許艷紅，劉 瑩，郭忠玲，任飛燕，郭夢媛

(1.北華大學林學院，吉林 吉林 132013；2.北華大學繼續(xù)教育與培訓學院，吉林 吉林 132013)

紅皮云杉(Piceakoraiensis)又稱虎尾松，是松科杉屬常綠喬木.作為用材樹種，紅皮云杉具有很大生產(chǎn)潛力.影響紅皮云杉人工林生產(chǎn)力的因素有很多，主要是立地條件和經(jīng)營措施兩個方面.對紅皮云杉采取合理的經(jīng)營措施，可以有效提高紅皮云杉人工林生產(chǎn)力，培育大徑材人工林，達到速生豐產(chǎn)的目的[1-2].修枝是為了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)木而人為去除林冠下多余樹枝的重要經(jīng)營措施[3]，自Mayer Wegelin在20世紀30年代提出后，在林木生產(chǎn)中得到了廣泛應用[4-5].研究[6-7]顯示，修枝對紅皮云杉生長的影響在短時間內(nèi)的表現(xiàn)較弱.本文以吉林省敦化市的紅皮云杉人工林為對象，研究紅皮云杉徑向生長特征以及徑生長和高生長對修枝強度的響應.本次研究中的修枝強度指修枝高度與樹高之比，分為強度修枝(修枝高度占樹高的1/2)、中度修枝(修枝高度占樹高的1/3)和弱度修枝(修枝高度占樹高的1/4).

1 研究地概況

研究地位于吉林省敦化市，地處吉林省東部，長白山腹地.受季風氣候影響，春遲秋早，四季交替明顯，晝夜溫差大.平均海拔756 m，年平均氣溫2.9 ℃，年平均降雨量550～630 mm.有效積溫2 400～2 500 ℃，無霜期110～120 d.主要樹種有紅皮云杉、紅松(Pinuskoraiensis)、紫椴(Tiliaamurensis)、白樺(Betulaplatyphylla)、色木槭(Acermono)、山楊(Populusdavidiana)等.研究地為大石頭林場和大蒲柴河林場，其中，大石頭林場經(jīng)營總面積2.63×105hm2，林地面積2.39×105hm2，活立木總蓄積2.96×107m2，森林覆蓋率92.70%；大蒲柴河林場林地面積1.56×105hm2，森林覆蓋率為94.00%.

①、②、③、④分別表示樣方1、2、3、4.圖1 樣地設置Fig.1Plot setting

2 研究方法

2.1 樣地設置

為保證樣地條件的一致性，盡量選擇立地條件、林齡、氣候條件相似的林分.根據(jù)研究要求，在大石頭林場和大蒲柴河林場共設置6塊樣地，面積均為600 m2.樣地設置方法見圖1.在大石頭林場紅皮云杉人工林內(nèi)布設樣地2塊，林內(nèi)紅皮云杉為1985年種植，2018年修枝.在大蒲柴河林場紅皮云杉人工林內(nèi)布設修枝樣地3塊，林內(nèi)紅皮云杉為1984年種植，2014年修枝；布設未修枝對照樣地1塊.調(diào)查樣方內(nèi)喬木樹種胸徑、樹高，結(jié)果見表1.

表1 樣地基本信息Tab.1 Basic information of sample plots

圖2 修枝處理的紅皮云杉年輪條采集Fig.2Pruning treatment of Picea koraiensis annual ring collection

2.2 年輪條采集

采用均勻布點的方法選取調(diào)查林木，在各樣地內(nèi)選取生長狀況良好、不同徑級的紅皮云杉林木進行年輪條取樣.每株樹木按照標準取樣原則，利用生長錐在修枝處鉆取修枝處理后的紅皮云杉年輪條.鉆取方向垂直于被修掉枝條的伸展方向，未進行修枝處理的紅皮云杉年輪條在測量胸徑位置處鉆取.修枝處理的紅皮云杉年輪條鉆取方法見圖2.

將取出的年輪條裝入塑料吸管中，兩端不封閉，防止因水分無法蒸發(fā)造成年輪條發(fā)霉.在每個吸管上貼好標簽紙，記錄樣地基本信息、樹號、樹高、胸徑等.

將采集的年輪條帶回實驗室，置于通風處，待樹芯自然風干后，用白乳膠固定在定制的木槽內(nèi)，用中性筆標注樣芯的樣地、樹號、樹高、胸徑等信息.依次用粗(180～220號)、細(500～600號)不同粒度砂紙打磨，使其變光、變滑，直至樹木的年輪界限變得清晰.測定前進行樣芯標年，每10 a做一次標注，以便后續(xù)精確測量.利用LinTab5年輪測量儀精確測量樹輪寬度(精確度為0.01 mm)，測量時按照從樹皮向髓心的方向逐年測量.

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

以對照樣地的調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎，采用胸徑變異系數(shù)VarD來描述林分分化情況，系數(shù)越大表示林木大小分化程度越高[9].林木分化計算公式：

VarD=σ/μ，

式中：σ為胸徑標準差；μ為胸徑平均值.

利用Excel 2019和SPSS 26.0軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析，利用SigmaPlot 10.0繪圖.

3 結(jié)果與分析

3.1 紅皮云杉人工林徑向生長特征

3.1.1 紅皮云杉徑級結(jié)構(gòu)

為研究紅皮云杉生長過程中徑向變化特征，以未受干擾的對照樣地6(CK)為對象，利用曾偉生[9]異齡林等級劃分方法，以2 cm為一個區(qū)分段，將樣地內(nèi)紅皮云杉劃分為10個徑級，結(jié)果見圖3.

由圖3可見：該樣地紅皮云杉徑級結(jié)構(gòu)呈正態(tài)分布，主要集中分布于中、小徑級.其中，8～10 cm徑級株數(shù)最多，其次是6～8 cm徑級，其他徑級分布相對較少，0～2 cm徑級未見個體.計算發(fā)現(xiàn)，該林分的胸徑變異系數(shù)為0.397，表明該樣地內(nèi)紅皮云杉的自然分化現(xiàn)象不嚴重.

3.1.2 紅皮云杉徑向生長變化特征

由于調(diào)查時樣地中大徑級的林木數(shù)量較少，因此在樣地中的112株林木中選取20株優(yōu)勢木，分析紅皮云杉隨林木年齡增加的徑向變化特征，結(jié)果見圖4.由圖4可見：紅皮云杉不同年齡階段徑向生長速率不同，表現(xiàn)為先緩慢上升，然后加速上升，最后趨于平緩的趨勢.具體為0～3 a胸徑生長較慢，3～20 a生長加速，20 a后徑向生長速率開始趨于平緩.

結(jié)合圖3、圖4可見：紅皮云杉胸徑生長到14 cm(28 a)后，林木下層側(cè)枝受光不足，導致林木生長減緩.因此，為培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)木材，在胸徑達到14 cm后就可以修枝，14～18 cm時修枝效果較好.

圖3紅皮云杉徑級結(jié)構(gòu)Fig.3Diameter structure of Picea koraiensis圖4紅皮云杉逐年徑向變化Fig.4Radial change year by year of Picea koraiensis

3.2 不同修枝強度對紅皮云杉人工林徑級結(jié)構(gòu)的影響

在2014年修枝的紅皮云杉人工林中每個修枝強度各選取7株，在2018年修枝的紅皮云杉人工林中每個修枝強度各選取8株，分析修枝前1 a和修枝后2 a修枝位置徑向生長寬度，結(jié)果見圖5、圖6.

圖52014年修枝紅皮云杉徑向變化Fig.5Radial changes of Picea koraiensispruning in 2014 圖62018年修枝紅皮云杉徑向變化Fig.6Radial changes of Picea koraiensispruning in 2018

由圖5可見：由于林分分化、取樣高度差異，導致鉆取年輪條處直徑生長寬度的初始值不一致.2014年修枝的紅皮云杉修枝當年3種不同修枝處理的徑生長量均比前一年下降，其中，1/4修枝強度處理的徑生長量在修枝1 a后出現(xiàn)上升趨勢，但在第2年出現(xiàn)下降趨勢；1/3修枝強度處理的徑生長量在修枝2 a內(nèi)一直呈明顯的上升趨勢；1/2修枝強度的徑生長量在修枝處理2 a內(nèi)開始出現(xiàn)明顯的下降趨勢；未進行修枝的徑生長量在2013—2016年一直呈下降趨勢.

由圖6可見：2018年修枝的紅皮云杉在修枝前一年兩種不同修枝強度處理以及未進行修枝的徑生長量都處于下降趨勢.2018年修枝后，1/4修枝強度處理的徑生長量在修枝1 a后出現(xiàn)上升趨勢，而在修枝2 a內(nèi)出現(xiàn)下降趨勢；1/3修枝強度處理后的徑生長量在2 a內(nèi)一直呈上升趨勢；未進行修枝處理的徑生長量在2017—2020年一直呈下降趨勢.

綜上，1/4修枝強度和1/3修枝強度處理對紅皮云杉的徑向生長都有良好的促進作用.

3.3 不同修枝強度對紅皮云杉人工林樹高結(jié)構(gòu)的影響

圖7 不同修枝強度處理的紅皮云杉樹高分布Fig.7Height distribution of Picea koraiensis treated with different pruning intensities

根據(jù)樹高將不同處理后的紅皮云杉劃分為5個樹高組，分別為0～5 m、5～10 m、10～15 m、15～20 m、20～25 m.在不同修枝強度中選出同等數(shù)量的紅皮云杉，根據(jù)樹高進行統(tǒng)計分析.結(jié)果可知，經(jīng)過不同修枝強度處理后的紅皮云杉樹高組分布也不相同，具體差異見圖7.

由圖7可見：4種修枝強度處理的紅皮云杉樹高主要分布在5～10 m和10～15 m樹高組，且在5～10 m樹高組的分布最多.在15～20 m樹高組中，1/3修枝強度、1/2修枝強度和未修枝分布均較少，1/4修枝強度沒有分布；未修枝處理的紅皮云杉樹高呈以5～10 m樹高組為峰點的山狀曲線；1/4修枝強度在5～10 m和10～15 m樹高組分布最多，1/3修枝強度在10～15 m樹高組中最多.整體來看，1/4修枝強度和1/3修枝強度處理的紅皮云杉在較大的樹高組中分布較多，促進了紅皮云杉樹高的生長.

4 結(jié)論和討論

4.1 紅皮云杉人工林徑向生長特征

紅皮云杉種群徑級結(jié)構(gòu)基本呈正態(tài)分布，屬衰退型種群.紅皮云杉逐年徑向生長量曲線整體呈“S”形，具體表現(xiàn)為先緩慢上升，然后加速上升，最后趨于平緩.胸徑生長到14 cm后，林分密度變大，由于自身的生長特性，再加上林木下層側(cè)枝受光不足，導致林木生長受到影響.因此，有必要對此林分進行修枝處理，且14 cm后就可以修枝，14～18 cm修枝效果較好.

4.2 不同修枝強度對紅皮云杉人工林徑級結(jié)構(gòu)的影響

通過2014年修枝的紅皮云杉徑向生長變化可以看出，修枝后，1/4修枝強度處理的紅皮云杉在1 a后徑向生長呈上升趨勢，但在修枝后的第2年出現(xiàn)下降趨勢；1/3修枝強度處理的紅皮云杉在2 a內(nèi)一直呈上升趨勢；1/2修枝強度和未進行修枝的紅皮云杉在2013—2016年一直呈下降趨勢.通過2018年修枝的紅皮云杉徑向生長變化可以看出，修枝后，1/4修枝強度和1/3修枝強度處理的紅皮云杉徑生長量都出現(xiàn)上升趨勢，但1/4修枝強度處理的紅皮云杉徑生長量在修枝第2年后開始呈下降趨勢，1/3修枝強度的紅皮云杉在修枝2 a內(nèi)一直呈上升趨勢；未修枝的紅皮云杉在2017—2020年一直呈下降趨勢.

綜上可見，1/4～1/3修枝強度為促進紅皮云杉徑生長的最優(yōu)強度.紅皮云杉徑向生長對不同修枝強度的響應不同，適當修枝有利于樹木生長.王春勝[10]通過研究修枝對西南樺胸徑生長的影響認為，宜對西南樺進行多次修枝，且每次修枝強度均不宜過大.DESROCHERS等[11]對幾種雜交楊樹進行不同強度的修枝研究也發(fā)現(xiàn)，1/3修枝強度處理的胸徑生長高于對照，而2/3修枝強度處理的胸徑顯著降低.

4.3 不同修枝強度對紅皮云杉人工林樹高結(jié)構(gòu)的影響

由樹高分布可以看出，1/4修枝強度處理后的紅皮云杉人工林樹高分布在5～10 m和10～15 m樹高組，1/3修枝強度處理的紅皮云杉在10～15 m樹高組中分布的株數(shù)最多.由此可知，1/4～1/3修枝強度促進高生長的效果最好.鄧冬蓮[12]研究發(fā)現(xiàn)，修枝明顯促進了紅錐的樹高生長；NEILSEN等[13]研究發(fā)現(xiàn)，修枝強度達到3/4樹高時輻射松的樹高受到抑制.多數(shù)研究均表明，適當修枝能夠促進樹木樹高生長，強度過大或過小均不會達到理想的效果，這與本文適當修枝有利于樹木高生長的研究結(jié)果一致.