修剪對木荷生長的影響及通徑分析

黃秋良,范輝華,羅佳佳,黃少華,陳柳英,張國防,袁宗勝

(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院,福建 福州 350002；2.福建省林業(yè)科學(xué)研究院,福建 福州 350012；3.建甌市林業(yè)技術(shù)推廣中心,福建 南平 353100；4.閩江學(xué)院海洋研究院,福建 福州 350108)

木荷(Schimasuperba)屬山茶科(Theaceae)木荷屬(Schima)常綠大喬木，是我國南方省區(qū)最重要的生物防火樹種和優(yōu)質(zhì)速生用材樹種。近年來針對木荷的研究主要集中在其防火性能[1]，不同地理種源及家系木荷的遺傳多樣性[2，3]、抗癌藥用研究[4]、凋落物分解[5，6]、育苗和生殖性狀[7，9]等方面；同時(shí)，隨著木荷生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益的日益凸顯[10，11]，木荷的產(chǎn)量和材質(zhì)也逐步成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。

然而，速生的木荷容易分叉，嚴(yán)重影響了木荷的產(chǎn)量和材質(zhì)。目前已有通過營林技術(shù)降低木荷分叉率的初步報(bào)到，陳杰[12]通過研究不同類型和規(guī)格木荷苗木造林對比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，木荷輕基質(zhì)容器苗和大田裸根苗(Ⅰ級苗、Ⅱ級苗)造林試驗(yàn)的木荷分叉率分別是3.47%、3.93%和12.33%；陳乘貴[13]通過木荷豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)材培育技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)，不同強(qiáng)度修剪對木荷分叉率影響顯著，分叉率為7.40%～21.30%，其中不修剪的木荷分叉率為21.30%。在森林經(jīng)營中，修枝對提高林木材質(zhì)和改善林木干形大有裨益，陳森錕[14]、程朝陽[15]和肖祥希[16]分別通過對歐美107楊、杉木和福建柏進(jìn)行修枝試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，合理的修枝強(qiáng)度可以有效減少木材的節(jié)疤、降低尖削度、促進(jìn)其材積增長等。

周志春[17]等研究發(fā)現(xiàn)木荷分枝性狀與地理種源有關(guān)；傅祥久[18]等研究發(fā)現(xiàn)木荷分枝性狀與立地條件有關(guān)；辛娜娜[2]等木荷不同家系區(qū)域試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)木荷的分叉性狀與遺傳力、造林地點(diǎn)有關(guān)；王秀花[19]等研究發(fā)現(xiàn)不同坡位、坡向、混交模式對木荷的分叉性狀會(huì)產(chǎn)生影響。然而，系統(tǒng)的對木荷生長性狀、形質(zhì)性狀及其利用修枝、除干處理來提高木荷材積和材質(zhì)的研究尚未見報(bào)道。本文利用在福建建甌5年生的木荷幼林，以不修枝+不除干(T1)為對照，對木荷進(jìn)行修枝+除干(T2)、不修枝+除干(T3)的2個(gè)處理，通過調(diào)查木荷在不同處理?xiàng)l件下生長性狀和形質(zhì)性狀與通過通徑分析，進(jìn)一步了解木荷生長性狀與形質(zhì)性狀間的相關(guān)性及影響木荷生長的主要因素，從而為木荷林的合理經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)林概況

試驗(yàn)林位于建甌市東峰鎮(zhèn)湍下村，118°31′E、27°7′ N，低丘地貌，平均海拔122 m；東南坡、屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，全年無霜期300 d，年平均氣溫18.9 ℃，降雨量1 606 mm，該林地為杉木二茬皆伐Ⅲ類立地，土壤較瘠薄。造林苗木地徑0.5 cm、苗高30 cm的木荷裸根苗，造林株行距2 m×2 m，連續(xù)撫育管理4年，第5年2月開展除叉干和修枝試驗(yàn)，第10年開展調(diào)查分析。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以不除叉干與不修枝(T1)為對照，除叉干與修枝(T2：清除所有叉干、修剪樹干1/3以下的側(cè)枝)、除叉干與不修枝(T3：清除所有叉干)的兩種樹體管理措施，在供試5年生的木荷幼林中，選取立地與林木生長相對一致的地塊，每個(gè)地塊內(nèi)隨機(jī)設(shè)置3個(gè)處理，每個(gè)處理順坡6行、每行10株、計(jì)60株，3次重復(fù)，參試樹木540株。木荷修剪前生長與分叉情況由表1可知，木荷的樹高、胸徑、枝下高平均分叉率差異不顯著，表明木荷在試驗(yàn)區(qū)域內(nèi)的生長相對一致，試驗(yàn)前分叉率37.78%～40.12%，分叉干數(shù)為1～5干，集中1～2干間。

表1 木荷修剪前生長與分叉情況統(tǒng)計(jì)表

注：大寫字母不同代表極顯著性差異(P<0.01)，小寫字母不同代表顯著性差異(P<0.05)

1.3 林分調(diào)查和數(shù)據(jù)處理

在修剪試驗(yàn)后的第5年對試驗(yàn)林地進(jìn)行生長及分枝性狀全面調(diào)查，測定指標(biāo)包括樹高、胸徑、冠幅、樹干通直度、分枝性狀( 枝下高、最大分枝角、最大分枝粗和分叉干數(shù)) 等。樹干通直度分為通直、較通直、一般、彎曲、嚴(yán)重彎曲5級，分別記分為5、4、3、2 和1，數(shù)字越大越通直。叉干統(tǒng)計(jì)：在胸高1.3 m以下，與主干的夾角小于30°，高度達(dá)到主干的1/2～2/3，并與主干形成明顯的競爭關(guān)系的側(cè)枝，記為叉干。木荷材積計(jì)算：[20]

V=0.000 068 01D1.865 613H0.918 129

其中：V為單株材積(m3)；D為單株胸徑(cm)；H為單株樹高(m)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同修剪強(qiáng)度對木荷生長的影響分析

由表2可知，處理1(不除干、不修枝)、處理2(除干、修枝)和處理3(除干、不修枝)木荷生長性狀和形質(zhì)性狀均存在顯著或極顯著差異，其中，木荷胸徑、樹高、材積、枝下高、樹干通直度、平均分叉干數(shù)和平均分叉率存在極顯著差異；冠幅、最大分枝粗和最大分支角度存在顯著性差異。

處理2(除干、修枝)胸徑、樹高和材積分別高出處理1(不除干、不修枝)50.06%、29.46%和170.28%；處理2冠幅、枝下高、最大分枝粗和樹干通直度分別高出處理1的11.25%、95.38%、15.69%和32.04%；處理1的最大分支角度、平均分叉干數(shù)、分叉率分別是處理2的1.13倍、14.55倍和17.00倍。

處理3(除干、不修枝)的胸徑、樹高和材積分別高出處理1(不除干、不修枝)的24.68%、19.17%和77.28%；處理3的冠幅、枝下高、最大分枝粗和樹干通直度分別高出處理1的3.52%、50.77%、2.50%和28.86%；處理1的最大分支角度、平均分叉干數(shù)和分叉率分別是處理3的1.07倍、2.06倍和2.34倍。

處理2(除干、修枝)的胸徑、樹高和材積分別高出處理3(除干、不修枝)的20.35%、8.64%和52.46%；處理2的枝下高、最大分枝粗和樹干通直度分別高出處理3的29.59%、12.86%和0.34%；處理3的冠幅、最大分支角度、平均分叉干數(shù)和分叉率是處理2的1.08倍、1.06倍、7.43倍和7.26倍。

處理2木荷幾乎無分叉，處理3木荷分叉數(shù)1～2叉，分叉率為16.11%；處理1木荷分叉數(shù)1～5叉，分叉率為37.78%。表明通過對木荷的修枝+除干處理和不修枝、除干處理，均可顯著減少木荷分叉和提高木荷的材質(zhì)性狀，從而提高木荷材積產(chǎn)量，但修枝+除干處理對木荷的生長性狀和材質(zhì)性狀效果最好。

表2 木荷的生長性狀和形質(zhì)性狀生長分析

2.2 木荷性狀間的相關(guān)性分析

由表3可知，最大分枝角度、平均分叉干數(shù)與生長性狀(胸徑、樹高和材積)的相關(guān)系數(shù)是-0.95～-1.00，且最大分枝角度、平均分叉干數(shù)與胸徑、樹高和材積存在顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，在栽培過程中使用營林手段，減少木荷分叉可提高木荷的生長量。冠幅、枝下高、最大分枝粗、樹干通直度與胸徑、樹高和材積的相關(guān)系數(shù)是0.57～0.96，表明冠幅、枝下高、最大分枝粗、樹干通直度與胸徑、樹高和材積呈正相關(guān)，表明早期對木荷修枝，以較少枝節(jié)，是培育優(yōu)質(zhì)干材必要管理措施。

表3 木荷的生長性狀和形質(zhì)性狀相關(guān)系數(shù)

*和**分別表示顯著(P<0.05)和極顯著(P<0.01)相關(guān)性。

2.3 木荷形質(zhì)性狀與材積的通徑分析

通過通徑分析，可觀察各性狀對木荷材積的貢獻(xiàn)大小及作用途徑。由表4可知，對木荷材積的直接影響力大小順序依次為：平均分叉干數(shù)(1.826 1)>冠幅(1.079 6)>枝下高(0.597 8)>最大分枝角度(0.491 8)>最大分枝粗(0.428 5)>樹干通直度(0.415 6)。

平均分叉干數(shù)對材積的直接通徑為P=1.826 1，相關(guān)系數(shù)為-0.99，平均分叉干數(shù)的間接系數(shù)為-0.508 7，可見，平均分叉干數(shù)對材積的影響是以直接作用為主，減水陸交錯(cuò)帶蘆葦根系表型與解剖結(jié)構(gòu)的差異少木荷分叉干數(shù)是增加材積的重要因素。

冠幅對材積的直接通徑為P=1.079 6，相關(guān)系數(shù)為0.73；枝下高對材積的直接通徑為P=0.597 8，相關(guān)系數(shù)為0.72，表明冠幅和枝下高對材積的影響是以直接作用為主，因此，修枝對木荷的干材培育也是重要因素之一。

最大分枝粗對材積的直接通徑為P=0.428 5，最大分枝角度對材積的直接通徑為P=0.491 8，所以，最大分枝粗和最大分枝角度對材積的影響以間接作用為主，并間接通過冠幅(P=0.605和P=0.868 8)對材積產(chǎn)生影響。樹干通直度對木荷的材積的直接通徑為P=0.415 6，相關(guān)系數(shù)為0.96，表明，樹干通直度對材積的影響是以直接作用為主。所以，通過合理的栽植密度、除干、修枝等營栽培技術(shù)來控制木荷的冠幅和保持干材的樹干通直度是培育優(yōu)良材質(zhì)木荷的重要保證。

表4 木荷形質(zhì)性狀與材積的通徑系數(shù)

3 結(jié)論與討論

除干、修枝，除干、不修枝的枝下高分別比不除干、不修枝高出95.38%、50.77%；除干、修枝的枝下高比除干、不修枝只高出29.59%，表明單軸分枝特性的木荷，幼年頂端優(yōu)勢不明顯是由于木荷分叉造成的，但經(jīng)過除干后的生長，木荷的頂端優(yōu)勢日趨明顯，自然整枝能力也日趨明顯增強(qiáng)。已有研究表明，不修剪木荷造林叉干率在36%以下[12,13,19]，且林地內(nèi)木荷在開展試驗(yàn)前平均分叉率37.78%～40.12%，木荷分叉的主要原因是試驗(yàn)苗為裸根苗、造林當(dāng)年干旱、試驗(yàn)地立地條件差、蟲害(卷葉蛾、空舟蛾)等因素刺激了木荷根際的大量潛伏芽，萌發(fā)很多萌芽條，造成一樹多干[21]，但試驗(yàn)地木荷成活率在90%以上，表明木荷耐貧瘠、耐干旱、造林容易成活、適應(yīng)性強(qiáng)，可作為生態(tài)脆弱區(qū)修復(fù)的一個(gè)重要樹種。 傅祥久[18]研究發(fā)現(xiàn)，修枝適宜在5年生左右進(jìn)行，但本研究發(fā)現(xiàn)木荷的平均分叉高度為43.13～44.14 cm，王秀花[19]等在研究木荷人工林時(shí)也發(fā)現(xiàn)木荷分叉高度主要在50 cm以下，表明木荷出現(xiàn)分叉主要是在造林初，應(yīng)在造林后的前2年開展對木荷進(jìn)行除叉干、修大枝、抹芽等撫育措施，這樣更有利于提高木荷的生長量和干材質(zhì)量。

在造林第5年開展除干、修枝試驗(yàn)，木荷的樹形基本成型。不修剪的木荷，其分叉率基本不變；通過除干、修枝處理可以有效消除分叉形象，其分叉率為2.22%，可能是在操作的過程中遺漏造成的；通過除干、不修枝處理使得分叉率大大降低，在除干后，出現(xiàn)新的分叉干主要是因?yàn)槌珊?，在胸高以下的大?cè)枝在生長空間和光照條件更加優(yōu)越，木荷側(cè)枝在光照刺激下容易發(fā)生副梢，形成分叉干[18]，最后形成與主干競爭的新叉干。表明木荷分叉性狀遺傳力較低，易受外界環(huán)境的影響，這與辛娜娜等的研究結(jié)果相似[2]。

通過相關(guān)性分析和通徑分析，木荷的生長性狀和形質(zhì)性狀分別存在顯著或極顯著的相關(guān)性，對木荷材積和材質(zhì)最直接影響力為平均分叉干數(shù)(1.826 1)和冠幅(1.079 6)。除干后對木荷胸徑影響顯著，可以有效把更多養(yǎng)分集中到主干生長上，促進(jìn)胸徑生長；修枝不但可以避免除干后，基部側(cè)枝形成新叉干，而且對木荷樹高生長影響顯著，修枝后減少光合作用低下的無效枝葉和增強(qiáng)頂端優(yōu)勢，促進(jìn)樹高生長，最后顯著提高木荷材積增長量；同時(shí)，除干、修枝對木荷材質(zhì)(樹干通直度、枝結(jié)等)影響顯著。

通過修枝、除干處理，可以有效控制木荷分叉情況；不修枝+除干處理，可以減少分叉干數(shù)，表明木荷分叉性狀可以通過撫育手段進(jìn)行修正。由此可見：應(yīng)盡早對木荷進(jìn)行除干、修枝，減少分叉、減小1級側(cè)枝分枝角，提升枝下高，提高養(yǎng)分利用和增加光照強(qiáng)度，形成頂端優(yōu)勢，促進(jìn)木荷生長[22]；同時(shí)建議在木荷造林時(shí)，采用木荷容器苗在適宜的立地條件的林地造林，結(jié)合幼林撫育時(shí)開展1～2次除干、修枝處理，能夠使干材生長與優(yōu)質(zhì)干形培育相對協(xié)調(diào)發(fā)展，提高木材材積、等級和利用價(jià)值。