徐 放，杨晓慧，潘 文，廖焕琴，杨会肖，张卫华，朱报著，陈新宇，徐 斌，王裕霞

(广东省森林培育与保护利用重点实验室， 广东省林业科学研究院，广东 广州 510520)

红锥(Castanopsishystrix)为壳斗科(Fagaceae) 锥属常绿乔木，是我国华南地区重要的乡土珍贵树种，具有重要的经济和生态价值[1-2]。目前高品质的大径级无节良材的市场需求逐年增加[3]，红锥木材密度高、硬度大、生长速度快，适合培育优质无节良材[4]，经过科学精细化管理生产的红锥良材可填补珍贵硬木的市场需求。但红锥自然整枝能力较差，基部枝条相对粗壮，枝条死亡后继续附着在主干上，基部木材形成大量节疤，显著影响了其木材品质，严重降低了其出材率和经济价值[5-6]，因此需要采取有效措施减少红锥节疤的形成，促进红锥木材质量的提升。

目前，修枝可作为减少节疤的主要经营方式，在国内外多树种中均取得了较好的效果[7-12]。陈森锟等[13]对欧美杨研究的结果显示修枝可以显著改变生物量的分配和树干的尖削度，有利于形成优质木材。肖祥希[14]对福建柏的研究显示修枝显著提升了单株生物量和木材圆满度，降低了尖削度，减少了节疤的形成。李杨涛等[15]研究表明适当的修枝措施可以显著促进云南松幼林的生长。但是，对红锥修枝的研究却鲜见报道，修枝成本及对后续林木生长的影响机制尚待解析，本研究对30年生未经人工干预的红锥单株开展了节疤分布调查，并在此基础上以6年生红锥林为研究对象开展修枝试验，旨在促进红锥单株生长并减少节疤的形成，为培育优质大径级无节材奠定基础。

1 材料与方法

1.1 研究材料

选择广东省龙眼洞林场(113°46′27″～113°49′10″E，23°29′7″～23°32′17″N)于1988年种植的红锥纯林中的6株平均木，林地坡度20°，西北向，年均气温22 ℃，年降雨量1 720 mm，海拔114 m，林地初始种植密度1 335株/hm2，种植后前3年进行5次抚育，每次抚育清理林下全部杂草，造林后第2年和第3年春季结合抚育对各单株施用农家肥500 g，无修枝和间伐处理，随机选择0.53 hm2林地进行胸径调查，共有活立木304株，平均胸径30.2 cm。林地整体保存率42.6%，6株平均木胸径29.6 ～31.2 cm，株高21.4 ～23.6 m，枝下高8.5～10.6 m，于2018年12月采伐，用于红锥节疤分布调查。

2019年7月选取广东省阳江林场(112°6′37″～113°9′16″E，21°56′21″～21°38′10″N)6年生红锥纯林开展修枝试验，林地坡度15°，东南向，年平均气温23.9 ℃，年降雨量2 290 mm，林地初始种植密度1 335株/hm2，种植后前3年进行5次抚育，每次抚育清理林下全部杂草，造林后第2年和第3年春结合抚育对各单株施用氮磷钾总质量分数大于45%的复合肥300 g，3年后无经营措施，林地整体保存率91.1%，试验林平均胸径6.7 cm，平均株高8.5 m，平均冠长7.6 m，平均枝下高0.9 m，用于修枝研究。

1.2 研究方法

1.2.1 红锥30年生单株节疤分布调查

将采伐的6个单株木材自下而上每隔1 m截断，共选择8段即距地面0～8 m的木材进行分析，其中3株进行横向解锯，横向解锯木片厚度2.0 cm；另外3株进行纵向解锯，纵向解锯木片厚度为1.5 cm。对解锯获得的木片进行编号，统计不同位置节疤分布情况和节疤大小。所有结疤分为活节和死节进行统计，其中活节标准为木材形成出现肉眼可见改变，但未出现坏死组织；死节为出现坏死组织、影响木材机械性能的节疤，按照大小划分为大节疤(最宽处>7 cm)、中节疤(最宽处≥3～7 cm)和小节疤(最宽处<3 cm)3个类型。

1.2.2 红锥修枝强度对生长量的影响

在6年生红锥林地中随机选择12块25 m×25 m的样地，进行样地内单株标记和每木检尺，测定原始株高、胸径和枝下高。设置4个修枝处理，分别为：a.对照(不修枝)；b.轻度修枝(修去冠长1/4)；c.中度修枝(修去冠长3/8)；d.重度修枝(修去冠长1/2)，共计3次重复。修枝18个月后，再次进行每木检尺，分析不同处理的生长差异。

1.2.3 修枝切口保护及愈合

选取同一坡面上的480株红锥，用锋利的锯子紧贴主干修去距地面4 m以下所有枝条，用保护剂涂抹至完全覆盖锯口。保护剂设置4个处理：a.对照(不使用保护剂)；b.油性漆；c.水性外墙漆；d.罐装喷雾油性漆。各种油漆均在当地建材市场购买，其中油性漆10.00元/L, 水性漆12.22元/L，罐装喷漆17.50元/L。每种保护剂处理120株，持续观测节疤形成过程。修枝18个月后，统计不同单株中不同直径节疤的愈合率；每个处理采伐5株，分别选取修枝位点正中和修枝位点下缘下方1 cm处进行横切观察，调查修枝处理后木质部坏死情况和枝条着生部分下方径向生长情况的变化。

1.3 数据分析处理

木材切面使用翻拍台进行拍照，利用Digimizer软件对图片中的长度和面积等指标进行测定；生长量数据分析使用Excel 2016和R语言进行统计分析，其中多重比较使用“agricolae”程序包进行。

2 结果与分析

2.1 红锥30年生单株节疤分布情况

对6株红锥30年生单株解锯后木材进行观察，发现在生长14～15 a后可形成红色心材；平均每株有节疤147.3个(图1A)，其中单株平均活节数量为13.0个(占比8.8%)，大、中、小节疤数量分别为45.1、35.2和54.0个，占比分别为30.6%、23.8%和36.7%。其中大节疤分布最多的位置为距地面2～3 m处，中节疤最多的位置为距地面1～2 m处，小节疤最多的位置为5～6 m处。根据节疤调查结果，绘制了节疤分布的热图(图1B)，可见0～8 m处均有节疤分布，其总体趋势为心材处节疤分布较为集中，数量高于边材，2～4 m处和5～7 m处的心材节疤分布最为密集。

图1 红锥30年生单株不同规格节疤分布(A)及节疤密度热图(B)Fig.1 Distributions of knots in the trunk of 30 year-old Castanopsis hystrix trees (A) and the heatmap of knots (B)

2.2 修枝对6年生红锥生长量的影响

修枝18个月后，对12个样方内所有单株的胸径和树高进行测定，结果见图2。由图2可知，胸径生长量和胸径生长率最高的处理为轻度修枝，平均生长量为1.35 cm(较对照提升26.1%)，中度和重度修枝胸径平均生长量分别为1.28和1.27 cm，以上3个处理的胸径平均生长量间无显著差异，但均显著高于对照组胸径平均生长量1.07 cm(P<0.05)。轻度、中度和重度胸径平均生长率分别为22.4%、19.7%和19.8%，3组处理间无显著差异，但均显著高于对照(15.7%)。由图2可见，轻度修枝的胸径生长量和胸径生长率的中位数均较其他处理更高，生长数据分布也更加均匀。轻、中、重度修枝和对照的平均株高生长量分别为0.93、0.91、0.97 和0.89 m，各处理间株高生长无显著差异。

图2 不同修枝处理对胸径生长量和生长率的影响小提琴图Fig.2 Violin plot for the effect of different pruning intensities on the growth and growth rate of DBH

2.3 锯口保护剂效用及锯口愈合情况

以锯口被新生的组织完全覆盖作为愈合的标准，对不同的锯口保护剂处理效应进行统计，将锯口直径按大小分为<1.0 cm、≥1.0～2.5 cm、≥2.5～3.5 cm和≥3.5 cm。调查结果(图3A)发现，随着锯口直径的增加，锯口愈合率显著降低，但锯口保护剂可以显著提升锯口愈合的比率。2.5 cm以下的中小锯口，不同保护剂下的愈合率无显著差异，均可达95%以上；但至直径在2.5 cm以上的无保护剂的锯口愈合率显著下降，仅为79.3%(≥2.5～3.5 cm)和63.5%(≥3.5 cm以上)。而油性漆和水性漆保护的直径2.5 cm以上锯口的愈合率均显著高于对照，愈合比率为81.2%～94.9%。

另外，对紧贴主干和保留枝桩修枝的愈合情况进行统计，紧贴主干锯除的枝条锯口愈合状况较好(图3B)，保留2 cm枝桩的均未愈合(图3C)，分生组织仅对枝桩部产生部分包裹，枝桩顶部大多出现霉烂、开裂的现象；且直径超过0.6 cm的枝桩均无法自然脱落，后续生长中预计会被周边组织包埋后形成死节。

A图中不同小写字母表示不同锯口愈合率间差异显著(P<0.01)。Different lowercase characters indicate significant differences between incision healing rates in Fig.3A.图3 不同保护剂处理锯口愈合率(A)、锯口愈合(B)和锯口未愈合(C)情况Fig.3 The incision healing rates with different protections (A), healed incision (B) and non-healed incision (C)

A、B.油性漆保护，锯口直径2.5 cm oil-based paint protection, incision diameter 2.5 cm;C、D.油性漆保护，锯口直径4.9 cm oil-based paint protection, incision diameter 4.9 cm；E、F.无保护，锯口直径3.7 cm unprotected, diameter 3.7 cm; G、H. 无保护，保留枝桩，锯口直径1.4 cm unprotected, retaining branch pile, diameter 1.4 cm; I. 枝条着生处主干径向生长受抑制情况，箭头处为明显凹陷部位radial growth inhibition site in the trunk; J. 枝条着生部位下方1 cm处径向生长量变化情况radial growth changes after pruning， 其中红色部分为2020年生长量，蓝色部分为2019年生长量，紫色部分为2018年生长量。The red, blue and purple bars indicate growth in 2020, 2019 and 2018, respectively.图4 修枝锯口内部木材坏死及修枝后木材径向生长变化情况Fig.4 The necrosis of wood inside incision and the change of the radial growth after pruning

对不同处理采伐后单株的166个节疤处进行切割后拍照，直径小于2.5 cm且使用油性漆保护剂的锯口仅出现一层约0.5 mm厚的死细胞(图4A、4B)；随着锯口直径的增加，损伤木质部逐渐加深(图4C、4D)。有保护剂处理的直径3.5 cm以上的锯口木质部损伤深度为0.20～0.99 cm，无保护剂处理的直径3.5 cm以上锯口木质部损伤的平均深度为1.64 cm，无保护剂处理的锯口木质部损伤显著高于各保护剂处理(图 4E、4F，表1)。另外，保留枝桩的修枝方式，观察可见枝桩部分均无生活力(图4G、4H)。

表1 修枝锯口内部木质部损伤情况统计

2.4 修枝对红锥主干圆满度的影响

枝条着生处下方10～15 cm的主干部分径向生长大多受到抑制，形成深1 cm以上的沟状区域(图4I)。对166个枝条锯口下缘1 cm处横切面测定发现，修枝前2年径向生长量之和较无枝条位置低28%～50%，修枝后2020年全年生长量较前一年增加38%～301%(图4J)。可见通过修枝，可以显著改善枝条下方径向生长受到抑制的情况，提升了木材的圆满度。

3 讨 论

目前林木栽培研究中，修枝作为可以有效提升林木生长和木材质量的方式被广泛应用，但目前木材节疤相关研究大多集中于木材加工性能和检测等方面[16-17]，而形成时间和节疤大小等研究报道较少。本研究首次在红锥中开展成年单株木材节疤分布的研究，发现其节疤数量和大小均显著高于火炬松等速生树种[6]，采伐过程中木材大多被截断为2 m长木材以便于后续的运输和加工，红锥主干0～8 m木材存在的大量节疤显著影响红锥价值最高的4段木材的经济价值，红锥30年生单株节疤主要存在于心材部位，因此可以通过生长早期修枝的方式，减少木材节疤的形成以提升其木材收益，对红锥大径级无节材培育具有重要的指导作用。

本研究发现合理的修枝可以显著促进林木的生长，与对福建柏(Fokieniahodginsii)[14]、桉树(Eucalyptusrobusta)[18]、火炬松(Pinustaeda)[19]和南方红豆杉(Taxuswallichinavar.mairei)[20]等研究结果类似，但与杨树中的研究结果呈现相反趋势[13]。马永春等[21]发现树木下方枝条的光合效率较上方枝条较慢，根据光合产物的“就近运输”原则，树木基部侧枝生长会消耗本身合成的养分并占用上方枝条向下输送的营养，进而限制了胸径的生长。以往对切口保护剂的研究主要集中在嫁接[22-23]和果树修剪[24-25]中，保护剂成本相对较高，难以在林木生产中使用，综合考虑成本、操作简易程度、获得途径和对锯口的保护效果，本研究认为使用油性漆保护剂对锯口保护效果较好且操作简便，用毛刷涂抹均匀即可，平均成本约180元/hm2，劳务费900元/hm2(以试验地广东省阳江市实时工价计算)，即单次修枝总成本为1 080元/hm2，可以整合到抚育措施中以提升木材质量；水性墙面漆在雨后或切口较大时会出现淋溶和附着不牢现象，罐装喷漆成本过高且操作过程中易被风吹散造成浪费，形成的漆面较薄，保护效果稍差。

通过对修枝后树木生长和节疤愈合情况的调查，说明采用合理的修枝和保护措施对减少节疤的形成和改善树干的圆满度至关重要。基于本研究的结果，初步总结出以下修枝方式：在造林4～5 a后，株高达到6～7 m、部分基部侧枝直径达到2 cm以上时，即可用锋利的锯子紧贴主干修去距地面3 m以下枝条;在3～4 a后使用高枝锯再进行1次修枝，修枝高度为距地面6 m，保证距地面6 m以下为高价值无节良材，而继续提升修枝高度则会大幅度增加操作难度和修枝成本。修枝后，利用油性漆对锯口进行涂抹保护。