不同強度修枝對杉木人工林生長的影響

沙子舟，范少輝，馮隨起，葉代全，馬祥慶，何宗明*

(1.福建農(nóng)林大學 林學院，福建 福州 3510000；2.國際竹藤中心 竹藤科學與技術(shù)重點實驗室，北京 100102；3.福建省邵武衛(wèi)閩國有林場，福建 邵武 354006；4.福建省洋口國有林場，福建 順昌 353211)

杉木(Cunninghamialanceolata)是我國南方重要的速生用材樹種，具有生長快、產(chǎn)量高和用途廣等特點，我國有大面積的人工栽培，在我國人工林中占舉足輕重的地位[1-3]。由于杉木的自然整枝能力差，側(cè)枝枯死后不易凋落，導致木材的節(jié)疤多，影響木材品質(zhì)和美觀。因此如何培養(yǎng)高質(zhì)量的杉木無節(jié)材成為當前林業(yè)生產(chǎn)中急需解決的重大課題。

人工修枝作為一項基礎(chǔ)性營林措施可以有效改善木材品質(zhì)，增加木材價值，是培育無節(jié)材的主要營林措施[4-9]。為此國內(nèi)外學者圍繞修枝對不同樹種生長和木材品質(zhì)的影響進行了大量研究，宋立志[10]、富豐珍等[11]進行過楊樹(Populus)修枝的研究，徐禮春[12]開展了修枝對濕地松(Pinuselliottii)生長影響的研究、任世奇等[13]對桉樹(Eucalyptus)修枝進行過研究。但目前國內(nèi)有關(guān)修枝對杉木人工林生長和木材品質(zhì)的影響研究比較少，缺乏修枝對杉木人工林生長長期影響的研究[14-20]。為此，本研究選取福建省衛(wèi)閩國有林場4年生杉木林為對象，采用隨機區(qū)組設(shè)計建立不同修枝強度的試驗林，開展4種不同強度修枝處理對杉木人工林生長影響的長期定位研究，連續(xù)20 a定期調(diào)查試驗林生長，研究不同強度修枝對杉木樹高、胸徑和單株材積的影響。程朝陽[14]對該試驗林修枝后3 a的杉木生長進行過報道，史振華[15]對修枝后5 a杉木生長進行調(diào)查和分析，張群[20]對修枝后9 a杉木生長進行研究，但缺乏修枝對杉木人工林生長的長期影響的研究。本研究在前期研究基礎(chǔ)上，對修枝20 a后的杉木生長進行調(diào)查，研究不同強度修枝對杉木樹高、胸徑和蓄積的長期影響，以篩選出可供推廣的杉木無節(jié)材培育的修枝技術(shù)，為杉木人工林無節(jié)材培育提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗地位于福建省邵武衛(wèi)閩國有林場南際工區(qū)(27°06′N,117°44′E)，為中亞熱帶地區(qū)，年平均降水量1 712 mm，年平均氣溫19.4 ℃，年日照1 714.4 h，無霜期290 d。試驗地土壤為山地紅壤，林地前茬為天然常綠闊葉林，1995年秋冬砍伐后煉山、挖穴整地，1996年春營造杉木人工林，1999年12月在杉木4年生時進行第1次間伐后開始修枝試驗，2015年對試驗地杉木林進行第2次間伐，間伐后保留密度700株·hm-2。

2 研究方法

2.1 試驗設(shè)計

1999年12月選擇林相整齊、生長良好的4年生杉木林，采用隨機區(qū)組設(shè)計建立不同強度的修枝試驗林。選擇保留密度和修枝強度2個試驗因素，即試驗開始時(第1次間伐后)杉木的保留密度(900、1 200、1 800株·hm-2)和修枝強度(修枝處樹干最小直徑6、8、10 cm和12 cm)。共設(shè)置了6個處理30個試驗小區(qū)(表1)，每個小區(qū)面積600 m2。2015年對試驗林進行第2次間伐，間伐后杉木保留密度為700株·hm-2。由于處理1和處理3試驗開始時的保留密度與其余4個處理不同，為了避免這一因素對試驗的影響，本研究僅分析保留密度相同的4個處理：處理2、處理4、處理5、處理6對杉木林生長的影響。

表1 修枝試驗設(shè)計

2.2 目標樹修枝

每個試驗小區(qū)中隨機選擇30株目標樹作為修枝木，其余的作為對照木(不修枝)，修枝強度以修枝處樹干直徑作為控制指標，將修枝強度分為6、8、10、12 cm 4個強度等級，即修枝時以樹干任意位置的直徑達到修枝強度標準作為修枝粗度基準，修去修枝基準點以下樹干上著生的所有枝條(文中修枝強度標準簡稱為6、8、10、12 cm)。傳統(tǒng)的林木修枝強度多是通過樹高來進行控制，但實際操作過程中采用直徑作為控制指標要比樹高更方便和準確，可操作性更強。修枝時還應(yīng)將以往修枝切口處的萌條除去，以免產(chǎn)生新的節(jié)子。當林木修枝高度達到枝下高7 m時，滿足普通鋸材原木需求，將此時作為修枝停止時間，此后不再進行修枝。

2.3 調(diào)查方法

不同修枝強度處理后，定期對30塊不同試驗處理小區(qū)的杉木林進行定株調(diào)查。從修枝起始年起，每年對試驗小區(qū)的杉木林進行每木檢尺和樹高測定；調(diào)查時間為每年的12月，15年生前樹高采用鋁合金測高桿測定，15年生后樹高采用Vertex IV超聲波測高器測定，胸徑采用圍徑尺測定，2020年1月進行不同修枝試驗林最后一次生長調(diào)查。單株材積計算公式:

V=0.000 087 2D1.785 388 607H0.931 392 369 7

(1)

式中：D為胸高1.3 m處直徑；H為樹高。

調(diào)查數(shù)據(jù)采用Excel 2019整理，采用SPSS 25.0對修枝木與未修枝對照的樹高、胸徑、單株材積進行方差分析及配對T檢驗(paired-samples T test)，分析不同修枝強度修枝木與未修枝木生長量的差異顯著性。

3 結(jié)果與分析

在營林措施和林齡一致條件下，林地立地條件的差異主要體現(xiàn)在林分生長量上。方差分析表明，試驗前不同試驗處理小區(qū)杉木生長量沒有顯著差異，說明試驗前不同試驗處理小區(qū)的立地條件基本一致。

3.1 修枝強度對杉木人工林樹高生長的影響

由表2看出，不同修枝強度杉木的樹高生長存在差異。修枝后8 a不同修枝強度杉木樹高生長由大到小表現(xiàn)為：12、8、10、6 cm，修枝對杉木樹高生長的影響始終沒有達到顯著水平。修枝后20 a修枝對杉木樹高生長也沒有顯著影響。6、8 cm修枝強度杉木樹高生長量小于未修枝對照，10、12 cm修枝強度杉木樹高生長大于未修枝對照。

表2 不同修枝強度對杉木樹高生長的影響

3.2 修枝強度對杉木人工林胸徑生長的影響

由表3看出，杉木胸徑生長均隨著修枝強度的增加而減小。修枝后2 a(6年生時)至修枝后8 a(12年生時)6 cm修枝強度處理顯著抑制杉木胸徑生長；修枝后3 a(7年生時)至修枝后7 a(11年生時)8 cm修枝強度處理顯著抑制杉木胸徑生長；修枝后1 a(5年生時)至修枝后5 a(9年生時)10 cm修枝強度處理顯著促進杉木胸徑生長；修枝后1 a(5年生時)至修枝后6 a(10年生時)12 cm修枝強度顯著促進杉木胸徑生長。修枝20 a后(24年生時)不同修枝強度對杉木胸徑生長均沒有顯著影響。

表3 不同修枝強度對杉木胸徑生長的影響

3.3 修枝強度對杉木人工林林分蓄積量生長的影響

3.3.1 修枝強度對杉木單株材積的影響 由表4看出，修枝后2 a(6年生時)至修枝后8 a(12年生時)6 cm修枝強度處理顯著抑制杉木單株材積生長；修枝后5 a(9年生時)至修枝后7 a(11年生時)8 cm修枝強度處理顯著抑制了杉木單株材積生長；修枝后1 a(5年生時)至修枝后4 a(8年生時)10 cm修枝強度處理顯著促進杉木單株材積生長；修枝后1 a(5年生時)至修枝后7 a(11年生時)12 cm修枝強度處理顯著促進杉木單株材積生長。修枝后20 a(24年生時)不同修枝強度對杉木單株材積的影響均未達顯著水平。

表4 不同修枝強度對杉木單株材積生長的影響Table 4 Volume growth of pruned and unpruned trees m3

3.3.2 修枝強度對杉木林分蓄積量的影響 由表5看出，不同修枝強度對杉木人工林林分蓄積量有一定影響。6 cm修枝強度處理在修枝后1 a(5年生時)至修枝后7 a(11年生時)與12 cm修枝強度處理林分蓄積量的差異達顯著水平(P<0.05)，在修枝后3 a(7年生時)至修枝后5 a(9年生時)與10 cm修枝強度處理的林分蓄積量差異也達顯著水平。

表5 不同修枝強度對杉木林分蓄積量的影響Table 5 The stand volume of pruned forests with different intensities (m3·hm-2)

可見，修枝后短期內(nèi)不同修枝強度林分蓄積量之間存在顯著差異(P<0.05)，但隨著時間的增加，不同修枝強度林分蓄積量的差異在縮小，修枝20 a后差異未達顯著水平。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

修枝對杉木人工林樹高生長始終沒有顯著影響。修枝后1 a(5年生)至修枝后8 a(12年生)間修枝對杉木胸徑、單株材積和林分蓄積量有顯著影響；修枝對杉木生長的影響主要集中在修枝后較短時間內(nèi)。隨著時間推移，不同強度對杉木生長的影響逐漸變小。

不同修枝強度對杉木樹高、胸徑、單株材積和林分蓄積量的影響規(guī)律大致相同，杉木生長隨修枝強度的增加而降低。20 a后與未修枝杉木相比，不同修枝強度杉木的樹高、胸徑和單株材積生長量差異均未達顯著水平。

4.2 討論

大量研究表明，修枝強度的選擇是修枝技術(shù)的關(guān)鍵。本研究表明，修枝后1 a(5年生)至修枝后8 a(12年生)輕度修枝(10、12 cm)能促進杉木生長，重度修枝(6、8 cm)抑制杉木生長，修枝對杉木生長的影響表現(xiàn)為由大變小的趨勢，修枝后1 a(5年生)至修枝后8 a(12年生)修枝強度對杉木生長有顯著影響[14-20]。合理修枝修掉杉木樹干上枯枝以及由于光照不足形成的活枝葉，減少了光合產(chǎn)物不必要消耗，從而促進了杉木胸徑和單株材積的生長。但過度修枝會導致杉木枝葉的大量損失，會在一段時間內(nèi)抑制杉木生長，這可能因為修枝時杉木處于快速生長期[19]，修枝造成光合器官枝葉減少，影響到杉木光合產(chǎn)物的生成和積累，進而影響杉木生長；修枝后20 a(24年生)修枝對杉木生長的影響沒有達到顯著水平，這可能是隨年齡的增長，杉木出現(xiàn)自然整枝現(xiàn)象，杉木枝下高逐漸提高，修枝強度越低處理杉木自然整枝作用越強烈，不同修枝強度杉木枝下高和樹冠體積的差異日益縮小，導致不同強度修枝對杉木胸徑和材積生長沒有顯著影響。因此對杉木進行修枝的時間最好在4～11年生。此時期杉木生長迅速，修枝對杉木生長影響最大。對杉木進行修枝最好在中幼林時進行[17]。

修枝對杉木人工林生長過程有一定影響，但規(guī)律不盡相同。強度修枝(6、8 cm)導致杉木枝葉數(shù)量損失較大，光合作用面積減小，會延緩杉木生長，降低林分蓄積，不利于提高無節(jié)材產(chǎn)量。但中強度修枝(10、12 cm)修剪的枝葉多為無法進行光合作用的枯枝葉以及樹冠下瀕死活枝葉，修枝能夠減少修枝木的營養(yǎng)消耗，并能夠較大程度地提高林分蓄積量，增加單位時間內(nèi)的經(jīng)濟產(chǎn)出，有利于無節(jié)材培育[20]。修枝縮短了林分的數(shù)量成熟齡，縮短了輪伐期，提高了林地的利用率，增加了單位時間內(nèi)的經(jīng)濟產(chǎn)出[21]。12 cm強度杉木生長快，但結(jié)疤比例比其他修枝強度杉木大。因此，對無節(jié)材品質(zhì)要求高時可采用重度修枝強度(6、8 cm)；對無節(jié)材品質(zhì)要求不高時可以選擇輕度(10、12 cm)修枝，在改善木材質(zhì)量的同時也增加杉木產(chǎn)量。