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我國(guó)米老排研究進(jìn)展

2022-11-20 15:14龐正轟陳宗福陳曉龍黃康庭
廣西林業(yè)科學(xué) 2022年4期
關(guān)鍵詞:胸徑人工林生長(zhǎng)量

龐正轟,陳宗福,陳曉龍,黃康庭,周 娟

(1.廣西人工林種植行業(yè)協(xié)會(huì),廣西南寧 530002;2.廣西壯族自治區(qū)國(guó)有大桂山林場(chǎng),廣西賀州 542800)

米老排(Mytilaria laosensis)為金縷梅科(Hamamelidaceae)殼菜果屬常綠闊葉喬木,是我國(guó)南方適生范圍較廣的用材樹種,具有生長(zhǎng)快、干形直、材質(zhì)優(yōu)和抗性強(qiáng)等特性[1-3]。1970年,我國(guó)開(kāi)始對(duì)米老排進(jìn)行研究。2009年,黃正暾等[4]曾對(duì)我國(guó)米老排研究進(jìn)行回顧。2009年以來(lái),我國(guó)米老排研究進(jìn)度加快,取得許多新成果。為系統(tǒng)地總結(jié)我國(guó)米老排研究成果,分析存在問(wèn)題,提升研究水平,促進(jìn)米老排產(chǎn)業(yè)發(fā)展,現(xiàn)對(duì)我國(guó)米老排研究進(jìn)展進(jìn)行概述。

1 研究現(xiàn)狀

1.1 生物學(xué)特性

1.1.1 形態(tài)特征[1-3]

米老排為常綠喬木,高可達(dá)30 m;小枝粗壯,無(wú)毛,節(jié)膨大,有環(huán)狀托葉痕。葉革質(zhì),闊卵圓形,全緣,或幼葉先端3淺裂,先端短尖,基部心形;上面干后橄欖綠色,有光澤;下面黃綠色,或稍帶灰色,無(wú)毛;掌狀脈5條,在上面明顯,在下面突起,網(wǎng)脈不大明顯;葉柄圓筒形,無(wú)毛?;ǘ鄶?shù),緊密排列在花序軸;萼片卵圓形,先端略尖,外側(cè)有毛;花瓣帶狀舌形,白色;蒴果外果皮厚,黃褐色,松脆易碎;內(nèi)果皮木質(zhì)或軟骨質(zhì),比外果皮薄。種子黑褐色,有光澤,種臍白色。

1.1.2 地理分布[1-3]

米老排自然分布于東經(jīng)105°45′ ~112°01′,北緯20°30′ ~23°50′;分布于云南的東南部(硯山、西疇和屏邊)、廣西的西南部(十萬(wàn)大山、寧明、扶綏、憑祥、龍州、靖西、那坡和德保等地)及廣東的西部(封開(kāi)、信宜和陽(yáng)春等地);垂直分布于海拔250 ~1 000 m的山地、溝谷兩旁及丘陵中、下部,石灰?guī)r地區(qū)沒(méi)有分布;分布區(qū)年均氣溫20 ~22 ℃,年均降水量1 200 ~1 600 mm;在老撾、越南北部有分布。

1.1.3 適生條件與生長(zhǎng)表現(xiàn)

米老排較喜濕、喜光,多生長(zhǎng)在林邊或陽(yáng)光充足的地方。米老排在山腰下部或山谷生長(zhǎng)通直、高大,在土層肥沃、深厚的緩坡上生長(zhǎng)良好,在酸性沙壤土或輕粘土上生長(zhǎng)正常,在低洼積水地生長(zhǎng)不良,在石礫土上生長(zhǎng)很差,在鈣質(zhì)土上不能生長(zhǎng)[5-7]。在海拔300 ~500 m 的高丘和中低山地帶種植,優(yōu)勢(shì)樹樹高年均生長(zhǎng)量可達(dá)1.1 ~1.3 m,胸徑年均生長(zhǎng)量可達(dá)1.3 ~1.5 cm[8]。

1.1.4 生長(zhǎng)規(guī)律

在廣西憑祥市,米老排幼林生長(zhǎng)呈雙峰曲線,5和9月生長(zhǎng)量最大;材積生長(zhǎng)出現(xiàn)2 個(gè)生長(zhǎng)高峰,分別為第6年和第15 ~17年,米老排數(shù)量成熟齡為17年[9]。在福建省三明市,米老排生長(zhǎng)規(guī)律總體表現(xiàn)為早期速生;22年生時(shí),單株材積連年生長(zhǎng)量與平均生長(zhǎng)量還沒(méi)有相交,尚未達(dá)到數(shù)量成熟[10]。在福建省漳州市,米老排胸徑連年生長(zhǎng)量高峰期在第3 ~4年,樹高連年生長(zhǎng)量高峰期在第11 ~12年;10年后材積快速生長(zhǎng),15年時(shí)材積連年生長(zhǎng)量大于0.01 m3,19年時(shí)大于0.02 m3,23年時(shí)尚未達(dá)到數(shù)量成熟[11]。在福建省上杭縣,米老排單株材積連年生長(zhǎng)量從第14年起處于快速增長(zhǎng)階段,至第25年達(dá)到最高值(0.012 8 m3/a);第26年時(shí),尚未達(dá)到其數(shù)量成熟齡[12]。造成這種差異的原因可能是試驗(yàn)地、造林密度及種源不同。對(duì)于米老排數(shù)量成熟齡還有待深入研究。

在福建省上杭縣白砂國(guó)有林場(chǎng),米老排在8年生左右開(kāi)花結(jié)實(shí),結(jié)實(shí)盛期在14年以后;初始花期在4月中下旬,蒴果兩年一成熟,每年10月中下旬蒴果由青變黃,逐步成熟,種子變黑褐色[13]。

1.1.5 生物量

米老排人工林單位面積生物量隨樹齡增大而增加,年均生產(chǎn)力隨樹齡增大而減少。在福建省明溪縣瀚仙鎮(zhèn),15年生米老排人工林生物量為195.972 t/hm2,年均生產(chǎn)力為15.610 t/hm2[14];在福建省南平市葫蘆山國(guó)有林場(chǎng),22年生米老排生物量為244.390 t/hm2,年均生產(chǎn)力為11.108 t/hm2[15];在廣西國(guó)有派陽(yáng)山林場(chǎng),34年生米老排生物量為293.386 t/hm2,年均生產(chǎn)力為8.636 t/hm2[16]。

不同坡位米老排人工林林分生物量和各器官(樹干、樹皮、樹葉、果、枝條和根)生物量均表現(xiàn)為下坡位>中坡位>上坡位,由于米老排對(duì)水肥條件要求較高,在長(zhǎng)期的水文變化和土肥流動(dòng)下,下坡位有良好的水分和養(yǎng)分條件,使米老排生長(zhǎng)較好[17]。米老排各器官生物量空間分布表現(xiàn)為樹干>根>枝>皮>葉[18-19]。米老排人工林各器官生物量與胸徑、樹高均呈顯著或極顯著關(guān)系,樹葉和樹根生物量分別與胸徑和樹高的關(guān)系最大[20]。

1.2 生態(tài)學(xué)特性

1.2.1 改良土壤

米老排幼林生長(zhǎng)快,凋落物多,分解速度快,對(duì)于改善林地土壤理化性質(zhì)和維持地力具有重要作用。張陽(yáng)鋒[21]的研究表明,6年生5 種密度(625、833、1 111、1 667 和2 500 株/hm2)米老排林分的年凋落物總量為6.52 ~8.17 t·hm-2·a-1,有較高的凋落物量。24年生米老排人工林年凋落物量(7 095 kg/hm2)高于西南樺(Betula alnoides)、紅錐(Castanopsis hystrix)、火力楠(Michelia macclurei)、杉木(Cunninghamia lanceolata)和馬尾松(Pinus massoniana)人工林[22]。米老排凋落物分解速度大于火力楠[23]。余再鵬等[24]的研究表明,去除和交換凋落物使米老排人工林土壤CO2排放量分別減少29.8%和14.2%。米老排林分內(nèi)土壤腐殖質(zhì)層變厚2 ~6 cm,土壤變松,土壤的全N、速效N、速效P和速效K含量提高,說(shuō)明米老排對(duì)改善土壤理化性質(zhì)具有快速有效的作用[25]。米老排-杉木混交林林地養(yǎng)分含量和蓄水量高于杉木純林,有較強(qiáng)的土壤增肥作用[26]。米老排防火林帶與防火生土帶相比,能明顯改善土壤酶活性、土壤微生物數(shù)量與組成、土壤理化性狀以及水源涵養(yǎng)等功能,對(duì)土壤有較強(qiáng)的改善作用[27]。明安剛等[28]發(fā)現(xiàn)廣西大青山米老排人工林土壤體積質(zhì)量、孔隙度、自然含水率和持水功能的差異主要表現(xiàn)在表土層,大量凋落物的分解為米老排人工林土壤表層積聚了較深的腐殖質(zhì)層,有利于表土層物理性質(zhì)的改良,增加土壤肥力。

1.2.2 水源涵養(yǎng)

米老排混交林水源涵養(yǎng)功能大于桉樹和杉木純林,說(shuō)明米老排是優(yōu)質(zhì)水源涵養(yǎng)樹種。米老排-杉木混交林持水量比杉木純林高10%,地上和地下持水量分別比杉木純林高9.98%和13.22%[29]。15年生米老排-杉木混交林林冠層和枯枝落葉層的蓄水量分別比杉木純林高17%和50%[30]。米老排-桉樹混交林的持水量和排水量分別比桉樹純林高8.47%和14.72%[31]。杉木×米老排混交林持水能力比杉木× 木荷(Schima superba)、杉木× 火力楠、杉木× 馬尾松和杉木× 巨尾桉(Eucalyptus grandis×E.urophylla)強(qiáng)[32-33]。

1.2.3 固C、固N(yùn)功能及營(yíng)養(yǎng)元素積累

米老排人工林固C 量較大。C 貯量空間分布表現(xiàn)為喬木層>土壤層>凋落物層>灌木層>草本層;各器官C 含量表現(xiàn)為樹葉>樹干>樹根>樹皮>樹枝;不同器官C 濃度表現(xiàn)為新葉>新枝>老葉>樹干>老枝>根樁>粗根>細(xì)根[34-35]。米老排混交林C、N 貯量高于純林。米老排-杉木混交林0 ~60 cm 土層土壤C 貯量在上、中和下坡分別為57.87、75.56 和80.94 t/hm2,分別比杉木純林高16.42%、26.59%和19.57%;0 ~60 cm 土層N 貯量在上、中和下坡分別為5.14、5.93 和6.51 t/hm2,分別比杉木純林高23.67%、37.44%和21.73%[36]。34年生米老排成熟林的生態(tài)系統(tǒng)C 庫(kù)為272.80 t/hm2,喬木層、灌木層、草本層、凋落物層和土壤層分別為143.47、0.44、0.18、5.07 和123.64 t/hm2;年凈生產(chǎn)力為10.17 t·hm-2·a-1,碳素年凈固定量為5.37 t·hm-2·a-1,折合CO2的量為19.69 t·hm-2·a-1[37]。

34年生米老排人工林的N、P、K、Ca 和Mg 的總儲(chǔ)存量為1 671.74 kg/hm2;米老排林分每積累1 t 干物質(zhì)需要5 種營(yíng)養(yǎng)元素5.10 kg,低于馬尾松人工林(9.88 kg)和油松(Pinus tabuliformis)人工林(9.76 kg),表明米老排人工林有較高的營(yíng)養(yǎng)元素利用效率,且以P和Mg利用效率最高,在經(jīng)營(yíng)管理過(guò)程中,可適當(dāng)施加P 肥,促進(jìn)樹木生長(zhǎng)[38],對(duì)人工林的營(yíng)養(yǎng)管理、提高森林的養(yǎng)分利用效率和生物生產(chǎn)力均有重要意義。

1.2.4 防火性能

米老排生長(zhǎng)快,鮮葉著火溫度高,防火能力強(qiáng),抗逆性強(qiáng),可營(yíng)造防火林帶。莊萬(wàn)清[39]的研究表明,米老排鮮葉著火溫度為454 ℃;枯葉著火溫度為410.5 ℃,防火性能優(yōu)良。李振問(wèn)[40]的研究表明,米老排在原防火路較差的土壤條件下,7年生平均樹高5.07 m,平均胸徑6.3 cm,達(dá)中等速生水平,是優(yōu)良的防火樹種。田曉瑞等[41]對(duì)南方林區(qū)48 個(gè)防火樹種的燃燒性能進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn)米老排抗火能力較強(qiáng),杉木和馬尾松抗火能力弱。米老排冠幅葉面積大,成林郁閉快,在南方生物防火林建設(shè)中得到廣泛應(yīng)用[42]。

1.2.5 景觀功能

米老排是較好的園林景觀樹種。李娟等[43]采用適應(yīng)性、生態(tài)效益、觀賞性和人文歷史價(jià)值等12 個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)廣西林科院樹木園128個(gè)樹種進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)米老排干形通直,枝繁葉茂,景觀價(jià)值較高,可用于防護(hù)樹、園林綠化和公路兩旁行道樹,評(píng)價(jià)等級(jí)為2級(jí)。

1.2.6 化感作用

曾冀等[44]以西南樺、紅錐、米老排和火力楠為供體,以蘿卜(Raphanus sativus)、西南樺種子為受體,測(cè)定4 個(gè)樹種的化感作用,米老排提取物對(duì)西南樺種子萌發(fā)有明顯的抑制作用,認(rèn)為米老排不適合與西南樺混交造林。

1.3 育苗及造林

1.3.1 種子貯存與萌發(fā)

米老排種子適合在低溫干燥條件下貯藏。黃銀珊[45]的研究表明,-20 ℃貯藏條件最有利于米老排種子延長(zhǎng)壽命和保持活力;米老排種子最佳催芽處理方法為300 mg/L的GA3浸液48 h+低溫層積45天,發(fā)芽率達(dá)84%;最宜發(fā)芽溫度為25 ~30 ℃。張棟等[46]研究表明,采用布袋或瓦罐封裝,在4和10 ℃條件下冷藏,貯藏效果最好。米老排種子要有一定覆蓋物才能發(fā)芽,在溫室大棚內(nèi)進(jìn)行米老排種子發(fā)芽試驗(yàn),枯落物厚度6 cm 時(shí),種子發(fā)芽率最高(38.4%)[47]。

1.3.2 育苗

已開(kāi)展米老排播種時(shí)間、育苗基質(zhì)、配方施肥和苗木生長(zhǎng)規(guī)律等研究。米老排種子可隨采隨播或次年2— 3月上旬播種[48]。景躍波等[49]的研究表明,米老排播種時(shí)間最好為當(dāng)年11月,最遲不能超過(guò)來(lái)年3月,播種前可用50 ℃溫水浸種(自然冷卻)24 h,撈出后倒入蘿筐,蓋上稻草,置于室內(nèi)催芽。7— 10月為苗木生長(zhǎng)高峰期,11月停止生長(zhǎng),可出圃造林[50]。陳永密[51]在6月將不同濃度赤霉素滴在米老排幼苗苗莖生長(zhǎng)點(diǎn)上,300 ppm 赤霉素效果最好,其處理的幼苗苗高、根莖、平均每株苗木干重和鮮重比未處理的苗木大。米老排苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)的主要指標(biāo)為生物量鮮重、地徑、苗高、干質(zhì)量和質(zhì)量指數(shù)[52-53],可為苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)和苗木分級(jí)造林提供參考。

黎少瑋等[54]的研究表明,米老排苗高、地徑和總生物量在黃心土∶輕基質(zhì)= 5∶5 時(shí)最大。吳光枝等[55]設(shè)計(jì)6 種基質(zhì)比例,結(jié)果表明,松皮粉∶黃心土∶表土(1∶1∶1)和松皮粉∶黃心土∶表土(1∶2∶1)育苗效果較好;在基質(zhì)中加入一定松皮粉可使基質(zhì)變輕,形成良好的根團(tuán),可促進(jìn)苗木生長(zhǎng),提升育苗質(zhì)量。劉振湘等[56]以黃心土和泥炭土為基質(zhì),設(shè)置5種基質(zhì)配比處理,結(jié)果表明,100%黃心土和60%黃心土+ 40%泥炭土均有利于提高米老排組培苗移植成活率;移植6個(gè)月,60%黃心土+40%泥炭土的苗木高度、葉數(shù)和地徑均最大,是米老排組培苗移植的理想育苗基質(zhì)。

不同營(yíng)養(yǎng)元素水平及組合對(duì)米老排幼苗生長(zhǎng)影響不同。N 素對(duì)米老排苗高生長(zhǎng)的影響早于地徑,對(duì)苗高產(chǎn)生生長(zhǎng)分化的影響始于6月,最佳施N量為200 mg/株;米老排幼苗苗高和地徑的生長(zhǎng)規(guī)律與Logistic 方程擬合效果好[57]。閆彩霞等[58]采用等量施肥、階段遞增施肥和修正指數(shù)施肥3種方式,設(shè)置50、100、200、400 和600 mg/株5 個(gè)N 素水平開(kāi)展米老排幼苗盆栽試驗(yàn),結(jié)果表明,米老排苗期最佳供N方式為等量施肥法,最佳供N水平為200 mg/株。適合米老排苗木生長(zhǎng)的施P量為30 ~45 mg/株,施P量為600 mg/株時(shí),生長(zhǎng)量明顯下降[59]。N、P 和K 肥對(duì)米老排容器苗苗高生長(zhǎng)的影響表現(xiàn)為N >P >K,N、P和K施肥量最優(yōu)組合為50、50和60 mg/株;對(duì)地徑生長(zhǎng)和生物量積累影響效應(yīng)表現(xiàn)為N >K >P,N、P和K 施肥量最優(yōu)組合為50、60和60 mg/株及50、60和45 mg/株;米老排容器苗最優(yōu)配方是每株分別施N、P和K肥50、60和45 mg[60]。

1.3.3 無(wú)性繁殖

米老排可通過(guò)嫁接和扦插進(jìn)行繁殖。米老排嫁接試驗(yàn)始于1980年,近年取得較大進(jìn)展。以米老排1年生實(shí)生苗作為砧木,采集優(yōu)樹當(dāng)年生枝條、嫩枝和芽作接穗,采用不同方法進(jìn)行嫁接試驗(yàn),腹接成活率最高達(dá)93.3%,嫩枝、單芽最佳,1年生枝條最差[61]。白磊等[62]研究表明,選用1年生幼苗莖干和大樹萌條為插穗,插穗保留1 片葉,用2 000 mg/L 的ABT1 號(hào)速蘸10 s,以蛭石或紅土為基質(zhì),每日噴施質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的普羅丹復(fù)合肥,可獲得80.0%以上的生根率。

1.3.4 組織培養(yǎng)

金縷梅科植物組織培養(yǎng)試驗(yàn)始于2005年[63]。裘珍飛等[64]以米老排人工林成年優(yōu)樹當(dāng)年生枝條莖段為外植體,建立“以芽繁芽”的組織培養(yǎng)快速繁殖體系;經(jīng)3個(gè)月培養(yǎng),1個(gè)外植體可獲17.2個(gè)芽;在添加6-BA 1.00 mg/L的MS培養(yǎng)基上增殖率最高,月增殖率為2.43;促進(jìn)苗高生長(zhǎng)最有效的培養(yǎng)基為MS+6-BA 0.4 mg/L + GA30.4 mg/L;生根率在1/2 MS +IBA 0.4 mg/L + 0.1 g/L 活性炭的培養(yǎng)基中最高(81.8%),每苗生根7.8 條,平均苗高1.2 cm;經(jīng)生根培養(yǎng)20 天,日光溫室煉苗15 天后移至營(yíng)養(yǎng)杯培育,成活率達(dá)85%。

不同的煉苗方式、基質(zhì)、苗木規(guī)格和移植季節(jié)等對(duì)組培苗的移植成活率和苗木生長(zhǎng)有影響。試驗(yàn)結(jié)果表明,松瓶蓋煉苗3 天,出瓶苗高度大于2 cm,移植后3 天噴施1 MS 大量元素營(yíng)養(yǎng)液,在大棚條件下移植,米老排組培苗移植成活率達(dá)90%以上;在大田條件下移植,以黃心土∶泥炭土=1∶1 或黃心土∶蛭石=1∶1 為基質(zhì),移植成活率較高;4月,移植成活率最高,其次為9—10月[65]。我國(guó)南方地區(qū)最佳造林季節(jié)為3— 5月,米老排組培苗生產(chǎn)可安排在9 — 10月移植,經(jīng)5 — 6 個(gè)月培養(yǎng),至次年3 — 4月可出圃造林[65]。目前,米老排組織培養(yǎng)育苗還停留在試驗(yàn)階段,未在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。

1.3.5 造林技術(shù)

造林密度對(duì)幼齡林樹高生長(zhǎng)影響不大,對(duì)胸徑生長(zhǎng)影響較大,初始密度過(guò)高對(duì)米老排幼林生長(zhǎng)不利。李炎香等[66]設(shè)計(jì)3 種造林密度試驗(yàn),即株行距1 m × 2 m(4 995 株/hm2)、2 m × 2 m(2 505 株/hm2)和3 m × 2 m(1 665 株/hm2),定植4年后測(cè)定,米老排的平均樹高差異不顯著,平均胸徑差異顯著;密度為1 665 株/hm2時(shí),種植效果最好。張陽(yáng)鋒等[67]以造林后6年生米老排為研究對(duì)象,對(duì)不同造林密度(625、833、1 111、1 667 和2 500 株/hm2)進(jìn)行4年調(diào)查,密度1 667 株/hm2時(shí),平均樹高最大(11.4 m);密度625 株/hm2時(shí),平均胸徑和單株材積最大(14.3 cm、0.097 3 m3)。王志海等[68]的研究表明,不同造林密度對(duì)米老排枝條生長(zhǎng)發(fā)育影響顯著,8年生米老排樹干9 m 以下枝條基徑、枝長(zhǎng)和分枝角度均隨密度增大而減小,高密度(2 500 株/hm2)抑制枝條生長(zhǎng);應(yīng)根據(jù)培育目的選擇合適的造林密度,采用目標(biāo)材種培育技術(shù),在幼齡期對(duì)優(yōu)勢(shì)木及亞優(yōu)勢(shì)木進(jìn)行人工修枝,提高木材質(zhì)量。有研究表明,米老排人工林皆伐后,前5年為萌生林徑向生長(zhǎng)和高生長(zhǎng)旺盛期,每伐樁保留1 ~2 株萌芽條,對(duì)提高萌芽林優(yōu)勢(shì)木比例作用明顯[69]。密度調(diào)控對(duì)米老排萌生中齡林生長(zhǎng)影響顯著,密度為1 200 株/hm2時(shí),第24年達(dá)到數(shù)量成熟;密度為520株/hm2時(shí),至第34年仍未達(dá)到數(shù)量成熟[70]。

米老排可與南酸棗(Choerospondias axillaris)、相思(Acacia confusa)和白格(Albizia procera)等多個(gè)樹種混交造林,可保持較大的生長(zhǎng)量。例如,云南普文林場(chǎng)米老排與南酸棗混交造林試驗(yàn)(米老排與南酸棗比例為1∶1)結(jié)果表明,混交林單位面積年均材積生長(zhǎng)量比米老排純林大34.4%,比南酸棗純林大64.4%,認(rèn)為米老排與南酸棗混交具有相互促進(jìn)作用[71]。

1.3.6 經(jīng)營(yíng)管理

已經(jīng)開(kāi)展米老排人工林天然更新的不同密度、不同采伐方式、不同留萌數(shù)量及萌芽力等多項(xiàng)研究。調(diào)查發(fā)現(xiàn),米老排人工林天然更新與林分郁閉度關(guān)系密切,郁閉度0.6 以下,米老排天然更新良好,隨郁閉度增大,天然更新能力下降[72]。唐繼新等[73]設(shè)計(jì)3 種采伐處理(帶狀皆伐、沿順坡方向帶狀漸伐和皆伐),在采伐后第2年,所有采伐處理跡地天然更新幼樹均可達(dá)到天然更新的良級(jí)標(biāo)準(zhǔn),可實(shí)現(xiàn)采伐跡地的天然更新。唐繼新等[74]研究米老排皆伐跡地不同密度種子天然更新幼林生長(zhǎng)狀況,發(fā)現(xiàn)間苗處理對(duì)林分平均胸徑、平均樹高和平均單株材積的總生長(zhǎng)量與連年生長(zhǎng)量影響顯著;間苗處理明顯提高林分平均整體生長(zhǎng)水平,減小林分徑階分化程度,提高“大徑木”百分比,減緩林分平均胸徑和平均樹高連年生長(zhǎng)量的衰減速度;可利用米老排人工林種子的成熟期、落種期和天然更新特性(在林內(nèi)及林緣的裸露空曠地易于天然更新),對(duì)米老排人工林進(jìn)行采伐及對(duì)其采伐更新跡地實(shí)施科學(xué)的間苗撫育。唐繼新等[75]分析4 個(gè)光照強(qiáng)度(37.3%、15.5%、4.2%和1.6%)、凋落物和凋落物浸提液濃度對(duì)米老排天然更新機(jī)制影響,發(fā)現(xiàn)光照是米老排幼樹建成的關(guān)鍵影響因子;米老排凋落物的物理機(jī)械障礙是阻礙種子萌發(fā)及幼苗定居的關(guān)鍵因子;高濃度的凋落物浸提液(凋落物干質(zhì)量∶蒸餾水質(zhì)量=1∶10)對(duì)米老排種子萌發(fā)和幼苗胚根生長(zhǎng)有顯著抑制作用。米老排萌芽更新年齡在第1代主伐年齡較好,最佳伐樁高度10 cm 左右,建議適時(shí)整理萌芽條和撫育施肥,促進(jìn)萌芽林速生快長(zhǎng)[76]。有研究表明,采樁基徑較大,萌芽數(shù)量較多;伐樁高度10 cm 以下萌芽條數(shù)較多,高生長(zhǎng)和徑生長(zhǎng)量較大[77]。保留1株萌芽條更有利于生長(zhǎng);培育薪炭林,每樁保留1 ~2 株;培育用材林,每樁留1 株為宜;萌條生長(zhǎng)1 ~2年再進(jìn)行密度調(diào)控[78]。不同截干高度對(duì)米老排促萌效果的研究表明,截干高度20 cm 比截干30 和40 cm 更適合米老排促萌[79]。在2008年特大冰雪災(zāi)害中受到嚴(yán)重?fù)p傷的廣東天井山米老排人工林,通過(guò)人工鋸斷受損樹干獲得不同直徑和高度殘樁,處理4年后,平均每樁萌芽枝29.3個(gè),萌枝存活率45.5%,平均基徑2.5 cm,優(yōu)勢(shì)萌枝基徑6.2 cm,平均高2.6 m,優(yōu)勢(shì)萌枝5.7 m,基本成林,表明米老排抗逆性較強(qiáng),自然恢復(fù)能力強(qiáng)[80]。

1.3.7 經(jīng)濟(jì)效益

2011年,中國(guó)林科院熱帶林業(yè)實(shí)驗(yàn)中心對(duì)28年生米老排人工林的經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行分析,結(jié)果表明,在現(xiàn)有人工林經(jīng)營(yíng)投資成本與木材價(jià)格的條件下,米老排經(jīng)濟(jì)成熟齡為第23年;在第28年采伐,米老排人工林的年均投資利潤(rùn)為5 549元/hm2,凈現(xiàn)值為9 112元/hm2,內(nèi)部收益率為10.3%;投資收益率高于行業(yè)的基準(zhǔn)收益率8%,具有較強(qiáng)的盈利能力[81]。

1.4 引種試驗(yàn)

從20 世紀(jì)70年代至今,我國(guó)廣東、廣西、江西、福建和海南等地開(kāi)展米老排引種試驗(yàn)。1978年廣西南寧地區(qū)林科所夏石林試站開(kāi)展米老排引種栽培試驗(yàn),9年生平均樹高為11.4 m(樹高年均生長(zhǎng)量1.26 m),平均胸徑為10.3 cm(胸徑年均生長(zhǎng)量1.1 cm);13年生平均樹高為16.0 m,平均胸徑為19.0 cm;表明米老排生長(zhǎng)速度快,可在廣西西南地區(qū)推廣[82]。廣東省東莞縣1978年5月開(kāi)展米老排引種試驗(yàn),1982年測(cè)定,平均樹高4.28 m,平均胸徑6.0 cm,年均樹高和年均胸徑生長(zhǎng)量分別為0.95 m 和1.5 cm,與原產(chǎn)地廣西德??h10 ~14年生米老排人工林(平均樹高11 ~12 m、平均胸徑12 ~17 cm,即樹高年均生長(zhǎng)量1.1 ~1.2 m,胸徑年均生長(zhǎng)量1.2 ~1.7 cm)相比,差別不大[83]。江西省贛南樹木園1978年從廣西憑祥引進(jìn)米老排種子進(jìn)行試驗(yàn),2005年測(cè)定,平均樹高為21.0 m(樹高年均生長(zhǎng)量0.78 m),平均胸徑為30.5 cm(胸徑年均生長(zhǎng)量1.1 cm),認(rèn)為贛南的氣候、土壤適合米老排生長(zhǎng)發(fā)育[84]。1986年,江西省贛南地區(qū)6 個(gè)縣從廣西憑祥引種造林,造林成活率為88%~93%,保存率為80%~83%;19年生米老排平均樹高為17.7 ~21.3 m,平均胸徑為19.2 ~22.7 cm,平均單株材積為0.26 ~0.39 m3,認(rèn)為米老排可在贛南地區(qū)推廣[85]。胡雪雁等[86]1986年1月分別在江西省贛南樹木園和崇義縣林業(yè)技術(shù)推廣站營(yíng)造米老排人工林,1990年10月測(cè)定,平均胸徑分別為5.94 和5.91 cm,平均樹高分別為5.61 和5.42 m,生長(zhǎng)指標(biāo)與廣西原產(chǎn)地相當(dāng)。1987年,江西省崇義縣從廣西引種6 660 株米老排苗木試種,2006年測(cè)定,平均樹高為14.5 m(樹高年均生長(zhǎng)量0.76 m),平均胸徑為18.3 cm(胸徑年均生長(zhǎng)量0.96 cm),認(rèn)為崇義縣的氣候、土壤條件基本滿足米老排正常生長(zhǎng),可在低海拔地區(qū)栽培[87]。1995年,廣東省樂(lè)昌林場(chǎng)從廣西憑祥大青山林場(chǎng)引種米老排,2003年測(cè)定,樹高年均生長(zhǎng)量和胸徑年均生長(zhǎng)量分別為1.43 m 和1.49 cm,與原產(chǎn)地(樹高年均生長(zhǎng)量為1.2 m,胸徑年均生長(zhǎng)量為1.2 cm)的生長(zhǎng)水平相當(dāng)[88]。2014年,海南省屯昌縣從廣西憑祥引種米老排,同年9月定植,造林后每隔3 個(gè)月測(cè)定1 次,初步結(jié)果表明,米老排適宜在陽(yáng)光充足土壤較肥沃的中部山區(qū)生長(zhǎng)[89]。

1.5 病蟲害及其防控

1980年3—11月,廣西大青山實(shí)驗(yàn)局米老排球氈病(Eriophyessp.)發(fā)生嚴(yán)重,發(fā)生面積大于1 500畝,占該局米老排造林面積的80%[90]。1981—1987年,對(duì)大青山實(shí)驗(yàn)局白云分場(chǎng)、夏石林試站和南寧地區(qū)林科所米老排林地進(jìn)行調(diào)查,球氈病發(fā)病率分別為100%、98%和100%;病情指數(shù)分別為85.5、58.0 和38.0,嚴(yán)重病株的病葉占全株樹葉的50%以上[91]。1988年通過(guò)接種試驗(yàn)證明,米老排球氈病的病原是癭螨(Eriophyessp.);癭螨主要侵染10日齡以內(nèi)的嫩葉,潛伏期4 ~5 天;5—11月為球氈病發(fā)生高峰期,與溫度、濕度和降水量等密切相關(guān)[92]。對(duì)于球氈病,對(duì)每株米老排埋施呋喃丹30 g,效果良好[92]。此外還有角斑?。–ercosporasp.)、炭疽?。–olletotrichumsp.)和葉斑?。≒hyllostictasp.),可采用1∶1∶100 波爾多液進(jìn)行防治[93]。1983年,發(fā)現(xiàn)竊達(dá)刺蛾(Darna trima)對(duì)米老排人工林造成嚴(yán)重危害,這種害蟲主要取食葉片,蟲口密度很高時(shí)可在1周內(nèi)將整株樹葉吃光,可在其幼蟲期噴施森得?;驕缬纂暹M(jìn)行防治[94]。近年來(lái)未見(jiàn)米老排病蟲害發(fā)生危害報(bào)道。

1.6 遺傳特性及良種選育

1.6.1 遺傳多樣性

遺傳多樣性研究可為種質(zhì)資源評(píng)價(jià)和利用提供依據(jù)。袁潔[95]對(duì)我國(guó)8 個(gè)米老排天然群體進(jìn)行UPGMA 聚類分析,發(fā)現(xiàn)廣東封開(kāi)和廣西容縣的群體聚成1類;廣西德保、廣西防城和廣西上思的群體聚為1 類;廣西靖西和廣西龍州的群體聚為1 類;云南麻栗坡群體獨(dú)成1 類。彭繼慶等[96]對(duì)廣西米老排遺傳多樣性研究表明,憑祥種群的多樣性水平最高,那坡種群的最低;82.43%的遺傳變異主要存在于種群內(nèi),17.57%存在于種群間。彭繼慶等[97-98]對(duì)ISSR-PCR(簡(jiǎn)單重復(fù)序列區(qū)間擴(kuò)增多態(tài)性)反應(yīng)體系的各個(gè)因素進(jìn)行優(yōu)化,確定了ISSR-PCR 反應(yīng)的最優(yōu)體系。采用ISSR 分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)米老排種源地(廣西憑祥)和栽種地(湖南新寧和株州)種群進(jìn)行遺傳多樣性對(duì)比,發(fā)現(xiàn)種源地和栽種地種群沒(méi)有明顯變化,預(yù)測(cè)至2042年,米老排天然種群可能分布至25°N 左右,25°N 以北有零星分布,沿海地區(qū)進(jìn)一步向北延伸至26°N左右。袁潔等[99]對(duì)8個(gè)米老排天然分布群體的6個(gè)種實(shí)性狀進(jìn)行比較分析,發(fā)現(xiàn)6個(gè)種實(shí)性狀在群體間和群體內(nèi)變異豐富,6 個(gè)性狀的表型分化系數(shù)均值為33.73%,群體表現(xiàn)型分化以群體內(nèi)變異為主;8個(gè)群體大致可分為4類。

1.6.2 優(yōu)樹選擇及種源試驗(yàn)

洪永輝[100-101]采用5 株優(yōu)勢(shì)木對(duì)比法,提出14年和22年生米老排優(yōu)樹選擇標(biāo)準(zhǔn),即14年生優(yōu)樹單株材積、樹高和胸徑分別比5 株優(yōu)勢(shì)木平均值高出54%、25%和21%以上;22年生優(yōu)樹單株材積、樹高和胸徑分別比5 株優(yōu)勢(shì)木平均值高出75%、11%和26%,形質(zhì)指標(biāo)綜合得分大于9.0;從22年生林分中精選出12 棵優(yōu)樹,平均樹高、胸徑、冠幅、材積和木材密度分別為22.1 m、26.1 cm、6.7 m、0.571 1 m3/株和0.499 6 g/cm3,分別比優(yōu)勢(shì)木高出19.4%、41.3%、15.5%、112.5%和1.4%,保留Ⅰ、Ⅱ級(jí)優(yōu)勢(shì)木,淘汰Ⅲ級(jí)林木,構(gòu)建母樹群體。米老排母樹結(jié)實(shí)主要集中在中層輪盤枝,采取樹體矮化、培育結(jié)實(shí)層枝條、輔助授粉和促進(jìn)花芽分化等措施,可提高母樹結(jié)實(shí)量,改善種子品質(zhì)[102]。

覃敏[103-104]在廣東西江林場(chǎng)對(duì)來(lái)自廣東和廣西的8個(gè)種源(廣東封開(kāi)、廣西德保、廣西防城、廣西上思、廣西憑祥、廣西靖西、廣西龍州和廣西容縣)6年生子代林進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),初步選出2 個(gè)優(yōu)良種源和12 個(gè)優(yōu)良家系;生長(zhǎng)量最高的優(yōu)良種源為廣西憑祥種源,平均樹高為9.5 m,平均胸徑為13.4 cm,單株材積為0.079 9 m3;胸徑、樹高和材積的遺傳增益分別為11.79%、8.87%和34.7%;生長(zhǎng)量最快的家系為PX01,平均樹高為9.9 m,平均胸徑為15.3 cm,單株材積為0.101 6 m3;胸徑、樹高和材積的遺傳增益分別為17.35%、11.57%和52.06%。

1.7 樹脂道生成、樹脂合成及葉片營(yíng)養(yǎng)成分

米老排種仁含油率高達(dá)36.8%,是重要的油脂資源[105]。研究米老排樹脂道的生長(zhǎng)發(fā)育以及樹脂的合成與轉(zhuǎn)運(yùn)在理論和生產(chǎn)上都有重要意義。米老排植物初生結(jié)構(gòu)能自然形成樹脂道,次生結(jié)構(gòu)不能自然形成,樹脂道以裂溶生方式發(fā)生,分布在維管束外側(cè)的皮層中[105]。殼菜果亞科(Mytilariodeae)和楓香亞科(Formosaceae)是金縷梅科中具有樹脂道的兩個(gè)亞科,但兩者的樹脂道數(shù)量、分布和產(chǎn)生方式均不同,說(shuō)明親緣關(guān)系較遠(yuǎn)[106]。米老排樹脂主要由基本組織細(xì)胞經(jīng)多糖轉(zhuǎn)化形成,由基本組織轉(zhuǎn)運(yùn)到樹脂道上皮細(xì)胞,再由上皮細(xì)胞分泌到空腔,樹脂道上皮細(xì)胞的主要功能是泌脂[106]。

米老排葉片含有多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),粗纖維、膳食纖維、維生素C、總黃酮、Ca 和Se 含量高,在木本飼料添加劑、保健功能產(chǎn)品和森林蔬菜等方面具有開(kāi)發(fā)利用潛力;2 和10年生米老排葉片膳食纖維含量均超過(guò)50%,總糖含量為15.04%~16.25%;2年生幼樹葉片維生素C 含量和總黃酮含量較高;2 和10年生米老排成熟葉片均含有16種氨基酸,其中必需氨基酸7 種,藥效氨基酸8 種,分別占氨基酸總量的38.67%~40.23%和62.89%~67.43%[107]。

1.8 系統(tǒng)發(fā)育

施蘇華等[108]分析金縷梅科各亞科代表屬的核糖體DNA ITS 區(qū)及5.8S 編碼區(qū)序列,應(yīng)用最大簡(jiǎn)約法構(gòu)建分子樹系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)殼菜果亞科植物形成1 個(gè)單系類群,支持殼菜果亞科作為1 個(gè)單獨(dú)的亞科。潘開(kāi)玉等[109]首次進(jìn)行米老排染色體計(jì)數(shù)和核型分析,結(jié)果表明,米老排染色體數(shù)目為2n=26,x=13。x = 13 是金縷梅科的新染色體基數(shù),支持將殼菜果屬處理為獨(dú)立的亞科。

1.9 木材材性及其利用

米老排木材材性優(yōu)良。米老排木材氣干密度為0.577 g/cm3,全干密度為0.554 g/cm3,基本密度為0.463 g/cm3,屬于中等級(jí)別;木材綜合品質(zhì)系數(shù)為3 909 × 105PA,屬于高等級(jí)材[110]。米老排纖維長(zhǎng)度、導(dǎo)管分子長(zhǎng)度和纖維長(zhǎng)寬比均大于楊樹(Populus)、泡桐(Paulownia fortunei)和檸檬桉(Eucalyptus citriodora),纖維量與楊樹接近,纖維角均小于三者;米老排木材解剖指標(biāo)總體上優(yōu)于楊樹、泡桐和檸檬桉[111]。米老排木材干燥質(zhì)量較難控制。木材初期開(kāi)裂等級(jí)為4級(jí),內(nèi)裂等級(jí)為1等;截面變形為2等,干燥速度為2 等,干燥質(zhì)量難控制[112]。米老排木材3 向(縱向、徑向和弦向)彈性模量和三向泊松比研究結(jié)果表明,縱向彈性最大(12 196 mpa),徑向次之(1 415 mpa),弦向最?。?91 mpa)[113]。

米老排機(jī)械加工性能良好。對(duì)米老排和紅錐的機(jī)械加工性能進(jìn)行(刨切、砂光、鉆孔、成型銑削、榫眼加工和橫截)全面測(cè)試,米老排和紅錐在刨切、砂光、鉆孔、成型銑削和橫截5項(xiàng)機(jī)械加工性能上均為優(yōu),在榫眼加工項(xiàng)表現(xiàn)良;米老排綜合機(jī)械加工性能得分為46.4 分(滿分50 分),紅錐得分為44.4分,米老排加工性能優(yōu)于紅錐[114]。

6年生米老排木材纖維長(zhǎng)度、寬度、雙壁厚、長(zhǎng)寬比和壁腔比平均值分別為1 845 μm、11.5 μm、11.6 μm、66 和0.53,23年生米老排纖維長(zhǎng)度、寬度、雙壁厚、長(zhǎng)寬比、壁腔比和腔徑比平均值分別為2 014.2 μm、26.19 μm、11.07 μm、78.68、0.79 和0.57;按國(guó)際木材解剖學(xué)會(huì)規(guī)定,長(zhǎng)纖維為1 600 ~2 200 μm,纖維壁腔比小于1,長(zhǎng)寬比大于40 為優(yōu)良的制漿造紙?jiān)希芍桌吓艦閮?yōu)良造紙材料[111,115]。對(duì)米老排制漿廢水污染負(fù)荷和凈化處理進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)米老排黑液與桉樹硫酸鹽黑液相比,回收性能更好;采用沉淀或氣浮,到化學(xué)絮凝,再通過(guò)水生植物氧化塘的處理,排放水可以達(dá)到規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)[116]。

2 主要存在問(wèn)題

40 多年來(lái),我國(guó)在米老排研究中取得很多成績(jī),但沒(méi)有取得突破性進(jìn)展。主要存在3 個(gè)方面的問(wèn)題。一是研究?jī)?nèi)容比較分散,不成體系,也不深入。長(zhǎng)期以來(lái),研究重點(diǎn)主要在米老排生物學(xué)、生態(tài)學(xué)以及造林方面;在收集到的文獻(xiàn)中,研究生物學(xué)和生態(tài)學(xué)方面的文章有40多篇,主要集中在土壤改良、涵養(yǎng)水源、防火性能和碳匯等方面,關(guān)于種質(zhì)資源調(diào)查和良種選育方面的研究論文較少,直到現(xiàn)在,未選出良種在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用;在育苗方面,只有播種育苗應(yīng)用于生產(chǎn),扦插苗和組培苗技術(shù)還在初試階段;在高效栽培技術(shù)方面,還沒(méi)有形成成套的營(yíng)造林技術(shù)規(guī)范;在木材利用方面,僅停留在材性研究和制漿試驗(yàn),還沒(méi)有開(kāi)展實(shí)木利用、膠合板或貼面板生產(chǎn)等研究;引種研究規(guī)模小,僅有福建、江西、廣東和海南的報(bào)道,而在海南引種的時(shí)間只有2年,難下結(jié)論。二是研究方法較落后。較多研究采用傳統(tǒng)的研究方法,沒(méi)有應(yīng)用分子生物學(xué)、基因編程及遙感、定位和無(wú)人機(jī)等技術(shù)進(jìn)行研究。三是米老排經(jīng)濟(jì)功能和開(kāi)展利用方面的研究較薄弱,成果未得到推廣應(yīng)用。如米老排速生豐產(chǎn),材質(zhì)優(yōu)良,可制作家具,也可用于生產(chǎn)木地板、膠合板等;米老排樹葉含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),可作為豬、牛和羊等家畜飼料;樹干樹皮有香味,可制作香料等,但在這些方面都沒(méi)有深入研究。由于經(jīng)濟(jì)功能方面研究進(jìn)展不大,因此影響米老排規(guī)模培育和產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā),至2020年米老排人工林約為6 000 hm2[35],產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)沒(méi)有形成。

3 展望

米老排是我國(guó)南方優(yōu)良速生用材樹種之一,在20 世紀(jì)70—90年代發(fā)展較快。進(jìn)入21 世紀(jì),桉樹產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速,使米老排和松樹、杉樹等樹種的發(fā)展受到影響。今后,林業(yè)將向多樹種、多功能和高質(zhì)量方面發(fā)展,具有優(yōu)良特質(zhì)的米老排可能重新引起人們的關(guān)注。在良種選育研究方面,可在廣泛開(kāi)展種質(zhì)資源調(diào)查、收集和試驗(yàn)示范的基礎(chǔ)上,選出一批材質(zhì)優(yōu)良、速生豐產(chǎn)和抗逆性強(qiáng),適合在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用的種源、家系或無(wú)性系。完善種苗快繁技術(shù),形成現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力,生產(chǎn)出大批優(yōu)質(zhì)苗木,滿足生產(chǎn)需求。規(guī)范優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效栽培技術(shù),營(yíng)造出較大規(guī)模的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)示范林。在利用技術(shù)研究方面,加強(qiáng)米老排木材干燥技術(shù)難題研究,提升木材利用技術(shù)水平;熟化米老排樹葉生產(chǎn)家畜飼料技術(shù);深化米老排涵養(yǎng)水源、改良土壤、生物多樣性保護(hù)、綠化環(huán)境和林業(yè)碳匯等方面的研究,促進(jìn)米老排產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

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不同種源馬尾松樹高與胸徑生長(zhǎng)相關(guān)模型研建
白櫟次生幼齡林除萌留壯后一年間生長(zhǎng)規(guī)律初步研究
不同育苗密度對(duì)無(wú)患子苗期生長(zhǎng)的影響
用地徑胸徑回歸分析法推算采伐木蓄積
南寧地區(qū)灰木蓮人工林經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)研究