林木与果品(林果卷)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者:李宪利

出版社:山东科学技术出版社

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林木与果品(林果卷)

林木与果品(林果卷)试读:

前言

我国是林果业发展历史悠久的国家之一,历代文献中都记载了林果科学发展的历史和成就,其中不少有关林果的文献至今仍具有很高的理论和应用价值。随着改革开放以来国民经济的快速发展,我国林果产业保持了稳定发展的良好势头,无论是理论研究,还是技术创新,都取得了丰硕的成果,这些成绩的取得是与广大林果科技工作者的努力工作分不开的。林果业包含了林业和果树,果树既能给人们美味的果品,又能美化环境,同时对维护生态平衡起着重要作用。林果树木是天然的气候调节器、空气净化器,能涵养水源、保持水土、防风固沙,增加有效水,是维护生态系统平衡的稳定器。

森林是人类经济社会发展的基础性资源和战略性稀缺资源。木材是世界公认的四大原料(木材、钢材、水泥、塑料)之一,与建筑、铁路、车辆化工、采矿、船舶、农业等生产有着密切关系,也是人们生活中不可缺少的材料。林果业和林果产品是一个国家经济和社会发展中不可缺少又难以替代的重要资源。林果业提供的绿色产品,满足人民的绿色消费需求,对解决粮食问题具有巨大的潜力。发展林果业除了可以提供木材,还可以向社会提供绿色消费品,替代粮食和油料。

林果业是直接拉动国民经济增长的重要领域。山野产品、绿色产品越来越受到人们的青睐,观光旅游业、种苗业迅速崛起,促进了地方经济的发展。

在山东省《自然科学向导丛书》编委会的组织和支持下,我们荣幸地承担了林果卷的编撰任务,为了更好地完成这本林果知识普及用书,成立了编写组,编者都是从事林果教学多年的教授。

本书分五章编写,第一章重点介绍了林果品种的培育与繁殖,使读者了解品种、品系、变种的概念及林果新品种扩繁的各种方法及其应用;第二章重点介绍了森林方面的有关知识,使读者了解森林的基本概念及特点,森林的作用及调控,森林的营造及培育技术;第三章重点介绍果树栽培的原理,使读者了解果树生长的基本原理及规律,环境因素是怎样影响果树生长的;第四章重点介绍主要果树的栽培现状和栽培技术,使读者了解主要果树的生产现状,学习果树栽培管理的主要技术;第五章重点介绍果品的贮藏原理与方法,使读者在了解基本原理的基础上,学会简易的贮藏方法。

我们力求通过对科技史、科技知识以及高新技术成果进行系统归纳和整理,为公众特别是广大青少年提供具有科学性、知识性、趣味性的科普读物,使读者在了解林果科技发展历史、学习林果科技知识的基础上,树立科学观念、掌握科学方法,自觉用科学知识和科学精神武装头脑,热爱林果事业,献身林果事业,为国家富强、民族振兴贡献力量。青少年是最活跃的力量,是充满朝气和活力的一代,是未来的主人。

在编写过程中,我们收集整理、引用了大量文献资料,在此恕不一一列出,一并致谢。鉴于水平有限,工作量较大和时间紧迫,文中难免错漏,敬希见谅和不吝指正。编者

序言

1961年,我国社会生活中发生了一件令人难忘的事——大型科普读物《十万个为什么》出版发行。此后,这套书又多次修订再版,累计印数超过1亿册,成为家喻户晓的小百科全书式的科普读物。《十万个为什么》初版的时候,我正在上中学,同学们争相阅读的生动场面,至今历历在目。这套书提供的科技知识,深深印在小读者的脑海里,使大家终生受益。不少人就是从读这套书开始对科学技术产生浓厚兴趣,并选择考理工类大学、走科学技术之路的。每每回忆起这些往事,我便深切感到,科技的力量是多么巨大,科普工作是多么重要!

然而,科普工作的春天,是随着改革开放的脚步一同来到神州大地的。上世纪80年代以来,“发展经济靠科技,科技进步靠人才,人才培养靠教育”逐步成为人们的共识;“科教兴国”战略、“人才强国”战略深入人心;“学科学,用科学”的社会风气日渐浓厚。各级各行各业、广大干部群众迫切要求加快科学技术普及的步伐。

进入21世纪,我国的科普工作发展到了一个新阶段。2002年6月29日,第九届全国人民代表大会常务委员会第二十八次会议通过《中华人民共和国科学技术普及法》。2005年,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》出台。2006年2月,国务院颁布《全民科学素质行动计划纲要(2006—2010—2020年)》。这三件大事,标志着提高全民科学技术素质已经摆上我国经济社会发展的重要日程,科普工作已经纳入法制的轨道。面对这样一种新形势,所有热心科普工作的人们无不感到振奋和激动。

在所有热心科普工作的人们当中,我算是比较热心的一个。1991年11月到1997年12月,我在山东省济宁市担任主要领导职务。这个市被评为1997年度全国“科教兴市”先进市,我被评为全国“科教兴市”先进个人。2000年12月到2005年7月,我担任中共山东省委副书记,积极推动市县两级“三馆”(博物馆、科技馆、图书馆)建设,为科学技术普及做了一点工作,被授予中国科技馆发展基金会第六届启明奖。实践使我深深体会到,科普工作是发展先进生产力和先进文化、弘扬民族精神和提高全民族科学文化素质的重要手段,是每一位领导干部义不容辞的责任。

科普创作是科普工作的基石。加强科普工作,必须大力繁荣科普创作。40年前,《十万个为什么》应运而生,难道今天不应该产生一种新的科普读物?于是,我便产生了编一套这类读物的想法。就像当年哥伦布发现新大陆一样,我的这种想法常使我激动不已,有时甚至夜不能寐。

在所有热心科普工作的人们当中,还有一个很有战斗力的群体,这就是山东省科学技术协会。我关于编一套新的科普读物的想法,首先得到他们的热烈响应和积极支持。山东省科协是省委领导的人民团体之一,其主要任务,一是加强学术交流和学术思想创新,促进科技创新,推动科技成果向现实生产力转化,加快产业化进程;二是大力普及科学技术知识,提高全民科学文化素质;三是搞好科学技术队伍的自身建设,维护科技工作者的合法权益。山东省科协联系的科技人员超过100万人。省科协所属的山东省老科技工作者协会,联系离退休的科技工作者有65万多人。这是我省科技工作的主力军。

在省委、省政府的领导下,省科协这些年的工作搞得有声有色、富有成效。特别是大刀阔斧地开展城乡科普工作,有效地提高了全民科学文化素质,有力地保证了经济社会发展的需要。他们在财政部门的支持下,主要通过市场化运作,在短短两年时间里,实现了全省科普宣传栏“村村通”,受到农村广大干部群众的热烈欢迎和高度评价。

编写大型科普读物这件事,很快就列入省科协2005年的工作计划。管华诗、陆巽生、孙培峰、燕翔、林兆谦等同志积极策划并具体操作,同时,成立了由朱明同志具体负责的专门办事机构,筹措了部分经费,从而使这样一项浩繁的工程正式启动起来。

大家一致认为,这套丛书应当是一套自然科学技术普及读物。它应当站在新世纪新起点上,适应新形势新任务的要求,具备以下四个特点:第一,系统性。尽量体现自然科学原理的完整体系,避免零打碎敲。第二,实践性。尽量涉及自然科学应用的各个领域,避免挂一漏万。第三,先进性。尽量采用科学研究和技术进步的最新成果,电子信息、生物工程、新材料等高新技术要占较大篇幅。第四,可读性。尽量做到深入浅出,通俗易懂。

根据上述四点要求,丛书设计了三大部分,共35卷。第一部分,自然科学原理,共6卷:数学、物理、化学、天文、地理、生物。第二部分,自然科学的应用,共24卷:涉及第一产业、第二产业、第三产业,从生产到生活,几乎全面覆盖。第三部分,综合,共5卷:自然科学发展大事年鉴、古今中外科技名人、科学箴言、通俗科技发展史、探索自然奥秘。

丛书共1000余万字。从酝酿到出版,共用了不到两年的时间。

在如此短的时间内,完成如此浩繁又如此高标准严要求的编写工作,必须举全省之力,加强领导,细心组织,周到安排,通力合作,精益求精。主编是总指挥,负总责。常务副主编是具体指挥,具体负责。编委会办公室处理日常事务。各承编单位调整工作计划,抽调精兵强将,集中时间进行编写。近几年,我主持编写了《齐鲁历史文化丛书》、《山东革命文化丛书》、《山东当代文化丛书》、《社会科学与您同行》、《诚信山东》等多套大型丛书,积累了一定的经验。《自然科学向导丛书》的编写工作,借鉴了前几套丛书编写的经验,达到了一个新的水平。

这套丛书的成功,还得益于中国科协的关怀鼓励,得益于艾兴、蒋民华等专家的指导帮助,得益于省委宣传部、省财政厅、省新闻出版局、山东出版集团、山东科学技术出版社的大力支持。在此,一并表示感谢。

由于我们水平有限,缺点错误在所难免,望广大读者不吝指教。

知识的无限性与人的智力的有限性,是一对无法克服的矛盾。经过上下数千年全人类的共同努力,我们对自然科学、社会科学和人体自身的认识,仍然处于一个初级阶段,离自由王国的境界仍然相当遥远。但是我坚信,经过一代又一代人的不懈努力,我们离那个境界肯定会越来越近。而科普工作,就是接近那个境界的路、桥、船。王修智2007年1月

第一章 林果品种培植与繁殖

一、林果业的起源与发展

林业溯源

中华民族历史悠久,林业生产与林业科学技术源远流长。春秋战国时期问世的《周礼》和《管子》等古籍,已经以林业科学技术知识指导生产了。战国时期,《孟子》和《荀子》中就提出了山林川泽资源是可更新资源的观点。

春秋战国时期可以说是中国古代林业科学技术的积累时期。这一时期,由于植树、山林经营、伐木与制作木器等活动都比以前更加频繁,因而有关林业科学技术的知识积累增多。《诗经》一书中已有不少林业科学技术知识。

在秦汉时期,林业已成为独立的生产部门,并且出现了大规模的植树活动。到南北朝时期(5~6世纪),许多树种栽培技术已臻完善,并由贾思勰总结写入《齐民要术》,为中国林业科学奠定了基础。秦汉伐木和木工技术都有很大提高,如北京丰台区大谏台西汉墓中出土的“黄肠题凑”由15 880块方木堆垒而成,既无榫铆,又无铁钉,而且经久稳固不倒,足见当时的木工技术水平。湖北省随州市曾侯乙墓、湖南省长沙市马王堆西汉1号墓中的棺柩,也在历经2 000多年后仍保存完好,显示了当年高超的木材防腐技术的水平。

西汉中外经济和文化交流有很大发展,外国一些有经济价值的树种被引进我国。西汉的《氾胜之书》和东汉的《四民月令》,提出了一套细致的植树枝术,这套植树技术在今天看来也是合乎科学道理的。

东汉蔡伦造纸技术开世界木浆纸制造技术的先河。三国两晋、南北朝时期,林业科学技术继续向纵深发展。

总之,从春秋战国到两晋南北朝时期,经历了1 300多年,林木栽培、森林利用等方面已有比较系统的理论和一系列技术,标志着我国古代林业科学技术体系基本形成。

从隋代到元代是中国封建社会的兴盛时期,这一时期经历了700多年,中国古代四大发明中,指南针、火药、活字印刷术这三项都出现在本时期。这个时期,植树科学技术有明显发展,如唐代柳宗元的《种树郭橐驼传》、宋代陈景沂的《全芳备祖》和陈翥的《桐谱》、元代《务术新书》等。

唐宋时期在木材采运方面也有突破性进展,如宋代采取“联巨筏”水运,金代在山崖沟壑间架长桥运木。与此同时,木工技术得到高度发展,如山西应县木塔、汴京木拱桥、木雕板和木活字印刷术都闻名于世,胶合板的雏形——披叠板出现了。造纸技术更加进步。松脂、五倍子、白蜡等加工及利用都达到了新的高度。

明清时期400多年是中国封建社会趋于没落和资本主义萌芽时期,这一时期林业科学技术虽无突破性进展,但有著名的《本草纲目》问世,造园科学技术有较大的提高和发展,南北各地出现了许多具有独特风格的大小园林,如著名的避暑山庄、圆明园、拙政园等。

鸦片战争,外国侵略者用武力打开了我国的大门,我国发生了“洋务运动”和“戊戌变法”。光绪后期,陆续有青年学生赴日本和欧美攻读林学,来华的外国人也带来一些林业科学技术知识。中西林业科学技术交融,逐渐形成了中国近代林业科学技术。

中华人民共和国成立后,随着全国林业生产建设的大力开展,林业科研与教育机构相继建立,林业科学技术也朝着现代化方向迅速地发展起来。

果树溯源

世界果树起源至今已有3 000多年的历史,不同的果树种类有着不同的起源中心。前苏联学者瓦维洛夫在1935年提出了著名的起源中心学说,把世界划分为8个大的起源中心,即中国中心、印度中心、中亚中心、近东中心、地中海中心、阿比西尼亚中心、墨西哥—中美中心和南美中心。这些起源中心的野生果树群落在人工选择和自然驯化下,经古代人类传播开始有了原始的果树栽培,如在古埃及、巴比伦和希腊等墓葬石刻和壁画中可以看到古代果树栽培和果品加工的概貌。

全世界共有果树2 792种,分属134科,659属,其中比较重要的有300多种,当今果树生产国家经过长期努力经营,在历史上形成了自己特有的产区、种类和品种。

世界果树生产历史进程虽不完全一致,但都有三个重要的里程碑:首先是果树品种的出现;第二是公元前4世纪出现的嫁接技术;第三是随着科学技术的进步,果树品种选育和栽培育苗技术日趋发达,20世纪30年代出现的以矮化密植为中心的果树集约栽培,促使果品单位面积产量和质量迈上一个新的台阶。

我国是世界果树起源最早、种类最多的原产地之一,果树栽培历史悠久,种质资源丰富,在世界果树生产中有着重要的地位,也是世界上著名的果树古国之一。

我国果树的形成和发展大体经历了先秦、秦汉、魏晋至五代以及宋、元至民国等几个时期。原始时期,人类以采集野果为生,随着农业的产生和发展,至公元前13世纪的商代,野生果树经过驯化开始大田栽培,此后在西周至春秋时期,开始出现了专门栽植果树的园圃。秦汉时期,秦统一中国,农业有了很大发展,这一时期园艺中的果蔬开始专业分化,在果树移栽、修剪、无性繁殖和引种等各方面积累了一定经验,同时中国的果树开始向外传播,如向东传至朝鲜和日本,向西经“丝绸之路”传至伊朗,而后传至欧洲。魏晋和五代时期,传统果树栽培技术开始确立,形成了一些新的果树生产基地,果品商品性生产有所发展。如我国现存最早的一部农学巨著《齐民要术》就记载了50余种果树及其详细的栽培技术。宋、元至民国时期,果树品种交流和果品贸易进一步扩大,果树原产区不断扩展,传统栽培技术趋于完善,为我国果树的现代化作了准备。19世纪中叶,随着城市扩大和商业兴起,现代果树业在我国开始萌芽,地方名特产品的商品性生产开始形成,如河北鸭梨、山东肥城桃、福建荔枝等。国外的一些品种开始引入,如美国传教士从美国引种到山东烟台的苹果多达30个品种。为了适应果树业发展,1908年在北京“京师大学堂”开始设有果树园艺课程,1934年出版了第一期《园艺学报》,这些都为中国果树业的现代化奠定了初步基础。

如今,中国果品质量有了大幅度提高,国际竞争力进一步加强,基本形成了区域化、规模化的果品生产,果树产业正以崭新的面貌迎接新世纪的挑战。

二、林果新品种培育

野生种与栽培种

野生种,即在自然界处于野生状态,未经人类驯化改良的植物种。其中与栽培果树在起源、进化方面有亲缘关系的,称为果树的近缘野生种。

野生种是大多数栽培果树的祖先,在研究果树的起源、演变和分类等方面有重要意义,是现代果树栽培上很重要的砧木资源,又是培育新品种的宝贵遗传资源。野生种长期生存于一定的自然环境中,形成了对当地环境条件高度的适应性,对不良环境往往具有一般栽培种所没有的抗性,广泛用作亲本进行杂交育种,如利用野生稠李作亲本可以培育出抗寒、抗病、丰产的樱桃新品种。

一般野生种果实的经济价值较低,未经改良前食用品质远较栽培品种为劣,多不直接用于果品生产。在人类生产实践中,经常对野生果树进行选优汰劣,使那些对人们有利的性状逐渐留传下来,发展成为有栽培价值的树种。

栽培种,即具有经济价值,遗传性状稳定,生产上广泛栽植的作物种类。无论栽培种、半栽培种或野生种,都是基于植物分类学的种,根据人类驯化和利用的不同程度,人为区分的类别。一般与原始野生种相比,有较明显的栽培性状,但在概念上是相对独立的,彼此间没有明确的区分界限。因此,果树植物的所谓栽培种,很大程度上取决于果实食用经济价值的大小。

栽培种与半栽培种之间则更不易区分。半栽培种指介于野生种与栽培种之间的中间类型,由野生种驯化或野生种与栽培种杂交而形成,兼具野生种与栽培种的部分特征,变异类型较多。其经济性状,特别是果实的品质,往往尚未完全符合人类栽培的要求,栽培价值低于栽培种,多半经营粗放,很少进行大规模栽培。生产中半栽培种作为砧木被广泛利用。

栽培种与栽培品种不同。栽培种在植物分类学上有着作为一个种的分类依据,而栽培品种是人类按照自身的需要,经过选择培育而得到的群体。在一个栽培种当中,可以包括许多栽培品种,例如,苹果属的栽培种苹果在人类长期栽培过程中,培育出很多栽培品种如金冠、红星等。生产上栽培的大多数果树都包括在栽培种当中。

什么是变种

变种,是生物分类学上种以下的次级分类单位。《国际植物命名法则》第4条中规定:亚种、变种、亚变种、变型、亚变型是依次从属于种(species)的各个分类单位。

变种是一个种内的植物,在不同环境条件影响或人工选择、诱变、杂交下,形态结构或生理特征的某些方面发生变异,而形成有别于原种的一个群体。变种与亚种都是种内的变异类型,本质上并无区别。亚种比变种有更为明显的地理分布区域,变异特征也更为突出和稳定。变种多用于植物分类,亚种多用于动物分类。

变种的命名要在种名之后加上拉丁文变种(variety)的缩写(var.),然后再加上变种名而构成,后面也需附上定名人的姓氏或姓氏的缩写,如桃的变种寿星桃的学名为Prunus persica var.densa Makino。

果树植物在长期的发展过程中产生的变种很多,这就扩大和增加了人类进一步利用的范围和途径。例如,苹果(Malus pumila Mill.)有4个变种:道生苹果、乐园苹果、红肉苹果和垂枝苹果。因为同一变种内有相似的形态特征和生物学特性,可为引种和育种的亲本选配及栽培技术等提供依据。

品种与品系

品种,即按人类需要选育出的具有一定经济价值的作物群体,是可以清楚地以某些形态学、生理学、细胞学或其他的特点来区分的栽培植物群体。一般说,它们通过有性或无性繁殖后能够保持其特点。果树栽培品种是人类为了满足本身不同需要而创造的农业生产资料。

果树的栽培品种必须具有以下基本特点:① 同一品种内的个体间遗传性状相对稳定,如植物学特征、生物学特性、果实性状等相对一致。② 具有一定的经济价值,产量、品质或其他方面符合人类的要求。③ 能适应一定的自然条件和栽培条件,在适宜的条件下,能充分发挥该群体的固有特征和价值。

果树栽培品种通常指果树地上部分而言,即接穗品种。果树地下部分的砧木一般采用野生种或半野生种。果树的栽培品种按其来源可分为地方品种和育成品种。地方品种又称农家品种,是在长期果树生产中,经人工和自然选择而形成的,因而适应当地的自然条件,对不良环境的抗逆性强,常是育种的良好种质资源。育成品种是指通过各种选育途径,经过严格的培育、鉴定、选择过程而创造的新品种,这类品种由于有明确的选育目标,而具备较多的优良性状。

品系指源于同一祖先,但尚未命名为品种的变异类型,是对尚未命名的优系或某个品种中出现的不同类型在习惯上的一种称谓,以示同品种有所区别。

虽然国际栽培植物命名法则指出:凡表现出与亲本品种有足够变异的任何选择系,应予以名副其实的品种名称,不允许将栽培品种的选择系称作品系或用其他类似术语,但国内外都仍沿用这一习惯划分方法。

入选的品系还需要经过连续多年的观察,进行比较试验和区域试验的鉴定,确认表现优良之后,方能命名而成为新品种。在对品系的利用价值、适宜环境条件等未明确之前,不命名只编代号。

果树的童期

果树的童期,即果树从种子播种萌芽起到实生苗具有分化花芽潜能和正常开花结实能力所经历的时期。果树是多年生木本植物,它的童期较长,一般要经过几年,甚至十多年才能正常开花结实。

果树童期的长短因种类、品种的不同而存在明显的遗传差异。童期短的果树种类如葡萄、桃和枣等实生苗一般需3~4年才能开花结果,童期长的果树种类如银杏、山核桃和杨梅等一般需要9~10年,甚至更久才能开花结果。

果树童期的长短直接关系到它进入开花结果期的迟早,也影响到育种进展的速度,还关系到树体大小、结果习性、产量和果树寿命长短等许多经济性状。因此,果树童期的问题历来是育种家十分关注的问题。

处于童期的实生苗所表现的形态特征和生理特性,统称为童性。童期阶段实生苗所表现的形态特征主要有:叶片较窄而小,叶片薄,叶表皮细胞大,单位面积内的气孔数目少,随着生长年份的增长,叶片逐渐增宽加大,当叶片大小趋向于定型时,预示童期即将结束和成年期即将到来。某些树种如柑橘、苹果、梨、枣等的实生苗常有刺,针刺的有无和多少也是鉴别某些树种童稚度的重要标志,也是反映不同空间发育区所依据的特征。童期实生苗所表现出的生理特征主要有枝条组织中还原糖、淀粉、蛋白质和果胶物质等较少,总蛋白和可溶性蛋白含量也低于成年期,叶片组织中酶活性较弱而不稳定,叶绿素含量较少。

因为植物都需要经过童期进入成年期后才可以开花结果,所以缩短童期、提早结果就成为果树学家关注的主要问题。缩短童期行之有效的方法有:如将苹果实生苗嫁接于海棠或矮化砧木上,能提早开花结果;也可以选用一些合适的生长调节剂来达到开花结果的目的。不管采用何种措施,必须配合以综合的农业技术措施,使实生苗能够正常生长才能奏效。

怎样把两个品种的优点结合到一起

把两个品种的优点结合到一起的最佳方法就是从大量种质资源中选择最适亲本,并将它们配成最佳组合。在此过程中,选择与选配是最为重要和关键的两个方面。亲本选择是指根据品种选育目标,选用具有优良性状并能遗传给后代的品种、类型作为杂交亲本;亲本配组是指从选拔出来的亲本类型中,根据育种目标和配合力,合理地配组杂交组合及确定配组方式和顺序。一般把杂交亲本的选择和配组统称为亲本选配。亲本选配得当可以获得符合选育目标的大量变异类型,从而提高育种工作效率。亲本选配不当,即使选配了大量杂交组合,也不一定能获得符合选育目标的变异类型,造成土地、时间和人力浪费。

选择范围包括生产上应用的优良品种、经过研究的野生资源、已经人工创造的变异类型。通常总是针对目标,选用优点最多、缺点最少的品种、类型作亲本。具体选择时应考虑以下几点:① 亲本中要有控制目标性状的基因,这是后代能否出现目的性状的内因。如要选大果、优质、抗病性强的品种,就必须选大果、品质好、抗病品种作亲本,但这些性状并不一定集中在一个亲本身上。② 以重要性状为主,对目标性状和其他性状,按重要性和获得难易进行权衡,首先选重要性状,然后选次要性状。③ 以遗传方式较复杂的多基因控制的综合性状为主,由一对基因所控制的质量性状的亲本,只要1、2代就能达到育种目标,但是多基因控制的数量性状,尤其是品种这种综合性状就难以达到。④ 要考虑特殊的珍贵类型,果树优良性状如果实大、耐藏、红色等较普遍,而有一些性状,如紧凑、抗病等则很少。

选择出适于作亲本的品种或类型后,并不是随意两两组合就能获得符合育种目标的杂种类型。还要选择配合力强的组合,以获得良好的非加性效应。在实际配组时要考虑以下几点:① 尽可能使亲本性状互补。② 应考虑主要经济性状遗传规律。③ 选配在生态地理起源上相距远的双亲。④ 考虑品种繁殖器官可育性和交配亲和性。

林果多倍体植株有什么特点

细胞中具有两组以上染色体组的植株称为多倍体。

多倍体在植物进化中有很重要的意义,植物界约有1/2的物种属于多倍体。果树中的多倍体也很普遍,如草莓、柿、山楂、苹果、梨、枣等都有多倍体类型。在36科70属800余种果树中,有20科35属400余种是多倍体或有多倍体类型。

果树的多倍体相比于其他农作物多倍体有以下几方面的优点:① 无性繁殖能固定多倍体的优良性状。② 可利用奇倍数的多倍体,无子也能繁殖。③ 二倍体和多倍体同时用于生产。④ 可利用高倍性的多倍体。

果树多倍体植株的特点主要有以下几个方面:① 外部形态。多倍体一般是茎变短粗,叶片变厚,叶色变深,表面皱缩粗糙,生长缓慢,花和果实都比二倍体大。② 气孔。多倍体气孔明显变大,密度变稀,单位面积内的气孔数目减少。③ 花。花蕾和花药明显增大,花粉粒萌发孔沟的数目增加,形状变大。④ 染色体。多倍体的染色体数目增加,可以最直接的鉴定是否为多倍体。

人工诱变与自然变异有什么不同

诱变是人为地采用物理、化学诱变剂,诱发有机体产生遗传性的变异,并经过人工选择、鉴定、培育新品种的方法。

诱变育种的研究已有半个多世纪,早期的发展较为缓慢,至20世纪60年代之后,在作物育种实践上开始有些突破。舍斯(E.R.Sears)等还借助辐射进行小麦基因转移,开拓了染色体工程,使人们看到了诱变方法的潜力。特别是分子生物学的发展,使人们对辐射诱变的机制有了进一步的认识。激光诱变等新的诱变方法,近年来也得到了应用。

在果树方面有许多树种诱导出突变型,如苹果、桃、樱桃、杏、葡萄、橄榄、板栗、草莓、柑橘等已得到一些有抗性或矮化的、早熟性的、耐贮性的突变型。苹果、樱桃等短枝型突变,改变了树冠,改变了生产性,形成了较佳的适于当前矮、密、早栽培的诱变新品种。

诱变育种相对于自然变异有其自身的特点:① 提高了突变率,扩大了变异谱。果树自然变异频率低,变异范围窄。利用理化因素的诱变,可以提高突变率100~1 000倍,而且变异范围广,类型多,甚至产生自然界尚未见到的新变异类型。② 适于进行个别性状的改良。在现有的果树良种中,往往还有个别不良性状,采用传统的杂交方法,可能引起原有优良性状组合的解体或带来一些其他不良性状。而采用诱变处理方法,有可能产生个别基因突变,获得仅改良原品种个别不良性状,保持其他优良性状的突变体。如苹果通过辐射处理,获得短果枝型突变体,使植株矮化,而其他性状没有发生改变。③ 育种程序简单,年限短。果树具有童期长的特性,采用实生选种、杂交育种等方法,从播种到开花结果,需要经过较长的童期阶段,育种年限长。当材料经诱变处理后,如发现优良变异,便可直接进行无性繁殖,可早结果、早鉴定,优良变异迅速得到固定,从而缩短了育种年限。④ 变异的方向和性质不定。虽然人工诱变能产生大量变异,但多数是无益的变异,有益的经济性状变异很少,诱变育种的进展十分缓慢。

果树诱变育种有突出特点,但也存在不少问题,掌握诱变育种的特点,善于应用诱变育种方法,有可能培育出果树新品种。同时,注意与其他育种方法的结合使用,尤其是应用生物技术方法,从细胞水平进行果树人工诱变,是值得进一步研究的问题。

生物技术在林果新品种培育中的应用

传统生物技术(或称生物工程学)的原始应用虽可以追溯久远,但现代生物技术主要是指近20~30年以来,生命科学领域内微生物学、遗传学、生物化学、细胞生物学和分子生物学在理论和方法乃至计算机和信息学的技术革命而形成的现代高技术,主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和生化工程。

现代生物技术在林木遗传育种中的应用,主要涉及细胞工程、基因工程及其相关的前沿领域。(1) 林木原生质体培养和细胞杂交:林木植物的细胞具有细胞壁,不能进行细胞融合而获得细胞杂种。自1960年英国的Cockng首次用纤维素酶从番茄根分离得到原生质体后,开创了林木原生质体分离、培养和细胞杂交的新时期。由于分离后的原生质体没有细胞壁,可以像动物细胞一样经细胞融合形成细胞杂种,从而克服常规远缘杂交的生殖障碍,获得具有重要性状的远缘杂种。同时原生质体也是一个很好的受体系统,可用于外源基因的导入。目前有320多种高等植物的原生质体培养再生植株成功。但在木本植物方面起步较晚,难度较大,进展不快。到目前为止,世界上木本植物仅见甜橙等5种橙,3种柑,苹果、枇杷、桑树、欧洲山杨及其他杨属树种、榆树、悬铃木、泡桐和猕猴桃等树种报道,其中用材树种仅有6种。南京林业大学和中国科学院上海植物生理研究所合作,先后获得了杨树、桑树、泡桐和悬铃木等用材树种的原生质体及其再生植株。最近,南京林业大学报道成功地进行了美洲黑杨与小叶杨原生质体分离、培养,美洲黑杨与胡杨、美洲黑杨与青杨的原生质体分离、培养。但总体上说,林木原生质体植株再生技术至今尚未突破。(2) 体细胞突变体的筛选与利用:组织培养过程中,离体组织和细胞在一定的诱导条件下,可产生远高于自然突变的体细胞突变频率,为林木的遗传改良提供了重要的选择来源。国内外研究人员利用体细胞无性系变异体、突变体进行林木抗病、抗除草剂、抗盐碱和提高次生代谢物含量的筛选研究,先后筛选出了杨树抗病、抗除草剂新无性系,抗北美五针松疤锈病新无性系。中国林业科学研究院和南京林业大学进行了耐盐体细胞突变体筛选的研究,获得了一批体细胞变异体。(3) 林木遗传转化:遗传转化技术是将动物、微生物和植物本身的基因,通过遗传转化方法将异源基因导入树木,并使得这些基因在合适的调控顺序下在异源植物的细胞中表达。以农杆菌Ti质粒和Ri质粒经改建后作为载体的遗传转化系统,成功地转化了大多数试验过的双子叶植物和裸子植物。遗传转化的方法已从最初的农杆菌介导法发展了多种DNA直接转化法,如原生质体电激穿孔法、PEG法和微注射法、以培养细胞或外植体直接作为受体细胞的基因枪技术、超声导入技术、激光导入技术以及最新发展起来的低能等离子束法等。成功进行遗传转化的树种有杨属、落叶松属、云杉属、松属、栗属、胡桃、刺槐、梢木、桉树、苹果、李和葡萄等20多个树种。利用DNA直接转化导入异源基因时,可能插入核基因组,也可能插入细胞质基因组,因而基因的表达存在不确定性。农杆菌介导的基因转移通常只能插入核基因组之中,目前报道成功的转基因植物近80%是采用农杆菌介导的遗传转化。我国科学家成功地进行了杨树、松树和桉树等树种的遗传转化,系统掌握了各种遗传转化技术,为开展转基因工程的实际应用奠定了基础。(4) 林木基因工程:林木基因工程是通过适合的基因转移技术,导入有用的外源基因,获得转基因植株,进行林木遗传改良或有关的研究。1986~1997年,全世界有45个国家在60多种植物上进行了25 000例转基因植物的田间试验,仅1996~1997年即约有10 000例的报道,约占40%。1997年底,全球已有12种作物的48种转基因作物产品获准进入商品化生产,转基因植物种植面积达1 280万公顷,仅美国就占60%。据估计,全球转基因植物产品的市场销售额从1996年的不足5亿美元,到2000年增加到70亿~100亿美元。可见转基因工程是目前国际竞争最激烈的生命科学领域之一。世界上林木的基因工程主要集中在抗病基因工程、抗虫基因工程、抗除草剂基因工程、抗逆基因工程和品质改良基因工程等方面。“七五”林业科技攻关以来,国内在林木基因工程方面发展迅速,包括杨树、松树、杉木以及白云杉等许多重要树种都开展了转基因技术的研究,其中杨树基因工程的研究比较深入。

三、林果新品种扩繁

落叶树木种子采收后为什么不能直接播种

果树种子采收后一般经历生理成熟和形态成熟两个阶段。在形态上成熟的种子萌发前内部进行能导致种子萌发的生理变化,称为后熟作用。果树种子采收后不能直接播种,主要是由于一些果树的种子必须在完成后熟作用后才能发芽、生长。

大多数落叶果树的种子是在秋季或深秋季节成熟,临近冬季恶劣的环境条件,不利于果树生长。在长期的系统发育过程中,果树获得了休眠特性,以此来适应逆境,保存自身。所以这类果树的种子,从形态上看,胚、胚乳以及其他部分的构造都是完善的,但因含有阻碍萌发的物质,种子的胚处于深休眠状态,这样的种子,即使让它充分吸水,并置于适于发芽的环境中,也不会发芽,必须在一定的条件下,生理上发生一系列变化,完成后熟作用,解除休眠状态,才能发芽、生长。而大多数常绿果树的种子没有后熟过程,种子形态成熟后,只要环境条件适宜即可萌芽、生长。

后熟中的种子,在较低温度的作用下,水分由珠孔进入内部,使种皮软化或种壳破裂,通气状况得到改善,胚的呼吸强度增大,提高了细胞膜的透性及酶的活性,种胚及下胚轴中抑制胚活动的根皮苷、内种皮中的脱落酸减少,RNA和DNA增加,淀粉转化为糖,蛋白质转化为可溶性氨基酸,脂肪变为脂肪酸,开始了旺盛的生理活动,种子才能萌芽生长。

果树种子完成后熟作用要求的条件因树种而异,有的只需要一定的低温就可以完成后熟,如核桃。大多数树种需要2~7℃的低温和适宜的湿度,时间的长短因树种而异。

生产上常用的促进果树种子后熟的方法有:① 利用层积处理或低温存放种子。② 进行秋播,利用自然界冬季的低温、雨雪,促进种子后熟。③ 对具有坚硬种壳的种子,如山楂、桃等,在层积处理或秋播前,结合使用机械、药剂或变温处理等方法,破坏种壳,才能更好地促进种子的后熟及萌发。

实生繁殖在林果苗木扩繁中的应用

实生繁殖即利用种子繁殖苗木的方法。实生繁殖是历史最悠久、最原始的繁殖方法之一。我们的祖先曾通过这一途径把很多种野生果树驯化成为栽培类型。在漫长的岁月中,几乎所有果树都只进行实生繁殖,现在果树生产中大量优良品种如金冠、元帅等苹果品种,奉化玉露、大久保等桃品种,雪柑、新会橙等柑橘品种都是早期通过实生繁殖选出的。实生繁殖具有种子来源丰富、方法简便、成本较低、适于大量育苗等特点,至今仍是一种重要的繁殖方法。

经过长期的栽培实践,人们认识到实生繁殖不能保持果树的优质、丰产特性,多数果树已采用分株、压条、扦插、嫁接等方法进行繁殖,目前只有像榛子、芒果、椰子、银杏等少数实生繁殖变异性较小,或无性繁殖比较困难的种类和品种还沿用实生繁殖。

果树生产中多以实生繁殖培育砧木苗,这种苗木称为实生苗。实生苗大多主根强大,根系发达、入土较深,对环境条件的适应能力、抗逆性均较强。大多数果树利用近缘野生植物或半栽培种的实生苗为根砧,以增强树体的抗逆性和适应性。

在果树育种方面,杂交育种工作中获得的杂种实生苗,经选择、鉴定,是培育新品种的基础材料。柑橘类果树利用珠心胚或其他无融合生殖类型种子播种,获得不带有病毒的生长一致的实生果苗。

与其他选种相比,果树实生繁殖选种的特点主要有:① 变异普遍,在果树实生后代中,很难找到两个个体遗传型是完全一致的。② 变异性状多,且变异幅度大,实生后代中几乎所有性状都发生不同程度的变异。③ 实生选种是利用现存的变异,省去了人工创造变异的过程,同时变异类型在当地条件下形成,经受了当地各种不良环境的考验,可以较快地在本地区繁殖推广,投资少,收效快。

林果嫁接技术

嫁接是将母本树的枝或芽接到砧木上使其结合形成新植株的一种无性繁殖方法。嫁接繁殖能保持栽培品种的优良特性,利用砧木增强果树的抗性、适应性及调节树势。可经济利用接穗,大量培育苗木,并克服某些果树用其他方法不易繁殖的困难,是果树生产上主要的育苗方法。

果树嫁接是受到自然接木现象“木连理”(两树自然靠合)的启发而创造出来的一种繁殖技术。贾思勰的《齐民要术》中对果树嫁接有较多记述。但在很长一段时间内嫁接只作为一种秘传技术。嫁接从整株靠接开始,发展为常用的枝接和芽接,由传统的人工露地嫁接发展到室内嫁接。现代微体嫁接技术的出现和应用,对推动嫁接繁殖有重大意义。

嫁接成活原理是砧木和接穗亲缘相近,在遗传上有共同的基础,能够亲和。嫁接后砧、穗密切接合,在一定的温、湿度条件下,两者的形成层部分均产生愈伤组织,保护伤口,愈伤组织进一步增生,充满结合部的空间,把接穗包围固定下来,完成了愈合过程。此后,分化出新的形成层,并产生新的维管组织,沟通了砧、穗双方木质部的导管和筛管,使水分和养分得以相互交流,至此嫁接成活。

嫁接方法很多,依接穗利用情况分芽接和枝接;根据嫁接部位不同分根接、腹接和高接等;从接口形式分劈接、切接、舌接、靠接等(图1、图2)。最基本的还是芽接和枝接。嫁接时要根据嫁接材料的类型、嫁接部位、嫁接场所等综合运用嫁接方法。

大多数果树可在以下三个时期进行嫁接:① 春季,在砧木开始萌芽、皮层刚可剥离的3~4月间进行,多数果树在这时都能用枝条和带有木质部的芽片嫁接。② 初夏嫁接,5~6月上旬进行芽接如“T”形芽接。③ 夏秋嫁接,7~8月间的芽接,在日温不低于15℃时都可进行,主要用不带木质的芽片嫁接。

影响嫁接成活的因子主要有:① 砧穗间嫁接亲和力的大小,是决定嫁接成活的前提。② 砧穗双方的生理状态,一般接穗在休眠状态下而砧木处于休眠状态或刚萌芽状态最好。③ 砧穗的削面应平整、光滑,嫁接操作宜迅速,并要对准二者的形成层,使其相互密接,绑缚严密,以促进成活。④ 苹果、桃、杏等一般以20℃左右为宜,空气相对湿度达到95%~100%最好。⑤ 注意嫁接极性。砧穗都有形态上的顶端和基端,嫁接时防止接穗倒置。图1 芽接法 1.切取芽片 2.插入“T”形口 3.捆绑接口图2 劈接法 1.接穗正面 2.接穗侧面(宽面) 3.接穗侧反面(窄面) 4.砧木劈口 5.插入接穗 6.培土保湿

砧木在嫁接繁殖中的作用

砧木即嫁接繁殖时承受接穗的植株。砧木可以是整株果树,也可以是树体的根段或枝段(嫁接后扦插生根或作中间砧用),固着、支撑接穗并与接穗愈合后形成植株生长、结果。砧木是果树嫁接苗的基础。正确选择和利用砧木,是果树栽培获得成功的一个重要因素。

嫁接繁殖的果树,靠砧木的根系从土壤中吸收水分和矿质营养,进行生命活动。砧木本身某些方面的特性,如对旱、涝、低温、盐碱以及病虫的忍耐和抗拒能力,直接影响果树的抗性和适应性。此外,砧木对矿质营养的选择吸收能力、对营养物质的贮存和分配、植物生长素和抑制剂等生理活性物质的合成、酶系统活性和方向的改变以及蛋白质特性和核蛋白代谢等一系列重要生理功能,都会直接或间接地影响接穗。砧木还直接影响树体的生长、结果及寿命。

砧木对树体生长的影响包括砧木可以使嫁接树的树体长得高大,也可以使树体长得矮小,同一品种嫁接在不同砧木上,树高和树冠体积会相差数倍,并且对枝条萌发的数量和组成比例、生长物候期以及树体姿态都有明显影响,如嫁接在枸头橙上的本地早柑橘树体远比嫁接在小红橙砧上的高大。

砧木对果树的开始结果时期、坐果率、产量、果实成熟期、色泽、品质以及贮藏能力等都有一定影响。如嫁接在具有矮化作用的河南海棠上的苹果,提早结果2~3年,品质好,而嫁接在西府海棠上的则结果迟。枳作温州蜜柑砧木,结果早,提早成熟,果实皮薄,色美、味香、品质好。

砧木对果树寿命和抗性、适应性的影响包括砧木对嫁接树的寿命有很大影响,如石楠作枇杷的砧木,寿命长达80年以上,而共砧仅40~50年。桃作杏砧寿命亦短,山荆子作苹果砧木及用贝达葡萄、山葡萄作葡萄砧木,能提高植株的抗寒性。甘肃桃作桃的砧木、枳作柑橘砧木,能提高植株抗根结线虫的能力。河岸葡萄作砧木,能提高葡萄植株抗根瘤蚜的能力。

影响插条生根的因素与促进生根的措施

扦插,是将果树部分营养器官插于基质中,促进生根、抽枝,成为新植株的一种无性繁殖方法,可获得与母本遗传性一致的果树苗木或砧木,供果园建立及繁殖嫁接应用。扦插繁殖的苗木育苗周期短,成本低,繁殖材料来源广,便于大量育苗。一些无法利用实生繁殖和嫁接繁殖困难而扦插容易生根的树种,如葡萄、石榴、无花果、菠萝、香蕉和苹果无性系砧木等,都可用扦插方法繁殖苗木。扦插苗缺乏主根,固地性较差,抗逆性不如实生砧嫁接苗。

影响扦插成活的因素主要有:① 树种和品种。如葡萄、石榴等的枝条易生根,扦插易成活。山楂、枣、核桃等,枝条发根能力较差,扦插不易成活。② 采穗母株的年龄和枝龄。幼龄树、幼龄枝易生根,实生幼龄树的枝条,扦插成活率高。③ 插穗内的贮藏营养物质。较多的贮存营养,特别是碳水化合物的含量高,有利发根。④ 绿枝插穗的保留叶面积。叶片能够合成或含有生根的必需物质,扦插时应根据树种、品种和其他条件,保持一定量的叶面积。⑤ 扦插基质。选用结构疏松、排水和通气良好、能保持稳定湿度的基质,如河沙、珍珠岩、泥炭等。⑥ 湿度。扦插后芽的萌发、生长往往早于根的形成,易失水干枯,因此,减少插穗失水是成活的关键。一般空气相对湿度要保持在90%以上。⑦ 温度。插穗温度应高于气温,促进插穗生根并抑制芽的萌发。一般温带果树,土壤温度应以15~20℃较适宜,热带果树以20~25℃为好,但树种不同要求不同。⑧ 氧气。一般扦插的土壤中要保持氧气在15%以上,对生根有利。应避免出现扦插土壤水分过多,造成氧气不足,使插穗窒息死亡。⑨光照。充足的光照将提高扦插土壤温度,促进光合作用和生长素的合成,有利于插穗生根。

促进生根的技术主要有:① 机械处理。生长后期对准备用作扦插的枝条,于基部环剥或刻伤,使叶片制造的营养物质积蓄于枝条中,有利于扦插生根。② 黄化处理。春季展叶前用黑色纸袋罩住枝条,使新梢在黑暗中生长黄化软弱,至5~6片叶展开时除去纸袋,改用黑布(厚纸)包枝条基部,继续黄化,8月下旬扦插。黄化枝条发根能力强,大多数黄化处理的苹果枝条都可以扦插生根。③ 生长素调节剂处理。应用NAA(萘乙酸)、IAA(吲哚乙酸)和2,4-D等生长素处理插穗,可促进生根。④ 催根处理。扦插前将秋季剪取的插穗,基部用生根药剂处理后,将插穗置于盛装湿润扦插基质的容器中,底部保持15~25℃,插穗顶部暴露于冷凉的空气中,经3~4周完成催根处理,可以促进根的发生,提高成活率。

怎样进行压条繁殖

压条繁殖,即将连着母体的枝条压埋土中或包埋于生根介质中,待不定根产生后切离母体,培养成新植株的一种无性繁殖方法。压条繁殖是在生根后才与母体分离的,因而成活率较高,繁殖系数比分株高,但不及扦插。压条繁殖方法简单,适于不宜

分株繁殖

或扦插繁殖困难的少数果树,如草莓、荔枝、芒果和苹果无性系砧木等。

压条是一种古老的繁殖方法。现今主要有四类压条方法:① 培土压条,又称直立压条。春季萌芽前,将母株枝条地面上约2厘米处剪截,待新梢长达20厘米时,把行间土壤松散地培在新梢基部,高约10厘米,宽约25厘米。1个月后新梢长达30~40厘米时,再培土加高达到20厘米,宽度达到40厘米。休眠期扒开土堆,不要碰伤根系,把全部新生枝条从基部2厘米处剪截下来,已生根的即成为自根苗。剪截完毕对母株应立即覆土,使母株继续发枝,重复进行压条繁殖。这种方法操作简单,适于较大规模育苗,但初期繁殖系数较低。② 水平压条,又称开沟压条。主要在春季萌芽前进行。母株斜栽利于压埋,选用靠近地面或部位低的枝条,剪去上部不充实部分,顺枝条着生方向开放射沟,深2~5厘米,将枝条水平压入,用钩状物固定,上部少量覆土,埋没枝条,新梢长达15~20厘米、基部半木质化时再培土,年末即可起苗。③ 空中压条。一般在3~4月选择直立健壮的2~3年生枝,于基部5~6厘米处环状剥皮,剥去皮层不伤木质部,宽度2~4厘米,3~4天后在伤口部分包上稻草泥条等生根基质,外用塑料薄膜包扎牢固。3~4个月后泥团中普遍有嫩根露出时,剪离母株,并剪去大部分枝叶,用水湿透泥团,再蘸泥浆,置树阴下保湿催根。5~7天后会长出很多小嫩根,即可假植或定植。④ 先端压条,又称梢尖压条。母株直立栽植,8月间将新梢先端埋入土中,当年便在叶腋处发出新梢和不定根,成为秧苗。

压条时应注意的事项主要有:① 须在地势平坦、土壤疏松肥沃、具有灌溉条件又排水良好的地方,建立较长久的压条繁殖圃。② 母株按行距1.5~2米、株距30~50厘米的距离栽植,栽植当年一般不压条。③ 压条前对压条株进行创伤处理,如刻伤、环剥等,并结合使用生长素,促进发根。④ 培土前先灌水,并疏除密集新梢,培土时需细心,避免压坏或碰坏新生枝条。雨后及时修整、培土。⑤ 落叶果树压条苗在年末落叶后分株出圃,常绿果树多在生长缓慢阶段分株,分株时切口光滑平整,剪除过长的母枝枝段。分株繁殖

分株繁殖,即利用母树的根蘖、匍匐茎,吸芽生根后切离母体培育成新植株的无性繁殖方法。分株繁殖简单易行,是一种古老的繁殖方法。《齐民要术》中有萘、樱桃等果树的繁殖方法,至今在草莓、香蕉、石榴、枣、樱桃等果树的繁殖中仍有应用。但分株繁殖的繁殖系数比扦插、压条等无性繁殖方法低,难以满足现代果树大面积栽培苗木的需要。分株繁殖主要有三种方法:根蘖繁殖、吸芽繁殖和匍匐茎繁殖。(1) 根蘖繁殖:用于易发生根蘖的枣、石榴、樱桃、银杏等果树,因树种和地区的不同,操作有差异。生产上多利用自然根蘖进行分株繁殖。为促使多发根蘖,可于休眠期或发芽前将母株树冠外围部分骨干根切断或造伤,并施以肥水,促使发生根蘖和旺盛生长,秋季或翌年春挖出分离栽植。(2) 吸芽繁殖:香蕉、菠萝等用此法繁殖。香蕉在生长期能从母株地下茎抽生吸芽并发根,生长到一定高度后可与母株分离栽植。菠萝的地上茎叶腋间能抽生吸芽,可选健壮和一定大小的吸芽切离定植。(3) 匍匐茎繁殖:草莓的长匍匐茎自然着地后,基部生根,上部发芽,切离母株,即形成独立的新植株,供建园栽植应用。

分株繁殖时应选用优质、丰产、生长健壮的植株作母株,对于银杏等雌雄异株的树种,还应选择雌株为繁殖母株。分株时尽量少伤母株根系。加强母株和分株前幼苗的疏间和肥水管理,以促进母株健旺生长,提高分株苗的质量。

组织培养在苗木扩繁中的应用

组织培养即采用植物体的器官、组织和细胞,通过无菌操作接种于人工配置的培养基上,在一定的温度和光照条件下,使之生长发育为完整植株的繁殖方法。因为上述的组织、器官或细胞是在试管内培养的,故又称试管培养或离体培养。供组织培养的材料称为外植体。外植体的最初培养称为初代培养或起始培养。将初代培养获得的培养体移植于新鲜培养基中,经过多次转移增殖称为继代培养。外植体在人工培养条件下,通过细胞分裂逐渐丧失其原有的结构和功能,形成新的愈伤组织,这一过程称为“脱分化”。经过脱分化的组织和细胞,可以进行再分化,出现分生组织突起、周皮和维管束形成层等。分生组织突起可诱导出完全分化的根或芽,称为“器官形成”,进而形成小植株。

果树组织培养繁殖研究始于20世纪20年代。法国G.Mortel(1944)首先进行了葡萄茎尖组织培养的试验,获得了愈伤组织和根。据不完全统计,目前能用于组培繁殖的果树,至少有30多科100多种。

果树组织培养根据外植体材料不同可分为茎尖培养、茎段培养、叶片培养和胚培养等。茎尖培养即用顶端分生组织及其以下的第1~2个叶原基切离培养。以小段成熟枝条进行培养的称茎段培养。以叶片或叶鞘组织进行培养的称叶片培养。

利用组织培养方法繁殖果树植株具有占地面积小、繁殖周期短、全年都能进行繁殖、繁殖系数高等特点,还可以消除果树的某些病毒病,适应果树向品种更新快、矮化密植以及无病毒栽培方向发展的需要。欧美许多国家在推进建立无病毒果园方面进展很快,面积逐年扩大。我国虽然起步较晚,但进展迅速。现已在苹果、柑橘、葡萄、草莓、猕猴桃、菠萝、枇杷、香蕉等树种开展了组培脱毒和苗木快繁,先后建立了苹果、葡萄、草莓、猕猴桃等果树的脱毒果园和脱毒果苗繁殖体系。

华南植物研究所1985年开始香蕉组织培养研究,现已在生产中推广应用,面积不断扩大,并开始在病毒鉴定、检疫、抗病育种和人工诱变中发挥重要作用。香蕉组培苗的田间表现为植株生长速度快,抽蕾时间早,产量高。但是,组培苗中遗传变异率较高,在发展和应用香蕉组培苗时,对此应予以足够重视。为防止假植组培苗感病,勿与吸芽苗混种和间作葫芦科、豆科、茄科作物。

现代工厂化育苗

工厂化育苗是以先进的温室和工程设备装备种苗生产车间,以现代生物技术、环境调控技术、施肥灌溉技术、信息管理技术贯穿种苗生产过程,以现代化、企业化的模式组织种苗生产和经营,通过优质种苗的供应、推广和使用林木良种、节约种苗生产成本、降低种苗生产风险和劳动强度,为林木、花卉的优质高产打下基础。

林果花卉的工厂化育苗在国际上是一项成熟的农业先进技术,是现代农业、工厂化农业的重要组成部分。20世纪60年代,美国首先开始研究开发穴盘育苗技术,70年代欧美等国在各种蔬菜、花卉等的育苗方面逐渐进入机械化、科学化的研究,由于温室业的发展,节省劳力、提高育苗质量和保证幼苗供应时间的工厂化育苗技术日趋成熟。目前发达国家的种苗业,已成为现代设施园艺产业的龙头。

20世纪80年代,我国北京、广州和台湾等地先后引进了蔬菜工厂化育苗的设备,许多农业高等院校和科研院所开展了相关研究,对国外的工厂化育苗技术进行了全面的消化吸收,并逐步在国内应用推广。1987年和1989年北京郊区相继建立了两个蔬菜机械化育苗场,进行蔬菜种苗商品化生产的试验示范。20世纪90年代,工厂化农业在经济发达地区已形成雏形,随着粮食生产面积的大大减少,形成了大面积的蔬菜、花卉和果树生产基地,园艺作物的工厂化育苗技术也迅速推广开来。

工厂化育苗具有以下特点:① 节省能源与资源。工厂化育苗,2又称为穴盘育苗,与传统的营养钵育苗相比,育苗效率由100株/米2提高到700~1 000株/米;能大幅度提高单位面积的种苗产量,节省电能2/3以上,显著降低育苗成本。② 提高秧苗质量。工厂化育苗能实现种苗的标准化生产,育苗基质、营养液等采用科学配方,实现肥水管理和环境控制的机械化和自动化。穴盘育苗一次成苗,幼苗根系发达并与基质紧密粘着,定植时不伤根系,容易成活,缓苗快,能严格保证种苗质量和供苗时间。③ 提高种苗生产效率。工厂化育苗采用机械精量播种技术,大大提高了播种率,节省种子用量,提高成苗率。④ 商品种苗适于长距离运输成批出售,对发展集约化生产、规模化经营十分有利。

怎样评价苗木的质量

衡量商品苗木质量的一项法规即苗木法规。苗木法规由政府根据当时的果树生产水平,确定不同果树种苗应具备的规格,作为检验苗木质量的依据。严格执行苗木规格,使苗木生产和果树栽培紧密结合,既保证了生产、销售和栽培者三方面的利益,又促使果树栽培健康发展。我国的苗木规格一般由业务主管部门制定、提出,由国家标准局或省(自治区)、市标准局颁布生效,苗木生产系统遵照执行。

苗木规格标准因树种、品种、砧木及繁殖方法而异,并随生产水平的提高及时作相应的修订。规格类型虽多,但都是对苗木各主要部位的生长发育状况,提出具体要求的指标,质量指标达到要求的为合格苗,准于出圃,达不到要求的为不合格苗,不得出圃,通常合格苗应全面符合规格提出的条件要求。

一般优良种苗应具备以下共同特点:① 具有该品种典型性状和特性。② 生长发育正常,茎干有一定粗度和高度(一般高度高于80厘米,粗度大于0.8厘米),组织成熟、充实。③ 整形带内有足够数量的饱满芽。④ 根系发达,有一定长度、粗度和侧根数。⑤ 嫁接部愈合良好,无明显坏死组织。⑥ 根颈部弯曲度小。⑦ 无严重机械损伤。

为保证苗木质量,应特别重视以下几个问题:① 建立良种母本园,确保砧木和品种的纯正。② 一般苗木的行距保持在50厘米,株距10~15厘米,使苗木有足够的营养面积。③ 实生砧苗须断根或移栽,促使根系发育良好。④ 起苗前应核对苗木种类品种和砧木,挂牌标明品种、砧木的名称及来源。⑤ 提高掘苗质量,尽量避免机械损伤,保护好根系和芽的完整,剪接过长的侧根和带有病虫害的部分。⑥ 进行严格的种苗检疫,并用石硫合剂或波尔多液等浸苗消毒。⑦ 不能立即栽植或外运的苗木,应假植。

总之,良好的苗木质量可以提高种性,防止品种退化,加速繁殖。

怎么存放不能马上栽植的引进苗木

起苗后,经消毒处理的苗木,如不及时栽植,就要进行假植或采用其他方法贮藏。假植时每排放置同种、同级、同样数量的苗木,以便于以后苗木的统计调运。

假植有临时假植和越冬假植两种。临时假植是起苗后不能及时出圃栽植,临时采取的保护苗木的措施,假植时间较短,可就近选择地势较高、土壤湿润的地方,挖一条浅沟,沟一侧用土培一斜坡,将苗木沿斜坡逐个码放,树干靠在斜坡上,把根系放在沟内,将根系埋土踏实。

越冬假植是秋季苗木起苗后来年春季才能出圃,需要经过一个冬季。应选择背风向阳、排水良好、土壤湿润的地方挖假植沟。沟的方向与当地冬季主风方向垂直,沟的深度一般是苗木高度的1/2,长度视苗木多少确定。沟的一端做成斜坡,将苗木靠在斜坡上,逐个码放,码一排苗木盖一层土,盖土深度一般达苗高的1/2~2/3处,至少要将根系全部埋入土内,盖土要实,疏松的地方要踩实、压紧。另外,如冬季风大时,要用草袋覆盖假植苗的地上部分。幼苗茎干易受冻害者,可在入冬前将茎干全部埋入土内。

第二章 森林培育

一、森林与林业

什么是森林,何为林分

在我国,森林的传统概念是“独木不能成林”,“双木为林”,“森林”二字就是由多“木”组成的。这样的解释,只能说明森林的外表形象,而不能说明森林的本质。从本质来说,森林的概念应该是:以乔木为主体,包括下木、草被、动物、菌类等在内的生物群体,与非生物界的地质、地貌、土壤、气象、水文等因素构成一体的自然综合体。

西汉《淮南子》称:“木丛曰林。”近代林学将林木与林地合称森林。不同学科把森林视为“地理景观要素”、“植物群落”、“生物地理群落”。现代生态学把森林看成是生物圈的重要组成部分,连同森林所在环境一起构成陆地上巨大的生态系统,称森林生态系统。

由于地理的、历史的原因以及森林群落形成过程的独特性和环境的差异性,自然界的森林表现出千差万别,凡在外形及内部林学特征方面表现一致,并与四周有明显差异的林地,称为林分。一个林分即一个森林群落。森林是各种林分的统称。

森林的植物成分是指组成森林的植物部分。① 立木(林木):形成森林的所有乔木的总称。根据其质量和经济价值区分为主要树种(目的树种)和次要树种。主要树种为森林培育的对象。与之混交或伴生并对主要树种生长有促进作用的树种为次要树种或辅佐木。② 下木:林下灌木或在当地立地条件上不能达到乔木层高度的乔木和小乔木。③ 幼树:年龄在1年以上,生长缓慢的树种在2或3年以上,尚未达到上一代立木一半高度的幼小乔木。在上述标准以下的幼树,称为幼苗。④ 活地被物:覆盖在森林土壤上的苔藓、地衣、真菌、草本植物、半灌木和小灌木。⑤ 层外植物:生长在森林中不固定层次的植物,如攀援植物、藤本植物、寄生或附生植物(槲寄生、桑寄生和附在枝上的苔藓、地衣等)。此外,森林内尚生活有动物和微生物,与以上植物成分结合成森林生物群落。

世界森林分五大类:北方针叶林、温带落叶阔叶林及针叶林、亚热带常绿阔叶林、热带林、南半球亚热带温带林。具有以下共同特点:① 林木寿命长。一般寿命数十年至百年,长者可达数百年,甚至数千年,如中国台湾生长的红桧、北美的巨杉。林木寿命长决定了林业生产的周期长。② 结构复杂。森林内既包括有生命的成分,也包含无生命的成分,动物、植物及微生物种类繁多,光、水、热、风、土壤作用和功能复杂,结构层次多样。③ 面积广袤。地球陆地上森林所占面积最大,为陆地总面积的22%。④ 生产力高。森林第一净生产力较陆地任何其他生态系统为高,特别是热带雨林的生产力最高。在整个陆地上,森林生态系统所拥有的生物量为1 680×109吨,占陆地生物总量的90%以上。⑤ 再生能力强。森林具有种子更新和无性更新能力,可进行人工更新或天然更新。森林有很强的竞争力,能自行恢复在植被中的优势地位。⑥ 巨大的基因库。陆地上的大部分动物、植物种类都生长或栖居于森林中,汇集和保存了许多物种,可以说森林是生物的基因库,对培育新品种、创造新物种具有重要价值。

森林是怎样形成和演替的

在一定的地段上,随着时间的进程,一个森林群落被另一森林群落所替代的现象,谓之森林演替。广义的森林演替还包括伴生树种和林下灌丛、草本植被等的交替过程。森林演替包括开始于从未有过植被的原生裸地(或水域)上的原生演替和植被破坏后的次生演替。

造成森林演替的原因,分为自然因素和人为因素,或者按群落内部或外部环境而分的内因动态演替和外因动态演替。导致森林演替的自然因素有:大气候的变迁、冰川侵移、风灾、火灾、病虫害等;人为因素有:采伐、开垦、烧山、放牧、更新造林等。内因动态演替是由于植物种群的生命活动,造成群落内环境变化而引起的演替。外因动态演替则包括上述自然因素和人为因素所造成的生态环境变化而导致的演替。演替的根本原因,是森林树种的生长发育与生态环境的变化之间不统一造成的。

按照进程的方向和性质的不同将森林演替种类分为:① 进展演替:在自然状态下,其演替趋向是前进的,从结构较简单、不稳定或稳定性较小,向着结构较复杂、更稳定的阶段发展,使其逐步完善,符合由低级到高级的自然发展规律。② 逆行演替:是在遭受自然灾害或人为干扰破坏下发生的与进展演替方向相反的退化性演替,使原有较稳定的森林群落被产量低、质量次、生态效益差的植被类型所代替。逆行演替经历的阶段和速度决定于外力破坏的程度与持续的时间。从进展演替过程来看,群落结构由简单趋向复杂;组成树种的生态特征由阳性、旱生,趋向于阴性、中生;群落类别由派生群落向地带性顶极群落发展;群落的生产力和相对稳定性增大;对环境资源的利用率和生态效益逐步增多。逆行演替与进展演替的变化趋向则相反。

我国主要林区的森林更替,随地带性气候、树种组成和社会条件不同而异。① 长江中下游林区,地处亚热带,气候条件良好,树种组成丰富,其地带性顶极群落属常绿阔叶林。该区人口稠密,农林业生产活动频繁,森林基本是经不同程度破坏后形成的次生林以及人工林。次生林多为阳性阔叶林,其中常绿、落叶林比例随立地条件和破坏程度而变化。人工林以杉木、毛竹和马尾松为主。这些属于演替过程中的次生林与人工林,一旦外力作用停止,则逐步演替至耐阴常绿阔叶林。如继续破坏,可逆行演替至灌丛或草坡。② 东北东部林区,其地带性顶极群落为温带以红松为主的针阔叶混交林。在经择伐或轻度破坏后,往往形成以阔叶树为主的针阔叶混交林,继而再向阔叶红松林方向恢复。若皆伐或强度破坏,则形成以桦木、山杨、柞木等先锋树种组成的次生林或榛子灌丛。此类演替需相当长的时期才能恢复或难以恢复。③ 西南亚高山寒温带云杉林,在轻度破坏后,常形成混交林,海拔较低处多呈云杉、华山松、槭、桦、杨混交林,海拔较高处则为云杉、冷杉、落叶松混交林。此类演替尚可逐步恢复至云杉为主的顶极群落。如果遭受强度破坏,在海拔较低处很快被高山松林所代替,若再逆行,可形成高山栎灌丛以至草坡;在海拔较高处,则呈圆柏、云杉、冷杉疏林,再逆行则至杜鹃灌丛与草坡。在西南林区高坡陡的情况下,逆行演替至此后很难恢复。

森林中的生存竞争和自然稀疏

森林中的林木都是参差不齐的,即使是人工纯林,在整个生长发育过程中,各树木之间的差异也很大。它们不仅在树高、直径和树冠的大小上有差异,在开花结实等生理特性方面也有显著差异,这些同树种、同年龄的林木个体在形态和生活力上所表现的差异,称为林木分化。

不同种子来源,甚至同一树上的种子,也在种粒大小、品质优劣上有差异,所育出的苗木,在生长势、生活力上也有差别。即使用同一等级的苗木造林,各苗木的生活力也不会完全一致。造林后各苗木所处的小环境,也有一些不同。因此,在幼树生长过程中,这种既孕育于种子又受制于环境的差异便会显示出来。

当森林郁闭后,林木分化更加明显,这是由林木之间竞争加剧造成的。随着林木的生长,各植株都需要不断地扩展自己的同化面积——树冠,和自己的吸收面积——树根。处于树冠上层的林木,生长健壮高大的,能够得到充足的光照和生长空间;位于树冠以下的林木,则因得不到充足的阳光和空间,生长逐渐落后,林木间差距也越来越大。林木继续生长,这种变化便继续下去,并日益尖锐。

森林密度越大,生长越旺盛,林木分化现象也越强烈。从树龄上看,中龄林的林木分化现象比较强烈。从立地条件看,立地条件好的林分生长快,分化现象也较强烈。从树种看,阳性树种的林分比阴性树种林分分化强烈。

林木分化现象,不仅在理论上,而且在林业生产实践上都有着重大意义。林木分化在森林经营方面是构成林木分级的理论基础。

林木分化的直接后果是导致一部分生长落后的林木最终死亡,致使林地单位面积上株数减少。此种在森林生长发育过程中一部分林木因密度过大而逐渐死亡的现象,即为森林的自然稀疏。森林在自然稀疏过程中,有80%~90%的林木被淘汰。例如,在幼林里,每公顷可能有几千株或数万株林木,由于自然稀疏的结果,当林分达到成熟时,一般却只剩下几百株。

林木分化和自然稀疏是森林生长发育过程中,在一定的营养面积和空间条件下,林木之间相互关系的表现;是森林适应环境条件,调节单位面积最多株数的自然现象。通过森林自然稀疏而调节的林木密度,是森林在该立地条件下该发育期中所能“容纳”的最大密度,而不是最适密度。因此,听任其自然调节,必定还有大量林木仍然处于生长严重受抑制状态。森林经营者的任务在于掌握林木分化和自然稀疏的规律,进而对森林及时地进行人为干预,经常保持合理密度,使保留树木都具有良好的生长条件,把那些生长落后的林木在自然枯死前取出利用。

森林的一生有哪几个时期

森林的生长发育过程,即森林自幼年到老熟的过程。森林发育所需要的时间,因树种组成、立地条件和人为作用的不同存在着很大差异。在寒冷及高山地区的森林,到达成熟年龄往往需要一二百年,而在南方有些速生树种成熟龄却常为二三十年。森林由幼年到老熟,都要经历五个基本的生长发育时期,即森林形成期(幼龄林)、森林速生期(壮龄林)、森林成长期(中龄林)、森林成熟期(成熟林)和森林衰老期(过熟林)。(1) 森林形成期(幼龄林):在森林建立初期,无论是人工林或天然林,幼树往往散生或丛生,树冠尚未交接连成一片。以后,林木逐渐成长,林冠开始郁闭形成幼林环境。这个时期的特点是幼树扎根生长,地上部分生长缓慢并逐步加快,幼树与杂草等竞争剧烈。此时森林性状和特点都很不稳定,在混交林中初期快速生长的树种,可能抑制和淘汰初期生长缓慢的树种;在纯林中过密的杂草、灌木严重抑制幼树生长。因此,搞好幼树抚育在幼龄期具有极为重要的意义。(2) 森林速生期(壮龄林):又称干材林期,该期是幼林经过一段时间扎根及适应环境之后的生长加速时期。此时期的林木生长,尤其是树高生长特别旺盛。林分外貌基本定型,林冠高度郁闭,林内光照显著变弱,林内植被相对稀少,有比较明显的森林特点。林木个体间的分化现象特别显著,自然稀疏现象非常强烈,森林可塑性强。这个时期,林分密度不宜过大或过小,林地环境要相应加强管理。(3) 森林成长期(中龄林):在此时期,森林外貌已趋定型,直径生长持续旺盛,树高生长显著减退。林木树冠迅速扩大,需要更多的阳光和空间,材积生长达到最高峰,林木普遍开花结实。此时期,应及时调节林分的光照条件,扩大森林生长空间,促进林木生长,以缩短培育期限。(4) 森林成熟期(成熟林):林木在生物学及工艺学方面均已成熟,林木高生长近乎停止,直径生长非常缓慢或基本停止,但仍然维持较大的结实量。林木极少死亡。林分结构比较稳定,整个群落尚无显著衰退现象。这时应主伐利用并以适当方式进行森林更新。(5) 森林衰老期(过熟林):林木生长停止,结实减弱,无性繁殖力接近丧失或完全丧失,有大量病虫侵染。本时期林木开始心腐,林木常枯死或风倒,整个林分出现枯梢、残破等生理衰退现象。每年因腐朽,损耗着大量木材。这样的林分,不宜再保留,应该采伐或改造。

森林的水平分布与垂直分布

决定大范围内森林地理分布的主要因素是水热条件。地球表面的热量随所在的纬度和海拔高度而变化。水分随大气环流和洋流的特点以及地区距海洋的远近和海拔高度而变化。水和热因子的综合作用,使森林植被沿着环境梯度呈现有规律的分布,展现出森林植被分布的纬度地带性、经度地带性和垂直地带性。

纬度地带性:是由于热量随纬度的增加而递减所造成的。例如,在北半球湿润地带,森林植被分布的纬度地带性一般表现为:在赤道沿海附近分布着热带雨林,到亚热带地区出现常绿阔叶林,然后是暖温带落叶阔叶林、温带针阔混交林,直到寒温带针叶林和灌丛。

经度地带性:同一水平地带内的湿度,常因大气环流和距海洋的远近而具有很大差异。例如,在热带地区,随着降水量的减少或一年中干旱季节的延长,可以依次出现热带雨林→热带季雨林→稀树草原→荒漠。

垂直地带性:山地森林的分布受到海拔高度的影响,通常海拔高度每上升100米,年平均气温下降0.5~0.6℃。同时,降水量﹑风速﹑光照等因素也发生规律性的改变。气候条件的这种垂直梯度变化导致森林在垂直分布上的相应变化。反映植被在垂直方向上变化的简单图式称为垂直带谱。如在潮湿热带地区,随着海拔的升高逐渐更替出现热带雨林→山地雨林→常绿阔叶林→针阔混交林→寒温带暗针叶林→高山灌丛﹑高山草甸。植被分布的垂直地带性是以纬度地带性为基础的,纬度越高,垂直带谱的组成越简单。在同一纬度内,水分条件的差异也可产生不同的垂直带谱。

由于森林的分布地带性和垂直地带性在热量递减方面有相似之处,在北方的水平地带和南方的垂直地带的上部有时可以出现外貌上多少相似的森林类型。但是,除热量递减的共同性外,其他因子则有明显的差异,植被的垂直带和水平带中,即使是外貌相似的森林类型,在其他特征方面也有所不同。

在水平或垂直的范围内,除了占优势的地带性植被类型外,还常常出现一些非地带性植被类型。影响后者出现的限制因子并不是地带性气候条件,而是局部的特殊生境。因此,非地带性植被常呈片状或斑点状分布。

我国位于亚洲大陆东部,南北跨纬度49°,东西跨经度62°,自然条件复杂,地质历史悠久,动植物区系十分丰富,形成了丰富多彩的森林类型。一般来说,北半球各种主要的森林类型在我国几乎都有分布,有些类型为我国所特有。我国的地形﹑地貌的特点,特别是青藏高原的存在,在一定程度上影响到高空西风环流及受该环流影响的气候系统,这使我国森林地理分布呈现出一些特有的规律。

我国东部气候湿润,地势平缓,自北而南依次出现寒温带针叶林带﹑温带针阔混交林带﹑暖温带落叶阔叶林带﹑亚热带常绿阔叶林带和热带雨林季雨林带。西南部青藏高原的南部和横断山区地形复杂,高差很大,森林分布深受垂直气候带的影响,自上而下依次出现高山灌木林带﹑亚高山暗针叶林带﹑针阔混交林带﹑常绿阔叶林带﹑雨林季雨林带等。西北部远离海洋,地势高亢,除高山上部有零星森林分布外,基本上属于草原荒漠区。

密度与林木生长和森林产量有什么关系

造林密度是指单位面积造林地上种植点的数量,也称初植密度,它对人工林后期的密度变化、林木的生长以及木材产量、质量等均有明显的影响,对防护林来说,将直接影响着发挥防护作用的时期及防护效能的大小。人工林在生长发育过程中,密度是不断发生变化的,初植密度要比主伐时的密度大。为了使人工林在各个发育时期有较合理的密度,应及时进行抚育间伐。

所谓合理密植,就是要在整个林分生长发育的过程中,始终能形成一个合理的群体结构,既能保证林分的各个体得到充分的生长发育,又能最大限度地利用空间,使林分具有最大的平均高和最大的胸高断面积,从而提高单位面积的木材产量和质量。(1) 合理密植可以促使幼林及时郁闭:郁闭是林木群体形成的开始。幼林郁闭前,单独生长的幼树是不稳定的,极易遭受杂草、干旱、病虫的危害,必须经常进行抚育才能保存下来,继续生长。幼林郁闭后,一方面,由于林木群体开始形成,增强了对外界不良环境条件的抵抗能力;另一方面,由于森林环境的逐步形成,为林木的生长发育创造了良好的条件,使幼树的生长渐趋稳定。如果造林密度过小,林分长期不能郁闭,林中的光、热、水分、养分不能被林木充分利用,相反造成杂草滋生,增加抚育次数。尤其对竞争力较弱的树种,如果长期不能郁闭,就很难成林。如果密度过大,郁闭太早,会使树冠发育受到限制,也会影响林木后期生长。只有合理密植,才能使幼林及时郁闭,这样不但能抑制杂草生长,缩短抚育年限,节省抚育费用,增强幼林对各种不良影响的抵抗力,同时也有利于蓄水保土,涵养水源,使防护林早期收效。(2) 合理密植可以增加单位面积木材产量:合理密植是林木丰产的关键。首先是因为密植的林分可以通过间伐,获得一定数量的木材。合理密植对主伐收获也有良好的影响,因为生长衰弱、价值低的植株,通过合理间伐而被逐渐砍去,给留下的干形优良、发育健全、生长旺盛的植株创造有利的生长条件。其次,单位面积木材的蓄积量取决于单位面积株数及单株材积的生长量,在一定范围内,密度增加,可促进林木的高生产,但与平均胸径及材积成反比,与林分蓄积量在一定范围内成正比。因此,合理密植可以获得最大的产量。(3) 合理密植可以提高木材质量:合理密植可以形成良好的干形,因为在郁闭的森林中,光照弱,植株会迅速向高生长,并在树龄较小时便开始自然整枝,因而枝丫细小,容易形成通直、圆满的无节良材。对直干性较差的树种来说,造林时合理密植更有必要。

森林的种类知多少

根据树种的组成、林分密度、林龄、林型以及地理气候、森林的主要功能等,对森林加以分类,以便规划森林,进行管理。(1) 按树种组成分类:① 纯林,是指其中所有的树木或几乎所有的树木都是同一树种的森林。② 混交林,是指由两种或两种以上的树种组成的森林。纯林和混交林既可能是同龄林,也可能是异龄林。(2) 按林分密度分类:① 密林,指树冠郁闭程度达70%以上的森林。② 疏林,指树冠郁闭程度为40%~70%的森林。(3) 按林龄分类:① 同龄林,即全部林木的实际年龄相同,尽管由于生长速度不同,树木大小可能各异。② 异龄林,为林木年龄相差2~3个龄级(通常以10年为一个龄级)或年龄大小不一的森林。③ 全龄林,指具有全部或几乎全部龄级树木的森林,亦即从幼苗到自然成熟或工艺成熟的大树应有尽有的森林。(4) 按林型分类:林型也叫森林类型,是森林的自然分类单位。我国多采用主要树种名称加上优势的并能反映立地条件特点的植物名,如马蹄草云杉林、山脊油松林、椴树红松林等。(5) 按地理气候分类:① 耐寒林,多指北方针叶林和温带林。② 热带林,即无霜区的森林,其中包括沼泽林、雨林、季雨林、旱生林等。(6) 按森林的主要功能分类:① 防护林,以防护为主要目的的森林、林木和灌木丛,包括水源涵养林、水土保持林、防风固沙林、农田防护林、牧场防护林、护岸林、护路林。② 用材林,以生产木材为主要目的的森林和林木,包括以生产竹材为主要目的的竹林。③ 经济林,以生产果品、食用油料、饮料、调料、工业原料和药材等为主要目的的林木。④ 薪炭林,以生产燃料为主要目的的林木。⑤ 特种用途林,以国防、环境保护、科学实验等为主要目的的森林和林木,包括国防林、实验林、母树林、环境保护林、风景林、名胜古迹和革命纪念地的林木以及自然保护区的森林。

其他如按森林起源分,有原始林、次生林和人工林。若按结构特点分,则有常绿林和落叶林。从所有权方面看,又有国有林、集体或集团林以及私有林之别。

混交林与纯林相比有哪些优点

由两个以上树种组成的人工林称为混交林。与单纯林比较,它具有以下特点:(1) 能充分利用土壤肥力和地面空间:混交林由于各树种对土壤营养物质的要求不同和根系分布于不同的土层,如深根性树种与浅根性树种混交,可以充分利用土壤中各层的营养物质。混交林对空间的利用也比较经济,如喜光的和耐阴的树种混交,能收到充分利用光照和集约利用土地的效果。(2) 能保持地力,改良土壤,涵养水源,提高土壤的肥力:针叶树的落叶灰分少,难分解,阔叶树的落叶灰分丰富,而且腐烂分解也较容易,针阔叶混交林有利于形成松软而易于分解的腐殖质,使林地土壤疏松,吸水能力加强,增加土壤肥力,减少地表径流。(3) 能有效地保护和美化环境:通过不同生态特性和抗性的树种混交,树冠多层分布,叶面积系数大,对于净化大气、防治污染、吸尘隔音、增加空气湿度、防风、固沙和美化环境都有良好的作用。(4) 对外界不良环境的抵抗力强:在混交林中,由于混交的隔离作用和病虫害的天敌较多,再加上混交林本身生长健壮,可以减少病害、虫害、火灾、风灾、雪灾、冻害、日灼等的发生和蔓延。如我国南方人工栽培的马尾松纯林,松毛虫危害普遍而严重,但在马尾松与栎类等阔叶树种的混交林中,松毛虫危害就比较轻。又如针叶树种和常绿阔叶树种混交,有防止火灾作用。浅根性树种与深根性树种混交,可以减轻风害。(5) 能培育出优质木材和多种林产品:有些直干性差的树种如栎类,在混交林中能长成树干高大通直的良材。这主要是因为伴生树种能够促进主要树种形成通直的干形,并抑制侧枝生长和加强自然整枝的结果。此外,不同树种混交,还有利于生产多种产品。因为混交林中各树种的伐期不同,可以在培育过程中不同的时期,进行主伐利用,并取得多种产品,使不同的生产目的及长远利益和当前利益结合起来。

凡直干性较差的树种,在气候温暖、湿润、土壤深厚肥沃的条件下,为了提高木材产量和质量、防护效能、抗性和美化环境等,均宜营造混交林。

森林生态系统有哪些组成部分

任何一个生态系统都由生物和非生物环境两大部分组成。森林生态系统的生物成分包括三大部分,即自养生物、异养生物(他养生物)和腐生生物。(1) 自养生物:自养生物是能利用CO2作为全部碳素来源而满足自己营养需要的有机体。其中主要部分是能利用光能还原CO2的光能自养生物,即绿色植物;次要部分是能利用贮藏在无机化学键中的能量的化能无机自养生物,即进行化能合成的微生物。它们是自然界的生产者,能自养,且能“养人”,构成森林生态系统的中心环节。(2) 异养生物:异养生物是直接、间接依赖于绿色植物,以植物为食料和以食草动物为食料的生物的总称。直接依赖植物生活的异养生物有寄生于植物体的细菌、真菌和各种食草性动物;间接依赖植物生活的异养生物是以动物为食料的动物,其中有的动物以食草性动物为食料,有的以食肉性动物为食料,有的是既食植物又食动物的杂食性动物。它们是消费者,能把有机物质转变为自己的躯体并释放出一部分能量。(3) 腐生生物:腐生生物是利用植物和动物尸体中有机物质为食料的异养生物。它们把生物尸体中的有机物质转化为自己的躯体并释放出大量能量;把复杂的有机物质分解为简单的有机物质,最后分解为无机物质,又归还给自然界。这类异养生物主要是细菌、真菌和一些原生动物。它们是自然界中有机物质最后的分解者,也是自然界中清除废物、供应绿色植物生活所必需养料的供应者。大气中有90%以上的CO2是由它们的活动产生的。

在森林生态系统中,有机物质的生产者、消费者和还原者都是重要组成部分,尤以生产者、分解者最为重要,它们是生态系统的创造者,又是生态系统的适应者。

森林生态系统的非生物成分即非生物环境,包括具有气体和热资源的近底层大气、太阳能,具有水和矿质营养的土地,它们供给生态系统的生物部分以能量、原料和生存空间。

森林小气候有什么特点

(1) 辐射:森林对太阳辐射的反射率比草地和作物要低,森林的反射率概数为10%~20%,草地的反射率概数为15%~25%。射到森林的太阳辐射绝大部分被树冠吸收,到达林下地面的太阳辐射是很微弱的。辐射量因林分的组成和结构不同差异很大。对于郁闭的温带林分,最多只能是林上辐射值的15%。在最稠密的热带雨林下甚至只有0.25%。树冠和林下植物吸收的辐射占60%~90%。森林吸收的太阳辐射只有2%用于光合作用,绝大部分用于蒸发、蒸腾和使周围空气增温。太阳辐射穿过林冠后,光谱结构也发生了变化,远红光和近红外辐射所占比例变大。这种改变光谱的作用,阔叶林比针叶林更为显著。(2) 气温:由于森林对辐射有阻挡作用,所以能降低最高温度和增高最低温度,从而使林内温差变小,还能改变森林内温度的垂直分布。在稠密的林冠下,夜间经常出现等温现象,白天却可能出现逆温现象。在春天,森林通常能降低平均气温;在冬天影响不明显,或者可使气温略升高。总的来说平均温度低于林外。在温和的气候和潮湿的立地条件下生长旺盛的林分,由于强烈的蒸腾,冬天林内的气温仍可低于林外;而在干旱和非常稀疏的林分内,春季林内的气温也高于林外。(3) 地温:森林能降低土壤最高温度,增高土壤最低温度,使温度的日(月、年)变化变小。这种影响在土壤表层最为明显,影响可深达数米。春季开始林下地温低于林外,冬季林下地温高于林外。(4) 风速:森林能大大减小风速,减小程度因林分结构不同而异。多层结构密度大的林分比单层结构密度小的林分减弱风速的作用大。利用森林对风的阻挡作用,人们营造了各种防护林。(5) 湿度:森林有巨大的蓄水功能,再加上森林能降低温度和减小风速的作用,所以林内湿度通常远较林外和非林区的为大。(6) 降水:森林对降水的影响可分为三方面:

① 对降水分配的影响。由于有高大的林冠层,降水落到林冠层上有很大一部分要受到林冠的阻截,称为林冠截留:有一部分降水在受到林冠阻截后又顺着树干流到土壤中,称为茎流;通过树冠落到林下的降水称为穿透降水。穿透降水与茎流之和称为林下降水。林下降水与树冠截流之比,因森林的组成、林龄、结构、降水前的干旱程度、降水的强度和降水的持续时间等不同而有很大差异。根据大量资料统计,树冠截留平均占年降水量的20%。

② 对水平降水的影响。指的是云滴、雾滴、露、雾凇和雨凇等在植物叶片上凝结而滴落的水量。森林造成的水平降水在某些潮湿而多雾的山地能达到降水量的10%。森林边缘特别是在向风面,水平降水要比林内大得多。

③ 对垂直降水的影响。森林对垂直降水的影响有两种认识,一种认为森林地区水汽多,湿度大,森林本身又是一个冷性下垫面,这些都利于成云致雨增加降水;另一种认为降水主要取决于大气环流天气的形势,森林对增加降水的作用不大。也有试验表明,降水的增减同地表或植被的辐射反射率大小呈相反的关系。但多数认为森林能增加降水量的1%~3%。

树木年轮与气候变化有什么关系

树木由于周期性季节生长速度不同而在木质部横切面上形成肉眼可分辨的层层同心轮状结构,又称年轮。树木通常春季生长快,导管或管胞直径大,形成早材(或春材);夏秋季生长较慢,导管或管胞直径小,排列紧密,形成晚材(或夏材)。每年早材与晚材逐渐过渡,组成一轮,一般是一年出现一个年轮。树木的直立生长部分在生长均匀的条件下,年轮呈现有规律的同心排列。由于机械的、化学的和生理生化的原因,有时发生偏心生长,偏心严重时,部分的生长层呈不完整的圆周。树木老化时,产生不连续的和缺失的生长层趋势会增加。年轮的宽窄,依树种、年龄和气候条件的不同而有大小,大到1厘米以上,小到1毫米以下。利用树干基部的年轮,可推算树木的年龄,如巨杉可活3 000~4 000年,刺松果甚至超过5 000年。研究温带树木年轮的宽和窄,可推测历史气候的变迁。虽然树木的木质部生长轮的数目可以作为树木年龄的近似指标,但并不一定完全正确,因为在一个生长季中,可能由于干旱、霜冻或虫害,生长突然停止,形成了假生长轮(假年轮)。生长轮不仅见于生长与休眠季节间有显著差异的温带,也可发生在亚热带和热带,最近研究认为,即使生长在热带雨林中的树木,形成层的活动也不是一个不断连续的过程。

气候环境因素对形成层的活动有一定的影响,因而影响到生长轮的早、晚材的比例。如光周期对刺槐和松、杉类树木生长有很大影响,在短日照下,只形成少数小直径导管、管胞或没有导管的晚材;在长日照下,不管温度高低,都可形成数目较多、形状较大的导管或大直径管胞的早材。此外,生长素能促进形成层的活动,如杨树枝条在芽未萌动前将芽除去会影响季节形成层活动,若用吲哚乙酸加赤霉素处理就可产生比较正常的次生组织。刺激细胞分裂的细胞分裂素也影响形成层的活动,如激动素在细胞悬浮培养中,可增加槭树形成层衍生细胞的数目,若再加上吲哚乙酸和赤霉素,细胞分裂的更多。

二、森林培育技术

营造人工林

森林是国家的自然资源,林业是国民经济的重要组成部分。森林不仅能为生产建设和人民生活提供木材和其他林产品,而且能够维持生态平衡,抵御自然灾害,保障农、牧业生产,美化人们的生活环境。为此,在原始森林逐渐减少的情况下,大力造林,绿化祖国,发展林业生产,就成为国家的一项基本建设。

我国幅员辽阔,但森林面积不多,森林覆盖率只有12%,平均每人占有森林面积只有0.12公顷。世界平均每人占有森林面积1.04公顷,可见我国的森林资源是很少的。此外,我国的森林多集中在几个大林区,分布不均匀,因此,大力营造人工林意义重大。

人工造林,是扩大森林资源和提高森林质量的有效方法,并可以运用营林技术经验,按照人们的愿望培育速生优质丰产林,尽快地满足生产和生活需要。为此,国家对造林事业极为重视,在全国范围内掀起了全民义务植树运动,并规定每年3月12日为我国的植树节。每逢节日,党和政府的领导人都带头植树。我国《森林法》规定了将来的发展目标,森林覆盖率将提高到30%。

搞好人工造林,必须做好规划设计,实行科学造林,根据全国统一计划,一个地区一个地区地规划林种和树种,针对宜林荒山荒地的立地条件和当地林业生产需要,把造林设计落实到山头地块,从而加强各地造林的计划性、科学性,提高造林质量。

搞好人工造林,种苗工作要先行。按照统一的规划和具体的造林设计,根据需要培育好种苗。不要有什么苗就造什么林,而要切实做到造什么林育什么苗。各地要国营苗圃、集体苗圃和个人苗圃多种力量一齐上,以满足造林大发展的需要。

我国将人工林划分为哪几种

根据培育人工林的目的不同,分为用材林、特用经济林、防护林、卫生风景林等林种。各个林种不仅具有不同的国民经济意义,而且还有不同的林学特点。在宅旁、村旁、路旁、水旁及一切空地上零星地成行栽培的各种树种,称为四旁植树。(1) 用材林:为了供应国家社会主义经济建设和人民生产生活所需而栽培的人工林,称为用材林。用材林也是最主要的一个林种。用材林必须具备有利于树高、直径和林分材积的生长以及形成优质树干的群体结构。根据所培育用材的品种和规格不同,又可分为一般用材林和专用用材林等。(2) 经济林:是指生产木材以外的其他林产品,为工业及人民生活提供特种原料或生活资料的人工林。其中有的是利用子实榨油或食用,如油茶、油桐、文冠果、乌桕、核桃、板栗、枣、柿等;有的是利用树液或树皮,如漆树、橡胶、栓皮栎等;有的是利用树叶,如茶树、桑树等;有的地方把水果也列入特用经济林之列。经济林具有很高的经济价值。各种经济林,利用部位不同,树种不同,各有不同的林学特点和栽培技术。(3) 防护林:为了利用森林的防风固沙、保持水土、涵养水源、改造自然等各种有益性能而栽培的人工林,称为防护林。防护林按主要的防护对象不同,又可分为水土保持林、水源涵养林、防风固沙林、护路林、护田林、海防林等。防护林具备有利于防护目的的配置和结构。(4) 薪炭林:生产燃料为主要目的森林。(5) 特种用途林:包括以国防、环境保护、科学实验为主要目的的森林。(6) 四旁植树:指在路旁、水旁、村旁、宅旁进行成行或零星植树,它是与成片造林相对而言的。

用材林分为哪几类,培育目标是什么

(1) 用材林种类:按培育材种的不同可以分为一般用材林和专用用材林。一般用材林主要是生产锯材、枕资等大径级材种,由于林木结构特点不同,往往同时也生产一定数量的中、小径级材种及薪炭材,以满足国民经济和人民生活多方面的需要。专用用材林是专门生产某种特定规格的材种,如矿柱、纤维造纸材、农具用材等。专门生产这些材种的用材林可分别称为矿柱林(坑木林)、纤维造纸林及农具用木林(桑杈林、蜡杆林)等。专用用材林通常在需材厂矿单位附近培育,便于就地取材,降低运输成本,应付突然急需。专用用材林还可按所用材种的工艺要求,选用相应的树种及造林育林措施,提高产量、质量及木材利用率。目前我国的用材林约占全部森林面积的70%,其中大部分为天然林,人工林仅占用材林面积的15%左右。我国的用材林主要分布在东北山地、西南高山及南方山地丘陵地区,这些林区处在江河的中上游地段,特别是西南高山林区,处在长江上游,起着巨大的水源涵养作用。(2) 培育目标:从生产木材的角度来看,用材林的主要目标是生产干材,使之早成材、多成材、成好材,这就是通常所说的速生、丰产、优质。① 速生:林木速生不但可以提早生产急需用材,而且也是提高育林经济效益的重要基础。林木速生潜力很大,成材年龄可以从100多年缩短到40~50年,甚至是10~20年,关键是选择有速生能力的树种及类型,选择适宜的造林地,控制好适宜的造林密度和经营密度。② 丰产:林木丰产与速生既紧密相关又有区别,速生是林木丰产的基础之一,但能否丰产,还要取决于树种是否具有持续速生和密集生长的能力,土壤肥力是否能维持较高水平,以及经营密度是否有利于木材蓄积量的积累等因素。要使林木丰产,还必须采用集约化栽培技术措施。林木的生产潜力也是很大的,可以从一般成熟林分每33公顷蓄积量从100米提高到400~500米。用材林的速生与丰产通常用单位面积材积生长量作为衡量指标。一般成熟阶段用材林的平均生长3量在每年每公顷2~5米,采用林木速生丰产措施以后,可把平均生长3量提高到每年每公顷10~15米,最高的单个林分生长量可达到每年每3公顷30~50米。③ 优质:不同的材质对林木质量的要求不同,如矿柱材要求顺纹、抗压并耐腐;家具材要求木材强度适当,色泽纹理美观,且易于加工;造纸材要求有较高的纤维量,且纤维长、颜色浅等。这些要求都需要在选择树种的时候慎重考虑。培育用材林的质量方面有着一些共同的要求,如树干通直、圆满、少节疤等。这些质量要求取决于树种特性,也与林分的经营密度及混交、修枝等技术有关。

“三北”防护林体系工程

“三北”是指我国的西北、华北和东北西部的风沙地区,“三北”地区历史上曾是水草丰盛、森林茂密的地方。秦汉时期,甘肃省一带“大山乔木,连跨数郡,万里鳞集,茂林荫翳”。元、明时期,陕北、内蒙古的毛乌素沙漠仍是有名的“卧马草地”。西辽河平原的科尔沁沙地,在17世纪还是河湖纵横、草原森林景观。甘肃省中部的永登地区在清朝时仍然呈现“树木参天,清流遍地”的秀丽景象。然而,由于历代兵燹之灾和人为的滥垦乱伐,植被遭到大规模的破坏。随着森林植被的减少,自然面貌日益恶化,大面积水土流失和土地沙化,水旱灾害连年不断,给“三北”人民带来了严重灾害。① 从新疆到黑龙江分布着13 080万公顷沙漠、沙漠化土地和戈壁,有长达5 000余千米的风沙线。“三北”地区约有226个县(旗)遭受风沙危害,受害农田达660多万公顷。大风刮走农田表土、肥料和种子,摧毁庄稼,流沙埋压农田、牧场、村镇,阻断交通。② 黄河流域的黄土高原,水土流失极为严重,流失面积达4 300万公顷,1958~1977年黄河泄洪能力减少一半。30多年来,国家三次加高黄河堤坝,耗资近10亿元,还不能从根本上解决问题。因此,从根本上改变这个地区的面貌,只有加快造林种草,尽快把植被恢复起来。1950年,原东北人民政府曾组织26个县(旗)开展了大规模的防护林建设。1952年,西北地区又在东起陕西榆林,西达甘肃酒泉,长达3 000多千米的土地上营造了防护林。据统计,“三北”地区1949~1977年人工造林保存面积仅505万公顷。显然,这样的造林规模和速度和迅速改变“三北”自然面貌的要求不相符合。为此,1977年农林部林业局提出了营造“三北”防护林体系的规划意见。1978年10省(区)林业厅(局)长会议一致认为,在“三北”地区大规模营造防护林非常必要和迫切。1978年国务院正式决定建设“三北”防护林工程,并纳入国家计划,按照基本建设程序组织施工。“三北”防护林体系建设的目的,就是通过各种生物工程措施,根治风沙、水土流失的危害,改变“三北”地区的自然面貌和经济面貌。整个体系建设分若干期进行。

为什么要进行造林区划

造林工作具有强烈的区域性,不同地区的造林地具有不同的特性,必须选用不同的造林树种和栽培技术措施。从大范围看,东北小兴安岭的红松不能种到南方山地,同样,南方山地的杉木也不能栽到小兴安岭,因为两个地区的热量条件相差太远。即使在较小的范围内,地区性的差别也是很重要的。如湘西南山区是杉木的中心产区之一,而距之不远的湘江两岸的丘陵地区则不同,虽然这里也能生长杉木,但条件要差一些,杉木造林的面积比例应小一些,对选地和造林技术的要求都应更严格一些。又如在华北石质低山地区,油松主要适生于阴坡半阴坡,而在较湿润的辽东山地,油松则在阳坡上生长得更好。为了能因地制宜地开展造林工作,也为了便于总结推广造林经验和科研成果,就有必要进行造林区划。

造林生产的布局不仅要贯彻因地制宜的原则,而且要贯彻适当集中的原则。不同地区的造林工作有不同的方向和任务。如在西北、华北及东北西部的一些水土流失及风沙地区要以营造防护林为主,形成“三北”防护林体系。华北及中原平原地区要以营造农田防护林为主,实现农田林网化。南方丘陵山地则以营造速生用材林及经济林为主,建立速生用材林基地及经济林基地。建立各种林业生产基地,进行集中的专业化生产,这有利于实行机械化,也有利于推广使用各项科学技术新成就,是实现林业现代化的一项重要措施。造林区划就是实行林业生产区域化、专业化的一项基础工作,也是造林规划设计的一项基础工作。

森林立地质量评价方法

评价立地质量的方法很多,可分为两大类,即直接评定法和间接评定法。(1) 直接评定法:指直接用林分的收获量和生长量的数据来评定立地质量。

① 根据林分蓄积量(或收获量)进行立地质量评定。林分蓄积量是用材林经营中最关键的指标之一,直接利用林分蓄积量评定立地质量既直观又实用。但是,由于影响林分蓄积量的因子不仅仅是立地质量,因此,采用这种方法时应将林分换算到某一相同密度状态下才有效,否则,评定结果就是难以置信的。另外,这种评定方法一般适用于同龄林。

② 根据林分高进行立地质量评定。对于许多树种,生长在立地质量好的林地上,其树高生长快。换句话说,对于这些树种,材积生产潜力与树高生长成正相关。在同龄林中,材积生产潜力与树高生长之间的关系,受林分密度和间伐的影响不大,因此,根据林分高估计立地质量,视作评定立地质量的一种最为常用且行之有效的方法。在利用林分高评定立地质量的方法中,又分为地位级法和地位指数法。(2) 间接评定法:间接评定法是指根据构成立地质量的因子特性或相关植被类型的生长潜力来评定立地质量的方法。具体方法如下:

① 根据上层木树种间的关系评定立地质量。在立地质量评定中,在无林地和宜林地上只能采用间接的方法评定该树种在此立地上的立地质量。如,在某一立地上现时生长着马尾松,欲知道在马尾松被采伐后营造杉木林的生长潜力,可以利用上层木树种间的关系进行立地质量评定,具体做法是利用现有树种的林分优势木平均高(或林分平均高)之间的回归关系,利用现有林分的地位指数(或地位级)推算所评定树种在同样立地上所具有的树高生长能力。采用这种方法的前提是所评定的树种的生长型和现实林分主要树种的生长型之间存在着密切的关系,最普通的关系为两个树种的地位指数之间呈线性关系。

② 多元地位指数法。多元地位指数法主要是用以评定无林地的立地质量,这种方法是利用地位指数与立地因子之间的关系建立多元回归方程,然后用以评价该树种在宜林地上的生长潜力。

③ 植被指示法。人类很早就认识到,一定的植物生长于一定的环境之中,因此,可以利用植被类型评定立地质量。在实际工作中,一般将林下地被某些指示植物及其林分特征结合起来,从而较准确地评定立地质量。在利用植被组成、结构等特征进行立地质量评定中,以芬兰林学家Cajander(1926)所倡导的森林立地类型分类和美国林学家Daubenmire(1968)提出的生境类型分类为代表。前者是以林下植物种作为立地分类的基础,后者则是强调整个群落对立地的指示作用作为立地分类的基础。

何谓森林立地类型,怎样划分

(1) 立地条件类型的概念:在一定的造林地区(造林类型区)内,虽然大气候和地貌类型基本一致,但不同的造林地仍有很大差异,表现在不同的地形部位,具有不同的小气候、土壤、水文、植被条件及其他环境状况。

立地条件主要是指造林地的气候和土壤,即造林地能够供给林木以光照、热量、水分和养分等所有条件的综合。立地条件类型(森林植物条件类型)是指具有相同立地条件的许多地段的总和。

研究立地条件,必须遵循森林与环境相互对立、相互依存的矛盾统一观点。在根据造林地气候条件和土壤条件划分立地条件类型时,还应根据森林植物生长的效果来判断。正确地划分立地条件类型对造林工作是十分重要的。在一般情况下,同一立地条件类型适宜特性相近的造林树种,并可采取大致相同的造林技术措施,因而立地条件类型的划分,能够为造林规划设计和提高造林质量提供科学依据。(2) 立地条件类型划分的方法:划分立地条件类型是一种科学地认识立地条件的方法。我国目前广泛采用的是按主导环境因子划分立地条件类型。由于各种环境因子和人类经济活动的差异,都不同程度地影响着立地条件的变化,因而在任何地区将不会出现两个绝对相同的立地条件。

尽管在自然界,立地条件是非常复杂的,但其相互影响和相互制约的过程中,存在一定的规律性。例如大气温度和湿度随着地理位置、海拔高度、坡向等不同而有规律性变化,土壤中养分的多少则取决于土壤的土层厚度、机械组成、发育程度和成土母质性状等。在构成立地条件的因子中,必然有主导因子和从属因子之分,可以根据各个地区的特点,从立地条件的总体中抽出几个主要作用的因子作为划分立地条件类型的依据。不同的地区大致可以根据下列因子来划分:山区、丘陵区主要以坡向、坡位、坡度、海拔、土层厚度、石砾含量、基岩及成土母质、腐殖质层厚度、有机质含量、土壤水分条件、土壤酸度等划分。平原区主要以土壤种类、机械组成、地下水位、盐碱化程度等划分。侵蚀地区按地形部位、坡向、坡度、侵蚀程度、生草化程度、土壤种类、土壤层厚度等划分。沙区主要以沙地类型、机械组成、植物被覆情况、地下水位、盐碱化程度等划分。滩地主要以地形部位、淹没深度、淹没时间长短等划分。

适地适树的内容、途径及其标准

(1) 适地适树的概念:适地适树就是使造林树种的生物学、生态学特性和造林地的立地条件相适应,以充分发挥生产潜力,达到该立地条件在当前技术经济条件下可能取得的高产水平。适地适树是因地制宜原则在造林树种选择上的体现,是造林工作的一项基本原则。

适地适树的概念与要求和林业生产的科技水平有密切关系,现代的“适地适树”概念中的“树”,已经不是停留在树种的水平上,还应做到与同一树种中的类型(地理种源、生态类型)、品种、无性系与立地条件相适应。

适地适树是相对的、变动的。“地”和“树”之间既不可能有绝对的融洽和适应,也不可能达到永久的平衡。地和树的适应,是指它们之间在森林培育的过程中是比较协调的,能够产生人们期望的经济效果,可以达到培育目的。在这一前提下,并不排除在森林培育的某个阶段或某些方面会产生相互矛盾,这些矛盾需要通过人为的措施加以协调。(2) 适地适树的标准:虽然适地适树是个相对的概念,但衡量是否达到适地适树应该有个标准。对于用材林树种来说,起码要达到成活、成林、成材,还要有一定的稳定性,即对间歇性灾害有一定的抵抗能力。从成材的要求出发,还应该有一个数量标准。衡量适地适树的数量标准有三个:第一是某个树种在各种立地条件下的立地指数,第二是平均材积生长量,第三是立地期望值。

① 立地指数与树种选择。立地指数能够较好地反映立地性能与树种生长之间的关系,如果能够通过调查计算,了解树种在各种立地条件下的立地指数,尤其是把不同树种在同一立地条件下的立地指数进行比较,就可以较客观地选择树种。

用立地指数判断适地适树的方法也有缺陷,因为它还不能直接说明人工林的产量水平。不同的树种,由于树高与胸径和行数的关系不同,单位面积上可容纳的株数不同,因此,立地指数与产量之间的关系也是不同的。

② 材积生长量与树种选择。平均材积生长量也是衡量适地适树的指标。一个树种在达到成熟收获时的平均材积生长量,不仅决定于立地条件,也决定于密度范围和经营技术水平,因而用它来作为衡量指标就比较复杂。把密度规定在能够达到高产的范围内,针对一定的经营水平研究不同立地条件下的人工林产量变化,也能够鲜明地反映出立地条件的影响,从而为制定适地适树方案提供依据。

③ 立地期望值与树种选择。由于不同树种采伐年龄、培育费用、成材价格等方面的不同,树种的地位指数或蓄积指标还难以从经济效益方面反映林地立地的产出高低,有人在立地经济评价指标中设计了立地期望值指导树种选择。杨继镐等(1993)在评价太行山立地质量和进行树种选择时就使用了这种方法。(3) 适地适树的途径和方法:适地适树的途径是多种多样的,但可以归纳为两条:第一条是选择,包括选地适树和选树适地;第二条是改造,包括改地适树和改树适地。

所谓选地适树,就是根据当地的气候土壤条件确定了主栽品种或拟发展的造林树种后,选择适合的造林地。选树适地是在确定了造林地之后,根据立地条件选择适合的造林树种。

所谓改树适地,是在树种某些方面不太适应立地的情况下,通过选种、引种驯化、育种等手段改变树种的某些特性使之能够适应立地。例如,通过育种的方法,增强树种的耐旱性、耐寒性或抗盐碱的性能,以适应在高寒、干旱或盐渍化的造林地上生长。所谓改地适树,就是当立地不很适应造林树种时,通过整地、施肥、灌溉、树种混交、土壤管理等措施改变造林地的生长环境,使之适应树种生长。通过高台整地减少积水,或排除土壤中过多的水分,使一些不太耐水湿的树种可以在水湿地上顺利生长。(4) 适地适树方案的确定:在全面调查研究和充分分析的基础上,需要把造林目的和适地适树的要求结合起来统筹安排。在一个经营单位内,同一种立地条件可能有几个适宜的树种,同一个树种也可能适用于几种立地条件,要经过比较,将其中最适生、最高产、经济价值最大的树种列为主要造林树种;而将其他树种,如经济价值很高但要求条件过于苛刻,或适应性很强但经济价值较低的树种列为次要造林树种。根据经营方针、林种比例及立地条件特点,选定为主要造林树种的是少数几个最适合的树种。但要注意,在一个经营单位内,树种也不能太单调,要把速生树种和珍贵树种、针叶树种和阔叶树种、对立地条件要求严格的树种和广域性树种适当地搭配起来,确定各树种适宜的比例,使树种选择方案既能发挥多种立地条件的综合生产潜力,又能满足国民经济多方面的要求。

造林密度对林木生长发育的影响

造林密度,指造林地上单位面积栽植点或播种穴的数量,又称初植密度,通常以株或穴为计量单位。造林密度对林木生长发育有很大影响。(1) 密度对树冠的影响:密度较大的林分,树冠之间相互抑制作用发生较早;密度较小的林分,林木的树冠之间发生作用较迟。密度较大的林分林木平均冠幅较小;密度较小的林分林木平均冠幅较大。(2) 密度对胸径生长的影响:一般来说,林木的平均胸径随密度的增加而递减。但是这种关系随林分年龄增长而有所变化。在幼龄阶段,由于不同密度林分平均单株叶面积差异不大,因而平均胸径差异不显著。随着林龄的增长,不同密度林分的平均冠幅差异扩大,平均胸径大小才日趋悬殊。(3) 密度对树高生长的影响:在林分生长发育的不同阶段有不同的表现。幼林时期,较密的林分郁闭较早,树高生长优于较稀林分,随林分增长,不同密度林分相继达到郁闭,都形成森林环境,这时各密度林分的平均高不会有显著差异。对于过密的林分,其高生长常因立木对光照和其他主要生长因子的竞争而受到阻碍,平均高反而较小。(4) 密度对材积生长的影响:造林密度对单株材积生长的影响,和它对胸径生长的影响完全一致,即林分的平均单株材积是随密度增加而递减的。在年龄较大的林分中这种趋势更明显。至于单位面积上的蓄积量,它受单株材积和单位面积上株数两个因子所制约。一般幼龄林阶段,单位面积上的株数对单位面积上的产量起主导作用,即随密度增加而增加,但密度达到一定限度,蓄积量就稳定在一定的水平上,密度继续增加,蓄积量反而下降。在林分发育的后期,林分的平均单株材积将逐渐起主导作用,较稀疏林分的总蓄积量反而逐渐赶上或超过较密林分。某些速生阳性树种,单位面积上的株数所起主导作用时间较短,消失的较早,而一些慢生阴性树种,单位面积上的株数对单位面积总产量的影响持续时间较长。(5) 密度对生物量的影响:一般在幼龄阶段,树干、枝、叶等干物质产量随密度增加而增加,到一定年龄后,生物产量就保持在一定水平上,林分密度过大,则产量反而降低。(6) 密度对材积的影响:密度较大的林分,个体之间相互遮阴,侧枝受光条件差,枝条发育较纤弱,自然整枝较好,树干上节疤少而小;密度较小的林分,林木受光条件好,侧枝较发达、粗壮,自然整枝差,树干上节疤多而大,影响材质。树木个体间距大小对树干木材比重有一定的影响,这种影响随林分的密度增加而增大,较密林分树干的晚材占木材的比例比较稀疏林分大。尖削度是衡量木材质量的又一标准,它同样受到密度影响,一般树干尖削度随密度增加而递减,侧枝发达的树种更是如此。

怎样确定造林密度

确定造林密度,须考虑以下原则:(1) 经营目的:林种和材种不同,采用的密度也不同。用材林的造林密度因材种而异,培育大径材宜稀植,或先密后稀,适时适量间伐,调节密度。培育中、小径材密度大些。薪炭材应密植。防护林造林要求特殊结构,造林密度应根据防护效能而定,以防风为主的农田防护林一般采用疏透结构为好。水土保持林要求迅速覆盖地面,林下能形成较厚的枯落物层,造林密度应大些。特用经济林以生产其他林产品为目的,一般造林密度不宜过大,特别是以生产果实为目的时,应以最大冠幅发育程度来确定密度,使林冠获得充分光照而达到高产。(2) 造林树种:各树种的生物学特性不同,对光照及其他立地因子要求各异,必须根据不同树种特性作出选择。阳性树种,生长迅速,必须适当稀植,但某些阳性树种,在稀植情况下影响干形,则应适当加大密度,以利干形的培养,要适时间伐。冠形开阔树种,密植影响生长,窄冠树种稀植影响产量。(3) 立地条件:立地条件较好,能够给林木生长提供充足的水肥,林分则速生,造林密度宜小;相反立地条件较差,密度可大些。(4) 经营状况:交通不便,劳力缺乏,小径材无销路的地区,造林密度宜小,初植密度就是将来的成林密度。交通方便,缺林少材,小径材需要量大的地区,可采用较大密度,在育林过程中及时间伐,调节密度,促进生长,并可取得部分小径材,以增加经济收入。

如何选择造林方法

造林方法按使用的造林材料不同,可分为植苗造林、播种造林和分殖造林。(1) 植苗造林:亦称植树造林,将已经形成根系和茎干的苗木栽于造林地。这是应用最广的一种造林方法。主要的植苗方法有穴状植苗法、窄缝植苗法和植生组植苗法。这种方法的特点是苗木具有完整的根系,栽植后恢复较快,对杂草、干旱等不良因子的抵抗力较强,一般不受树种和立地条件的限制,可以广泛应用。

为了保证造林的成活,必须对造林苗木进行分级和选择,选用生育健壮、根系发达、掘取状态良好的苗木。地径和高度不够,木质化程度很低,侧根过少,地上和地下部分发育极不平衡,伤根劈裂,霉烂以及没有顶芽的针叶树等不符合规格的苗木,不能用于造林。必须加强对苗木的管理,保护好苗根,缩短从起苗到栽苗的时间,确保苗木根系湿润。栽植时要做到深浅适宜,根系舒展,埋土深度要高于苗茎地际部2~4厘米,根土密接。(2) 播种造林:又称直播造林,是把乔、灌木的种子直接播种于造林地的造林方法。这种方法要求造林地的土壤条件好,水分适宜,自然灾害少,一般用于直根性树种的大、中粒种子,如栎类、核桃、胡桃楸、水曲柳、黄榆等。直播造林虽工序简便,但用种量很大,造林后的幼林抚育费工,不符合良种壮苗要求,因此,应用范围较小。直播造林又分为穴播、缝播、块状密植、飞播(飞机播种)等。(3) 分殖造林:利用树木的营养器官,如茎(或枝条)、根、地下茎等直接插入造林地的造林方法。分为插条造林、埋干造林和分根造林等。

如何确定营造纯林还是混交林

决定营造混交林还是纯林是个比较复杂的问题,因为它不但要遵循生物学的规律,而且受经济规律的制约,尤其是在我国现今实行商品经济的条件下,更不能脱离商品生产机制和市场的约束。一般认为,可根据下列情况决定营造纯林还是混交林。(1) 培育速生丰产用材林、短轮伐期工业用材林及经济林,为早期成材,或增加结实面积,便于经营管理,可营造纯林。如果强调发挥更大的防护作用和观赏价值,则应营造混交林。(2) 生产中小径级木材,培育周期短或较短,可以营造纯林;反之,为了生产中大径级木材,则需培育混交林,以充分利用种间良好关系,持续地稳定生产。(3) 造林地区和造林立地条件极端严酷或特殊(如严寒、盐碱、水湿、贫瘠、干旱等)的地方,一般仅有少数适应性强的树种可以生存,在这种情况下,只能营造纯林。除此以外的立地条件都可以营造混交林。(4) 某些直干性强、生长稳定、天然整枝性能良好的树种,一般无需通过混交来改善树木的干形,可营造纯林,当然此类树种也可以营造混交林。(5) 木材销路畅通,并预测一个时期内社会对木材需求量不可能发生变化时,应营造纯林,以便大量快速地向市场提供木材商品。但是应该看到,当市场需求材种方向发生改变时,混交林更易于适应这种变化了的形势,而不至因某一树种木材滞销而减少收入。(6) 由于资金不足或打算减少造林投资,以便集中采伐,集中销售,降低木材成本,可营造纯林,因为纯林的生产周期短,有利于资金周转。如果资金充裕,劳力充足,则可以营造混交林。(7) 营造混交林的经验不足,大面积发展可能造成严重不良后果的,可先营造纯林,待有了一定把握后再营造混交林。(8) 某些树种的人工纯林病虫害过于严重,又不易防治时,可营造混交林。

如何选择混交树种

在营造混交林时,需要为已经确定的主要树种选择混交树种。混交树种一般是指伴生树种和灌木树种,只有采用乔木混交类型时,其含义才包括相互混交的主要树种。选择适宜的混交树种,是发挥混交作用及调节种间关系的重要手段,对保证人工林顺利成林,增强稳定性,实现速生丰产具有重要意义。如果混交树种选择不当,有时会被主要树种从林中排挤出去,更多的可能是压抑或替代主要树种,使培育混交林的目的落空。

选择混交树种,原则上要在考虑混交树种本身适地适树的前提下,能够最大限度地发挥辅佐、护土和改土效能,给主要树种创造以某种有利作用为主的生长环境。混交树种一般可参考如下具体条件进行选择。(1) 混交树种应具有与主要树种不同的生态要求、不同的生长特点和不同的根系类型,以便使各树种关系融洽,彼此协调一致。混交树种最好是耐阴或较耐阴、生长速度较慢的树种。如果主要树种比较耐阴,也可以选择喜光树种与之混交。(2) 混交树种应有较高的经济价值和美化价值,即除辅佐、护土和改土作用外,也可以提供木材及其他林产品,美化周围环境。(3) 混交树种最好具有较强的耐火和抗病虫害的特性,尤其是不应与主要树种有共同的病虫害。(4) 混交树种最好与主要树种大体在预定的轮伐期内同时成熟,以便合理地组织主伐更新,降低木材生产成本。(5) 混交树种最好是萌芽力强、繁殖容易的树种,以利采种育苗、造林更新,以及实施调节种间关系后仍然可以恢复成林。

近年来,我国各地营造混交林积累的经验很多,可以作为选择混交树种的依据。南方混交效果较好的有:杉木与马尾松、香樟、柳杉、木荷、檫树、火力楠、毛竹等;马尾松与杉木、栎类、栲类、木荷、台湾相思、红椎(赤黎)、柠檬桉等;桉树与大叶相思、台湾相思、木麻黄、新银合欢等。北方混交效果较好的有:红松与水曲柳、胡桃楸、赤杨、紫椴、黄波罗、色木、柞树等;落叶松与云杉、红松、樟子松、桦树、山杨、水曲柳、胡枝子等;油松与侧柏、栎类、刺槐、元宝枫、椴树、山杨、紫穗槐、沙棘、胡枝子等。

选择混交树种的具体做法:一般可在主要树种确定后,根据混交的目的和要求,参照现在树种混交经验和树种的生物学特性,提出一些可能与之混交的树种,分析它们与主要树种之间可能发生的关系,最后加以确定。在缺乏经验的地方,可从附近地区天然林的组成中借鉴。

混交方法

混交方法是指参加混交的各树种在造林地上的排列形式。混交方法不同,种间关系特点和林分生长状况就不同。常用的混交方法有下列几种。(1) 星状混交:是将一树种的少量植株点状分散,与他树种的大量植株栽种在一起的混交方法,或栽植成行内隔株(或多株)与栽植成行状、带状的他树种相混交的方法。这种混交方法,既能满足某些喜光树种扩展树冠的要求,又能为其他树种创造良好的生长条件,种间关系比较融洽,经常可以获得较好的混交效果。据浙江林学院许绍远等在临安、建德县的研究,以星状混交方法营造的杉木、檫木混交林,檫木在幼龄阶段可以为较耐阴的杉木庇荫,促进其生长,至近熟林时期,檫木的树高略大于杉木,且树冠保持圆形不偏冠,又可给较喜光的杉木形成侧方遮蔽,因而单位面积蓄积量提高,木材材质良好。

目前星状混交应用的树种有:杉木或锥栗造林,零星均匀地栽植少量檫木;刺槐造林,适当混交一些杨树;马桑造林,稀疏地栽植若干柏木等。(2) 株间混交:又称行内混交、隔株混交,是在同一种植行内隔株种植两个以上树种的混交方法。这种混交方法,不同树种间开始出现相互影响的时间较早,如果树种搭配适当,能较快地产生辅佐等作用,种间关系以有利作用为主;若树种搭配不当,种间矛盾比较尖锐。这种混交方法,造林施工较麻烦,但对种间关系比较融洽的树种仍有一定的实用价值。一般多用于乔灌木混交类型。(3) 行间混交:又称隔行混交,是一树种的单行与另一树种的单行依次栽植的混交方法。这种混交方法,树种间的有利或有害作用一般多在人工林郁闭以后才明显地出现。种间矛盾比株间混交容易调节,施工也较简单,是常用的一种混交方法。适用于乔灌木混交类型或主伴混交类型。(4) 带状混交:是一个树种连续种植3行以上构成的“带”,与另一个树种构成的“带”依次种植的混交方法。带状混交的各树种种间关系最先出现在相邻两带的边行,带内各行种间关系则出现较迟。这样可以防止在造林之初就发生一个树种被另一个树种压抑的情况,良好的混交效果一般多出现在林分生长的后期。带状混交的种间关系容易调节,栽植、管理也都较方便。适用于矛盾较大、初期生长速度悬殊的乔木树种混交,也适用于乔木与耐阴亚乔木树种混交,但可将伴生树种改栽单行。这种介于带状和行间混交之间的过渡类型,称为行带状混交。它的优点是,保证主要树种的优势,削弱伴生树种(或主要树种)过强的竞争能力。(5) 块状混交:又叫团状混交,将每个树种栽成一小片,不同树种的小片依次配置的混交方法。一般分成规则的块状混交和不规则的块状混交两种。规则的块状混交,是将平坦或坡面整齐的造林地,划分为正方形或长方形的块状地,然后在每一块状地上按一定的株行距栽植同一树种,相邻的块状地块栽植另一树种。块状地的面积,原则上不小于成熟林中每株林木占有的平均营养面积,一般边长可为5~10米。不规则的块状混交是山地造林时,按小地形的变化,分别有间隔地成块栽植不同树种。这样既可以使不同树种混交,又能够因地制宜地安排造林树种。块状地的面积目前尚无严格规定,一般多主张以稍大为宜。

块状混交可以有效地利用种内和种间的有利关系,满足幼年时期喜欢丛生的某些针叶树种的要求,待林木长大以后,各树种均占有适当的营养空间,种间关系融洽,混交的作用明显,这样就显得比纯林优越了。块状混交造林施工比较方便,适用于矛盾较大的主要树种与主要树种混交,也可用于幼龄纯林改造成混交林,或低价值林分改造。(6) 植生组混交:是种植点为群状配置时,在一小块地上密集种植同一树种,与相距较远的密集种植另一树种的小块状地相混交的方法。这种混交方法,块状地内为同一树种,具有群状配置的优点,块状地间距较大,种间相互作用出现很迟,且种间关系容易调节,但造林施工比较麻烦。一般应用不很普遍,多用于人工更新、次生林改造及治沙造林等。

混交比例

混交比例是指造林时每一树种的株数占混交林总株数的百分比。一树种在混交林中所占比例的大小,直接关系到种间关系的发展趋向、林木生长状况及混交的最终效益。据赵本虎等在四川叙永县调查,两片每公顷均为2 700株的9年生杉木、香樟混交林,因混交比例不同,3蓄积量明显不同。其中2行杉木与1行香樟混交的,蓄积量为122.7米,3而7行杉木与1行香樟混交的,蓄积量仅为101.7米。

一般在自然状态下,竞争力强的树种会随着时间的推移逐渐“战胜”竞争力弱的树种,成为混交林的主宰,竞争力弱的树种则处于不断被排挤、淘汰的境遇,数量越来越少,严重的可能在林中完全绝迹。竞争力强只是个体生存下来的前提,要成为优势树种,还要有一定的数量基础。通过调节混交比例,既可防止竞争力强的树种过分排挤其他树种,又可使竞争力弱的树种保持一定数量,从而有利于形成稳定的混交林。

确定混交林比例时,应预估林分未来树种组成比例的可能变化,注意保证主要树种始终占优势。在一般情况下,主要树种的混交比例应大些,但速生、喜光的乔木树种,可在不降低产量的条件下,适当缩小混交比例。混交树种所占比例,应以有利于主要树种为原则,依树种、立地条件及混交方法等而异。竞争力强的树种,混交比例不宜过大,以免压抑主要树种,反之,则可适当增加。立地条件优越的地方,混交树种所占比例不宜太大,其中伴生树种应多于灌木树种;立地条件恶劣的地方,可以不用或少用伴生树种,而适当增加灌木树种的比重。群团状的混交方法混交树种所占比例较小,行状或单株的混交方法比例通常较大。一般地说,在造林初期伴生树种或灌木树种的混交比例应占全林总株数的20%~50%。

混交林的培育措施

营造和培育人工混交林的关键,在于正确地处理好不同树种的种间关系,使主要树种尽可能多受益,少受害。因此,在整个育林过程中,每项技术措施都应围绕兴利避害这个中心。造林前,要在慎重选择主要树种的基础上,确定合适的混交方法、混交比例及配置方式,预防种间不利作用的发生,以确保较长时间地保持有利作用。

造林时,可以通过控制造林时间、造林方法、苗木年龄和株行距等措施,调节树种种间关系。为了缩小不同树种生长速度上的差异,可以错开年限,分期造林,或采用不同年龄的苗木,以及根据具体情况进行播种造林或植苗造林等。近年的研究证明,生长速度相差过于悬殊的树种、耐阴性显著不同的树种,采用相隔时间或长或短的分期造林方法,常常可以收到良好的效果。如营造柠檬桉、窿缘桉等喜光速生树种的混交林,可以先期以较稀的密度造林,待形成林冠能够遮蔽地面时,再在林内栽培红椎、樟树、木荷等耐阴树种,使这些树种得到适当庇荫,并居于林冠下层,发挥其各方面的混交效益。当两树种种间矛盾过于尖锐而又需要混交时,可引入第三个树种(缓冲树种、改良土壤树种等),缓解两树种的敌对态势,或推迟其有害作用的出现时间。缓冲树种一般多为灌木树种。

在林分生长过程中,不同树种的种间关系更趋复杂,对地上和地下营养空间的争夺也日渐激烈。为了避免或消除此种竞争可能带来的不利影响,更好地发挥种间的有利作用,需要采取措施进行人为干涉。一般当次要树种生长速度超过主要树种,由于树高、冠幅过大造成光照不足抑制主要树种生长时,可以采取平茬、修枝、抚育伐等措施进行调节,也可以采用环剥、去顶、断根和化学药剂抑杀等方法加以处理。环剥是削弱次要树种的生长势,或使其枯死的一种技术措施。这一措施不会剧烈地改变林内环境,也不会伤害主要树种。去顶是抑制次要树种的高生长,促进冠幅增大,更好地发挥辅佐作用的一项技术措施。环剥和去顶可全年进行。断根是截断次要树种的部分根系,抑制其旺盛生长的一项技术措施,一般可在生长季中进行。当次要树种与主要树种对土壤养分、水分竞争激烈时,可以采取施肥、灌溉、松土以及间作等措施,以不同程度地满足树种的生态要求,推迟种间尖锐矛盾的发生时间,缓和矛盾的激烈程度。

幼林抚育的措施

幼林抚育,指由造林开始到成林之前所进行的改善土壤条件,促进幼树生长的技术措施。造林初期,树木幼小,根系浅,不仅生长比较缓慢,而且对各种不良环境因子的抵抗力弱,成活处于不稳定状态。因此,加强抚育管理,对保证苗木成活,促进林木生长,及时郁闭成林,具有重要作用。(1) 土壤管理:对造林地的土壤及其植被(主要是草本,有时包括灌木)直接进行人为干涉,包括除草、灌溉、施肥等。

① 除草和松土可以改善幼树成活和生长所必需的水分、养分、空气、温度、光照条件。除草和松土经常结合进行。一般可从造林开始到幼林郁闭为止,进行3~5年或更长时间。但条件较好的幼林地,也可进行到幼林高度超过草层高度(0.5米以上)时停止。培育速生丰产林或经济林,一般需要长期进行。除草和松土时间,应根据幼树生长发育特点和土壤水分、养分动态及杂草生活习性等综合考虑确定,一般宜在生长的前中期进行,每年的第一次除草松土,应尽量提早。除草松土的次数,一般应随林龄的增大而减小,即造林后1~2年每年2~3次,以后可逐渐减少到每年1~2次。除草松土的方式,应与整地方式相适应,采用穴状(块状)、带状或全面抚育。除草松土的深度,应根据苗木或幼树表层根系分布状况确定,掌握冠幅内浅,冠幅外深;坡地浅,平地深;造林当年浅,以后逐渐加深的原则,一般深度在5~15厘米之间,对根系再生能力强的树种(如杨、榆、樟树、杉树等),深度可达20厘米。除草松土多用手工作业,劳动强度大,有条件地区应实行机械化作业,并积极发展化学灭草。

② 灌溉和施肥可以直接改善土壤水肥状态,对提高造林成活率、促进幼林生长具有显著作用。但由于技术经济条件的限制,目前这些措施仅限于在培育经济林、速生丰产林时应用或在干旱地区应用。灌溉可与栽植(或播种)同时进行,成活以后,可在每年生长开始的前期进行,但春旱明显的地区也可进行秋灌(或浇封冻水)。灌溉量因主要根群分布深度而不同,一般应使浸润深度范围的土壤含水量达到田间持水量的60%以上。灌溉的次数和间隔期随当地的降水量、蒸发速度、天气状况以及林龄和土壤条件不同,一般可采取量多次少的方法,即增加每次的灌溉量,以延长间隔期,减少灌溉次数。灌溉的方法主要有漫灌、畦灌、穴灌三种。灌溉后应及时松土,以减少水分蒸发。在湖区或低湿的造林地,要注意排水。(2) 幼树管理:对苗木或幼树进行间苗、平茬和除蘖等。

① 间苗,即间除播种或种植造林过于稠密苗木。造林后随苗木的生长,植株对生长空间相互竞争,开始出现分化,如不及时加以调节,势必造成相互抑制,影响正常生长,而间苗正是协调植株在生长空间上矛盾的一项技术措施。立地条件好、生长快而又喜光树种,同穴苗木较密的,间苗时间宜早些,强度也应大些;反之,则宜晚些,强度也可以小些。间苗按照留优去劣、适当照顾距离的原则进行,次数不宜过多。具体时间以树木停止生长季节为好。

② 平茬,即在幼林生长过程中截去幼树地上部分,重新萌发新枝条。平茬的作用是提高树木的干材形质,形成高大通直的主干,改善某些树种因遭受机械损伤或自然灾害而生长不良的植株的干形,促进灌木增加萌蘖数量,扩大冠幅,形成浓密树丛,调节混交林中不同树种的种间关系等。平茬的时间一般在秋季树木进入休眠状态之前进行。乔木将地上部分紧贴地表切除,灌木可略高于根颈。生出萌条后,乔木可选留一株生长旺盛的萌条培养成为主干,其余萌条应及时除掉。

③ 除蘖,即除去某些树种植苗或截干造林后,从根颈附近所生出的萌蘖条。除蘖的作用是:减少养分消耗,保证主干的速生,培育圆满、通直的干形,提高材质。多适用于萌蘖力强的树种,如杉木、刺槐、泡桐、樟树等。方法是在萌蘖条基部尚未木质化前,结合抚育及时抹去。除萌后应培土,以抑制萌条再生。除萌有的需要反复进行数年。

森林应怎样施肥

施肥是提高土壤肥力,改善林木营养状况和促进林木生长的营林措施。目的在于增加林木生物量的积累,促进开花结实,缩短成材年限等。贫瘠的土壤不能满足林木对养分的需要,限制林木生长,需要通过施肥补充养分。

德国最早重视林木对营养元素的需要和林地营养元素的循环,发现长期从林地收走枯枝落叶会使森林生产力急剧下降,并开始对林木进行施肥试验。20世纪50年代以前,世界各国对林木施肥只限于小面积试验。50年代以后,世界木材消耗量不断增加,森林面积不断减小,木材供应日趋紧张。为了在更短的时间内获得更多的木材,于是对林木实行集约经营,而施肥则是重要措施。同时,化肥工业的发展为林木施肥创造了条件。

在我国,随着营林集约经营水平的提高,林木施肥面积逐年增加,但仅限于人工林。在平原地区栽培杨树和泡桐等速生丰产林,施肥是不可缺少的措施。此外,杉树、桉树、毛竹、油茶、油桐、橡胶树、核桃树和文冠果等用材林和经济林,凡是集约经营的都普遍施肥。

林木施肥与气候和土壤条件、树种、林龄及营林措施(如中耕、除草、灌溉和疏伐等)都有紧密关系。合理的林木施肥应根据这些因素,确定有机肥和化肥的配合、各种营养元素化肥的比例、化肥的品种、施肥量、适宜的施肥期和施肥方法,以提高肥料的利用率和经济效益。① 幼树施肥:亦称第一期施肥,目的在于提高造林成活率,促进幼树生长,使林木提前郁闭,节省除草费用。具体方法:造林时结合整地施有机肥作基肥,有时掺入过磷酸钙等磷肥;或在造林后,在幼树四周开浅沟施入氮肥或氮、磷、钾复合肥。施肥量随幼树生长情况逐年增加。幼树施肥应与松土除草结合,防止杂草争夺养料。造林后头几年,在幼林行间播种苕子、田菁、草木樨等绿肥作物,在开花初期翻入土壤作肥料,称为压青。② 成林施肥:亦称第二期施肥。目的在于增加枝叶量,使光合效率提高,增大林分的生长量。③ 近熟林施肥:亦称第三期施肥。采伐前5~10年进行,以增进木材为目的。优点是投资回收快,获利早。

林木缺乏必要的营养元素会产生营养缺乏症。合理的林木施肥应该了解林木各种营养元素盈亏的程度,然后根据具体情况确定各种肥料的用量,既要避免因过量施肥造成浪费和危害,又要防止因施肥不足或营养元素的不平衡而影响增产。营养诊断主要有树叶分析、土壤分析、缺素症状鉴定、盆栽试验和林木施肥试验等方法。林木叶片内各种营养元素的含量可以清楚地反映土壤和林木体内这些营养元素的盈亏。叶分析是常用的营养诊断方法,若与土壤分析和林木施肥试验等相配合,效果更好。林木缺乏营养在缺素症出现前就已经影响生长,但不易察觉。林木营养诊断可以及时地发现缺素状况,便于通过施肥调整某营养元素的不足。

树木生物固氮

生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮还原成氨的过程。固氮微生物包括共生固氮微生物和自生固氮微生物两种类型,在固氮酶的催化下,它们均能将大气中分子态的N2转化为化合态的NH3。生物固氮机制的阐明,对于解决作物增产和氮肥的大量使用所带来的水体富营养化等问题具有重大意义。

固氮植物,尤其是一些多用途固氮植物的作用具体表现在:① 固氮植物能增加生物多样性。阔叶固氮植物旱冬瓜等与松树形成针阔混交林,不仅使目的树种由一种变成多种,而且由于阔叶树叶片分解后提供的养分使林下植物种类变得更加丰富,从而使生物多样性得以提高。② 改善土壤结构和肥力,防止水土流失。固氮植物分解后产生较多的腐殖质和矿质元素,使土壤结构得以改善。此外根部固定的氮素为微生物和其他生物提供了充足的氮素营养,其他生物的繁衍也达到了固定土壤、防止水土流失的作用。③ 缓解农林之间的矛盾,许多固氮植物的叶片可作饲料,而且一些豆科植物具有很强的萌发能力,可为当地群众提供大量的薪材。④ 固氮植物的加入还可以使森林发病率和其他受害程度降低,从而增加森林的稳定性。

所有的森林中都存在生物固氮。固氮量与森林生长的需要量相比又显得微不足道。如能在营林过程中混交一些固氮树种,那么,固氮量就可以与森林的吸收量相差无几。这就是为什么在生物固氮被发现仅仅几年后的1894年,人们就开始利用羽扇豆的生物固氮来加快松树的生长。时隔一个世纪后的今天,生物固氮已被广泛应用于造林工作中。

森林中重要的固氮生物分自生和共生两类。第一类为自生固氮生物,原核生物和藻类能单独生存并进行固氮作用。蓝绿藻能进行光合作用,并利用太阳能进行氮素固定,它通过厚壁的异型细胞保护固氮酶不接触氧气,使固氮作用顺利进行。第二类为共生固氮生物,一些单细胞的细菌如梭菌属和固氮菌属等,可以通过分解有机质获得能量进行固氮。有些细菌主要集中于根际,从植物根区获得能量,这种情况叫联合固氮。另外一种更发达的共生固氮系统就是在植物根上形成根瘤,让细菌或放线菌寄生其中,这种共生系统通过寄主植物给内生菌提供能量,植物本身又获得一个内部的氮素供给,二者相得益彰。

据统计,固氮树种达1 500种。Brewbaker曾选出其中的648个代表种作分析,发现它们分别属于9科115个属,除豆科植物为根瘤外,其余多为菌根植物。

测定固氮量用得较多的有氮素增加法、时间系列法和乙炔还原法等三种方法。再加上植物生长点环境条件对植物固氮能力亦有一定的影响,故各地测定的各树种的固氮量很难比较,但一般的趋势是共生固氮的固氮量大于自生固氮量。起主导作用的固氮植物为豆科中的根瘤植物和其他放线菌真菌菌根植物。这种共生固氮系统在适宜的条件下每年可向森林提供约100千克 /公顷的氮素。

生物固氮是固氮微生物特有的一种生理功能,这种功能的实质是在固氮酶的催化作用下进行的。固氮酶由含铁钼的钼铁蛋白和含铁的铁蛋白两种蛋白质组成,钼、铁起传递电子的作用,只有两种蛋白质同时存在,固氮酶才具有固氮的作用。构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氮的合成(植物吸收土壤中的铵盐和硝酸盐,进而将这些无机氮同化成植物体内的蛋白质等有机氮;动物直接或间接以植物为食物,将植物体内的有机氮同化成动物体内的有机氮)、氨化作用(动植物的遗体、排出物和残落物中的有机氮被微生物分解后形成氨)、硝化作用(在有氧的条件下,土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐)、反硝化作用(在氧气不足的条件下,土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐,并且进一步还原成分子态氮,分子态氮则返回到大气中)和固氮作用(大气中的分子态氮被还原成氨,这一过程叫做固氮作用)。

用材林的抚育间伐

在林木的生长发育过程中,不同的林分组成和不同的年龄阶段,抚育的任务和目的不同。根据林业部1997年颁发的《森林抚育间伐及林分改造试行规程》规定,抚育间伐的种类一般分为透光伐、除伐、疏伐、生长伐。(1) 透光伐:天然幼林在郁闭前进行的抚育采伐。目的在于调整林分组成,消除灌木的不良影响。一般在十年前进行透光伐。透光方法主要有以下几种:① 全面抚育,伐掉抑制主要树种生长的所有树种。② 带状抚育,把林地分成若干条带,带宽1.0~2.0米,在带内进行抚育,清除次要树种。③ 团状抚育,当幼树在林地上分布不均匀时,围绕主要树种进行抚育,伐掉抑制主要树种生长的次要树种。(2) 疏伐:幼林自透光伐后至主伐前的很长一段时间内,为了调整单位面积内的株数,给优良树木造成最适宜的营养空间,所进行的抚育采伐。主要伐除那些生长不良、干形不好或者妨碍培育树生长的高大树木,从而保持林分的良好结构,造成多层郁闭,提高总的生物生产能力。疏伐方法大体上归纳为如下四种:

① 下层疏伐法:其特点是基本遵循自然稀疏的进程,把将要被自然淘汰的林木进行间伐利用。间伐强度可分三种:弱度疏伐,伐去Ⅴ级木、Ⅳ级木及少数生长不良的Ⅲ级木;中度疏伐,伐去Ⅴ级木、Ⅳ级木及大部分Ⅲ级木;强度疏伐,伐去Ⅴ级木、Ⅳ级木、大部分Ⅲ级木及部分影响优良木生长发育的Ⅱ级木和Ⅰ级木。

② 上层疏伐法:主要伐除那些妨碍培育木生长的Ⅰ级木、Ⅱ级木,对于大部分不影响生长的中级木则加以保留。由于伐掉上层木,Ⅴ级木也要伐除,保留下来的,一类是上层木,一类是下层木,形成了垂直郁闭,调整了林分结构。上层疏伐有三种:第一种方法,先将林木分为以下类别:培育对象,生长良好的优势木,生长位置合适,有培育前途;保护对象,下层木中有利于上层木生长的林木;保留对象,生长在林间空地和林窗下的乔木、小乔木;砍伐对象,遮蔽优良林木生长的树林。然后根据以上划分确定砍留对象。第二种方法,将林木分为三级:有培育前途的树木,即发育正常、质量高、能成为优势木或亚优势木的林木;有益木,如辅助木、林窗下立木、伴生树种等林木;有害木,能妨碍其他林木生长的。然后参考以下两种原则和方法进行砍伐:尽量采伐上层林木,先不定精选木,以观发展;先定精选木,每次砍伐时,都要注意以不妨碍精选木生长为原则。第三种方法,最初不定精选木,强度要小,待40~60年后选精选木。选木原则如下:主林木,树干通直,冠形正常,列为培育对象;次层有害木,附属木妨碍主林木生长者,应砍去;次层有益木,主要有附属木,只要有益于主林木生长者,一律保留;无作用木,各层中的被压木,视对全林分的利益关系,可砍可留。第三种方法是培育大径材的较好方法。

③ 综合疏伐法:此法的伐除对象分布于林冠层的各个部位。选木按三级法较适宜,或者将生长关系密切的林木划分为植生组,然后在每个植生组内按三级法划分林木,伐去有害木,保留有益木,培养优良木、后备木。间伐出材量较大。此法也可采用四级分级法:优良木,最优的林木是培育对象;有益木,较优良木低矮,但能促进优良木的整枝,是保留对象;有害木,有碍于相邻的主林木生长,应砍去;后备木,不能确定其作用的林木,暂保留,以观后效。这种综合疏伐法要保持林分多层郁闭,林冠呈阶梯状。

④ 选择疏伐法:主要伐去无培育前途的树木,为培育优良木创造良好条件。此法能获得较大的间伐收入,可得到大径级的好材种。缺点是间伐期可能延长,减弱林分的平均生长势,与人工林的定向培育原则不尽一致。在肥沃的林地上以及未经疏伐过的林分中可以运用。

⑤ 机械疏伐法:确定保留木与砍伐木时,按隔行和隔株的原则,大体可分为三种:隔行砍、隔株砍、隔行隔株砍。这种方法的优点是适于机械化作业,生产效率高,伐后林木分布均匀。缺点是强度较大,保留木有好有坏,砍掉的也有好有坏。适于林木分化轻的林分。(3) 除伐:与透光伐大致相似。有人把透光伐和除伐统称为透光抚育。(4) 生长伐:在疏伐后期,以促进林木材积生长为目的的抚育采伐。

怎样合理确定抚育间伐强度

间伐强度是抚育间伐的关键问题,用间伐数量(单位面积上的株数、断面积、蓄积)与林分总数量之比的百分数来表示。控制间伐强度的指标有三种:(1) 以单位面积上的间伐株数占伐前总株数的百分率来表示。

Pn=n/N×100%

式中:Pn为以株数表示的间伐强度;n为单位面积上的间伐株数;N为单位面积上的伐前总株数。(2) 以单位面积上间伐材积(断面积)占伐前单位面积上总蓄积(断面积)的百分率来表示。

Pg=Vg/VG×100%

式中:Pg为间伐强度(材积或断面积);Vg为单位面积上间伐断面积或材积;VG为间伐前单位面积上林分蓄积或断面积。

用材积计算的间伐强度,一般分为四级:弱度,砍去原蓄积量15%以下;中度,砍去原蓄积量16%~25%;强度,砍去原蓄积量26%~35%;极强度,砍去原蓄积量36%以上。

抚育间伐总强度:是指各次间伐材积总数占主伐时蓄积量的百分率。一般分为四级:弱度,占主伐时蓄积量的40%~50%;中度,占主伐时蓄积量的51%~75%;强度,占主伐时蓄积量的76%~100%;极强度,占主伐时蓄积量的100%。(3) 以郁闭度控制抚育间伐强度。一般间伐时郁闭度不低于0.8,第二批不低于0.7,每次间伐时郁闭度下降不宜大于0.2。如果密度不均,成群状分布,最好按每群计算郁闭度。

林木能够自然整枝,为什么还要进行人工整枝

人工整枝是一项重要的林木抚育措施。通过人工整枝可以达到以下目的:(1) 人工整枝能够提高木材的材质。因为人工整枝可以消灭木材的死节,减少活节,增加木材中的无节部分,提高树干的圆满度,增加晚材率,提高原木的等级。多节是木材的一个重要而普遍的特点。节子破坏木材构造的均匀性,使木材纤维倾斜,降低木材强度。节子的硬度大会使锯刨加工困难。有死节的板材,干燥时死节松弛脱落,形成空洞。所以国家材种标准,严格规定了各种等级的材种容许节子的数量、尺寸和种类。尽管林木有自然整枝的特性,但很多树种,尤其是耐阴针叶树种,自然整枝是很不理想的,必须进行人工整枝,才能培育无节或少节、树干圆满的优质木材。(2) 整枝可增加树干的圆满度。修除活枝后,首先可以看到,在树干上部接近树冠的部位发生直径生长增加的现象,从而提高了树干的圆满度。(3) 人工整枝可提高树木生长量。如果修除树冠下部受光极差的枝条,修掉妨碍主干生长的竞争枝、大侧枝以及枯枝,树冠上部水分和矿物质营养状况就会得到改善,林木的高生长和直径生长都会有增加。(4) 人工整枝能改善林内通风透光状况及林木生长条件。尤其在林木水分供应不足,而蒸腾又很大的情况下,适当整枝对减轻旱害和防止枯梢有一定作用。整枝在森林保护方面也有重要作用。因为修除枯枝、弱枝,能减少树冠火的危险性,增加林木的抗性,减弱雪压和风害,防止害虫及林木枯朽病的发生和蔓延。如红松林内如果不整枝,林内通风程度就会变差,空气湿度变大,易生烂皮病。(5) 人工整枝还能提供燃料、饲料、肥料,增加经济效益。这在少林地区很重要。

总之,随着我国四个现代化的发展,国民经济建设对优质木材将有更多和更高的要求,因而人工整枝在营林抚育措施中的地位和作用将日益重要。

人工整枝的理论基础

自然整枝、林木分枝习性及其生理是人工整枝的理论基础。正确的整枝技术,必须建立在这个基础上。(1) 树木下部枝条枯死的原因:幼林郁闭以后,林木树冠下部的枝条由于受到上部枝条遮蔽,受光不足,而衰退并逐渐枯死。如把树冠分为上下两部分:树冠上部阳树冠区,主要为阳叶;树冠下部阴树冠区,主要为阴叶。阳叶和阴叶在光合生理上有很多差异,阳叶总同化量大于阴叶。在下部阴叶中会出现呼吸量大于同化量的情况,经过一定时期,必然造成枝叶生理减弱,长势衰退。

由于树冠上、下部生理活动的差异,必然导致生长上的差异。山东林业科学研究院的试验表明,赤松树冠上部5轮枝近3年的枝条长度平均生长量为0.82米,下部5轮枝近3年的枝条长度平均生长量为0.29米,后者仅为前者的35%左右。

综上分析可知,树冠下部枝条上所着生的都是阴叶,由于光照不足,影响叶子的同化作用,造成营养贫乏,妨碍枝条的生长;又由于含水量降低,造成枝条干缩,使枝条同树干水液的疏导组织失去联系,促使枝条逐渐枯萎,这就是林木下部枝条枯死的原因。(2) 林木自然整枝的过程和节的形成:林木的自然整枝分3个阶段,即枝条枯死、枝条脱落、死枝残桩为树干所包被。

林分愈密,郁闭度越大,自然整枝愈早,枯枝的直径也小。在同一林分内,优势木的枝条粗,自然整枝慢,被压木则相反。

枝条脱落是由于生物、物理和化学等综合因子促成的。真菌和昆虫寄生于枯枝,也是决定枯枝腐朽脱落的因素之一;温暖潮湿气候是加速枝条脱落的条件;树种习性更是影响枝条脱落早晚和速度的内在因素。一般来说,针叶树种死枝中树脂多,不易腐朽脱落,所以自然整枝不良,阔叶树种则相反。死枝直径粗细也影响脱落速度,枝条越细,越易脱落。有些树种的枯枝分段脱落,有些树种的枯枝是一次自基部折断。但很少能自树干表面平整脱落干净,往往要留一个残桩。

死枝残桩为树干所包被的过程是:树干形成层不断向外分裂韧皮部,向内分裂木质部,把树皮向外推移。当形成层位置移到和枝条脱落处于同一水平面上,树干形成层便向切口表面延伸,逐渐把枯枝脱落面封闭起来。针叶树如松、云杉、落叶松残桩基部应经常有3~5厘米的树脂浸渍,它起保护作用,防止腐朽菌侵入树干(冷杉除外)。有些阔叶树的树干包被死枝残桩呈现另外一种情况:在未折断的死枝基部四周有可塑性物质从树干流出,形成短的膨胀环。这种膨胀环逐渐向上生长把死枝包被起来。当枝条折断后,在折断处形成漏斗状的凹穴,然后由膨胀环形成层扩展,逐渐把折断处的凹穴封闭起来。

死枝残桩为树干所包被的速度,决定于残桩的长度和直径以及树干直径增长的速度。

大多数树种枝条基部能形成保护组织,其作用是把树干上有生机的活组织与枯枝死组织隔离开来,客观上起到防止真菌腐蚀树干的作用。针叶树死枝基部聚积大量树脂,阻止虫菌危害树干,从而能起到保护组织的作用。

阔叶树保护组织的形成是在枯枝枯死后,由邻近的薄壁组织在死枝基部导管内形成侵填体,充塞导管使木材减低透性。若为有心、边材的粗树枝,这种保护组织形成仅限于活的边材部分。山杨没有保护组织,所以树干易生心腐病。

树枝基部包被在树干内部形成节子。节子有两种:当枝条活着时形成的节子称为活节,被树干组织包围的死枝便形成死节。活节周围树干的年轮是向外弯的,并与枝条的年轮相连。由于枝条活着时越长越粗,所以活节死亡时最粗。死节周围树干的年轮是向里弯的,由于树干包裹的是枯枝,所以它与枝条的年轮不相连。具有死节的木材容易松弛脱落留下节孔。因此,要力争人工整枝,并争取早整,避免影响林木生长和形成死节,减低材质。

如何选择人工整枝的方法

根据林木自然整枝原理,人工修除林木下部的枯枝或弱枝,是以往人工整枝的主要方法。但近年来随着我国四旁植树、林木混作和农田林网化的发展,人工整枝技术有所发展,对一些合轴分枝和假二歧分枝的阔叶树种采取综合修枝法,修除粗大的侧枝、徒长枝、树冠下的弱枝和竞争枝,“控侧促主”延长主轴长度,从而有利于培育无节高干良材。例如白榆的“打头修枝法”、泡桐的“接干法”和刺槐的“疏截结合整枝法”等。

首先要在有价值的立地条件较好的林分中进行整枝。对于那些干形不良树种占多数的林分和立地条件差的林分,则暂不进行或不宜进行整枝。人工整枝应主要在幼龄林和干材林中实施。在确定人工整枝的林分时,还必须考虑组成树种的特性,对于自然整枝良好的树种就不需要人工整枝,对于自然整枝不良的树种则应进行人工整枝。

需要人工整枝的林木,应该是生长旺盛、树干和树冠没有缺陷、有培养希望的林木。这种选择部分林木整枝的方法,既节省人力、物力,又能使不整枝林木的枝条为整枝林木的树干创造庇荫条件,促进伤口愈合,同时还能抑制某些树种树干不定芽的萌发,减轻导致某些薄皮树种死亡的日灼害。在生产中将人工整枝与抚育采伐结合进行,效果会更好。

人工整枝的技术要点

(1) 正确确定修枝对象。按切口愈合程度可将树种分为安全、比较危险和最危险三类。第一类包括松属、落叶松属、圆柏属、侧柏属等。此类树种修枝后,切口愈合快,或者有树脂浸渍,能防止病菌侵入。第二类包括杨属、柳属、榆属、刺槐属、栎属、槠属、桦木属、冷杉属等。此类树虽然修活枝后也有一定的危险性,但伤口愈合尚快,根据情况可修可不修,可强修也可弱修。第三类包括白蜡属和槭属等。此类树修枝切口难以愈合或缺乏浸渍物质,极易感染病虫害,原则上不能修活枝,只能修枯枝。确定修枝树种后,还要分别林种要求,选定需要修枝的林分或林木。用材林宜选择立地条件好、干形优、无病虫害、有培育前途的幼、中龄林。(2) 修枝开始年龄和间隔期因林种而异。培育优良材种,修枝越早,无节良材的比例越大。常以树冠下部出现枯枝为开始修枝的标志,枯枝再度出现的时间为修枝间隔期。(3) 修枝强度是修枝成败的决定因素。仅修去枯枝的强度最弱,不会影响生长,也不至引起腐朽,但不能减少活节。若将活树枝去掉过多,则会降低树木生长量。修枝强度通常用保留树冠的长度与树高之比(冠高比)来表示。强度修枝冠高比为1∶3,对于大多数树种,一般以不采用为宜。中度修枝的冠高比为1∶2,弱度修枝的冠高比为2∶3,前者适于阳性速生树种,后者适用于耐阴树种。修枝强度还因树龄和立地条件而异,树龄大或立地条件好,修枝强度可适当增大。(4) 修枝季节要分别树种确定。萌芽力强的树种,如杨、柳、刺槐、臭椿、楸、杉木等在休眠期修枝,从切口附近易产生萌条,影响干形和主干生长,故宜在生长季修枝。其他树种则以早春或晚秋修枝为宜。但枫杨、核桃等冬春修枝,伤流严重,宜在生长旺季修枝,伤流会很快停止。(5) 切口位置影响愈合和残桩包入树干的速度。紧贴树干平切,虽能清除节桩,切口愈合快,但易损伤树皮,集约经营时可采用。斜切,切口朝上时容易积水感染病菌。离开树干与树干平行的切口最为理想,特别对不留枝桩不能形成保护组织的树种,如云杉、桦、椴、杨、柳等更必要。但枝桩不宜留得过长,一般1~3厘米。切口平滑亦十分重要。

摘芽是修枝的简易形式。正确摘芽同样能增加树干圆满度和缩短无节材培育期。松树可在造林3~5年后开始摘除当年全部侧芽,连续摘4~5年,即培育出6~7米长的无节材种。阔叶树种在造林后第二年开始,按材种长度和树高生长速度确定摘芽年限。后者大多数为合轴分枝和假二叉分枝、主梢生长力弱的树种。

如何营造水土保持林

水土保持林,以调节地表径流,控制水土流失,保障和改善山区、丘陵区农、林、牧、副、渔等生产用地、水利设施以及沟壑、河川的水利条件为经营目的的森林。水土保持是以防治水土流失为对象,保护、改良与合理利用水土资源,维护和提高土地生产力,建立良好生态环境,充分发挥水土资源的经济效益和社会效益的综合性学科,是山区、丘陵区生产建设的一项关键性工作。(1) 配置体系:水土流失地区的地形条件和土地生产利用的特点不同,水土流失的形式和强度也不同。为了发挥水土保持林的防护作用,达到因地制宜、因害设防的目标,必须研究水土保持林的树种组成、形式(林带、林网、片状、块状林等)和配置方法。此外,水土保持林还划分出次一级的林种,如护坡林、山地护牧林、梯田地坎防护林、山地河川护岸护滩林等。在一个山区水土保持综合治理的中、小流域范围内,为了充分发挥水土保持林的防护作用,要注意:上下游、左右岸不同,合理配置水土保持林各林种,使之在防护作用上达到互相配置、协调和补充;与其他水土保持措施(如坡面和沟道工程措施等)有机结合;保护和培育现有的天然林,并使之与人工营造的各个水土保持林林种相组合;合理配置水土保持林,使全流域的森林覆盖率达到保持水土的要求。总之,在一个水土保持综合治理单元内(如中、小流域为一个治理单元),应把其中配置的各个水土保持林种视为一个有机整体,用系统工程的方法加以合理配置,构成一个水土保持体系,以便发挥最大防护效益和经济效益。(2) 营造特点:大多数水土流失地区,生物气候条件和造林地的土壤条件较差,若期望通过营造水土保持林发挥防护作用,突出的问题在于水土保持林自身能否正常发育和稳定生长。由于水土保持林在防护作用上的要求,在营造上有以下几个特点:① 慎重选择树种。除了当地适生的乔木树种外,有时较多地采用抗逆性强、适应性广、具有较大经济价值的灌木树种,在一些条件特别困难的地方,甚至可以采用适应性强的草类。② 一般宜选用混交林的形式。如乔木树种混交、乔木与灌木混交等。③ 造林地结合修筑坡面工程,如鱼鳞坑、水平条、反坡梯田、沟壑等。④ 禁止皆伐和其他形式的主伐,只进行必要的疏伐及卫生伐。

怎样营造水源涵养林

水源涵养林,是为调解、改善水源流量和水质而培育经营的森林。水源林主要分布在河川上游的水源地区,对于防止水旱灾害、合理开发利用水资源具有重要的作用。(1) 树种选择和混交:营造水源涵养林,应遵守适地适树原则。虽然营造水源林的目的与用材林不同,主要是发挥其涵养水源的公益效能,但是,森林任何公益效能的发挥,都必须建立在充分发挥森林生态系统的物质生产和物质循环的基础上。为充分发挥森林的水源涵养作用,造林树种应具备根量多、根域广的特点,林冠层郁闭度要高(复层林比单层林好),林内枯枝落叶要丰富。因此,最好营造针阔混交林,除主要树种外,要考虑合适的伴生树种和灌木树种,以形成混交复层林结构。同时还应选择一定比例的深根性树种,加强土壤固持能力。在立地条件差的地区,可安排对土壤具有改良作用的豆科及其他具有固氮能力的树种作先锋树种;在条件好的地区,则直接用速生树种作为主要造林树种。(2) 水源林配置和造林整地方法:水源林的配置是为了调控河川径流,在不同的条件下采取不同的配置方法。如在降水量多、洪水危害比较严重的河流上游,应采取全面造林。在因融雪造成洪水灾害的地区,水源林可在分水岭和山坡上部配置,使山坡下部处于裸露状态,春天下半部积雪首先融化流走,上半部林内积雪再融化就不至造成洪灾。水源林的造林整地方法与其他林种无重大区别。比如我国南方低山丘陵区降雨量大,采用“竹节沟”整地造林;华北石山地用“水平条”整地造林;西北黄土丘陵区降雨量少,一般用“反坡梯田”整地造林。在有条件的水源地区,也可封山育林。

农田防护林应如何配置和营造

农田防护林,大致有三种形式:① 带状林分,即在农田中或沿农田边缘栽植林带。这种带状林分在整个农田中往往由主林带与副林带纵横交织成网,又称农田防护林网。防御主要害风并与其方向垂直(或成一定偏角)的林带为主林带,与主林带相垂直的林带为副林带。② 农林间作形式的行状林分,即在农田中间隔一定距离栽植一行树木,形成农林间作。我国的农桐(泡桐)、农枣、农柿间作等都属于这种行状林分。③ 团状林分,即在农业地区营造片林,使农田分布在团状的片林之中。

农田防护林与公路、铁路、道路两旁的护路林带,河流、水渠两侧的护岸、护渠林带,以及小片林等结合在一起,在农业地区构成带、网、片相结合的完整的防护林体系,形成林农景观。它作为固定的自然地理因素,已成为现代化农业集约经营综合体制中不可分割的组成部分。

规划设计:农田防护林的规划设计,首先应和农业发展区划、农田基本建设规划结合起来。其次要因地制宜地根据立地条件和灾害程度进行具体规划设计。最好沿着田边、路边、渠边设计林带,尽量不占或少占耕地。田块过大的,可在农田中设计辅助林带。主林带之间的距离,按30倍树高和灾害程度来确定。自然灾害轻微地区,网络可大些,面积20~40公顷,主林带间距400~500米;一般灾害地区,网络面积要相应小些;严重灾害地区,网络面积10公顷左右,主林带间距200米左右,甚至更小些。农田防护林带(网)的规划设计,还应尽量和其他林带(如护路林带、护岸林带、片林等)结合起来,构成带、网、片相结合的防护林体系。

树种选择:要按照立地条件类型选择树种,做到适地适树。要选择速生、优质、抗性强的乡土树种和适合本地生长的外地优良树种。造林树种不宜过于单一,以营造混交林为好,并可配植灌木树种。

结构配置:根据各地经验,一般情况下,疏透结构的窄林带,防护效果较好。主林带一般以栽植2~4行,副林带以栽植1~2行为宜。栽植密度要适当,以有利于树木生长并构成疏透结构为度。

抚育管理:主要包括幼林抚育、防治病虫害、抚育间伐。苗木定植后数年内,要及时进行浇水、除草、松土等抚育管理,有条件的最好进行追肥,并及时防治病虫害等。有的树种如要修枝,则应防止修枝过度。树木株间郁闭后,初植密度大,影响正常生长时,要及时进行间伐。树木达到自然成熟期,要进行采伐更新,最好采用轮伐方式,不使农田失去屏障,以保证防护效应的永续性。

怎样营造海岸防护林

海岸防护林是在沿海地带为防止台风、潮风及其他各种风灾的危害,防止海雾、海浪、海潮和海啸的侵袭,固定流沙而营造的森林。

海岸线是陆地与海洋的重要分界,实际上是在潮汐、波浪等因素作用下每天都有显著变动的地带。这个地带的宽度要视水的高低及沿岸的陆地形态而定,最大宽度甚至可达15千米。海岸分类标准很多,一般是根据组成海岸物质的颗粒粗细进行分类,有岩质海岸、砾质海岸、沙质海岸、泥质海岸(包括淤质海岸)、珊瑚礁海岸。海岸防护林主要营造在沙质海岸和泥质海岸上。(1) 配置体系:因害设防,因地制宜,建设带、网、点、片结合的海岸防护林体系。① 海岸基干林带。宽度在100~200米或更宽,一般平行于海岸线或同风沙、海浪的方向垂直,是海岸防护林体系的第一道防线,其外缘应配置在常年最高潮位或海浪浸水的最高水边线(即汀线)以上。但在实际配置时常因渔业的要求或立地条件的限制,在汀线与林带外缘之间往往要留出一定的距离。以防潮为主要目标的基干林带,最好与海堤及其他防潮工程并用,这样对防潮效果、林木生长和工程养护最为有利。② 红树防浪林。我国在海岸汀线以下的潮间带的盐渍泥滩或半沙半泥滩地,营造红树林,能削减海潮的波浪能量,降低潮流的速度,防止海潮击毁海堤、灌淹农田,起削浪护堤保滩的作用。③ 防风固沙林。在沿海沙丘、沙滩、沙带上,营造高密度(每公顷4 500~6 000株)的片林和林带,以固定流沙,林带宽度一般不小于流沙地带的宽度。这种林带是沙质海岸的基干地带。(2) 营造技术:沿海地区立地条件比较特殊,必须因地制宜,采取适当的营造技术。① 适地适树。沙质海岸,在山东以北可选择黑松、赤松、刺槐、荆条、酸枣等树种;福建以南可选择木麻黄、湿地松、大叶相思、窿缘桉等树种(岩质海岸还可选择马尾松、台湾相思、榕树、樟树等)。泥质盐渍土海岸,在浙江以北可选择刺槐、苦楝、乌桕、美国白蜡、桑树、杜梨、苹果、加杨、银白杨、旱柳、侧柏、槐树、臭椿、黄连木、柽柳、紫穗槐、杞柳、白蜡、枸杞等树种;福建以南可选择木麻黄、新银合欢、苦楝、桑树、乌桕、窿缘桉、大叶相思、台湾相思、香椿、杨梅等树种。② 开沟筑台造林。在泥质盐渍土海岸,造林前开沟,沟深和沟宽约0.5米,在两沟之间堆土筑台,台宽可为4~8米,最宽者可达30米以上。防洪排涝,蓄淡洗盐压碱的效果较好。若结合盖草或间种绿肥,增加有机质,改良土壤,防止返盐,则效果更显著。③ 设置挡风沙障造林。在流动的沙质海岸,特别是风口沙滩,造林非常困难,采用筑沙堤、插石条、围干草等方法设置挡风沙障。先在沙障内种草,固沙蓄水,然后造林,若在幼林行间盖泥土或覆草压沙则效果更好。流动沙滩风蚀和沙埋都较严重,一般宜采取营养土容器大苗造林,苗高在1米以上。

工业人工林

工业人工林是指以满足工业加工的大批量需要而人工培育的森林,主要是人工用材林,如建筑用材林、纸浆用材林、胶合板用材林及其他用作人造板及胶合木原料的用材林等。广义的工业人工林还可包括材脂兼用林(如马尾松、思茅松)、林果兼用林(如红松、银杏、核桃)、能源用材林(如桉树、银合欢)等复合林种。

工业人工林以人工集约经营为手段,追求速生、丰产、优质(针对特用材种需求)、高效益,而且要求相对集中成片,形成基地,以便于与需材量较大的各类加工厂相匹配,取得规模效益。(1) 基本布局和林地选择问题:工业人工林基地应该设置在自然条件较优越、林地生产力较高、宜林地集中连片的地方。根据我国自然地理状况,最适合于建立工业人工林基地的地方主要在以下三大区域:南方山地丘陵地区(连同少量湖区平原),东北大小兴安岭、长白山地区以及华北平原地区。近年来,地处东南亚热带的我国南海沿岸(含海南)的丘陵滩地虽然面积不大,却显示出很大的用材生产潜力。

培育工业人工林要有良好的地质、土壤条件,为较高的林地生产力提供基础。要对所选择的林地进行评价,选择立地指数较高的林地。立地评价是与造林树种密切相关的,在基地中要根据几个主栽树种的生长反应做好立地评价及林地选择工作。(2) 造林树种选择问题:工业人工林的树种选择必须符合适地适树原则。根据所需林种的要求定向选择树种。在实际工作中,适生树种和适宜培育的材种往往是互为前提,统筹安排的。

在工业人工林培育中,工业化的统一材种规格要求往往与差异较大的立地分布和追求生物多样性的生态要求相矛盾。应根据区域特点处理好这对矛盾,兼顾两方面的合理要求。在过去人工用材林培育中树种过于单一,强调集中连片而忽视立地差异。为此要合理安排好所选择的针叶树种和阔叶树种、一般用材林和珍贵用材林树种、短周期培育的速生树种和长周期培育的大径材树种,有一个适当的比例关系,既能满足工业生产要求,又能适应当地的立地特点,并适当兼顾生物多样性的要求。(3) 其他培育技术的配套问题:在树种(类型、品种)选择确定之后,还要有一系列定向培育的技术措施相配套,才能保证工业人工林培育目标的实现。① 造林密度和培育制度的确定。造林密度对林木的生长调控、成材早晚、木材产量及径级大小等都有重要作用,是培育人工用材林的重要环节。我国的人工用材林培育近年来才在长期试验研究的基础上有了较为切合实际的规划方案,还需要在树种变换及材种变化的情况下不断适应完善。② 多树种搭配和混交问题。树种单一、纯林为主,本是工业人工林取得批量化同一材种产品的关键要求,但从生态学的角度看,却是引起地力衰退、生物多样性降低、病虫害增多的主要原因。现代育林学必须在这方面找出能兼顾经济和生态两方面要求的解决办法,这个办法主要就是在集约培育目的材种的同时,安排好在景观层次上的多树种搭配和林分层次上的混交林培育措施。③ 其他培育技术措施。培育工业人工林,为追求速生、丰产、优质、高效益,要求集约经营。但集约化程度必须适度,必须兼顾生态效益,积极应用先进的高新科技成果,同时不要忘记传统的简单的实用技术。

森林主伐应注意哪些问题

培育森林的目的,在于不断地生产木材和发挥森林的多种效益,但森林的这种作用,会随林龄而变化。当森林达到一定年龄以后,林木生长速度和木材质量会逐渐降低,防护性能也趋于减弱。在此情况下,应及时采伐老林(即主伐),培育新林。主伐的目的就在于及时生产木材,保证森林更新,使森林能永续地发挥作用。

随着社会生产力的发展和林业科学的进步,根据森林特点和经济条件的不同,产生了多种多样的主伐方式。可分为皆伐、渐伐和择伐三大类。基本区别是同一个轮伐期内对成熟林木的采伐次数不同。由于每次采伐中采伐量的多少有很大差别,而影响了更新的环境条件和新林的年龄结构。

各种主伐方式优缺点以及适用条件不同。皆伐,作业简单,便于机械化,有利于林分改造和采用外来树种,亦适用于人工更新,但容易引起环境恶化(干旱、沼泽化、水土流失),破坏森林的防护作用。渐伐,环境条件变化较小,天然更新比较有保证,木材生产也能满足森工要求。适用于自然条件不良的防护林区、森林草原区,也适用于风景林等。采伐技术和组织工作比较复杂,不利于机械化作业,成本高,在风害严重地区,容易发生风倒,最后1~2次采伐容易损伤幼树。择伐,对森林环境改变小,易于维持森林生态系统功能,适用于山地防护林,也适用于风景林等。采伐技术复杂,不利于机械化作业,木材生产成本高(特别是集约择伐),采伐集材易于损伤幼苗幼树。

中华人民共和国从成立以来,曾经几次制定主伐规程,以促进采伐更新工作的合理化。1956年制定了《国有林主伐规程》,1960年又颁布了修订后的《国有林主伐规程》,1973年公布《森林采伐更新规程》,更强调采伐与更新相结合。

森林采伐后应如何更新

森林采伐后更新是通过天然或人工方法,使新一代森林重新形成的过程。森林是一种可更新的资源,利用森林的可更新特性,森林采伐后及时更新,从而保证森林永续利用,持续发挥森林的多种效益。森林更新通常分为天然更新和人工更新两类,或按森林的起源分为有性更新和无性更新,还可按更新发生在主伐之前或之后,分为伐前更新和伐后更新。(1) 天然更新和人工更新:天然更新是通过天然下种或伐根萌芽、根系萌蘖、地下茎萌芽(如竹林)等形成新林的过程。利用天然下种是天然更新中最常见的方法。皆伐就是利用迹地上保留少量母树或依靠邻近未伐林带散播种子,通常阳性树种(如落叶松、马尾松、油松等)结实丰富,种子飞散远,幼苗生长较快,并能抗日灼、霜冻等灾害,在皆伐迹地上可实现天然更新。渐伐和择伐的办法是利用迹地上留有较多的林木,靠林冠下种更新,适合于耐阴树种(如云杉、冷杉等幼苗、幼树需要适度庇荫)。天然更新具有能充分利用自然力、节省劳力和资金等优点,但由于受自然力的限制,如方法不当,常不能迅速获得满意的幼林。为了获得良好的天然更新效果,通常也在迹地上采取某些人工辅助措施。人工更新系采用人工种植的方法重新形成幼林的过程。即在原有森林的迹地上,用植苗、播种、插条或分根等方式恢复成林。在雨量充沛、人力不足的地区,如我国的长江上游、西南高山、亚热带山地丘陵地区,可用飞机播种更新。人工更新是我国森林更新的主要方法,是及时更新采伐迹地的重要手段,一般具有更新时间短、成林快、质量高的优点,但投资比天然更新高。(2) 有性更新和无性更新:有性更新是利用林木的种子进行森林更新,又称种子更新。天然更新中飞子成林(天然下种)或人工更新中的播种和植苗造林,均系种子更新。由种子发生的森林称为实生林。无性更新是利用林木营养器官的再生能力恢复幼林,如天然更新中的萌芽更新和根蘖更新,人工更新中的插条、压条、分根等,均系无性更新。无性繁殖形成的森林称为无性繁殖林。同实生林相比,无性繁殖林一般是主干较低,根系发育较差,寿命较短,材质较差,易发生心腐,幼年生长较快,能提前利用。薪炭林多采用无性更新的办法。(3) 伐前更新和伐后更新:伐前更新指森林采伐前在林冠下进行的更新。由伐前更新所长起的幼树称为前更幼树。耐阴树种、中性树种如云杉、冷杉、红松等,一般伐前更新较好。在一定条件下,如干旱地区、郁闭度不大的林分内,阳性树种如落叶松也可获得较好的伐前更新。森林采伐时保护好前更幼树可以缩短森林的恢复过程。伐后更新指森林皆伐后在迹地上进行的森林更新。由伐后更新长起的幼树称为后更幼树。阳性树种如山杨、桦木、松树等,一般伐后更新成效较好。在一定条件下,耐阴树种也可进行伐后更新。

我国森林更新的方针是,以人工更新为主,人工更新和天然更新相结合。皆伐迹地和火烧迹地以人工更新为主。人工更新主要采用有性更新中的植苗更新,部分树种采用无性繁殖,如杉木,有些地方采用插条更新。各种形式的渐伐都要求做到伐前更新。皆伐除要求尽量保护好前更幼树外,主要以伐后更新为主。不论迹地采用何种更新方法,都要求森林采伐后当年或次年更新,其面积与采伐面积相等。人工更新的苗木3年以后保存率要达85%以上。天然更新不好的迹地,要用人工促进更新,或改用人工更新。在更新过程中,实行山林封禁,严禁人、畜入山破坏。

皆伐有什么特点,适宜什么林分

皆伐的优点:① 皆伐作业无论在时间上和空间上都更加集中,便于机械化采伐,充分发挥机械效能,节省人力和经费。② 没有保留木(除留母树外),所以不会有风倒或其他自然因子危害,只是邻近林墙暴露在外的林木,增加了这种危险性。③ 简便易行,伐区的区划和调查不存在如渐伐和择伐中仔细选择砍伐木和确定采伐强度的问题。④ 皆伐可使幼林得到充分光照,只要抚育及时,对新林的成长有利,尤其阳性树种生长更为迅速。⑤ 皆伐便于人工更新,同时最适用于需要更换树种的林分。

皆伐的缺点:① 皆伐后引起采伐迹地小气候、土壤和植被条件的显著变化,通常对中庸性树种和阴性树种的更新很不利。例如光照和昼夜温差的加大,更新幼苗易遭日灼、霜冻的危害;土壤变干或沼泽化以及繁茂的杂草、灌丛均影响更新幼苗、幼树的成长。② 皆伐不利于保持水土,降低了森林涵养水源的作用。③ 皆伐迹地成林后多为同龄纯林,从风景美化观点看,不如其他主伐方式好。④ 皆伐后如不采取各种保证更新的措施,皆伐迹地天然更新很难获得成功,补救的办法只有再进行人工更新。

皆伐的应用:皆伐应用较广,一般用于成熟的同龄林、中小径级少的异龄林、需要更新树种的林分、遭受严重病虫害的林分。皆伐方式具有采伐集中、出材量高以及生产上便于执行等优点,容易发生不分条件地滥用皆伐,或者无限扩大皆伐面积,只采伐不更新的做法,造成林地荒芜、水土流失,破坏生态平衡。皆伐的应用是有条件的,下述情况不宜进行皆伐:① 种粒大的树种如红松、华山松等不能采用皆伐天然更新。② 异龄复层林内不宜进行皆伐,因为皆伐会把正在成长的幼壮林木同成熟林木一起伐去,造成损失。③ 皆伐不适用于在沼泽水湿地或水位较高、排水不良土壤上的森林。这里原有林木的生存和生长,可以蒸腾大量的水分,皆伐之后由于蒸腾量大大减少,林地会变得更加潮湿或者引起杂草大量滋生,无法天然更新,同样人工更新也极困难。④ 在山地,凡陡坡和容易引起冲刷或土壤有崩滑危险的地区的森林,严禁皆伐。溪流两岸的森林,皆伐后因失去林木的覆盖,易引起河岸冲刷,所以需改用择伐,使每边至少保留15~30米的护岸林。⑤ 为了保护山区的动物资源,一些异鸟珍兽栖居地的森林,应避免皆伐。⑥ 原计划进行皆伐的地区,遇到游览和风景价值极大的地段,要尽量改用其他采伐方式,如渐伐或择伐等。

渐伐适宜何种林分

(1) 天然更新能力强的成熟单层林,应当进行渐伐。全部采伐更新过程应在一个龄级期内。(2) 在山区条件下,坡度陡,土层薄,容易发生水土流失的地方或具有其他特殊价值的森林,以及容易获得天然更新,但土层浅薄的林分,都不宜采用皆伐,而以渐伐为宜。(3) 渐伐的采伐次数和采伐强度具有很大的灵活性,除强喜光树种外,可以适用于任一能成材树种。皆伐天然更新有困难的树种,应用渐伐更新较好。尤其幼年需要遮阴的树种,选用渐伐更新,是一种较好的方法。(4) 许多森林内,前更幼树在更新中起着重要作用,可根据林下更新的数量,相应采取渐伐的不同采伐强度,促进更新或加快幼苗生长。如果林下已有足够的更新幼苗、幼树,可以采用更大的采伐强度或全部把老林伐光,这种方法,更新成功的条件决定于前更幼树的数量和伐木、集材中对幼树保护的程度。(5) 当林冠下更新的幼树较多、上层木限制幼树生长时,采用渐伐可取得较好的成效。

何谓择伐

择伐是在一定地段上,每隔一定时期,单株或群状地采伐达到一定径级或具有一定特征的成熟林木的主伐方式。择伐的基本特点是:每次采伐时,仅采伐部分林木,使保留木继续生长,永远保留一定的森林环境;没有明显的更新期,更新是逐渐进行的;经过择伐的森林为异龄林。两次择伐相隔的时期,称为回归年或间隔期。回归年、采伐强度以及选择采伐木的标准,是区别各种择伐方式的三个主要技术指标。

择伐可分为径级择伐和集约择伐两大类。① 径级择伐。径级择伐是根据对木材的要求和经济成本核算,确定最低的采伐径级,对达到采伐径级以上的林木均伐掉。因此,径级择伐的强度一般较大,经常采伐林木蓄积量的30%~60%,甚至更高,采伐后的林分郁闭度一般降到0.5以下,并在多数情况下,没有固定的间隔期。径级择伐强度过大,会产生恶劣的后果,目的树种被砍掉,次要树种占优势,由于森林环境的突然变化,保留木易发生枯梢、风倒,林木稀疏,森林资源恢复缓慢,从而造成森林质量下降。考虑到经营要求,径级择伐强度最好保持在30%~40%,伐后林分郁闭度应在0.5以上,以保持一定的森林结构和森林环境。② 集约择伐。集约择伐是以提高森林生产力,维持森林环境和保持森林的健康状况作为出发点,来决定采伐强度、间隔期和砍伐木的选择等问题。集约择伐的特点在于:采伐强度小,一般保持在10%左右,最多不超过30%;间隔期短,一般不应超过20年;采伐技术高,严格按照“去大留小,去劣存优”的原则来决定砍伐木,使林分形成复层异龄结构状态。集约择伐适用于经营强度较高的林区,是实现森林永续利用,保持生态平衡的理想采伐方式。根据择伐的林木在空间分配上的不同,可将集约择伐分单株择伐和群状择伐。单株择伐是在林地上伐去分散的单株林木,采伐后林地上形成的空隙面积小,适合于耐阴性树种的更新。而阳性树种由于光照缺乏,一般难以得到良好的更新。但是,由于采伐分散,采伐成本较高,并且对中小径木有一定的毁坏。群状择伐具有较大的灵活性,可克服单株择伐的缺点。实行这种采伐方式时,成熟木的采伐呈块状,一般伐块的直径不应超过树高的两倍。伐块的大小主要是根据林木更新对光照的要求来确定,阳性树种可大些,耐阴树种可小些。

择伐的优点:① 具有较好的森林环境,林内动植物种群不会因采伐而发生突然的改变,森林水土保持和水源涵养的作用也可能得到较好的发挥。② 择伐形成的复层异龄林,可以更充分地利用光能,因而森林的生物量较高。③ 择伐条件下,天然更新的树种的种子来源充足,幼苗幼树也不易遭受到各种气象危害,所以更能保证一些耐阴树种的天然更新。

择伐的缺点:① 在采伐过程中,很难避免对部分大树和幼树的损伤。② 择伐间隔期短,强度小,采伐木分散,木材生产成本高。③ 择伐要求的技术条件较高。由于择伐具有较高的保护和美化作用,所以在山地陡坡、河流两岸、道路两侧的防护林和风景林,最好采用这种主伐方式。对风雪危害严重的地区,应该采用强度小、间隔期短的单株择伐。对于由抵抗力弱的耐阴树种构成的异龄林,也适于采用择伐。

什么是次生林,经营次生林有何意义

次生林不同于原始森林与人工林,它是在原始森林经过采伐、开垦、火灾及其他自然灾害破坏后,经过天然更新,自然恢复形成的次生群落。由于次生林是天然林,因而又称为天然次生林。

次生林的产量随原始森林破坏程度的不同而有一定的差距。一是原始林遭受彻底破坏(如皆伐、严重火灾),形成次生裸地,已完全失去原始林的森林环境,在次生裸地上由先锋树种(如山杨、白桦等)为建群种形成的次生群落。这种次生林,树种较单一,是很不稳定的群落,会逐步被基本成林树种构成的群落所更替。二是原始林破坏的不彻底,甚至不严重,群落中或多或少地留存有建群种的个体与较多的原群落中的伴生种。如果破坏程度较轻,还保持有原始林的生境与外貌,则仍可叫做原始林。如果多次回头采,破坏较重,仅保留一些原群落中的伴生种的植株,并生长了一些先锋树种,树种较复杂,俗称杂木林。它仍有较大的稳定性,叫做原生次生林(或称为半原生林)。另外有些人工林在采伐后又生长起原栽培树种的萌生林木与天然发展的其他树种混生形成的林分,如萌生杉木林,也是次生林。

次生林作为一种森林单位,与原始林、人工林并立。次生林的发生发展包括两种过程:一种是群落退化(逆行演替),一种是群落复生(进展演替或恢复演替)。

群落退化是指原始群落(或原始森林)在外因(如采伐、开垦、火烧、放牧、病虫害、干旱、水涝等)的作用下,尤其是各种人为活动的作用,原来的群落由比较高级的阶段向低级阶段退化。

当外界因素的作用停止后,次生林即转向进展演替,向原始群落方向发展。这种恢复途径可以从次生裸地开始,也可从某个次生群落(次生演替阶段)开始。这种向原生群落演替的速度与破坏的程度成反比,即破坏越严重,恢复到原生群落的速度就越慢。破坏越轻,则恢复的速度越快。

次生林的“次”是“再”的意思,“次生”为“再生”,是发生学上的分类概念。不能将次生林的“次”字误解为森林产量低、质量次。很多次生林的材质较好,何况在现代木材加工、木材改性的高度技术条件下,各种木材都有很好的用途,不存在次生林木材价值低的问题。

大量的次生林,如北方的山杨、白桦,南方的杉木、马尾松、云南松等,生长速度很快,生长率远远超过原始林,甚至在一定时期内超过人工林。因而在缩短森林培育期与获得多样材种方面都具有现实意义。

由于次生林多分布在交通方便的浅山区,它为农业生产、农村建设与农村人民生活提供各种建筑材、农具材、薪炭材与小规格材。加之次生林区蕴藏着丰富的自然资源和林副产品,所以次生林是发展多种经营的良好基础,可促进农林结合、农村繁荣。据不完全统计,华北次生林区的农民,一般林业收入占农村总收入的30%~50%。所以农民说:树是摇钱树,山是聚宝盆,种好庄稼护好林,半靠庄稼半靠林。

由于次生林与农地交错分布,又多靠近居民点,它在调节气候、涵养水源、防止风沙、保持水土方面的效能,对保护农田、保护环境与人民的生活等能发挥良好的作用。所以次生林是我国自然资源的宝库之一。

三、森林作业法

矮林和矮林作业

矮林指从萌芽更新发育的林分,产生于林木的自然萌蘖或压条。矮林作业是以培育薪材或小径材为目的,依靠根部萌芽,实行短轮伐期的一种森林作业法。萌芽林由于起源于营养繁殖,一般树木低矮,干形弯曲,寿命较短,幼年期间生长较快。矮林作业经营特点是:① 绝大部分软阔叶树和部分针叶树种都有较强的萌芽力,可以反复采伐与更新,以培育小型木材。② 利用萌芽早期生长快的特点,能在短时期内生产小径材和薪炭林。③ 矮林作业生产期短,采伐工作频繁,采伐方式也较简单,一般采用矮林皆伐作业或矮林择伐作业。实行矮林皆伐作业法,采伐全部林木,采取萌芽更新,形成新林,但长期、反复、多次采用萌芽更新,生长势会逐渐衰退,需要加以改造或重新造林。实行矮林择伐作业法,以单株木进行择伐,以生产薪材为主,同时保留一些干形良好的林木,培养小径材,一举两得。

中林和中林作业

中林作业是在同一林地上乔林作业和矮林作业结合起来,以同时生产用材和薪炭为目的的一种森林作业法。中林由生产用材的上木和由生产薪炭的下木组成。上木实行长轮伐期,下木实行短轮伐期。根据生产用材和薪材的重点不同,中林的上木和矮林层的数量及分配状态,可分为四种类型:① 乔林状中林:上木很多,均匀分布,下层矮林数量较少。② 矮林状中林:上木数量很少,下层矮林数量较多。③ 块状中林:森林呈小块状分布,仍分乔林和矮林,但同时经营。④ 截枝中林:上层林木主要为下层林庇荫,下层林用于截取枝条。

中林作业按采伐方式,可分为择伐作业和皆伐作业两种。① 中林择伐作业:对上层木采用择伐和有性更新,下木采取皆伐和萌芽更新。上木的轮伐期为下木轮伐期的整数倍,每到下木轮伐时,适当采伐上木中的一部分。林分的起源,下木为营养繁殖,上木为实生。选留木有时采用人工更新。经过系统经营的中林,林冠形成以垂直郁闭为主,但矮林常构成水平郁闭。② 中林皆伐作业:上木、下木都实行皆伐。林分结构可以是不同方式,上木乔林既有单株均匀分布的,亦有块状、群状和带状分布的。此种作业法,由于上木轮伐期为下木轮伐期的整倍数,可分别轮伐期,对上木和下木进行皆伐。例如,当上木轮伐期为60年,下木轮伐期为20年时,在下木进行第三次采伐时,就连同上木一起采伐。我国北方地区的松柞混交林中,上木为油松乔林,以培育用材;下木为柞树萌芽林,培育薪炭林或饲养柞蚕。南方松阔混交林中,上木为云南松或马尾松乔林,下木为萌芽阔叶林。

从经济效益看,当经营小面积森林时,中林作业能获得多种多样的材种,且获利较早,但中林作业的生产力常较乔林作业低,同时大径材出材量也低于乔林。在17、18世纪的欧洲,尤其在德国,广泛采用此作业法。后来随大径材需求量增加,中林作业逐渐减少。中林作业由于收益快,而且材种多样,在我国农村造林中愈来愈多地采用这一作业方法。同时,中林作业林相美观,林木能永续更新,在经营公园林、风景林、疗养林中,仍然不失为一种较好的作业方式。

乔林和乔林作业

乔林是由实生苗起源形成的林分,以培养大径木材为目的的一种森林。实生林在正常生长情况下能长成高大的林分,树木高大、通直、寿命长,适于长轮伐期。

绝大多数针叶树种只能采用种子更新方式建立森林,而且寿命长,晚期生长量大,适于乔林作业。某些阔叶树种,既可采用种子起源的乔林作业法,亦可采用萌芽起源的矮林作业法。乔林作业法适于较高地位级的立地条件,是世界各国培育经济用材的主要作业法。乔林作业根据采伐、更新方法的特点,可以分为伐区式作业法和择伐作业法。

伐区式作业法适用于同龄林,采伐是在一定的伐区上,1次或2~4次伐完全部林木。更新的林分基本上是同龄林,在多数情况下,树木年龄的差别不超过一个龄级。伐区式作业又分皆伐作业和渐伐作业。① 乔林皆伐作业法的采伐是在一定的伐区上一次伐完全部林木,更新是在采伐之后进行的。还可根据伐区的大小、性状及更新方式细分为宽带状皆伐作业法、窄带状皆伐作业法和小块状皆伐作业法。乔林皆伐作业法从更新初期到幼林郁闭前,地表易裸露,地力易衰退,具有水土流失的危险。若伐区排列不当,对各种外界危害的抵抗力弱,后果不良。但木材生产量大且多为优质材,经营及采伐费用低,短期内可获得较大的收益,作业技术简单易行。② 乔林渐伐作业是在成熟林伐区内分2~4次逐渐把林木伐尽。通过数次采伐,逐渐稀疏林木,使伐区内保持一定的森林环境,便于林木结实、下种和保护幼树,达到更新的目的。渐伐作业属于前更作业。即更新是在林木采伐前完成的,采伐的过程也是更新过程。典型的渐伐作业分预备伐、下种伐、受光伐和后伐。这个过程相当于1个龄期,其林木年龄的差别可能与更新期相等,故树冠呈阶梯状。此作业法自新林成立至预备伐期间,都呈郁闭状态,只有在更新期间,林木疏开,易受风害,经济效益和作业技术介于皆伐作业与择伐作业之间。

择伐作业法适用于异龄林,没有特定的伐区和更新期,采伐和更新往往是全面进行的。择伐作业的森林中有从一年生到老龄的林木,并长期保持异龄状态。通常分为集约择伐和粗放择伐两种。各年龄的树木混生,故树冠呈不规则多段式。林地利用最集约,对地力维持、水土保持和环境保护最为有利,但作业技术复杂、费用大。

在同龄纯林和极端复杂的异龄林之间,存在着许多种过渡型。这些森林都具有自己的混交特点。因此,常根据在某一林分中所采用的采伐方式来决定其列入何种森林作业法。

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