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(xué) 林學(xué)院，福建 福州 3510000；2.國(guó)際竹藤中心 竹藤科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100102；3.福建省邵武衛(wèi)閩國(guó)有林場(chǎng)，福建 邵武 354006；4.福建省洋口國(guó)有林場(chǎng)，福建 順昌 353211)

杉木(Cunninghamialanceolata)是我國(guó)南方重要的速生用材樹(shù)種，具有生長(zhǎng)快、產(chǎn)量高和用途廣等特點(diǎn)，我國(guó)有大面積的人工栽培，在我國(guó)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(dǎo)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(wú)節(jié)材成為當(dāng)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(xiàng)基礎(chǔ)性營(yíng)林措施可以有效改善木材品質(zhì)，增加木材價(jià)值，是培育無(wú)節(jié)材的主要營(yíng)林措施[4-9]。為此國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞修枝對(duì)不同樹(shù)種生長(zhǎng)和木材品質(zhì)的影響進(jìn)行了大量研究，宋立志[10]、富豐珍等[11]進(jìn)行過(guò)楊樹(shù)(Populus)修枝的研究，徐禮春[12]開(kāi)展了修枝對(duì)濕地松(Pinuselliottii)生長(zhǎng)影響的研究、任世奇等[13]對(duì)桉樹(shù)(Eucalyptus)修枝進(jìn)行過(guò)研究。但目前國(guó)內(nèi)有關(guān)修枝對(duì)杉木人工林生長(zhǎng)和木材品質(zhì)的影響研究比較少，缺乏修枝對(duì)杉木人工林生長(zhǎng)長(zhǎng)期影響的研究[14-20]。為此，本研究選取福建省衛(wèi)閩國(guó)有林場(chǎng)4年生杉木林為對(duì)象，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)建立不同修枝強(qiáng)度的試驗(yàn)林，開(kāi)展4種不同強(qiáng)度修枝處理對(duì)杉木人工林生長(zhǎng)影響的長(zhǎng)期定位研究，連續(xù)20 a定期調(diào)查試驗(yàn)林生長(zhǎng)，研究不同強(qiáng)度修枝對(duì)杉木樹(shù)高、胸徑和單株材積的影響。程朝陽(yáng)[14]對(duì)該試驗(yàn)林修枝后3 a的杉木生長(zhǎng)進(jìn)行過(guò)報(bào)道，史振華[15]對(duì)修枝后5 a杉木生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)查和分析，張群[20]對(duì)修枝后9 a杉木生長(zhǎng)進(jìn)行研究，但缺乏修枝對(duì)杉木人工林生長(zhǎng)的長(zhǎng)期影響的研究。本研究在前期研究基礎(chǔ)上，對(duì)修枝20 a后的杉木生長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)查，研究不同強(qiáng)度修枝對(duì)杉木樹(shù)高、胸徑和蓄積的長(zhǎng)期影響，以篩選出可供推廣的杉木無(wú)節(jié)材培育的修枝技術(shù)，為杉木人工林無(wú)節(jié)材培育提供科學(xué)依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于福建省邵武衛(wèi)閩國(guó)有林場(chǎng)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(wú)霜期290 d。試驗(yàn)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(yíng)造杉木人工林，1999年12月在杉木4年生時(shí)進(jìn)行第1次間伐后開(kāi)始修枝試驗(yàn)，2015年對(duì)試驗(yàn)地杉木林進(jìn)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(yàn)設(shè)計(jì)

1999年12月選擇林相整齊、生長(zhǎng)良好的4年生杉木林，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)建立不同強(qiáng)度的修枝試驗(yàn)林。選擇保留密度和修枝強(qiáng)度2個(gè)試驗(yàn)因素，即試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)(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(qiáng)度(修枝處樹(shù)干最小直徑6、8、10 cm和12 cm)。共設(shè)置了6個(gè)處理30個(gè)試驗(yàn)小區(qū)(表1)，每個(gè)小區(qū)面積600 m2。2015年對(duì)試驗(yàn)林進(jìn)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(yàn)開(kāi)始時(shí)的保留密度與其余4個(gè)處理不同，為了避免這一因素對(duì)試驗(yàn)的影響，本研究?jī)H分析保留密度相同的4個(gè)處理：處理2、處理4、處理5、處理6對(duì)杉木林生長(zhǎng)的影響。

表1 修枝試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2 目標(biāo)樹(shù)修枝

每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)中隨機(jī)選擇30株目標(biāo)樹(shù)作為修枝木，其余的作為對(duì)照木(不修枝)，修枝強(qiáng)度以修枝處樹(shù)干直徑作為控制指標(biāo)，將修枝強(qiáng)度分為6、8、10、12 cm 4個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，即修枝時(shí)以樹(shù)干任意位置的直徑達(dá)到修枝強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)作為修枝粗度基準(zhǔn)，修去修枝基準(zhǔn)點(diǎn)以下樹(shù)干上著生的所有枝條(文中修枝強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)稱為6、8、10、12 cm)。傳統(tǒng)的林木修枝強(qiáng)度多是通過(guò)樹(shù)高來(lái)進(jìn)行控制，但實(shí)際操作過(guò)程中采用直徑作為控制指標(biāo)要比樹(shù)高更方便和準(zhǔn)確，可操作性更強(qiáng)。修枝時(shí)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(dāng)林木修枝高度達(dá)到枝下高7 m時(shí)，滿足普通鋸材原木需求，將此時(shí)作為修枝停止時(shí)間，此后不再進(jìn)行修枝。

2.3 調(diào)查方法

不同修枝強(qiáng)度處理后，定期對(duì)30塊不同試驗(yàn)處理小區(qū)的杉木林進(jìn)行定株調(diào)查。從修枝起始年起，每年對(duì)試驗(yàn)小區(qū)的杉木林進(jìn)行每木檢尺和樹(shù)高測(cè)定；調(diào)查時(shí)間為每年的12月，15年生前樹(shù)高采用鋁合金測(cè)高桿測(cè)定，15年生后樹(shù)高采用Vertex IV超聲波測(cè)高器測(cè)定，胸徑采用圍徑尺測(cè)定，2020年1月進(jìn)行不同修枝試驗(yàn)林最后一次生長(zhǎng)調(diào)查。單株材積計(jì)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(shù)高。

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

3 結(jié)果與分析

在營(yíng)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(zhǎng)量上。方差分析表明，試驗(yàn)前不同試驗(yàn)處理小區(qū)杉木生長(zhǎng)量沒(méi)有顯著差異，說(shuō)明試驗(yàn)前不同試驗(yàn)處理小區(qū)的立地條件基本一致。

3.1 修枝強(qiáng)度對(duì)杉木人工林樹(shù)高生長(zhǎng)的影響

由表2看出，不同修枝強(qiáng)度杉木的樹(shù)高生長(zhǎng)存在差異。修枝后8 a不同修枝強(qiáng)度杉木樹(shù)高生長(zhǎng)由大到小表現(xiàn)為：12、8、10、6 cm，修枝對(duì)杉木樹(shù)高生長(zhǎng)的影響始終沒(méi)有達(dá)到顯著水平。修枝后20 a修枝對(duì)杉木樹(shù)高生長(zhǎng)也沒(méi)有顯著影響。6、8 cm修枝強(qiáng)度杉木樹(shù)高生長(zhǎng)量小于未修枝對(duì)照，10、12 cm修枝強(qiáng)度杉木樹(shù)高生長(zhǎng)大于未修枝對(duì)照。

表2 不同修枝強(qiáng)度對(duì)杉木樹(shù)高生長(zhǎng)的影響

3.2 修枝強(qiáng)度對(duì)杉木人工林胸徑生長(zhǎng)的影響

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

表3 不同修枝強(qiáng)度對(duì)杉木胸徑生長(zhǎng)的影響

3.3 修枝強(qiáng)度對(duì)杉木人工林林分蓄積量生長(zhǎng)的影響

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

表4 不同修枝強(qiáng)度對(duì)杉木單株材積生長(zhǎng)的影響Table 4 Volume growth of pruned and unpruned trees m3

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

表5 不同修枝強(qiáng)度對(duì)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(jiàn)，修枝后短期內(nèi)不同修枝強(qiáng)度林分蓄積量之間存在顯著差異(P<0.05)，但隨著時(shí)間的增加，不同修枝強(qiáng)度林分蓄積量的差異在縮小，修枝20 a后差異未達(dá)顯著水平。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

修枝對(duì)杉木人工林樹(shù)高生長(zhǎng)始終沒(méi)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(duì)杉木胸徑、單株材積和林分蓄積量有顯著影響；修枝對(duì)杉木生長(zhǎng)的影響主要集中在修枝后較短時(shí)間內(nèi)。隨著時(shí)間推移，不同強(qiáng)度對(duì)杉木生長(zhǎng)的影響逐漸變小。

不同修枝強(qiáng)度對(duì)杉木樹(shù)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(zhǎng)隨修枝強(qiáng)度的增加而降低。20 a后與未修枝杉木相比，不同修枝強(qiáng)度杉木的樹(shù)高、胸徑和單株材積生長(zhǎng)量差異均未達(dá)顯著水平。

4.2 討論

大量研究表明，修枝強(qiáng)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(jìn)杉木生長(zhǎng)，重度修枝(6、8 cm)抑制杉木生長(zhǎng)，修枝對(duì)杉木生長(zhǎng)的影響表現(xiàn)為由大變小的趨勢(shì)，修枝后1 a(5年生)至修枝后8 a(12年生)修枝強(qiáng)度對(duì)杉木生長(zhǎng)有顯著影響[14-20]。合理修枝修掉杉木樹(shù)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(jìn)了杉木胸徑和單株材積的生長(zhǎng)。但過(guò)度修枝會(huì)導(dǎo)致杉木枝葉的大量損失，會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)抑制杉木生長(zhǎng)，這可能因?yàn)樾拗r(shí)杉木處于快速生長(zhǎng)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(jìn)而影響杉木生長(zhǎng)；修枝后20 a(24年生)修枝對(duì)杉木生長(zhǎng)的影響沒(méi)有達(dá)到顯著水平，這可能是隨年齡的增長(zhǎng)，杉木出現(xiàn)自然整枝現(xiàn)象，杉木枝下高逐漸提高，修枝強(qiáng)度越低處理杉木自然整枝作用越強(qiáng)烈，不同修枝強(qiáng)度杉木枝下高和樹(shù)冠體積的差異日益縮小，導(dǎo)致不同強(qiáng)度修枝對(duì)杉木胸徑和材積生長(zhǎng)沒(méi)有顯著影響。因此對(duì)杉木進(jìn)行修枝的時(shí)間最好在4～11年生。此時(shí)期杉木生長(zhǎng)迅速，修枝對(duì)杉木生長(zhǎng)影響最大。對(duì)杉木進(jìn)行修枝最好在中幼林時(shí)進(jìn)行[17]。

修枝對(duì)杉木人工林生長(zhǎng)過(guò)程有一定影響，但規(guī)律不盡相同。強(qiáng)度修枝(6、8 cm)導(dǎo)致杉木枝葉數(shù)量損失較大，光合作用面積減小，會(huì)延緩杉木生長(zhǎng)，降低林分蓄積，不利于提高無(wú)節(jié)材產(chǎn)量。但中強(qiáng)度修枝(10、12 cm)修剪的枝葉多為無(wú)法進(jìn)行光合作用的枯枝葉以及樹(shù)冠下瀕死活枝葉，修枝能夠減少修枝木的營(yíng)養(yǎng)消耗，并能夠較大程度地提高林分蓄積量，增加單位時(shí)間內(nèi)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出，有利于無(wú)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(shí)間內(nèi)的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出[21]。12 cm強(qiáng)度杉木生長(zhǎng)快，但結(jié)疤比例比其他修枝強(qiáng)度杉木大。因此，對(duì)無(wú)節(jié)材品質(zhì)要求高時(shí)可采用重度修枝強(qiáng)度(6、8 cm)；對(duì)無(wú)節(jié)材品質(zhì)要求不高時(shí)可以選擇輕度(10、12 cm)修枝，在改善木材質(zhì)量的同時(shí)也增加杉木產(chǎn)量。