沙子舟，范少辉，冯随起，叶代全，马祥庆，何宗明*

(1.福建农林大学 林学院，福建 福州 3510000；2.国际竹藤中心 竹藤科学与技术重点实验室，北京 100102；3.福建省邵武卫闽国有林场，福建 邵武 354006；4.福建省洋口国有林场，福建 顺昌 353211)

杉木(Cunninghamialanceolata)是我国南方重要的速生用材树种，具有生长快、产量高和用途广等特点，我国有大面积的人工栽培，在我国人工林中占举足轻重的地位[1-3]。由于杉木的自然整枝能力差，侧枝枯死后不易凋落，导致木材的节疤多，影响木材品质和美观。因此如何培养高质量的杉木无节材成为当前林业生产中急需解决的重大课题。

人工修枝作为一项基础性营林措施可以有效改善木材品质，增加木材价值，是培育无节材的主要营林措施[4-9]。为此国内外学者围绕修枝对不同树种生长和木材品质的影响进行了大量研究，宋立志[10]、富丰珍等[11]进行过杨树(Populus)修枝的研究，徐礼春[12]开展了修枝对湿地松(Pinuselliottii)生长影响的研究、任世奇等[13]对桉树(Eucalyptus)修枝进行过研究。但目前国内有关修枝对杉木人工林生长和木材品质的影响研究比较少，缺乏修枝对杉木人工林生长长期影响的研究[14-20]。为此，本研究选取福建省卫闽国有林场4年生杉木林为对象，采用随机区组设计建立不同修枝强度的试验林，开展4种不同强度修枝处理对杉木人工林生长影响的长期定位研究，连续20 a定期调查试验林生长，研究不同强度修枝对杉木树高、胸径和单株材积的影响。程朝阳[14]对该试验林修枝后3 a的杉木生长进行过报道，史振华[15]对修枝后5 a杉木生长进行调查和分析，张群[20]对修枝后9 a杉木生长进行研究，但缺乏修枝对杉木人工林生长的长期影响的研究。本研究在前期研究基础上，对修枝20 a后的杉木生长进行调查，研究不同强度修枝对杉木树高、胸径和蓄积的长期影响，以筛选出可供推广的杉木无节材培育的修枝技术，为杉木人工林无节材培育提供科学依据。

1 研究区概况

试验地位于福建省邵武卫闽国有林场南际工区(27°06′N,117°44′E)，为中亚热带地区，年平均降水量1 712 mm，年平均气温19.4 ℃，年日照1 714.4 h，无霜期290 d。试验地土壤为山地红壤，林地前茬为天然常绿阔叶林，1995年秋冬砍伐后炼山、挖穴整地，1996年春营造杉木人工林，1999年12月在杉木4年生时进行第1次间伐后开始修枝试验，2015年对试验地杉木林进行第2次间伐，间伐后保留密度700株·hm-2。

2 研究方法

2.1 试验设计

1999年12月选择林相整齐、生长良好的4年生杉木林，采用随机区组设计建立不同强度的修枝试验林。选择保留密度和修枝强度2个试验因素，即试验开始时(第1次间伐后)杉木的保留密度(900、1 200、1 800株·hm-2)和修枝强度(修枝处树干最小直径6、8、10 cm和12 cm)。共设置了6个处理30个试验小区(表1)，每个小区面积600 m2。2015年对试验林进行第2次间伐，间伐后杉木保留密度为700株·hm-2。由于处理1和处理3试验开始时的保留密度与其余4个处理不同，为了避免这一因素对试验的影响，本研究仅分析保留密度相同的4个处理：处理2、处理4、处理5、处理6对杉木林生长的影响。

表1 修枝试验设计

2.2 目标树修枝

每个试验小区中随机选择30株目标树作为修枝木，其余的作为对照木(不修枝)，修枝强度以修枝处树干直径作为控制指标，将修枝强度分为6、8、10、12 cm 4个强度等级，即修枝时以树干任意位置的直径达到修枝强度标准作为修枝粗度基准，修去修枝基准点以下树干上着生的所有枝条(文中修枝强度标准简称为6、8、10、12 cm)。传统的林木修枝强度多是通过树高来进行控制，但实际操作过程中采用直径作为控制指标要比树高更方便和准确，可操作性更强。修枝时还应将以往修枝切口处的萌条除去，以免产生新的节子。当林木修枝高度达到枝下高7 m时，满足普通锯材原木需求，将此时作为修枝停止时间，此后不再进行修枝。

2.3 调查方法

不同修枝强度处理后，定期对30块不同试验处理小区的杉木林进行定株调查。从修枝起始年起，每年对试验小区的杉木林进行每木检尺和树高测定；调查时间为每年的12月，15年生前树高采用铝合金测高杆测定，15年生后树高采用Vertex IV超声波测高器测定，胸径采用围径尺测定，2020年1月进行不同修枝试验林最后一次生长调查。单株材积计算公式:

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

(1)

式中：D为胸高1.3 m处直径；H为树高。

调查数据采用Excel 2019整理，采用SPSS 25.0对修枝木与未修枝对照的树高、胸径、单株材积进行方差分析及配对T检验(paired-samples T test)，分析不同修枝强度修枝木与未修枝木生长量的差异显著性。

3 结果与分析

在营林措施和林龄一致条件下，林地立地条件的差异主要体现在林分生长量上。方差分析表明，试验前不同试验处理小区杉木生长量没有显著差异，说明试验前不同试验处理小区的立地条件基本一致。

3.1 修枝强度对杉木人工林树高生长的影响

由表2看出，不同修枝强度杉木的树高生长存在差异。修枝后8 a不同修枝强度杉木树高生长由大到小表现为：12、8、10、6 cm，修枝对杉木树高生长的影响始终没有达到显著水平。修枝后20 a修枝对杉木树高生长也没有显著影响。6、8 cm修枝强度杉木树高生长量小于未修枝对照，10、12 cm修枝强度杉木树高生长大于未修枝对照。

表2 不同修枝强度对杉木树高生长的影响

3.2 修枝强度对杉木人工林胸径生长的影响

由表3看出，杉木胸径生长均随着修枝强度的增加而减小。修枝后2 a(6年生时)至修枝后8 a(12年生时)6 cm修枝强度处理显著抑制杉木胸径生长；修枝后3 a(7年生时)至修枝后7 a(11年生时)8 cm修枝强度处理显著抑制杉木胸径生长；修枝后1 a(5年生时)至修枝后5 a(9年生时)10 cm修枝强度处理显著促进杉木胸径生长；修枝后1 a(5年生时)至修枝后6 a(10年生时)12 cm修枝强度显著促进杉木胸径生长。修枝20 a后(24年生时)不同修枝强度对杉木胸径生长均没有显著影响。

表3 不同修枝强度对杉木胸径生长的影响

3.3 修枝强度对杉木人工林林分蓄积量生长的影响

3.3.1 修枝强度对杉木单株材积的影响 由表4看出，修枝后2 a(6年生时)至修枝后8 a(12年生时)6 cm修枝强度处理显著抑制杉木单株材积生长；修枝后5 a(9年生时)至修枝后7 a(11年生时)8 cm修枝强度处理显著抑制了杉木单株材积生长；修枝后1 a(5年生时)至修枝后4 a(8年生时)10 cm修枝强度处理显著促进杉木单株材积生长；修枝后1 a(5年生时)至修枝后7 a(11年生时)12 cm修枝强度处理显著促进杉木单株材积生长。修枝后20 a(24年生时)不同修枝强度对杉木单株材积的影响均未达显著水平。

表4 不同修枝强度对杉木单株材积生长的影响Table 4 Volume growth of pruned and unpruned trees m3

3.3.2 修枝强度对杉木林分蓄积量的影响 由表5看出，不同修枝强度对杉木人工林林分蓄积量有一定影响。6 cm修枝强度处理在修枝后1 a(5年生时)至修枝后7 a(11年生时)与12 cm修枝强度处理林分蓄积量的差异达显著水平(P<0.05)，在修枝后3 a(7年生时)至修枝后5 a(9年生时)与10 cm修枝强度处理的林分蓄积量差异也达显著水平。

表5 不同修枝强度对杉木林分蓄积量的影响Table 5 The stand volume of pruned forests with different intensities (m3·hm-2)

可见，修枝后短期内不同修枝强度林分蓄积量之间存在显著差异(P<0.05)，但随着时间的增加，不同修枝强度林分蓄积量的差异在缩小，修枝20 a后差异未达显著水平。

4 结论与讨论

4.1 结论

修枝对杉木人工林树高生长始终没有显著影响。修枝后1 a(5年生)至修枝后8 a(12年生)间修枝对杉木胸径、单株材积和林分蓄积量有显著影响；修枝对杉木生长的影响主要集中在修枝后较短时间内。随着时间推移，不同强度对杉木生长的影响逐渐变小。

不同修枝强度对杉木树高、胸径、单株材积和林分蓄积量的影响规律大致相同，杉木生长随修枝强度的增加而降低。20 a后与未修枝杉木相比，不同修枝强度杉木的树高、胸径和单株材积生长量差异均未达显著水平。

4.2 讨论

大量研究表明，修枝强度的选择是修枝技术的关键。本研究表明，修枝后1 a(5年生)至修枝后8 a(12年生)轻度修枝(10、12 cm)能促进杉木生长，重度修枝(6、8 cm)抑制杉木生长，修枝对杉木生长的影响表现为由大变小的趋势，修枝后1 a(5年生)至修枝后8 a(12年生)修枝强度对杉木生长有显著影响[14-20]。合理修枝修掉杉木树干上枯枝以及由于光照不足形成的活枝叶，减少了光合产物不必要消耗，从而促进了杉木胸径和单株材积的生长。但过度修枝会导致杉木枝叶的大量损失，会在一段时间内抑制杉木生长，这可能因为修枝时杉木处于快速生长期[19]，修枝造成光合器官枝叶减少，影响到杉木光合产物的生成和积累，进而影响杉木生长；修枝后20 a(24年生)修枝对杉木生长的影响没有达到显著水平，这可能是随年龄的增长，杉木出现自然整枝现象，杉木枝下高逐渐提高，修枝强度越低处理杉木自然整枝作用越强烈，不同修枝强度杉木枝下高和树冠体积的差异日益缩小，导致不同强度修枝对杉木胸径和材积生长没有显著影响。因此对杉木进行修枝的时间最好在4～11年生。此时期杉木生长迅速，修枝对杉木生长影响最大。对杉木进行修枝最好在中幼林时进行[17]。

修枝对杉木人工林生长过程有一定影响，但规律不尽相同。强度修枝(6、8 cm)导致杉木枝叶数量损失较大，光合作用面积减小，会延缓杉木生长，降低林分蓄积，不利于提高无节材产量。但中强度修枝(10、12 cm)修剪的枝叶多为无法进行光合作用的枯枝叶以及树冠下濒死活枝叶，修枝能够减少修枝木的营养消耗，并能够较大程度地提高林分蓄积量，增加单位时间内的经济产出，有利于无节材培育[20]。修枝缩短了林分的数量成熟龄，缩短了轮伐期，提高了林地的利用率，增加了单位时间内的经济产出[21]。12 cm强度杉木生长快，但结疤比例比其他修枝强度杉木大。因此，对无节材品质要求高时可采用重度修枝强度(6、8 cm)；对无节材品质要求不高时可以选择轻度(10、12 cm)修枝，在改善木材质量的同时也增加杉木产量。