华北杨树速生丰产林精准水养调控及优化修枝技术

2015-12-23

我国是全球第一大木材进口国，对外依存度接近50%，木材安全问题严峻。据估计，到2020年我国木材需求量将达到8亿立方米，总需求缺口将达4.5亿立方米。巨大的木材供需缺口已经成为我国社会经济可持续发展的重要隐患。因此，大力发展各类速生丰产用材林已经刻不容缓。杨树是我国重要的速生丰产用材树种，分布广、适应性强的特点使其在我国用材林发展中处于非常重要的地位。目前，我国杨树人工林面积850万公顷，居世界首位。但因培育技术不合理，我国杨树人工林平均生产力仅为国际平均水平的30%左右。水养调控和修枝是实现杨树人工林优质高产的重要培育措施。“华北杨树速生丰产林精准水养调控及优化修枝技术”成果提出的技术体系，对大幅提高我国华北地区杨树人工林生产力，提升木材自给能力，保障木材安全将起到积极促进作用。

“华北杨树速生丰产林精准水养调控及优化修枝技术”是在国家林业公益性行业科技专项经费重大项目“杨树产业资源材培育及新产品开发关键技术研究”专题“杨树速生丰产林林地管理模式优化关键技术研究”的资助下，通过五年的田间试验工作和研究取得的成果。项目基于林木生理响应研究得出杨树人工林精准水养管理、高效地力维持、水肥耦合管理、树体优化修枝技术体系，大幅度提高了林地生产力。该项目由北京林业大学承担，主要完成人有贾黎明、尹伟伦、席本野、夏新莉、王烨、亓玉飞、邢长山、闫小莉、孙国光。

一、主要技术创新点

1．建立了基于根系系统结构与功能、林木用水策略及生长节律的三倍体毛白杨纸浆林林地精准水分管理技术体系。利用茎杆直径日最大收缩量和茎杆直径日增长量诊断水分亏缺；采用地下滴灌进行灌溉，土壤水势达到-25 kPa作为灌溉起始阈值，结合创建的（基础）作物系数曲线与常规气象数据计算灌水量；灌溉水主要供给并维持到0～40 cm土层、树干周围1米区域内以及土壤中碱解氮和有机质含量较高的区域；在对地下水位定期监测的基础上调整灌溉制度。该技术体系可使林分年均蓄积增长量达到37.2 m³·hm^-2·a^-1，比对照提高42%。

2．创新形成了基于林木养分吸收利用特征、林木表型可塑性和土壤氮素变化规律的三倍体毛白杨纸浆林养分管理策略，精准对林地养分进行调控。采用地下滴灌进行随水施肥，施N量范围为115～150 kg·hm^-2·a^-1，在生长季内分4次施入。该技术体系可使林分年均蓄积增长量达到30.1 m³·hm^-2·a^-1，较对照提高54%。

3．形成了三倍体毛白杨纸浆林高效地力维持技术：（1）间作技术：在1年生和2～5年生林分中分别间作棉花和苜蓿，应用该技术可使土壤有机质、全氮、碱解氮含量显著提高。（2）生物覆盖技术：将紫花苜蓿地上部分茎叶收割物风干并切成碎片，覆盖于林地内，可使土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量显著提高。

4．创新形成了欧美108杨大径材林高效水肥耦合管理技术。采用地表滴灌系统，以土壤水势达到-25～-50kPa作为灌溉起始阈值，施氮量为450～600g/株·a^-1，在4～8月份少量多次施入。该技术可使2～4年生林分年均蓄积增长量达到21.78 m³·hm^-2·a^-1，较对照提高46%。

5．创造性提出基于林木生理响应及不同冠层枝条生长贡献率的杨树速生丰产林树体优化修枝技术，应用该技术可使当年树高4～7米处直径平均增加7.20%～8.25%，树干平均尖削度下降10.49%～18.66%，光合速率日均值增加23.3%，气孔导度增加12.7%，树体水分状况明显改善。

6．系统集成创新形成了杨树速生丰产林高效林地管理技术模式3套：（1）三倍体毛白杨纸浆林地下滴灌优化技术模式；（2）欧美杨108大径材林地表滴灌优化技术模式；（3）欧美杨107人工林树体管理优化技术模式。

二、应用情况及社会效益

该成果已在山东聊城和北京顺义等地开展了精准水养调控技术试验示范，在江苏泗阳，辽宁新民市和凌海市，山东菏泽市、东营市和临沂市以及新疆克拉玛依等地区进行了树体管理技术示范，取得了较好效果。项目成果可使林地年均生产力达到30.1～37.2 m³·hm^-2·a^-1，平均增产48%，除去灌溉、施肥、租地和人工等成本费用，净收入可达14381～20141元·hm^-2·a^-1；如果林地为林场自有林地，则净收入可达24881～30641元·hm^-2·a^-1。该成果可在华北山东黄泛平原推广30余万亩，年净收入可达2.16～4.04亿元。同时，该成果的推广还将产生巨大的生态效益和社会效益。

项目负责人简介

贾黎明，男，汉族，1968年生于西藏拉萨市，山西省偏关县人。北京林业大学森林培育、城市林业教授，博士生导师。1990年本科毕业于北京林业大学林业专业，1996年在该校获得森林培育博士学位；1996年至今在校林学院森林培育学科任教；2009年1月晋升为教授。2001年1月至2011年8月在校研究生院工作，任学位与培养处处长；2011年至今任北京林业大学国家能源非粮生物质原料研发中心副主任。兼任第四届中国青年科技工作者协会委员、中国林学会青年工作委员会副主任委员、中国林学会造林分会副秘书长、国家森林公园标准化委员会委员兼副秘书长、国家能源行业非粮生物质原料标准化技术委员会林业分委会委员及副秘书长等。

主要在用材林和能源林培育、城市林业、树木栽培生理生态等领域开展科学研究，在杨树速生丰产林水肥管理、混交林树种间相互作用机制及“作用链”理论、风景游憩林培育、林分生长模拟和抚育技术决策、无患子能源林培育等方面取得了一系列创新研究成果。主持和协助主持国家科技攻关、国家科技支撑、林业公益性行业科技专项经费、国家自然科学基金等省部级以上课题或专题16项。发表第一作者和责任作者学术论文110余篇（其中SCI论文8篇，EI论文2篇）。获省部级科技一等奖1项，二等奖1项，三等奖2项。