，示范林杂草清除和定植穴挖掘共支出17 200元，比传统的人工作业节省11 200元(图2)。

图2 运用现代营林耕作技术成果除草和挖穴的理论与实际支出费用Fig.2 Theoretical and actual expenditure of weeding and digging holes by using modern silviculture technology

3.3 化学除草分析

现代营林耕作技术成果中还应用了控制为害幼树成活生长的高效、低毒、对环境安全的除草剂。为了检验除草剂的安全性和有效性，在示范林区选择两地块喷洒“杂草封闭剂”和“伐桩灭除剂”。在3周后，效果开始显现，恶性杂草紫茎泽兰、三叶鬼针草和黑荆地上部分均枯萎，但随着时间的推移，除草剂对周围栽种的树种，尤其是叶表面粗糙、没有蜡质层保护的树种具有明显的毒害作用。

4 结论与建议

4.1 结论

4.1.1 现代营林耕作技术为营造林作业提供了技术支撑

项目示范林区在原有的采伐迹地基础上，为更好地开展营林措施，采用了现代营林耕作技术方法，实现了营林全过程的生态化、机械化、标准化、工程化，保证了本项目的顺利开展。同时，按照该技术方法开展的营林作业，能够实现保持水土、改良土壤、保护生物多样性、降低森林火灾隐患等功能，真正实现了生态营林。示范林各功能区已初见成效，景观效果显著，改善了示范林区的森林生态系统。

4.1.2效果显著但仍需因地制宜

相较于传统的炼山造林，项目示范区采用了机械割灌除草和机械挖穴，极大地提高了作业效率，降低了人力、物力成本，适宜在营造林作业中推广。现代营林耕作技术免耕法在福建省作业时，可以节省40%的费用[3]，运用在滇中山地造林中，相较于传统造林费用节省大约39%。

现代营林耕作技术的成果源于福建省，其推广应用也多在福建省内[3-4]。从造林树种来看，其推广多应用于单一树种造林，如杉木、马尾松和桉树等，能够很好地运用现代营林耕作技术成果，机械化地开展造林营林作业；而示范林部分区域开展的是多树种混交造林，且种苗来源、地形地貌、环境气候因子存在差异，开展机械化高原山地作业相较于福建省平缓的丘陵地带效率较为低下，难度较高，投入成本较高。

同时，示范林土壤含石量较高，机械挖穴机损坏频率很高，而且挖穴标准也满足不了栽种树种种植穴的要求。因此，为提高效率和降低人工成本，在滇中地区造林应根据地形和土壤类型对机械挖穴机进行对应的改造和升级。同时，在机械化作业过程中，一定要培训熟练掌握机械的技术人员来操作，以免造成不必要的事故。

4.1.3化学除草剂的选择需进一步实验

造林和营林过程中对杂草的防治与管理非常重要，杂草的过度生长会影响林木的正常生长，并且在林木幼苗期，过多的杂草会给幼苗的林木造成很大伤害，甚至死亡。杂草丛生就会吸收土壤中大量的养分，造成林木的营养不良，使林木不能良好地生长[9]。

在对造林中杂草进行防治时，一定要对杂草的生长特性进行综合分析，然后进行综合治理。栽培后期一般根据林地杂草的类型或阶段性杂草类型，有针对性地使用化学除草剂。因为此时一般是茎叶除草剂，除草的同时容易对其他植物叶片造成伤害，尽量避免药液与叶片接触，这类除草剂有草甘膦、2-4-D丁酯、百草敌、苯达松等，而精奎禾灵对叶片基本不会造成伤害，其他除草剂使用时要先做局部试验[9]。在示范林中选择两块地块来做化学除草试验，除草剂的主要成分为黄铜类，尽管化学除草具有显著效果，试验地块恶性杂草紫茎泽兰、三叶鬼针草和黑荆地上部分均枯萎，但其中栽种的樱花相继出现死亡，而白花油茶却几乎未受影响。通过分析发现，该除草剂对于叶表面比较粗糙、不含蜡质层的植物物种具有明显的毒害作用，不宜在阔叶树种林内使用。因此，在示范林内用除草剂进行化学防控，仍然需要通过不断的试验来遴选更加适合的除草剂。

4.2 建议

就目前推广效果来看，现代营林耕作技术以及相关成果主要适用于树种单一的标准化造林[3-4]，在南方地形不复杂荒山迹地采用该种方法确实取得了优良的效果，且实现了营林的生态化、工程化、标准化、机械化，适宜于推广应用。但由于各地域间存在地形地貌、气候环境、土壤条件、造林方式、树种选择等差异，该方法在实施推广过程中应因地制宜，进行营造林技术更新以及营林作业设备升级换代。

项目示范区属于典型的滇中区域，结合项目实施过程发现和遇到的问题，在未来开展对现代营林耕作技术进行改进和研究：(1)以示范林区为试点，针对滇中地形复杂、干湿气候特点明显、立地条件困难的生态环境，在现代营林耕作法的基础上开展高原山地营林技术研究；(2)针对本区域土壤条件、多树种混交和不同造林作业方式，对机械设备特别是机械打穴机进行改造和升级；(3)针对本区域杂草，特别是外来入侵生命力旺盛的物种，开展机械除草和化学综合防治；(4)重点建设好“现代营林耕作技术”推广示范基地，对技术进行革新和改良，为云南省高原山地营林作业提供技术支持和成果示范。

致谢：感谢国家林业和草原局给予的经费支持，福建兴华农林高新技术研究所提供的成果支持和技术指导，云南森林自然中心提供的部分项目示范基地，中国科学院昆明植物研究所提供的极小种群物种以及云南林业职业技术学院老师、同学在项目执行中的鼎力支持。