欧建德 吴志庄

(明溪县林业局，三明，365200) (浙江省竹子高效加工重点实验室(国家林业局竹子研究开发中心))



经营措施及地形因子与南方红豆杉杈干关系1)

欧建德 吴志庄

(明溪县林业局，三明，365200) (浙江省竹子高效加工重点实验室(国家林业局竹子研究开发中心))

南方红豆杉分杈是南方红豆杉内在生理因素和外部环境条件共同作用的结果。为探明经营措施和地形因子与南方红豆杉杈干关系，选取福建省明溪县65个标准地，采用数量化理论法Ⅰ构建杈干数学模型并验证。结果表明：以造林类型、坡向、苗木类型、林分密度、坡位为变量，构建的南方红豆杉杈干率、分杈高度数学模型是合适的。影响南方红豆杉杈干率因子重要性由大到小依次为造林类型、坡向、苗木类型、林分密度、坡位; 影响南方红豆杉分杈高度因子重要性由大到小依次为造林类型、林分密度、苗木类型、坡向、坡位;这些因子对南方红豆杉杈干现象影响均达到极显著性。采用林下套种模式与2年生宿土苗木类型，选择阴坡和下坡、山谷，提高造林密度与林分密度，能显著减少杈干发生，提高分杈高度。

南方红豆杉；杈干；经营措施；地形因子；数量化理论

The forking ofTaxuswallichinavar.maireiis caused by both the internal physiological factors and external environmental conditions. To explore the relationship between the management measures and terrain factors ofT.wallichinavar.maireiplantation and its forking, the forking mathematical models were built by using the quantitative theory I model with 65 sample plots in theT.wallichinasvar.maireion Mingxi County of Fujian Province, and those models were validated. The forking height mathematical models ofT.wallichinavar.maireiwith the afforestation type, the slope direction, the seedling type, the stand density, and the slope position were suitable. The descending order of importance affecting the multiple stem ratio forT.wallichinavar.maireiwas afforestation type, slope direction, seedling type, stand density, and slope position. The descending order of importance affecting the forking height forT.wallichinavar.maireiwas afforestation type, stand density, seedling type, slope direction, and slope position. All the factors had significant effect onT.wallichinavar.maireiforking. Adopting the interplanting patterns and 2-year territory seedling types, choosing the shady slope, downhill and valley, and increasing afforestation density and stand density can effectively decrease the proportion of forked trees, and increase the forking height.

分杈是指由于某种原因使树木的顶芽或顶枝停止生长或生长衰退，而使侧芽或侧枝发展起来，形成多岐树干的一种现象[1]。前人研究结论认为林木分杈现象，一方面，受自身遗传物质控制[2]，另一方面，也受到生态环境、培育措施及地形的影响[3-12]。南方红豆杉(Taxuswallichinavar.mairei)是我国重要的药用、材用和观赏利用的多用途珍贵树种[13]，更是南方各省主要的珍贵用材造林树种。为培育干形优良的珍贵用材林，已就干形遗传改良[14-15]、修枝技术方面[16]进行研究。南方红豆杉人工林杈干发生严重，降低木材质量与出材率，已成为急需解决的科技难题，迄今未见有关杈干方面的研究。因此，笔者试图从经营措施及地形因子方面，分析其与南方红豆杉杈干现象发生的关系，探讨其规律并提出建议，以期为南方红豆杉优质珍贵用材林科学培育提供参考与依据。

1 研究区概况

研究区选在具有“中国红豆杉之乡”之称的明溪县，明溪县位于福建省西北部，北纬26°8′～26°39′、东经117°4′～118°47′，属中亚热带海洋性季风气候。该区年平均气温18.1 ℃，年平均降水量1 786 mm，5—6月份降水最多，全年平均蒸发量1 364 mm，年平均日照时间1 750.7 h，无霜期283 d，年平均相对湿度81%。

2 材料与方法

2.1 试验材料

2015年在福建省明溪县选择13～17年生南方红豆杉林分，设置采用临时样地(20 m×20 m)进行样地调查与数据采集。依据数量化理论要求，本研究项目数7个、19个类目(表1)，共计调查65个样地。通过查阅造林技术档案确定各样地南方红豆杉林分林龄、造林类型、苗木类型，测量调查各样地的林分密度、南方红豆杉杈干率、分杈高度和坡向、坡位、坡形、海拨；其中，林下套种是指在现有林分林窗中栽植南方红豆杉，形成并长期处在复层林结构的下层，林冠层郁闭度维持在0.3～0.7的造林类型；迹地混交林培育是指在采伐或火烧迹地，利用南方红豆杉与伴生树种(一般选择速生树种)混交造林的类型；伴生树种主要有杉木(Cunninghamialanceolata)、马尾松(Pinusmassoniana)、木荷(Schimasuperba)、香樟(Cinnamomumcamphora)等速生树种，混交期间伴生树种的生长良好，且树高明显大于南方红豆杉，混交数量(S)为S(南方红豆杉)∶S(伴生树种)=1∶1、S(南方红豆杉)∶S(伴生树种)=1∶2、S(南方红豆杉)∶S(伴生树种)=1∶3。杈干率=(南方红豆杉杈干株数/南方红豆杉总株数)×100%；分杈高度(m)=南方红豆杉分杈高度总和/南方红豆杉杈干总株数。

表1 项目类目划分标准

将65个样地按8∶2比例进行划分，其中52个样地数据用于数学模型拟合；另外13个样地数据作为独立检验样本数据，用于数学模型的验证，具体情况见表2。

表2 南方红豆杉人工林调查样本因子情况

2.2 南方红豆杉杈干定义

鉴于以单个侧枝代替主枝，树干仍是单一，且随着林木径生长的加粗，仍可形成通直树干，对材质影响不大的情况[4]。本研究定义，凡出现侧枝与主梢并存或出现多个主梢，且在茎干形成两个以上(含两个)粗和高相似的主干均称为杈干。单株木出现多次分杈干，分杈高度以出现在茎干最基部分杈干情况为测量结果，同时仅统计杈干株数，不统计分杈次数[7]。

2.3 南方红豆杉杈干数量化理论模型的建立

因子项目和类目选择与划分：本研究针对南方红豆杉的生长特性，参照前人的研究成果[4-5，9-10，17-19]，选择评价因子项目，即经营措施因素，选择造林类型、苗木类型、林分密度；地形因子中选择坡位、坡向、坡形、海拨；并进行类目等级划分(表1)。

杈干数量化理论模型建立与检验：采用SPSS21计算软件进行数据分析与检验，分别计算出各项目得分值、偏相关系数、T检验值及模型的复相关系数，并进行复相关系数与偏相关系数的F检验与t检验[17-19]。为找出影响南方红豆杉杈干的主导因子，本研究剔除偏相关系数t检验不显著的项目，重新计算，直到所有项目偏相关系数t检验显著为止[17]。

2.4 南方红豆杉杈干数量化理论模型的验证

偏差统计量：利用独立检验样本数据,通过计算平均偏差(ME)、平均绝对偏差(MA，E)、平均相对偏差(MP，E)、平均相对偏差绝对值(MA，P，E)指标，评价模型预测能力[20]，计算公式详见参考文献[20]。

F统计检验方法：通过实测值yi和模型预估值xi之间建立一元线性回归方程:

yi=α+βxi+εi。

由检验数据(xi,yi)(i=1,2，…，n),采用最小二乘法估计回归系数α和β的估计值a和b,并计算出回归标准误(Sy)和模型预估精度，检验结果无显著差异时,则所建立的模型适用于该地区[17]。模型的预估精度公式详见参考文献[21]。

3 结果与分析

3.1 南方红豆杉杈干数学模型建立与验证

3.1.1 南方红豆杉杈干率数学模型

应用数量化理论Ⅰ模型，经计算，南方红豆杉杈干率回归方程为

y1=50.910-29.786x11-2.647x12-1.526x21+3.244x23-

0.913x32+1.931x41+0.170x42+3.025x51+0.702x52。

式中：y1表示杈干率(%)；y2表示杈干高度(m)；x11表示林下套种；x12表示裸地混交林；x13表示祼地纯林；x21表示高密度林分；x22表示中密度林分；x23表示低密度林分；x31表示1年生裸根苗类型；x32表示2年生宿土苗类型；x41表示坡向为阳坡；x42表示半阴阳坡向；x43表示坡向为阴坡；x51表示山顶、坡上部；x52表示山坡中部；x53表示山谷、坡下部。

杈干率模型中因子偏相关系数T检验结果均极显著(表3)；复相关系数R1=0.943，采用F检验，F1=75.461，大于F0.01(5，46)=3.440，检验结果为极显著(表3)；说明筛选出的造林类型、苗木类型、林分密度、坡向和坡形5个因子与杈干率之间具有极显著的关系。模型运行结果、各类目系数值和项目得分范围、贡献百分比见表3。

表3 模型运行结果

注：** 表示差异极显著(p<0.01)。

3.1.2 南方红豆杉分杈高度数学模型

经计算，南方红豆杉分杈高度回归方程为

y2=1.689 5+1.418x11-0.05x13-0.137x21+0.130x23-

0.181x31+0.210x32-0.181x41-0.058x42-0.070x51-

0.029x52。

分杈高度模型中因子偏相关系数T检验结果均极显著(表3)；复相关系数R2=0.938，采用F检验，F2=67.941，均大于F0.01(5，46)=3.440，检验结果为极显著(表3)；说明筛选出的造林类型、苗木类型、林分密度、坡向和坡形5个因子与分杈高度之间有极显著的关系。模型运行结果、各类目系数值和项目得分范围、贡献百分比见表3。

3.1.3 南方红豆杉杈干数学模型的验证

为检验所拟合杈干数学模型是否适合以及模型精度情况,利用独立检验样本对所建立的模型进行验证。设实测值为y,模型预测值为y*,建立直线方程y=a+by*,用F检验检查a是否近似为0，b是否近似1。假设a=0,b=1,如果通过检验,则认为模型适合,若通不过检验,则该模型系统误差较大,不能推广应用[20-21]。验证结果列表4。

表4 杈干数学模型验证结果

从表4中可看出,2个杈干数学模型均通过了置信椭圆F检验(α=0.05),且模型的预估精度很高，都在92%以上。模型的检验结果也进一步表明，通过偏差统计量检验和置信椭圆检验两种检验方法是一致的[20-21]。

3.2 经营措施及地形因子对南方红豆杉杈干的影响

3.2.1 对南方红豆杉杈干发生的影响

根据偏相关系数绝对值大小得出各项目影响杈干率的重要性[17-19]。结果(表3)显示，影响杈干率重要性由大到小依次为造林类型、坡向、苗木类型、林分密度、坡位；项目得分范围的总和为40.425，意味着杈干率可调控幅度达40.425%，表明合理培育措施与地形选择可有效控制杈干率；项目的贡献百分比显示，造林类型对杈干率的贡献率最大，为73.682%，坡向次之，为11.800%；苗木类型最小，为2.259%；坡位与林分密度贡献率居中、且相近，表明调控南方红豆杉杈干率项目先后顺序为造林类型、坡向、坡位、林分密度、苗木类型。

经营措施的杈干率影响结果(表3)：造林类型、林分密度和苗木类型等经营措施对杈干率有着显著性影响；造林类型的类目系数值显示，林下套种的杈干率最低，其次为迹地混交林培育，迹地纯林培育的杈干率最高。究其原因，南方红豆杉生长期的顶梢或顶芽较嫩，休眠期时木质化程度亦较低；南方红豆杉属萌发能力强树种，一旦顶芽或顶枝受伤后，往往由下部侧芽和侧枝取代主梢生长，或刺激潜伏芽萌发生长，易造成多杈干现象。迹地纯林培育类型的顶梢或顶芽易受强光灼伤、低温冻伤，形成杈干，是诱发杈干高发的原因；迹地混交林因选择杉木、马尾松、木荷、香樟等速生树种为伴生树种，能有效地为南方红豆杉提供侧方荫蔽与保护，一定程度减轻因灼伤、冻伤等形成的杈干；林下套种形成的复层林结构，长期减轻位于林下南方红豆杉因灼伤、冻伤等形成的杈干。林分密度类型的类目系数值显示(表3)，较大密度林分的杈干率较低，这是因为林分密度较大，林分提前郁闭且郁闭度更大，强化植株间相互遮阴与保护，主梢生长优势明显并减少杈干发生。由此推测，强光与冻伤是导致南方红豆杉杈干发生的直接因素。2年生宿土苗的杈干率较1年生裸根苗低(表3)，究其原因，可能是具有较强抗逆性的2年生宿土苗，减轻了日灼、冻伤危害，同时2年生宿土苗造林时的基部修枝行为，可消除因苗木带入杈干的因素。

地形因子的杈干率影响结果(表3)：坡向与坡位等地形因子显著影响着杈干率，杈干率由高到低表现为阳坡、半阴阳坡、阴坡，山顶、坡上部，山坡中部，山谷、坡下部，这与相对较弱的光照阴坡和较阴蔽的山谷、下坡满足南方红豆杉早期生长所需的荫蔽条件，主梢生长迅速，减轻顶梢或顶芽的灼伤，减少杈干发生有关；反之亦然，进一步验证了强光是导致南方红豆杉杈干发生的直接因素。

综上所述，合理造林类型、苗木类型、林分密度等经营措施与优化地形的坡向、坡位等可显著降低南方红豆杉杈干的发生，利于单干良材培育。采用林下套种模式和2年生宿土苗，选择阴坡与山谷、坡下部，较高密度造林是减少杈干率的有效手段，是培育优良干材珍贵用材林的有效途径。

3.2.2 对南方红豆杉分杈高度的影响

根据偏相关系数绝对值大小得出各项目影响分杈高度的重要性[17-19]。结果(表3)显示，影响南方红豆杉分杈高度因子重要性由大到小依次为造林类型、林分密度、苗木类型、坡向、坡位。项目得分范围总和为2.467，意味着分杈高度可调控幅度达2.467 m，表明合理培育措施与地形选择可有效控制分杈高度。从项目的贡献百分比可知,造林类型对南方红豆杉分杈高度的贡献率最大，达59.100%；苗木类型次之，为19.903%；林分密度再次之，为10.823%；坡向与坡位影响较小，分别为7.337%、2.837%，表明调控南方红豆杉分杈高度项目先后顺序为造林类型、苗木类型、林分密度、坡向、坡位。

经营措施对分杈高度影响结果(表3)：造林类型、林分密度和苗木类型等经营措施显著影响着南方红豆杉分杈高度。造林类型的类目系数值显示，林下套种的分杈高度最高，其次为迹地混交林培育，迹地纯林培育最低。究其原因，迹地纯林培育的南方红豆杉生长较慢，杈干现象早发、多发，且杈干出现在树木基部比例大；林下套种形成的复层林结构，满足了南方红豆杉喜阴、喜湿的生物学特性，生长迅速，杈干少发、推迟；迹地混交林培育类型因伴生树种提供有效的侧方荫蔽与保护，一定程度促进生长并减轻、推迟杈干发生。林分密度类型的类目系数值(表3)显示，较大密度林分的分杈高度较高，这与林分密度较大，林分提前郁闭、加大郁闭度，强化植株间相互遮阴，减轻、推迟杈干发生。2年生宿土苗的分杈高度较1年生裸根苗高(表3)，这与2年生宿土苗具有较强的抗逆性，生长较好，推迟杈干发生，并减少因苗期带入基部杈干因素有关。

地形因子对分杈高度的影响结果(表3)：坡向与坡位等地形因子显著影响着南方红豆杉分杈高度，坡向对分杈高度的影响由大到小表现为阴坡、半阴阳坡、阳坡，坡位对分杈高度的影响由大到小表现为山谷、坡下部，山坡中部，山顶、坡上部，这与较弱的光照阴坡和较阴蔽的山谷、坡下部满足南方红豆杉早期生长所需的荫蔽条件，主梢生长迅速，减轻并推迟杈干发生有关。

综上所述，合理造林类型、苗木类型、林分密度等经营措施与优化地形的坡向、坡位等可显著提高分杈高度，利于高干良材培育。采用林下套种模式与2年生宿土苗，选择阴坡与山谷、坡下部，较高密度造林、保持较高林分密度是提高分杈高度的有效手段。

4 结论与讨论

南方红豆杉林分存在着杈干多发、早发和普遍性的特点，是一种易杈干的针叶树种。本研究率先从经营措施及地形因子方面，采用数量化理论法Ⅰ模型，构建了系列南方红豆杉杈干数学模型并通过独立检验样本验证，表明构建的系列南方红豆杉杈干数学模型是适合的；研究探明了南方红豆杉杈干性状(杈干率与分杈高度)主要影响因子、重要性与贡献率百分比，为南方红豆杉珍贵用材林的经营措施优化、立地选择提供理论依据与技术支撑。结果表明，造林类型、苗木类型、林分密度、坡向、坡度等因素显著影响着南方红豆杉杈干率与分杈高度。影响南方红豆杉杈干率的重要性的由大到小为造林类型、坡向、苗木类型、林分密度、坡位，因子贡献百分比由高到低为造林类型、坡向、坡位、林分密度、苗木类型；影响南方红豆杉分杈高度的重要性由大到小为造林类型、林分密度、苗木类型、坡向、坡位，因子贡献百分比由高到低为造林类型、苗木类型、林分密度、坡向、坡位。研究结论认为，南方红豆杉杈干现象的发生，一方面受到自身遗传控制，另一方面受到环境与经营措施影响，这与前人的研究结论一致[1-5，7，9-12]。阴坡较阳坡的杈干率更低、分杈高度提高，验证了前人的研究结论[5]。林分密度越大，杈干率越低，分杈高度越高，这与前人的研究结论一致[4-5]。研究结果表明，采用林下套种模式与2年生宿土苗类型，选择阴坡与山谷、坡下部，较高密度造林，保持较高林分密度是减少杈干危害的有效手段，是培育南方红豆杉珍贵用材林的有效途径。

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Relationship between Management Measures and Terrain Factors ofTaxuswallichinavar.maireiArtificial Pure Forest and Its Forking//

Ou Jiande(Mingxi Forestry Bureau, Mingxi 365200, P. R. China); Wu Zhizhuang

(China National Bamboo Research Center Key Laboratory of High Efficent Processing of Bamboo of Zhejiang Province)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(9)：24-28.

Taxuswallichinavar.mairei； Forking； Management measures； Terrain factors； Quantitative theory

S725.7；S754.3