森林培育学重点 精品
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绪论
1、森林培育是从林木种子、苗木、造林到林木成林、成熟的整个过程中,按既定培育目标和客观自然规律所进行的综合培育活动。
●是一种生产过程:通过树木和森林利用太阳能和其它物质进行生物转化,生产人类所需
的植物性有机物、工业原料和生物能源的生产过程,同时也是通过树木和森林的存在,创造并保护人类和生物生存所需环境的生产过程。
●是一项建设事业:用科学手段营造或更新森林并加以抚育保护的一项建设性事业。
●森林培育学是研讨营造和培育森林的理论和技术的学科。
英语silviculture源于拉丁语,silva意为森林,culture为栽培和培育的意思。
●造林简史:新中国成立后(4个发展阶段)
①恢复及发展阶段(1949~1957)→开展森林资源清查,实行封山育林,只在重点地区开展人工造林,以群众造林为主。
技术措施机械地采用前苏联的办法(如大密度造林,机械的林带走向等),强调造林质量少,造林成效低。
②打基础并调整巩固阶段(1958~1966)→群众造林和国营造林同时发展,开展沙漠绿化、水土保持、防护林建设,造林工作取得了很大发展。
但同时森林的破坏十分严重(以粮为纲,大炼钢铁),造林成效虚报、浮夸严重。
造林技术上,在总结前一阶段经验的基础上,许多措施更切合国情,同时着手于造林基础工件的研究,如立地条件类型划分、树种生物学特性的研究等。
③停滞阶段(1966~1978)→文化大革命,全国形势不稳,造林工作进展缓慢,毁林现象日益严重,森林面积日益减少。
学校停止招生,科研单位停止研究工作,所有技术工作基本停顿。
④稳步提高阶段(1978年以后)→1978年11月25日国务院批准国家林业总局关于西北、华北、东北风沙危害、水土流失严重地区建设防护林体系(三北防护林体系)
→1979年2月23日第五次全国人大常委会第六次会议根据国务院决议,决定3月12日为我国植树节
→1981年12月13日通过了《关于开展全民义务植树运动的决议》
→1984年9月20日第六次全国人大常委会第七次会议通过了《中华人民共和国森林法》●植树节3月12日
●中华人民共和国森林法(1984提出,1998修正)
6、1998年长江洪灾后提出“六大林业重点工程”
①天然林保护工程
②退耕还林还草工程
③三北和长江中下游等防护林体系建设工程
④环北京地区防沙治沙工程
⑤重点地区以速生丰产用材林为主的林业产业基地建设工程
⑥野生动植物及自然保护区建设工程
中共中央、国务院于2003年6月25日在《关于加快林业发展的决定》(9号文件)中明确提出“在可持续发展战略中,应该赋予林业重要的地位;在生态建设中,应该赋予林业首要的地位。
”
7、中国林业发展战略:三生态
生态建设——确立以生态建设为主的林业可持续发展道路
生态安全——建立以森林植被为主体的国土生态安全体系
生态文明——建设山川秀美的生态文明社会
8、林业的地位
中共中央、国务院于2003年6月25日作出了《关于加快林业发展的决定》(9号文件)。
在9号文件中已明确提出“在贯彻可持续发展战略中,林业具有重要的地位;在生态建设中,林业具有首要的地位;在西部大开发中,林业具有基础地位。
温家宝总理在2009年中央林业工作会议上,在林业三个地位的基础上,又赋予林业在应对气候变化时的特殊地位。
9、我国森林资源现状
清查时间活立木蓄积量森林面积森林蓄积量森林覆盖率
(亿m3)(万ha)(亿m3)(%)
第七次2004~2009 149.13 19,545 137.21 20.36
10、森林培育学的发展趋势
①造林规模不断扩大
世界部分国家人工林造林面积(万ha yr-1)
中国 200 美国 120 加拿大 30 日本 20
②从单一的用材林向多林种综合经营的方向发展
③造林技术水平不断提高
①混交林的营造及长期生产力的维持
②造林技术的综合配套:定向培育
③造林树种的选择
④种苗质量提高
④高新技术的广泛应用
①生物技术的应用(组织培养、人工种子、转基因)
②生长调节剂和保水剂的应用
③工厂化育苗技术
11、(了解中长期发展的重要领域)我国森林培育学的发展战略
⑴优先发展的研究领域
●工业用材林的定向培育(6个目标和5个技术环节)
6个目标:定向、速生、高产、优质、稳定和高经济效益;
5个技术环节:遗传控制、立地控制、密度控制、维护与提高土壤肥力、生态系统管理。
●困难地造林(退耕还林)
改善生态环境并满足当地人民生产生活及经济发展需要。
重点要丰富造林树种,改变树种单一化状态,同时研究树种生态、经济价值与育苗技术,发展能兼顾生态与经济效果的造林模式。
●天然林保护
对原始林区加强提高更新成活、保存率的造林技术研究,发展抚育与间伐技术;对次生林着重研究演替规律、类型的划分、功能评价及其相应的育林技术。
●林农复合经营
充分利用环境资源,提高系统的生物生产力。
运用生态经济学的原理对现有模式进行总结,发展适用于不同环境和社会经济条件的复合模式。
●能源林经营
⑵中长期发展的重要领域
①人工林长期生产力的维持;
②困难立地(荒山荒地、工业废弃地、干旱地、盐碱地)的造林技术;
③天然林的持续生态系统管理;
④珍稀树种的繁殖与栽培技术;
⑤混交林营建技术及效果观测;
⑥复合农林业优化模式及多用途树种选育;
⑦各种育林措施的生理生态学机制。
第一章林木结实规律
1、良种:具有良好的遗传品质和播种品质的种子。
林木种子是育苗造林的基础,要培育优质、速生、丰产的苗木和树木,必须有良种作保证。
优良的遗传品质取决于母树的遗传品质。
优良的播种品质与母树的遗传品质及其生存环境、种子的生产和经营技术密切相关。
2、林木种子生产与管理
3、植物的繁殖方式:①种子繁殖(实生繁殖)②无性繁殖(营养繁殖)
4、林木的生长周期
年周期(小周期):从春季树木萌发、营养器官生长、开花结果,到秋季生长停止,进入休眠的过程。
生命周期(大周期):从种子萌发到衰老死亡。
5、林学角度的林木生长大周期划分:①幼年期②青年期③壮年期④老年期
①幼年期:从种子萌发开始,到开始结实时为止。
特点:生理年龄小,可塑性大,营养器官的再生能力强,较容易生根,适于营养繁殖。
花果的形成须以营养器官的生长和营养物质的积累为基础。
幼年期以营养生长为主,为后期生殖器官的形成制造、分配和积累养分。
幼年期的长短因树种而异(几年~几十年),如油茶2-3年,马尾松6-7年,杉木7-8年,银杏约20年。
②青年期:从第一次开花结实开始,到结实3~5次为止。
特点:母树结实量较少,有时空粒较多。
种子可塑性大,适于作为引种材料。
形成了生殖器官和性细胞,可开花结实,但仍以营养生长为主;树体营养生长较快,逐步进入到营养生长向生殖生长平衡转化的过渡阶段。
③壮年期:从开始大量结实起,到结实开始衰退为止。
特点:母树大量结实,种子质量好,产量高,是采种的最佳时期。
母树生殖生长达到高峰,对营养、水分、光照要求高,对不良环境条件的抗性较强,生物学特性稳定,但母树的可塑性减弱。
壮年期长短因树种而异,如:油茶6-10年,马尾松15-40年,杉木15-40年,樟树25-50年,银杏60-100年。
④老年期:从结实量大幅度下降开始。
特点:结实量大减,种子质量也下降,应用价值不大。
母树已经失去可塑性,生理作用明显衰退,新生枝条显著减少,老枝开始枯萎死亡。
树木的营养生长和生殖生长相互依存。
从营养生长到生殖生长是从量变到质变的过程,开花结实必须以营养生长和营养物质的积累为基础;树木的生殖生长会影响其营养生长。
6、林木开始结实的年龄
●因树种和环境条件而异,一般为5~40年。
①灌木早,乔木迟。
灌木较早(紫荆1~2年生开始结实);
喜光速生的阳性树种早(桉树3~6年,刺槐4~5年,马尾松5~6年);
喜阴、生长缓慢的树种结实晚(深山含笑5~10年,闽楠12~15年)。
②同一树种生长环境不同,开始结实的年龄也有差异。
土壤水肥条件好的结实早;
林分中的优势木比被压木结实早;
孤立木光照充足,营养空间大,结实早;
合理经营的人工林比天然林结实早;
无性繁殖比实生繁殖林木结实早(杉木嫁接种子园3~5年可结实,实生林则6~10年)。
7、林木结实的周期性
由于营养生长与生殖生长之间的矛盾,很多树种在不同结实年份之间结实量有一定波动。
结实量多的年份称为大年(丰年或种子年);结实量少的年份称为小年(歉年);结实量中等的年份称为平年。
树木结实丰年与歉年交替出现的现象叫林木结实的周期性(大小年现象)。
两个丰年之间的间隔年数称为结实的间隔期。
(了解)根据结实情况的稳定性(周期性)的树种分类:
①结实极不稳定:各年产量的最大差异相当于多年的平均产量,完全无收的年份频繁。
一般多半为高寒树种,寿命长、性成熟迟。
如欧洲云杉、西伯利亚落叶松。
②结实不稳定:各年产量的最大差异相当于多年平均产量的50~80%,完全无收的年份不多。
如欧洲赤松。
③结实稳定:最大差异不超过平均产量的一半。
一般果实小,果实成熟快,如欧洲白榆、疣皮桦。
④结实相当稳定:各年结实量比较均衡,没有明显的丰歉年。
一般幼年期较短,性成熟早,果实和种子小,如杨树、柳树、多数灌木。
8、影响结实周期性的因素:取决于树种的生物学特性以及环境条件。
①营养状况
●大量结实的年份由于开花结实消耗了大量的营养物质,使当年的花芽分化少,降低来
年的种子产量。
●油茶果枝着果数为1.75个的,新梢长40.5cm,花芽数1.6个;着果数为0.3个的新梢
长66cm,花芽数5.7个。
●山毛榉在结实丰年中消耗矿质营养达353kg/ha,超过木材生产所需,大量结实甚至降
低木材生长量。
●营养平衡中的C/N比理论:C/N比高,促进开花结实,反之促进营养生长。
②内源生长激素的平衡
●成花激素与抑花激素的消长控制花芽分化,两者平衡时,有利于形成花芽;大年残留大
量的抑花激素,不利于花芽形成。
③土壤水肥条件
●土壤水肥供应状况影响树体的养分吸收和有机物质积累,从而影响开花结实。
④气候条件
●林木从花芽分化到开花结实过程漫长,其间的不良天气(大风、低温、高温、干旱等)
容易影响花芽分化和花果的保存。
⑤经营措施
●集约的经营措施(疏伐、施肥、人工辅助授粉、疏花疏果等)保证林分结构合理,养分
供应充足,营养与生殖生长平衡。
9、影响林木种子产量和质量的因素
一、内因
①树体条件
生长发育好的树体种子产量和质量高(Ⅰ级>Ⅱ级>Ⅲ级);
结实量和质量与林木年龄密切相关,壮年期结实多且质量高。
②树木开花结实习性
有些树种常常只开花不结实(楸树存在自花不孕);
雌雄异熟,花期不遇(马褂木属两性花,但雌蕊先于雄蕊成熟,待雄蕊成熟授粉时,雌蕊的柱头往往已经枯萎);
雌雄异株的树种两性数量搭配不当影响授粉结实(银杏)。
③树冠不同部位的差异
同一植株不同部位和方向,由于光照条件的差异,结实量和种子质量有所差异。
一般中上部结实较多且质量较好。
二、外因
①土壤条件:土壤肥力和水分状况对种子产量和质量影响大(通过影响树木的营养)。
②气候因子:树木在其最适宜的气候分布区的种子产量和质量最高,亚分布区次之,不适宜区最差。
③天气因子:开花结实时的天气状况有时会明显影响产量和质量。
如开花传粉时遇到恶劣天气,不利于风媒花或虫媒花传粉;久雨不晴导致光照不足,或干旱缺水影响营养生长。
④生物因子:昆虫、病菌、鸟兽的影响。
病虫害的发生,鸟兽对花、果实和种子的吞食,昆虫的传粉等。
10、促进林木开花结实的技术措施
①疏伐:留优去劣,改善树木光照条件和林地卫生状况。
疏伐的原则:保证母树不相互遮荫,也不使林内形成较大空地。
通常疏伐后林分郁闭度在
0.5~0.6 ,保证2~4年内母树不相互遮荫为宜。
②改善土壤的水肥条件:干旱时灌溉,水分过多时排水;保证足够的养分和合理的比例。
③授粉树的配置及人工辅助授粉:花期不遇、雌雄比例失调、恶劣天气,通过人工授粉可明显提高种子产量和质量。
④树体管理:通过整形修剪,去除老弱病残枝条,改善光照和营养空间,促进开花结实。
⑤使用生长调节物质:如喷施赤霉素(100ppm)可促进林木开花结实。
11、(掌握平均标准木法)林木种子产量预测
受林木内因和外因的影响,种子产量和质量在不同年份之间不同。
开展种子产量的预测预报,有利于制订种子的采收、加工、贮藏、育苗和造林计划。
①平均标准木法
依据母树直径、高度与结实量之间的回归关系,利用平均标准木的结实量来推算林分结实量。
在林分内选出标准地,进行每木调查,测定胸径和树高,计算平均胸径和平均树高。
找出5
株平均木,并考虑树冠大小也是中等大小。
将5株树木的种子全部采下,称重,求出每株树木的平均产量。
推算标准地上种子产量,最后推算林分总的种子产量。
方法简单,可能需要砍伐一定母树,工作量较大,预测结果比较准确。
②标准枝法
又称生物学法,选取一定数量的、有代表性的枝条,测定其花、果或种子的数量,以估测林分种子的产量等级。
③可见半面树冠球果预测法
建立可见半面树冠球果数与全株球果数之间的关系,依据可见半面树冠球果数推算全株球果数。
方法简便,精度受树冠结构影响较大。
第二章林木良种基地的建立
1、种源:取得种子或其它繁殖材料的原产地理区域(GB/T 11620-1996《林木育种及种子管理术语》),实际即是指某一批种子或其它繁殖材料的产地及其立地条件。
2、选择种源的原则
①气候条件
立足当地,尽量采用当地优良种源区的种子。
从外地调拨种子时,调拨区与使用区的气候条件应基本相同或相似。
需要从不同气候区调拨种子时,最好能通过种源试验,并经历了使用区所能发生的各种极端条件而获得成功的地方调种。
纬度
不同产地的马尾松种源试验:调种时纬度上由北向南不超过3°,由南向北不超过2°(福建林学院俞新妥)。
欧洲松种源试验:由北向南调种,平原地区可达5°;尽量不从南向北调种,如调用,纬度不应超过2~3°(俄罗斯)。
经度
用气候条件较差地区的种子,在气候条件较好地区造林的效果比相反的好。
条件较差地区向较好地区调种时经度不超过16°(俞新妥)。
欧洲松从条件差向条件好的地区调用,经度可达20°; 由条件好向条件差地区调种,经度不应超过10°(俄罗斯)。
垂直距离
美国规定不超过300m;俄罗斯规定不超过400m。
②土壤条件
种子产地的土壤酸碱度、水分条件与造林地的土壤酸碱度、水分条件最好能相同或相似。
多数树种在干旱瘠薄地方的母树所结种子,播种造林在湿润肥沃的地方,适应性强,反之适应性差。
3、林木种源(种子)区划(了解有这么回事)
我国目前对13个主要造林树种进行了全分布的种源试验,根据幼林期结果制定了种子区划。
4、林木良种生产基地
一、母树林
母树林:在天然林或确知种源的优良人工林的基础上,通过留优去劣的疏伐,为生产遗传品质较好的林木种子而营建的采种林分。
建立母树林的意义
1、良种生产速度快,成本低 ;
2、种子产量高 ;
3、种子的遗传品质得到一定提高。
一般遗传增益3~7%。
选择母树林的条件
①气候条件
与用种地(造林地)相同或相似。
②土壤条件
与用种地相同或相似,且土壤条件较好。
③林分的位置和面积
交通方便、地势较平缓,光照充足,排水良好;相对集中,面积约4ha以上。
④林分的组成、年龄、郁闭度
纯林,或混交林中的优势种;壮年期,或青年期。
⑤优良林分的选择
I 优良木superior tree:生长快,树干通直园满,材质好,冠幅小,冠形完整,侧枝较细,自然整枝良好;无病虫害,无机械损伤,无大的死节和枯顶;能正常开花结实。
II 一般木intermediate tree:介于优良木与不良木之间。
III 劣等木inferior tree:生长缓慢,树高和胸径低于林分平均值,树干弯曲,冠幅大,侧枝粗,有病虫害、断梢等。
《母树林营建技术(GB/T 11621-1996)》规定了我国21个造林树种母树林技术要求:未经疏伐改造前的林分中优良木比例应大于25%,劣等木的比例应低于30%。
二、种子园
种子园:用优树或优良无性系的穗条和种子培育的苗木为材料,按合理方式配置,生产具有优良遗传品质和播种品质种子的场所。
建立种子园的目的
1、提高林木种子遗传品质,遗传增益15~40%;
2、提早结实;
3、提高种子质量;
4、便于集约经营
种子园的种类
1、无性系种子园:以优树或优良无性系个体作材料,通过嫁接或扦插建立的种子园。
因多数成年针叶树的枝条扦插不易成活,目前我国建立的针叶树种子园多数是用嫁接苗。
①初级无性系种子园:用未通过后代测定的优树作材料,建立起来的无性系种子园。
②第一代无性系种子园:用通过后代测定,作出选择的优良无性系作材料,重新建立的无性系种子园。
③第二代无性系种子园:用优树子代中优良家系的最佳个体的营养体作材料,并通过后代测定,用无性繁殖方法建立的种子园,称为第二代无性系种子园。
2、实生种子园:用实生苗建立。
对于尚不能用无性繁殖的材料,嫁接后期有不亲和的树种,以及开花结实较早的树种,可建立实生种子园。
①结合优树后代测定和种源试验而改建;
②通过多重选择新建:在优良林分内选择优树,然后采集自由授粉种子,或通过控制授粉的全同胞后代,分家系播种育苗,从中选择优良家系的优势苗木,建立实生种子园。
种子园的经营管理
1、土壤管理
2、水肥管理
3、整形修剪
4、间伐
5、花粉管理
6、病虫害防治
7、技术档案
三、采穗圃
采穗圃:以优树或优良无性系作材料,生产遗传品质优良的枝条、接穗、根段的良种基地。
建立采穗圃的目的
1、直接为造林提供优良种条等无性材料;
2、为进一步扩大繁殖提供无性繁殖材料。
采穗圃的管理
立地选择:建立在气候和土壤条件较好的地方,交通方便。
精耕细作,加强水肥管理和病虫害防治。
不同树种采用不同密度。
第三章种实采集与贮藏
1、种子成熟:指受精后的合子发育成具有种胚必备的胚根、胚芽、胚轴和子叶的过程。
种子成熟的过程
1、生理生化变化:在种子形成过程中,植株合成运输来的可溶性物质,如单糖、脂肪酸、氨基酸等,通过生化变化逐步转变为淀粉、脂肪、蛋白质等难溶性化合物;干物质不断增加,含水率降低。
2、物理变化:软硬度、体积、比重等发生变化。
3、形态变化:外观发生变化,如颜色、形状等。
2、生理成熟、形态成熟、生理后熟概念及相互之间的关系
生理成熟:种子内部营养物质的积累达到一定程度,种子发育到具有发芽能力的阶段称为生理成熟。
形态成熟:果实具有成熟时的正常大小和颜色,种皮坚硬致密,种子含水率较低,内部营养物质转化为难溶状态时,称为形态成熟。
简而言之,即种子外部形态,如颜色、软硬度、是否开裂等表现出成熟的状态。
生理后熟:有部分树种,当种子形态成熟后,种胚仍需经过一段时间的继续发育,才能具备发芽能力,如银杏、七叶树、冬青、水曲柳等,这类种子的生理成熟是在形态成熟之后,通常称为生理后熟。
3、树种不同果实和种子成熟期不同
4、种实采集
采种期的确定
成熟后立即脱落的小粒种子,成熟时立即采种,杨、柳。
成熟后过一段时间脱落的,也应及时采种,杉、松。
易在地面收集的大粒种子,及时从地面收集,七叶树,板栗。
成熟后不易脱落且不易损害的种子,可在空闲时采收,苦楝。
5、种子调制:采种后对果实和种子进行脱粒、净种和种粒分级等技术措施的总称。
干果类的调制:包括蒴果(杨、柳、桐)、荚果(豆科)、蓇葖果(木兰科)、翅果(榆、槭)、坚果(壳斗科)、瘦果(喜树)等。
通常采用干燥脱粒
①阳光下晒干:适用于种子含水量低的种子,如荚果类。
②阴干:适用于种子含水量高的种子,如栎类等。
6、净种:去掉混在种子中的杂物,如鳞片、果柄、枝叶、土块、异类种子等,为种子运输、贮藏创造良好条件。
净种方法:
①风选:采用自然风,风车,簸箕等将不同大小,不同重量的物体分离。
②筛选:用不同孔径的筛子,将不同大小的物体分离。
③水选:利用种子与夹杂物、空粒的比重不同进行分选。
④手选:手工挑选,适用于大粒种子,或量少的中小粒种子。
7、影响种子寿命的因素(掌握)
1、内在因素
①种皮结构:致密、坚硬或具有蜡质的种子寿命较长,可以阻止水分、气体等与外界的交流。
②内含物性质:与三种内含物(蛋白质、脂肪、淀粉),转化时间和能量释放能力有关,也与吸湿性和可溶性有关。
一般富含蛋白质或脂肪的种子长寿,富含淀粉的种子短命。
③成熟度和损伤程度:未充分成熟的种子含水量高、呼吸强、内含物的可溶性强,易丧失生命力;损伤的种子易感染病虫害,且呼吸强。
④含水量:高则不利于延长种子寿命,但不是绝对的。
2、外在因素(环境因素)
空气相对湿度:种子的吸湿与解吸,水分平衡关系。
温度:与种子的呼吸和微生物、昆虫呼吸相关。
通气条件:空气交换,空气湿度和温度的调节。
生物因子:种子内部和表面微生物及昆虫的携带状况;环境中的微生物、昆虫、动物危害。
8、林木种子贮藏方法:包括干藏法和湿藏法。
安全含水率低的种子适合干藏,安全含水率高的种子适合湿藏。
种子贮藏前应充分净种,使种子达到安全含水率。
贮藏时要按照树种、批次、质量、产地分别放置,挂标签,注明有关信息。
一、干藏:适合干藏的种子安全含水率在3~14%。
①普通干藏法:干燥种子,使其达到安全含水率,装入麻袋、布袋、箩筐等容器中,放置在低温(0~5℃)、干燥(空气相对湿度30%~50%)、可通风换气的仓库。
贮藏前仓库要消毒。
采用生石灰等吸湿。
监测种子含水量、温度,注意通风换气。
②密封干藏法:种子干燥后放入无毒、密封的容器中进行贮藏。
可密封的铁质或塑料容器消毒使用。
放置硅胶、氯化钙等吸水剂。
低温贮藏。
种子含水量基本保持不变。
二、湿藏:适合湿藏的种子安全含水量较高,一般在20%以上。
贮藏条件:温度0~3℃;基质要保湿;经常翻动,以便通气。
方法:室内混沙湿藏;混沙窖藏;土埋。
林木种子贮藏新技术1、超干燥贮藏 2、超低温贮藏3、离体胚贮藏
第四章种子品质检验
1、种子检验程序流程图。