提高防火功效的材脂兼用针阔混交方法与流程

【
技术领域：
】本发明属于混交
技术领域：
，具体涉及提高防火功效的材脂兼用针阔混交方法。
背景技术：
：广西是马尾松的中心产区，遗传资源丰富，遗传改良成效居于全国前列。广西是全国松脂和松香的最重要产地，松脂和松香产量多年稳居全国首位，随着马尾松人工林培育技术不断提高，可采脂林分面积增加，大部分采脂林分的始采树龄提早，始割径阶过小，且偏面追求松脂采割面的大小和增加采脂次数，以延长采脂时间来追求松脂产量，使现有的松脂原料林采割寿命短，难以实现森林永续利用、可持续发展的目标。传统单面高负荷搭架采脂法，采脂负荷率60％以上，采割高度4-6m，需搭架攀爬高度2-4m，存在危险系数高，成本大等问题，另外高负荷长期采脂严重影响松树生长。中国早在19世纪50年代就开始使用20多种药剂来提高松脂产量，其中，比较有增产成效的为硫酸或硫酸软膏增脂、亚硫酸木浆液化学采脂、乙烯利法、2,4-d法等，但对树体均有一定伤害，尤其是硫酸或硫酸软膏增脂，对树体伤害较大，没有得到大面积推广应用。近年来，伴随国内经济持续高速发展，采脂劳动成本持续上涨，而松脂价格增幅不大，致使脂农采脂积极性不高，原料短缺成为制约松脂产业发展的主要因素，再加上国内采脂工艺研究停滞，没有突破性进展。就社会发展趋势而言，劳动力价格提升是必然的，松脂产业健康发展亟需提高采脂效率，而改良增脂剂，或系统开发新的增脂剂，提升其增产效果，是提高采脂效率重要途径。松树人工林早期经营主要以木材产出为主，经营方式为松树人工林纯林，且很大一部分林分结构差，森林生态系统内组成成分下降，林下植被稀少，林地土壤受到严重侵蚀，整个林分表现为涵养水源、固持土壤等生态效降低，与同带性常绿阔叶林相比，森林景观单一，生物多样性低，稳定性差，对林火和病虫害抵抗力差。混交林是将两个以上树种按照一定比例在一起进行种植，混交林能够有效提高林分生产力，改善林地土壤肥力，调节林分小气候以及减少病虫害和森林火灾的发生，其生态、经济、社会效益显著。因此，混交林是林业发展的必然趋势。现阶段，建设松阔混交林具有三个显著优势，一是松树为耐瘠薄耐干旱的先锋造林树种，前期造林和抚育成本低、成林快；二是中后期经营采脂林只采脂不砍树，增加收入的同时保护了森林生态功能的平衡；三是在松树纯林中混交叶革质、鲜叶含水率40％以上，叶面积和叶量大的防火树种，凋落物可阻止地表火蔓延，防止树冠火燃烧，整体提高林分的防火功效；四是中后期充分利用采脂林下空间混交阔叶树种，始终保持松树在上阔叶树在下，调节和改善林分上层(树冠)和下层(根系)环境平衡，充分发挥混交树种间的根瘤菌、沃土菌以及凋落物的养分释放和分解功能，减少化肥施放，调节林分小气候，大幅度降低森林病虫害和火灾发生的机率。技术实现要素：本发明提供提高防火功效的材脂兼用针阔混交方法，以解决传统方法采脂量低，传统单面高负荷搭架采脂法，采脂负荷率60％以上，采割高度4-6m，需搭架攀爬高度2-4m，存在危险系数高、劳动效率低等问题。为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：提高防火功效的材脂兼用针阔混交方法，包括以下步骤：(1)根据立地条件、良种配置和生产力，选择7-8年生松树纯林；(2)以伐小留大、伐弯留直、伐去病虫株、伐密留疏为原则，进行松树纯林间伐；(3)根据保存率选择间伐比例，将松林密度调整至75-105株/亩；(4)选择适宜的阔叶树种，在林中均匀种植阔叶树种，种植密度为50-120株/亩，形成松阔异龄混交林；(5)待采脂林分林龄10年生且平均胸径达到16cm以上，采用下降式双侧沟两面采脂法采脂，每次用毛涮涂抹增脂剂到新开割创面，所述增脂剂，包括以下原料：精氨酸、硫酸镁、氯化锌、硝酸铁、硝酸铜、硼砂、氯化钙、乙二胺四乙酸、二辛基琥珀酸磺酸钠、萘乙酸、水杨酸、蒸馏水；在割面纵向中央线开中沟，在中沟下端安装受脂容器，完成上坡面采脂；具体采脂参数按面积公式(1)进行：式中：s上坡表示松树上坡面的采脂面积；n表示采割的年度，1≤n≤8；d1表示起采胸径；dn表示第n采割年的胸径；△d表示年胸径平均增长量；dn设为首项为d1，公差为△d的等差数列；π为圆周率，取3.14；γ为采脂负荷率；l为步距值；d为采脂的天数；(6)选择树的下坡面，按下降式双侧沟两面采脂法采脂，每次用毛涮涂抹增脂剂到新开割创面，所述增脂剂，包括以下原料：精氨酸、硫酸镁、氯化锌、硝酸铁、硝酸铜、硼砂、氯化钙、乙二胺四乙酸、二辛基琥珀酸磺酸钠、萘乙酸、水杨酸、蒸馏水；在割面纵向中央线开中沟，在中沟下端安装受脂容器，直至完成树的下坡采脂；具体采脂参数按面积公式(2)进行：式中：s下坡表示松树下坡面的采脂面积；n表示采割的年度，9≤n≤16；d1表示起采胸径；dn-1表示第n-1采割年的胸径；△d表示年胸径平均增长量；dn设为首项为d1，公差为△d的等差数列；π为圆周率，取3.14；γ为采脂负荷率；l为步距值；d为采脂的天数；(9)按公式(3)计算总的采脂面积，把完成树上坡面、下坡面两面采脂的松树砍伐销售，统计松脂收入和木材收入之和的总产值，计算经济效益；s总＝s上坡+s下坡(3)式中：s总表示松树总的采脂面积。进一步地，步骤(1)中所述针叶树包括马尾松、湿地松、云南松、加勒比松。进一步地，步骤(4)中所述阔叶树指叶革质、鲜叶含水率40％以上的具防火功能的树种，包括荷木、合掌木、红花油茶。进一步地，步骤(4)中挖40cm×40cm×30cm明坎，放0.5kg复合肥做基肥，在下雨前后栽植阔叶树苗木。进一步地，步骤(5)、(6)中每次用毛涮涂抹增脂剂2ml到新开割创面。进一步地，所述增脂剂，以重量份为单位，包括以下原料：精氨酸28份、硫酸镁4份、氯化锌2份、硝酸铁1份、硝酸铜0.5份、硼砂0.4份、氯化钙5份、乙二胺四乙酸0.1份、二辛基琥珀酸磺酸钠0.1份、萘乙酸0.06份、水杨酸1.2份、蒸馏水800份。进一步地，所述增脂剂的制备方法，包括以下步骤：1)在52℃下，将精氨酸加入蒸馏水中充分搅拌，得到溶液a；2)降温至45℃下，向步骤1)制得的溶液a中加入硫酸镁、氯化锌、硝酸铁、硝酸铜、硼砂、氯化钙、乙二胺四乙酸进行搅拌至完全溶解，得到溶液b；3)升温至59℃下，向步骤2)制得的溶液b中加入二辛基琥珀酸磺酸钠、萘乙酸、水杨酸进行充分搅拌，调节ph值为5.3，制得增脂剂。进一步地，步骤(5)、(6)中所述采脂负荷率为23-35％。本发明的技术原理：松树人工林早期经营主要以木材产出为主，经营方式为松树人工林纯林，且很大一部分林分结构差，森林生态系统内组成成分下降，林下植被稀少，林地土壤受到严重侵蚀，整个林分表现为涵养水源、固持土壤等生态效降低，与同带性常绿阔叶林相比，森林景观单一，生物多样性低，稳定性差，对林火和病虫害抵抗力差。本发明采用松阔混交种植方式，混交林能够有效提高林分生产力，改善林地土壤肥力，减少森林火灾的发生。传统高负荷长期采脂严重影响松树生长，不利于实现产脂和产材平衡发展，获得较大经济效益的目的。另外，传统单面高负荷搭架采脂法，采脂负荷率60％以上，采割高度4-6m，需搭架攀爬高度2-4m，存在危险系数高，成本大等问题，本发明对采脂林要求、采脂技术进行研究，对采割夹角、步距、采脂负荷率等较佳工艺参数进行了选择，严格按“两面”采脂法采脂，规范采脂工艺，兼顾松脂和木材产量，实现松树的高效培育，从而获得较大经济效益，有效解决了传统高负荷长期采脂严重影响松树生长，大大降低木材产出，传统单面高负荷搭架采脂法，采脂负荷率60％以上，采割高度4-6m，需搭架攀爬高度2-4m，存在危险系数高，造成人身安全，成本高等问题。传统增脂剂为硫酸或硫酸软膏增脂，对树体伤害较大，影响松树生长，为了解决该技术问题，本发明创新研发了新的增脂剂，所述增脂剂，包括以下原料：精氨酸、硫酸镁、氯化锌、硝酸铁、硝酸铜、硼砂、氯化钙、乙二胺四乙酸、二辛基琥珀酸磺酸钠、萘乙酸、水杨酸、蒸馏水，通过选择合适的原料组成和用量，并调试最佳的涂抹增脂剂用量，既可有效促进松树对营养物质的吸收，增强并加快光合作用，促进松脂的形成和分泌，增加产量；又解决了影响松树生长等问题。本发明具有以下有益效果：(1)本发明的增脂剂是一种营养型调节剂，可促进松树对营养物质的吸收，增强并加快光合作用，并进一步促进松脂的形成和分泌，涂抹增脂剂到新开割创面后不损伤割口，对松脂及松香质量无影响，且安全、无毒，是一种长周期增脂剂，可解决传统增脂剂影响松树生长等问题。(2)本发明方法利用7-8年生松树纯林以伐小留大、伐弯留直、伐密留疏为原则进行间伐，并根据立地条件，在松林中均匀种植具有较高经济价值的阔叶树种，形成松阔异龄混交林。异龄混交充分发挥松树的先锋造林树种(耐旱耐瘠薄)作用，为阔叶树营造良好生长环境，使阔叶树种植成活率得到提高，降低了混交林造林成本，缩短了混交林营建时间。实践表明，本发明能有效将马尾松纯林改造为混交林，马尾松种植区适应的混交树种可选择具防火功能的荷木、合掌木等树种。本发明方法不仅能够促进马尾松的生长、改善土壤环境、减少森林火灾、并且单位面积的综合效益得到显著提高。(3)传统单面高负荷搭架采脂法，采脂负荷率60％以上，采割高度4-6m，需搭架攀爬高度2-4m，存在危险系数高，成本大等问题，本发明采用下降式双侧沟两面采脂法进行树上坡面、下坡面两面采脂，不需要搭架攀爬采脂，采脂完成后把松树砍伐销售，可以实现较大程度采脂下，不影响松树的生长，实现产材的较大化产值。【附图说明】图1为下降式双侧沟两面采脂法结构示意图一；图2为下降式双侧沟两面采脂法结构示意图二；图3为松树上坡面、下坡面两面采脂的示意图。【具体实施方式】为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。本发明在松阔混交的基础上，对采脂技术进行研究，对工艺较佳参数进行了选择，从而为如何实现获得产脂和产材较大经济效益，提供理论、数据基础。(一)采脂胸径要求在环江县华山林场华山分场进行了马尾松不同始采径阶采脂试验，试验设置了12cm径阶、14cm径阶、16cm径阶和18cm径阶4个处理，选择坡向和地力相对一致的样地，每个处理选择35株样木进行采脂，5株非采脂为对照，连续采脂3年。试验结果表明：(1)不同径阶始采脂的方差分析表明，4个不同径阶间的单株材积生长量和产脂量差异均达到显著水平；(2)不同径阶始采脂对松脂产量影响方面，随着径阶增大松脂产量增加，各径阶的产脂量排序为12cm﹤14cm﹤16cm﹤18cm，其中18cm径阶产量最高，其产脂量分别比12cm、14cm和16cm提高了63.24％、37.83％和17.65％；(3)不同径阶始采脂对生长量影响方面，随着径阶增大，采脂对胸径生长量的影响下降，影响最大为12cm径阶，12cm径阶组内采脂比未采脂减损失了41.45％的胸径生长量；(4)采脂对单株材积生长量的影响随着径阶增大而减少，12cm径阶受影响最大，较未采脂损失了83.67％的单株材积生长量。小于14cm径阶采脂，较大的影响马尾松胸径、单株材积生长，且产脂量不稳定。12-14cm径阶应以生长性状培育为主；(5)采脂对16cm以上径阶的胸径和单株材积生长量影响较小，采脂分别消耗16cm径级和18cm径阶单株材积的25.49％和20.32％。所以规范化采脂采脂应以16cm径阶以上始割，在此径阶始采可以保证林木的正常生长，获得木材和松脂产量的最大化。(二)不同采割夹角与产脂量的关系在环江县华山林场华山分场进行10年生马尾松不同采割夹角与产脂量的对比试验，研究不同采割夹角处理下产脂量的差异。采割夹角设置单边30度、单边40度、单边60度、双边30度、双边40度和双边60度共6种处理，选择坡向和地力相对一致的样地，每个处理选择35株样木进行采脂，5株非采脂为对照，连续采脂3年。试验结果表明，不同采割夹角对产脂的各个因子影响都极显著水平。其中，双向30度(呈夹角60度)采割夹角在多年度产脂总量表现最高，比平均值高出16.8-27.6％。双边沟夹角越大，产量越少。单边沟采脂产量比双边沟采脂产量低39.7-71.3％。试验结果还显示，双边沟采脂两边夹角并不是越大越好，夹角小有利于松脂流动，且不会使松脂从沟内溢出从而浪费。生产上推荐的最佳采割夹角为双边30度。(三)不同采割负荷率与产脂量的关系在环江县华山林场华山分场开展了10年生马尾松采割负荷率与产脂量的对比试验，设置2个径阶4个负荷率各共计8个处理，2个径阶分别为12-16cm和18-20cm，各径阶设置35％、40％、45％和50％共4个采脂负荷率处理。连续2年进行采脂分析，结果分析表明，12-16cm径阶不同采脂负荷率处理对采脂产量没有显著影响，但是对胸径生长和材积生长有显著影响，采脂负荷率35％时年胸径生长量为1.16cm，采脂负荷率50％时年胸径生长量仅为0.48cm，采脂负荷率越大，生长量越小，表明12-16cm径阶组内小径阶木以生长为主，胸径太小采脂会严重影响林木生长。18-20cm径阶始采脂第一年，不同采脂负荷率间产脂量差异显著，采脂负荷率50％时产脂量最大；采脂第二年35％、40％、45％三组采脂负荷率产脂量间无显著差异，与50％采脂负荷率有显著差异，产脂量明显比35-40％负荷要低。且采脂负荷率影响木材生长量，其中50％采脂负荷率和35％负荷率的年胸径生长量分别为0.55cm和1.28cm，试验显示，平衡中长期采脂林的木材产量和松脂产量为前提，18-20cm径阶采脂负荷率不超过45％为适。(四)采割面积公式传统高负荷长期采脂下需要搭架攀爬采脂，存在危险系数高，成本大等问题，另外高负荷长期采脂严重影响了松树生长，不利于兼顾产脂和产材平衡，实现获得较大经济效益。本发明在对采脂林要求、采脂技术进行研究，对采割夹角、步距、采脂负荷率等较佳工艺参数进行选择的基础上，采用“两面”采脂法进行采脂。具体采脂参数按面积公式(1)-(3)进行：式中：s上坡表示松树上坡面的采脂面积；n表示采割的年度，1≤n≤8；d1表示起采胸径；dn表示第n采割年的胸径；△d表示年胸径平均增长量；dn设为首项为d1，公差为△d的等差数列；π为圆周率，取3.14；γ为采脂负荷率；l为步距值；d为采脂的天数。式中：s下坡表示松树下坡面的采脂面积；n表示采割的年度，9≤n≤16；d1表示起采胸径；dn-1表示第n-1采割年的胸径；△d表示年胸径平均增长量；dn设为首项为d1，公差为△d的等差数列；π为圆周率，取3.14；γ为采脂负荷率；l为步距值；d为采脂的天数。s总＝s上坡+s下坡(3)式中：s总表示松树总的采脂面积。在以上优化参数的基础上，下面通过更具体实施例对本发明进行说明。本发明松树和阔叶树异龄混交的方法基本操作步骤(1)根据立地条件、良种配置和生产力，选择7-8年生松树纯林；本发明适用的松树包括马尾松、湿地松、云南松、加勒比松。(2)以伐小留大、伐弯留直、伐去病虫株、伐密留疏为原则，进行松树纯林间伐；根据保存率选择间伐比例，将松林密度调整至75-105株/亩；(3)选择适宜的阔叶树种；本发明适用的阔叶树指具防火功能的树种，包括荷木、合掌木。(4)在间伐后的松树纯林中均匀种植阔叶树；根据保存密度配置1-2种混交树种，将松树与混交树种按筛选出的优化后随机配置进行混交，根据林地实际情况种植相对数量的伴生树种，种植密度为50-120株/亩，形成松阔异龄混交林；(5)挖明坎，放入基肥，选用1年生阔时树良种壮苗，在雨季前后栽植；挖40cm×40cm×30cm的明坎，放0.5kg的复合肥，按照种植比例，在下雨前后将混交树种苗木进行栽植，所述阔叶树种苗木为地径0.6mm以上、无病虫害的一年生良种壮苗。以下结合实例参照前述方法操作步骤说明本发明。实施例1实施地点：环江县华山林场华山分场混交前马尾松林情况，树龄8年，林相整齐，郁闭度高，按间伐原则将密度调整为85株/亩。采用荷木进行混交试验，荷木的种植密度分为120、90、50株/亩(试验编号1、2、3)，试验4为对照(马尾松纯林)，每个密度设置4个重复，每个样地面积660m2，小区之间不设保护行。混交造林10年后进行调查数据进行分析，结果如表1所示，试验1-3的处理马尾松材积量均高于对照组(试验4)，处理1-3中，仅马尾松的蓄积量就分别比马尾松纯林(对照)提高了58.48％、32.89％和8.62％，同时还分别获得13.57、16.26、18.74m3荷木木材，说明马尾松纯林混交荷木后不仅收获了荷木木材，同时还促进了马尾松的生长，进一步说明马尾松中龄林混交荷木等树种，不仅能够促进马尾松的生长、改善土壤环境、增强抵御外界能力、减少森林火灾、并且单位面积的经济效益和生态效益均得到显著提高。表1马尾松纯林改建混交林试验结果在以上优化参数的基础上，如图1-3所示，采用“两面法”采脂，包括以下步骤：(1)在环江县华山林场华山分场混交造林2年后，选择10年生胸径为16.6cm的马尾松，从离地面到树高1.7m处按下降式双侧沟两面采脂法采脂，单夹角30度，割沟深入木质部0.3cm，步距0.1cm，每次用毛涮涂抹增脂剂2ml到新开割创面，所述增脂剂，以重量份为单位，包括以下原料：精氨酸28份、硫酸镁4份、氯化锌2份、硝酸铁1份、硝酸铜0.5份、硼砂0.4份、氯化钙5份、乙二胺四乙酸0.1份、二辛基琥珀酸磺酸钠0.1份、萘乙酸0.06份、水杨酸1.2份、蒸馏水800份，所述增脂剂的制备方法，包括以下步骤：1)在52℃下，将精氨酸加入蒸馏水中充分搅拌，得到溶液a；2)降温至45℃下，向步骤1)制得的溶液a中加入硫酸镁、氯化锌、硝酸铁、硝酸铜、硼砂、氯化钙、乙二胺四乙酸进行搅拌至完全溶解，得到溶液b；3)升温至59℃下，向步骤2)制得的溶液b中加入二辛基琥珀酸磺酸钠、萘乙酸、水杨酸进行充分搅拌，调节ph值为5.3，制得增脂剂；按2天1采；在割面纵向中央线开中沟，开割长30cm，宽1.0cm，深0.5cm，在中沟下端安装受脂容器，受脂容器选用塑料杯，采用木制品固定，采脂负荷率为44％，采割周长22.9cm，连续采割8年，完成上坡面采脂；(2)选择树的下坡面，距离上坡面分别留出10cm和13cm营养带(该营养带和以下实施例的营养带均是指为保障水分和养分的输送供给，在树干上保留的未经采割的纵向连续树皮带)，从离地面到树高1.7m处，按下降式双侧沟两面采脂法采脂，单夹角30度，割沟深入木质部0.3cm，步距0.1cm，每次用毛涮涂抹增脂剂2ml到新开割创面，所述增脂剂，以重量份为单位，包括以下原料：精氨酸28份、硫酸镁4份、氯化锌2份、硝酸铁1份、硝酸铜0.5份、硼砂0.4份、氯化钙5份、乙二胺四乙酸0.1份、二辛基琥珀酸磺酸钠0.1份、萘乙酸0.06份、水杨酸1.2份、蒸馏水800份，所述增脂剂的制备方法，包括以下步骤：1)在52℃下，将精氨酸加入蒸馏水中充分搅拌，得到溶液a；2)降温至45℃下，向步骤1)制得的溶液a中加入硫酸镁、氯化锌、硝酸铁、硝酸铜、硼砂、氯化钙、乙二胺四乙酸进行搅拌至完全溶解，得到溶液b；3)升温至59℃下，向步骤2)制得的溶液b中加入二辛基琥珀酸磺酸钠、萘乙酸、水杨酸进行充分搅拌，调节ph值为5.3，制得增脂剂；按2天1采；在割面纵向中央线开中沟，开割长30cm，宽1.0cm，深0.5cm，在中沟下端安装受脂容器，受脂容器选用塑料杯，采用竹制品固定，采脂负荷率为40％，采割周长30.8cm，连续采脂8年，完成下坡面采脂；(3)把完成树上坡面、下坡面、左面和右面两面采脂的松树砍伐销售，按公式(1)-(3)计算采脂面积及产脂量，统计松脂收入和木材收入之和的总产值，计算经济效益。对比例1与实施例1的方法基本相同，均是采用“两面法”采脂，唯有不同的是步骤(1)中的马尾松为纯林的10年生马尾松。统计实施例1和对比例1的每亩经济效益，如表2所示。表2经济效益表实验项目松脂收入(万元)木材收入(万元)总收入(万元)实施例11.58165.10376.6853对比例11.26931.97343.2427由上表可知：采用实施例1的方法获得的总收入比对比例1提高了106.16％，松脂和木材收入分别提高了24.60％和158.62％。上表显示，实施例1的松脂产量是对比例1的1.24倍，松脂收入提高了3123元/亩，提高的收入全部源自混交林建设。采用荷木混交不仅能够改善土壤环境、增强抵御外界能力、减少森林火灾，而且能够促进马尾松的生长，促进松脂的形成和分泌，增加松脂产量，从而提高经济效益。除经济效益大幅提高外，松阔混交林还发挥着巨大的生态效益。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12