秃杉属杉科台湾杉属,常绿乔木,为古老孑遗植物,是我国二级保护树种。秃杉高大挺拔,冠形优美,观赏价值高;心材红亮,纹理美观,是建筑、家具、装潢等优良用材;生长快,适应性强,抗逆性强,我国南方地区被誉为“万年秃杉”。天然秃杉在恩施零星分布,人工造林面积小,栽培研究报道少。人工营造秃杉林,是保护和发展秃杉资源的有效途径,恩施市国有铜盆水林场1997年3月从试验地选择、实生苗培育、造林整地、精细化管理等方面开展大径材栽培技术试验,探索秃杉在鄂西南山区的丰产性,取得良好效果。2024年1月对4公顷26年生秃杉试验林调查,最大单株胸径44.6cm、树高32.2m,平均胸径36.4cm,平均树高26.8m。活立木蓄积量达745.2m3/hm2,经济效益十分明显。现将秃杉大径材栽培技术及精细化管理要点予以总结,为鄂西南秃杉大径材栽培提供参考。
一、秃杉适宜生长条件
1、气候条件
秃杉在鄂西南喜温暖、湿润、多雨的气候条件,年平均气温13~16℃,绝对最低气温≧10℃,绝对最高温度33~36℃。全年日照时数1250~1600小时,日照率40%~50%。≥10℃年积温4000~6200℃;年平均相对湿度≧70%,8~9月旱季,月平均相对湿度≧60%,6~7月主要生长季节相对湿度≧85%;年平均降雨量1400~2000mm,6~7月主要生长季节降雨量400~600mm,其它月份降雨量≧80mm。
2、土壤条件
秃杉在鄂西南良好生长,需土壤肥沃、疏松,微酸性,pH值5.5~6.5。对土层厚度和腐殖质厚度要求严格,土层厚度1~1.5m、腐殖质厚度≧20cm。土壤类型最适宜由石灰岩、页岩发育而成的黄棕壤或黄壤。
3、地形条件
鄂西南培育秃杉大径材海拔应在1000~1500m之间。秃杉幼时耐荫,怕阳光直射,坡向选择日照时间较短的阴坡或半阴坡,坡位最好是中下部。秃杉属浅根性树种,侧根发达,没有明显的主根,要求坡度≦25°,否则冬天积雪容易倒伏。
二、试验地选择
依据秃杉在鄂西南的生态学特性,遵循适地适树的原则,试验地选择在林场小地名岩湾,气候温和,阳光充足,雨量充沛,属典型的北亚热带气候;年平均气温12.9~14.5℃,最冷月为1月,平均气温3.5~5.5℃,最低气温-3.5~-5.5℃;最热月为7月,平均气温为22.4~26.6℃,最高温度35.8℃;全年无霜期210~252天,日照时数1340~1580小时,年太阳辐射82~90kcal/cm2,≥10℃年积温4500~6500℃;相对湿度80%~88%;年降雨量1400~2000 mm,主要集中在2~7月,月均降水量在200mm以上。冬无严寒、夏无酷暑。其气候的垂直变化十分明显,具有区域小气候特色。海拔1436~1512m,坡度20°。属采伐迹地,前茬为柳杉纯林。土壤为页岩发育而成的黄棕壤,pH值6.5,有机质含量4.5%、土层深厚≥120cm、腐殖质层厚度≥30cm、疏松、团粒结构、排水良好,立地指数20的山地中下部,阴坡,面积4公顷。
三、实生苗培育
1、采种
优良品种具有生长快、抗逆性强、木材品质好等特点,大径材的培育首先要选择优良品种。秃杉在鄂西南盛产种子的年龄≥30年,采种选30年生健壮无病虫害的母树,于11月下旬当果苞微微开裂时表明种子已经成熟及时采种。秃杉种子含水量高,不宜曝晒,只能阴干脱粒,筛去种鳞和杂质,净种后装入袋中,在0℃~5℃的低温条件下贮藏。
2、幼苗培育
①苗圃地选择。秃杉中性偏阳,喜温暖湿润,怕涝怕旱,要求土壤肥沃、排水良好、光照比较充足。苗圃地选在林场场部的绿池,靠近道路、水源,自然坡度12°,土壤为页岩发育而成的黄棕壤,土层深厚60cm,团粒结构,有机质含量4.6%,质地疏松肥沃,pH值6.5。秃杉育苗期间易感染猝倒病、立枯病,苗圃地是采伐迹地的新开荒地。
②整地作床。整地是育苗的重要环节,为幼苗生长创造良好的土壤条件和生长环境。苗圃地7月翻土,冬季碎土,土壤经过霜雪冷冻,消灭了虫害,改良了土壤的理化性状。苗圃地做到“三犁三耙”,深度≥25cm,结合犁耙整地,每亩施厩肥1500~2000kg。作床前30天每亩撒生石灰20~25kg进行土壤消毒,再平整床面,整理成宽100cm、床高25~30cm、步道 30cm、床面平整、中央稍高的高床。
③种子处理。为预防病虫害,播种前对种子进行消毒。用浓度为0.5%高锰酸钾溶液浸泡种子2h消毒后用清水冲洗干净。秃杉种子的休眠类型为强迫休眠,通过催芽可以解除休眠,使幼芽适时出土,出苗整齐,增强苗木抗性,提高苗木产量和质量,因此,播种前进行催芽。用40~60℃温水浸种催芽,用水量为种子体积的2倍。当“裂嘴露白”的种子数达10%即可播种。催芽时,将温水倒入盛种子的容器时,要边倒水边搅拌;浸种时间超过12h,应换冷水。
④播种。林场小气候明显,冬暖夏凉,冬季无冻害,冬播幼苗出土早,苗木抗性强。12月下旬播种。将催芽的种子与细土拌在一起均匀地撒在床面上,盖1cm厚黄心土,淋足水分。清沟后,覆盖稻草保湿,厚度以不见床面为宜。播种量3~3.5kg/667m2。
⑤苗期管理。播种后保持土壤湿润,季节雨水多时,苗圃清沟排水;时晴时雨时,可以不浇水;久晴不雨时,每2天清晨或傍晚浇水1次。当幼芽出土80%左右时,分3次揭去稻草,每次揭去1/3。揭草应在傍晚或阴雨天进行。预防苗木猝倒病、立枯病,出苗后每隔15d用多菌灵和退菌特1000倍液交替喷洒2~3次。
3、容器苗培育
①容器和基质。培育1年生苗用9×13cm塑料袋作容器,营养基质配制有黄心土50%+森林腐殖质土30%+15%火烧土+5%过磷酸钙与每立方米90%的敌克松粉剂10~15g充分搅拌混合堆沤发酵消毒后装入容器。
②幼苗移植。当苗高3~5cm时,将苗木移植入容器。起苗前将苗床和袋土浇透,起苗时应尽量减少根系损伤,将幼苗移植后压实。移植时注意苗木根系舒展,不能窝根或悬空,移苗后浇透定根水。秃杉幼苗怕长时间阳光直射,苗床上用遮光度60%~75%的遮阳网搭建高度为150~180cm的遮荫棚。
③苗期管理。幼苗移植后每天浇水1~2次,以保持土壤湿润。移苗后15天左右开始施肥,在生长季节的5月喷0.2%尿素和磷酸二氢钾水溶液肥。6~8月每月喷N、P、K=15∶15∶15复合肥水溶液,浓度0.5%~1%。除草遵循除早、除小、除了的原则,每次除草后浇透水。每隔20d用多菌灵1000倍液和石灰等量式波尔多液交替喷洒防治病害,连续3~5次。施肥不过秋,9月之后,停止施肥,控制浇水,早晚打开遮阳网让苗木逐渐适应光照,10月上旬,炼苗完成,揭去遮阳网。
四、大径材栽培技术
1、造林整地与挖穴
7月下旬造林整地。整地经过伏天高温,土壤熟化快,同时,草木残体翻入土中容易腐烂。整地前将造林地采伐剩余物或杂草、灌木等天然植被清理干净。因造林地块坡度20°,坡度较大,使用带状整地,带的方向沿等高线保持水平。整地带宽2m,变化幅度0.5~1m。使用挖掘机深翻土壤,等土壤充分风化、熟化并清理干净石块、草根、树根之后,人工挖穴。
在秃杉大径材的培育过程中,合理的造林密度是非常重要的。秃杉造林密度大,能使树干饱满、干形通直,特别能减少木材中节疤的数量及大小,对培育大径材是有益的,但造林密度过大,将导致秃杉之间竞争激烈,生长缓慢,木材品质下降,特别将抑制树高和直径的生长。但过低的密度则会浪费土地资源,降低经济效益。考虑秃杉前5年生长较慢、之后迅速生长的特点,同时考虑培育大径材后期需要抚育间伐,栽植密度2×2m,即2500株/hm2。挖穴时将心土和表土分开放在穴旁。考虑造林地块海拔高,适当加大整地深度可以增加土壤温度,明穴规格为60×60×60cm。正方形配置。
2、植苗
选择的造林地块冬天暖和,无冻土冻害。秃杉一般2月下旬开始萌动,根据秃杉萌动早的特点,冬季造林效果好,植苗时间选在秃杉萌动前的12月中旬。11月中旬也就是植苗前30天左右将充分腐熟的厩肥按10kg/穴施入穴底部,回填表土充分搅拌,再回填心土成瓦背形,高于地面5cm,待自然沉降后植苗。
选择1年生苗木,苗高30cm以上,地径0.35cm以上,使用顶芽饱满、无损伤、无病虫害Ⅰ级苗木上山造林。栽植时去除塑料袋容器,将苗木放入穴中央,扶正,填土压实,再覆盖表土3~5cm左右,栽后浇定根水。
五、精细化管理要点
1、松土除草
秃杉前5年生长缓慢,为使秃杉尽快郁闭成林,需人工松土除草连续抚育5年,每年2次,5~6月和8~9月各进行1次,将与幼树竞争养分的杂草、杂灌清除。松土结合除草进行,做到里浅外深,不伤害苗木根系,深度为10~15cm。
2、合理施肥
合理的施肥是保证大径材培育成功的关键。施肥可以提供充足的养分供应,促进秃杉的生长和发育。在进行施肥时,应该根据土壤养分状况和秃杉的需求,选择合适的肥料种类和施肥时机,科学施肥,避免过量或不足。1997年,在恩施市农业局的支持下,林场对造林地块测土配方,制定了幼龄林、中龄林、近熟林施肥种类、施肥量和施肥方法。幼龄林对氮元素非常敏感,氮肥能使秃杉迅速生长,幼龄林施肥以氮肥为主,氮、磷、钾重量比为5∶2∶2;秃杉中龄林同时对氮和钾元素敏感,施肥以氮肥与钾肥配合施用为主,氮、磷、钾重量比为5∶2∶3;近熟林对养分需求全面,施肥以氮、磷、钾各占15%的复合肥为主。秃杉造林后初3a每年结合第1次松土除草施肥1次,视植株生长情况施肥0.15~0.3kg/株。首次间伐后第1个夏季的6月上旬,沿树冠中外围下方开环状沟施复合肥0.75~1kg/株后覆土。
3、修枝
修枝是大径材培育中常用的管理措施。适时修枝不仅增加树干圆满度,提高木材质量,还能提供充足的生长空间,提高木材产量,同时改善林内通风透光状况,减少秃杉病虫害发生。2005年,当秃杉林冠下出现20%的枯枝时,第1次修枝,之后每隔2年修枝1次,每次修枝高度不超过树高1/4,连续修枝3次。修枝时间为每年的3月上旬,此时秃杉树液尚未流动,不影响生长。
4、抚育间伐
抚育间伐可以减少树木之间的竞争,促进树木的生长。2004~2020年,在林分生长10年后,林场结合林分郁闭度因素,实施3次抚育间伐。采用目标树经营法,采伐生长落后的、树冠受挤压的、完全处于林冠下分枝稀疏或枯萎濒死的秃杉,保证林分郁闭度0.6左右。秃杉丰产培育抚育间伐技术指标见表1。
5、病虫害防治
病虫害是秃杉大径材培育过程中的常见问题,可对秃杉的生长和木材的质量造成严重影响。鄂西南秃杉常见病害主要包括炭疽病和茎腐病,虫害则主要包括双条杉天牛和杉梢小卷蛾。
防治秃杉病虫害,首先做好营林措施,及时清除林下杂灌杂草,改善林内通风透光条件,并保持林地清洁,减少病虫害滋生环境,有效抑制病虫害扩散;松土或深耕,改善土壤理化性质,防止土壤板结,切断诱发病虫害的生长环境;定期进行测土配方施肥,保持秃杉林地养分平衡,保持林木健壮生长,提高抵抗病虫害的能力;及时进行卫生伐和间伐,去除被虫害感染的受害木、枯立木,以减少虫口密度。其次做好监测和预报,建立定期的病虫害巡查制度,加强人工巡查监测,做到病虫害的早发现、早报告、早防治。同时,加强人工防治,清除被蛀食的枝梢,进行焚烧或掩埋,以消除虫源。加强生态防治,保护林间天敌种群繁衍;保护益鸟、寄生蜂、寄生蝇、蚂蚁等天敌;利用成虫趋光性,以黑光灯和糖醋液诱杀。最后为化学防治,对于炭疽病,发病时交替喷施退菌特、多菌灵800倍液2~3次,间隔10~15天;对于茎腐病,发病初期用敌克松500倍液喷施根茎部周围地面1~2次,较为严重时用700倍液甲基托布津喷施2~3次,间隔10~15天;对于双条杉天牛,发病时喷施200%浓度辛硫磷药剂1~2次,间隔7~10天;对于杉梢小卷蛾,在低龄幼虫期,用20%甲氰菊酯2000~4000倍液喷杀幼虫1~2次,间隔7~10天。
六、投资效益分析
1、生态效益
培育秃杉大径材,提高单位面积蓄积量,进一步增强森林涵养水源、保持水土、防风固沙、保障农业高产稳产的能力;进一步发挥森林净化空气、降低噪音、保障人类美好生活环境的作用。
2、社会效益
①项目试验充分发挥国有林场在林业生产中的领先和示范作用,能进一步掀起植树造林、保护森林资源热潮;②项目试验可以提高劳动者生产经营水平,丰富管理经验,为集约化、标准化、规范化技术推广奠定人才基础;③项目试验可为当地群众提供一定就业机会,实现家门口就业,增加农民收入,维护社会稳定。
3、经济效益
①小径材间伐收入。秃杉第1次间伐时,主要生产小径材。间伐秃杉平均高6.8m,平均胸径9.2cm,出商品材19.8m3/hm2。按恩施市现行秃杉小径材单价600元/m3计算,第1次间伐木材产值1.1万元/hm2。
②中径材间伐收入。秃杉第2次、第3次间伐时,主要生产中径材。第2次间伐秃杉平均高12.6m,平均胸径13.8cm,出商品材43.5m3/hm2;第3次间伐秃杉平均高20.2m,平均胸径25.4cm,出商品材133.1m3/hm2。按恩施市现行秃杉中径材单价800元/m3计算,间伐木材产值14.1万元/hm2。
③大径材主伐收入。2024年1月对4公顷26年生秃杉试验林调查,林分平均树高26.8m,平均胸径36.4cm,活立木蓄积量达745.2m3/hm2,出商品材491.8m3/hm2。按恩施市当地秃杉大径材单价1400元/m3计算,林场培育的4公顷26年生秃杉主伐期木材产值68.8万元/hm2,经济效益好。
总而言之,我国优质大径材十分匮乏,尤其珍贵树种的大径级用材林更加突出,为解决供需矛盾,国家林业和草原局明确提出营造和培育珍稀树种和大径级用材林等多功能森林,并将其作为对绿水青山就是金山银山科学理念的生动诠释。恩施市国有铜盆水林场在鄂西南山区开展秃杉大径材栽培试验,推广可以复制的栽培管理成熟技术,对指导鄂西南山区大面积发展秃杉林分,对推进林业现代化建设具有很强的现实意义。
(作者单位:1.445000湖北省恩施市金子坝街道办事处;2.445000 湖北省恩施市林业局;3.445000湖北省恩施市国有望城坡林场;4.445029 湖北省恩施市国有前山林场)