[论文总结] 集约经营下人工林造林技术研究进展
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Advances in Silviculture of Intensively Managed Plantations
作者:Rafael A. Rubilar et al., Current Forestry Reports, 2018.
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造林策略:种植面积,树种,种植密度
旬的森林土地征用的决策包括潜在的生产力、地面信息、预期产量。在获得土地后,管理者第一个要做的战略就是物种或者是无性繁殖的选择。要考虑到气候变化可能导致的极端事件,有关场地资源的可利用性和潜在的气候信息,从而帮助管理者能够选择合适的树种以最低的风险来提高森林生产力。
极端的气候已造成了巴西损失了100,000公顷桉树林,而史无前例的霜冻使乌拉圭和智利森林也遭受了巨大的损失。因此,物种的选择方面已经着重选择耐旱且耐低温的无性系。一些研究也培育出了新的杂交树种能够有害的生物和非生物因子。这些基因机会纳入了生态生理学,了解新的基因型如何受到(环境x基因型G x E)以及G x E xS(环境x基因型x造林)的相互作用,这一综合的方法必须包括在研究中,以确保我们了解(环境x基因型)的相互作用,否则江湖导致在造林部署无性系是遭受巨大的风险。
密度管理:生产高交织的茎
传统的林分管理通常针对大直径的林产品,通过根据林分的高度和直径参数反复进行少量间伐,以产生大型高价值的茎。管理者的目标是避免密度依赖性死亡和生产大型树种以及高价值的茎。这些管理制度都是取决于实地试验的经验,操作经验和经验性增长模型的模拟。但近期研究表达,传统的管理方法无法达到预期的无疵木材的产量。相对保守的传统方法处理无法充分降低密度,也不足以刺激单个树种树干直径的生长和产生大量的无疵木材。最近研究人员把重点放在基于流程和混合模型的信息整合到管理制度的开发中。这些模型考虑到辐射的情况和资源可利用性的变化以及他们的相互作用,从而改善了管理承载能力的方法。
管理者在传统上会通过修剪来增加无疵木材的价值,但是无疵木材市场价格的降低以及较高的修剪费用和新的产业技术以及不明确的木材产量都限制了修剪的使用。改进的生态生理模型与先进得遥感技术相结合,可针对特点地点的条件和造林处理想结合,在不进行修剪得情况下对无疵木材生产提高更好得指导。
未来无疵木材的产量提高需要选择低密度种植(小于600树每公顷)和具有小树直径和狭窄冠形的树种。但是在低种植密度情况下,关于 环境x基因型x造林的相互作用和修剪、稀疏的营林信息有限。该策略可通过减少土壤的准备,减少单株树种的施肥量以及在树木周围进行较小目标杂草控制面积来降低成本,促进树木的机械化管理。
管理者需要从低密度种植的单株树和基于林分过程的模型中或获取信息,以管理通过修剪去除叶面积,增加单株直径,以达到减少人工林截留和蒸腾作用。
集约化管理的短轮作人工林可能会生产出大直径的茎,其中幼林的比例更大,可可能对木材产品的加工产生不利影响,但是奖励林分密度可能会在夏季增加晚材的生长速度,从而抵消生长速度对木材密度的影响。
营林方向:整地、植被管理、施肥
森林生产是由辐射拦截和影响碳固定(光合作用)效率的环境因素驱动的,是使我们能够预测林分生产产量的强大工具。结合遥感和建模技术在时空尺度上测量叶面积指数可以预测实际生产力。为了增进我们在这方面的知识,需要整合来自生长和产量的信息模型,生态生理模型和遥感技术。然而,整合这些领域的需要对常见的造林方式有较强的概念理解,如整地、杂草动态和施肥的影响。
整地
土壤准备工作必须适当地减少根系发育的物理限制,并允许作物物种获取土壤资源。对于集中管理的种植园,最低准则包括土壤深度大于50厘米,体积岩石碎片小于50%,限制性盘面厚度不大于10厘米,浅层不大于40厘米。在种植前对土壤进行处理的决定应该主要基于以下三个因素:(a)根氧限制,(b)土壤抗性,©土壤水分有效性。
其他重要的考虑是当地天气如何影响土壤湿度,以及物理限制如何随着时间影响根系生长。土壤质地、粘土层深度和土壤排水都在决定是否有足够的根氧、根系在土壤中的穿透能力(低土壤阻力< 2 MPa)或充分利用水分。所有这些信息都需要基于特定的站点。
总体而言,考虑土壤属性、设备类型、操作窗口以及对人工林生存和生长的预期影响,可能是森林管理者最具挑战性但也最有价值的决策之一。最好的整地处理可能是不整地。土壤准备处理与杂草控制效果和早期施肥处理相互作用,在决定最佳土壤时需要考虑这些因素。
植被管理
相互竞争的植被清除可能是最重要的一项,特定地点的造林活动,特别是在计划施肥处理。从生物学或经济学的角度来看,完全竞争的植被控制直到冠层闭合可能是不必要的。为了有效地利用这一造林工具,需要了解与场地资源可用性相关的竞争性植被控制的适当强度和持续时间。但很少有建模工作能够理解不同类型的竞争植被如何与站点上的林分生长相互作用。需要基于过程的模型来解释作物种类、相互竞争的植被类型和土壤立地资源随时间的变化。这些模型的开发将提供有效的工具,通过减少除草剂的使用,管理竞争的植被相互作用,以达到作物的最佳生长。
另一种方法是种植冠大的树种,以便在林分发育中更早达到冠闭。这将减少相互竞争的植被和除草剂的应用(G / E / S相互作用)的负面影响。然而,这些基因型通常需要相对大量的水和营养,以发展其大型冠且可能需要早期的较大的投入,以最大限度地发展冠层。轮作中期杂草控制是很重要的,竞争的植被可能会降低养分和水分的有效性,限制种植园的生长或对养分添加的反应。对轮作中除草有显著的积极反应;然而,这种反应取决于虫害的程度和杂草控制后改善的特定地点的局限性。
控制竞争植物的生长是非常重要的,需要尽早采取措施。相对较大的杂草侵染会消耗作物物种可利用的养分和水分,但对长期生长的影响相对较小。除非有一个高侵染的草,可能没有必要控制这些物种。灌木减少作物树木生长从低到高侵染线性移动。
对森林业务中相互竞争的植被数量的强度和杂草控制需要的评估越来越多地结合了来自卫星的遥感图像。最近使用激光雷达和无人机(UAV)监测竞争性植被的努力涉及大量资源(野外操作和数据处理),这可能会限制它们的使用,而在云层不限制卫星图像采集的地区使用卫星图像。但是,目前正在为支持造林管理的任何图像平台开发随时可用的工具。
施肥
森林人工林中公认的营养不足强调了在许多环境中增加营养的必要性。森林施肥应取代采伐后的养分清除,这一观点在文献中有充分的依据。然而,落叶养分的清除不一定需要在建植时处理,因为许多土壤在林分发展的那个时候不会保留大量的养分。与此同时,收获后留下的森林残留物产生assart效应,同时,采伐后残留的森林残留物会产生刺杀效应,以前轮作的养分可在新的人工林中吸收。同样,某些土壤具有较高的养分缓冲潜力,这可能解释了连续轮作中持续的养分利用率,除非在恶劣的土壤上造成严重干扰的情况下。
成功推进造林计划所面临的挑战:对付新病原体
据报道,在集约管理的人工林中,与迅速落叶或树木死亡有关的生产力下降。解释这些问题的早期假设包括土壤养分耗竭、臭氧、紫外线损害和碳饥饿。在某些情况下,其原因被证明是以前未知的短暂但具有侵袭性的新病原体的爆发,在某些情况下,这些病原体从土壤进化为空气中的真菌在某些情况下,新的侵略性破坏生物的存在可能需要部署新的树种或杂交维持立地生产力。在集中管理的人工林中,早期的损害检测对于维持这些系统中的森林健康至关重要。在林分的整个生命周期中,结合土壤和气候数据对遥感林分数据进行监测,可以识别有利于林分问题发展的环境条件,并对这些问题进行控制。此外,这些策略可以减少对目前认证过程中可用的化学替代品的依赖。
总结
集约管理人工林造林方面的进展纳入了遥感的地理空间和时间信息。有效利用这些动态信息需要了解土壤站点特征、竞争植被动态和林分养分动态。将技术进步与对该系统如何工作的生物学理解结合起来,将为现在和将来的造林决策提供战略、战术和操作上的支持。
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