何善情

(會同縣林業(yè)局，湖南 會同 418300)

杉木CunninghamiaLanceolata(Lamb) Hook是湖南人工速生豐產(chǎn)林排第一位的樹種，適應(yīng)環(huán)境能力強，沒有災(zāi)難性的病蟲危害，已有兩千多年的栽培歷史，深受廣大人民群眾喜愛。杉木本身的生物學特性決定了其自然整枝能力差，枯枝長時間保留在樹干上，樹體生長過程中將枯枝包裹其中形成死節(jié)疤，導(dǎo)致木材的空洞嚴重影響木材的力學性能[1-2]，修枝是生產(chǎn)杉木無節(jié)良材的最佳營林方法。修枝除對木材質(zhì)量產(chǎn)生影響外，還對其本身生長、林下光照強度及林下植被恢復(fù)等產(chǎn)生重大影響。目前對福建柏人工林修枝、白樺天然林修枝、桉樹修枝對林分生長速度的影響研究報導(dǎo)較多[3-7]，對杉木修枝效果報導(dǎo)相對較少。本文研究不同強度的杉木修枝對其生長速度、林下光照強度和植被所產(chǎn)生的影響，為林農(nóng)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)杉木良材提供科學的技術(shù)支撐。

1 試驗區(qū)概況

試驗區(qū)位于湖南省懷化市會同縣地靈村，境內(nèi)群山延綿起伏，地形復(fù)雜。其地理位置為109°36′27 ″E，26°41′50 ″N，地處中亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，該區(qū)氣候溫和，雨量充沛，光熱充足，植物生長期長。常年平均氣溫17.2 ℃，最冷月(1月)平均氣溫2.5 ℃，年均10 ℃以上的活動積溫5 488 ℃，年均日照1 480 h，年均降雨量1 450 mm，年均相對濕度81.0%，無霜期292 d。試驗區(qū)圍繞水庫周邊，海拔高度280～510 m，坡度15～30°，以板頁巖為主發(fā)育而成的山地紅黃壤，土壤深厚達70 cm，有機質(zhì)含量2.2%，pH值6.2～6.9，杉木為區(qū)域內(nèi)主要人工造林樹種。

2 試驗材料與方法

2.1 試驗材料

修枝林為杉木人工速生豐產(chǎn)林，立地條件16地位指數(shù)級。于2003年3月采用初級種子園混和種造林,初植密度2 500株·hm-2。

2.2 試驗方法

2.2.1 修枝設(shè)計 各修枝強度處理采用隨機區(qū)組設(shè)計，設(shè)置4種不同的修枝強度，重復(fù)3次，每小區(qū)50株，3個修枝處理共計修枝450株，對照150株不進行修枝。試驗的4個處理設(shè)計見表1。

表1 修枝強度設(shè)計Tab.1 The design of pruning intensity in trial修枝強度修枝高度/m5年生時第一次修枝8年生時第二次修枝11年生時第三次修枝A3.04.56.0B2.03.55.0C1.02.54.0D(CK)不修枝不修枝不修枝

2.2.2 修枝方式 本試驗采用緊貼樹干的平切方式，其優(yōu)點是創(chuàng)傷口面積小，傷口愈合時間較短，不會形成樹瘤并能很好地生產(chǎn)無節(jié)疤杉木優(yōu)質(zhì)良材。操作中注意鋸子必須緊貼樹干，枝落時不撕裂樹皮，隨后用快刀將傷口削平。

2.2.3 修枝工具 經(jīng)試驗國產(chǎn)小手鋸和勾刀效果均不理想，傷口粗糙、人工費力大且速度慢，本試驗修枝工具采用鋒利的德國沃施萊格公司生產(chǎn)的修枝手鋸，效果十分理想。

2.2.4 修枝時間 2007年12月，樹齡5年生時進行第一次修枝，此時平均樹高6.2 m；2010年12月，樹齡8年生時進行第二次修枝，此時平均樹高9.8 m，并按1 950株·hm-2均勻保留分布進行間伐[8-9]；2013年12月，樹齡11年生時進行第三次修枝，此時平均樹高12.2 m。

2.3 數(shù)據(jù)采集及分析

(1) 5年生第一次修枝時對12個試驗小區(qū)每木測量樹高(m)、胸徑(cm)作為基數(shù)，16年生時再測量作為終結(jié)數(shù)。樹高采用標桿尺度量,胸徑采用圍徑尺度量，以公式(1)計算單株材積。

V=0.000 058 770 42D1.969 831H0.896 461 57

(1)

式中:D為胸高1.3 m處直徑，H為樹高。

(2)第一次(5 年生)、第二次(8年生)、第三次(11年生)修枝后均測定各處理林下及林外光照強度(lx)，儀器采用上海學聯(lián)儀表廠生產(chǎn)的JD-1A型號照度計，嚴格要求同一組數(shù)據(jù)必須林冠下測定與林外空曠地測定同步進行，林冠下測定照度計統(tǒng)一從東、南、西、北4個距樹干30 cm，距地30 cm位點測定，林外照度計距地30 cm，無光線遮擋。以公式(2)計算光照率。

(2)

(3)5年生第一次修枝前對12個試驗小區(qū)測量林下植物種類和鮮重作為基數(shù)，8、11、16年生時再測量作為過度數(shù)和終結(jié)數(shù)。每小區(qū)采用對角線分布設(shè)定5個1.0 m×1.0 m樣方,測量林下植物種類和地上部分植被鮮重。

試驗測得的各指標原始數(shù)據(jù)，采用Excel 2010 和SPSS 10.0進行處理、作圖和分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同修枝強度杉木生長量比較

3.1.1 樹高生長比較 各處理修枝時(5年生)樹高基數(shù)及修枝11年后(16年生)終期測定樹高數(shù)據(jù)，其平均值列表2，由表2數(shù)據(jù)進行方差分析列表3。

表2 不同修枝處理樹高比較Tab.2 The comparison of tree height with different pruning treatments修枝處理5年生基數(shù)/m16年生終測數(shù)/m相對增值/%ⅠⅡⅢ平均ⅠⅡⅢ平均ⅠⅡⅢ平均A6.06.15.65.9011.812.111.111.6796.6798.3698.2197.75B5.65.55.45.5011.110.910.710.9098.2198.1898.1598.18C6.46.25.86.1312.712.311.512.1798.4498.3998.2898.37D(CK)5.85.65.55.6311.611.110.911.20100.0098.2198.1898.80

表3 不同修枝處理樹高方差分析Tab.3 Variance analysis of tree height with different pruning treatments變異來源離差平方和自由度均方F值Sig值修枝強度間0.14030.0470.708-0.577本底基數(shù)間1.15311.15317.521-0.004誤差0.46170.066校正的總計4.37711 注:??代表差異極顯著,?代表差異顯著,-代表差異極不顯著,下同。

由表2可知：不同處理樹高基數(shù)和終值的排序一致，均是C>A>D>B，處理A、B、C、D相對基數(shù)增值分別為97.75%、98.18%、98.37%和98.80%，體現(xiàn)為11年期間樹高增長十分接近；3種修枝處理A、 B、C與不修枝比，樹高增益分別為-1.05、-0.62、-0.43個百分點，說明修枝對樹高生長略有負面影響，且隨著修枝強度的增強，呈負面影響加大的趨勢[10]。從表3樹高的進一步方差分析得知，修枝處理間FH=0.708，Sig=0.577，不同修枝強度處理之間樹高生長沒有顯著性差異，修枝對樹高生長的負面影響極小，1.05個百分點以內(nèi)的降低可以忽略不計。

3.1.2 胸徑生長比較 各處理修枝前胸徑基數(shù)及修枝11年后胸徑終值列表4，由表4數(shù)據(jù)所作方差分析結(jié)果列表5。

表4 不同修枝處理胸徑比較Tab.4 The comparison of tree DBH with different pruning treatments修枝處理5年生基數(shù)/cm16年生終測數(shù)/cm相對增值/%ⅠⅡⅢ平均ⅠⅡⅢ平均ⅠⅡⅢ平均A8.78.88.18.5317.017.416.016.7995.3397.6797.3196.77B8.18.07.87.9716.015.815.415.7597.8397.6697.5097.66C9.08.98.48.7717.817.716.617.3698.1198.3397.6798.04D(CK)8.48.38.18.2716.716.416.016.3598.6697.5097.3097.82

表5 不同修枝處理胸徑方差分析Tab.5 Variance analysis of tree DBH with different prun-ing treatments變異來源離差平方和自由度均方F值Sig值修枝強度間0.02130.0071.170-0.387本底基數(shù)間2.32012.320406.78-0.000誤差0.04270.006校正的總計6.64711

由表4數(shù)據(jù)可知,不同處理胸徑終值相比基數(shù)的相對增值比例基本接近，處理A、 B 、C、 D 分別增長96.77%、97.66%、98.04%和97.82%；不同修枝強度與對照(CK)比較，A、B、C處理胸徑增益分別為-1.05、-0.16、0.22個百分點，修枝對胸徑生長有輕微影響，修枝強度大胸徑有1.05個百分點的減少，修枝強度小胸徑反而有0.22個百分點的增大[11]。將胸徑數(shù)據(jù)進一步方差分析(表5)可見，修枝處理間FD=1.170，Sig=0.387，證實了不同修枝強度處理之間胸徑大小沒有顯著性差異，修枝對胸徑生長的影響甚微，最大降幅在1.05個百分點以內(nèi)可以忽略不計。

3.1.3 材積生長比較 以公式(1)(D為胸徑，H為樹高)計算每木材積，再統(tǒng)計4處理3重復(fù)12塊修枝標準地杉木材積基數(shù)及修枝11年后終數(shù)平均值列表6，由表6數(shù)據(jù)所作方差分析結(jié)果列表7。

由表6可知,不同處理5年生至16年生期間，材積增長均相當迅速，且不同處理相比基數(shù)的相對增值比例較接近，處理A、 B、C、 D 分別增長608.5%、609.4%、612.4%和611.0%；3種修枝強度A、B、C與對照(CK)比較，材積增益分別為-2.5、-1.6、1.4個百分點，存在3.9個百分點的波動；重度修枝材積有2.5個百分點的減產(chǎn)，輕度修枝材積反而有1.4個百分點的增產(chǎn)，其原因是杉木枯枝、衰老枝主要集中在底部0～3 m范圍內(nèi)，葉片葉綠素含量低，光照強度弱、時間短，物質(zhì)積累抵不上付出，輕度修枝主體是這部分枝條，有利于材積生長，重度修枝去除了相當部分的營養(yǎng)積累枝，從而導(dǎo)致材積量有所降低[12]。將材積數(shù)據(jù)進一步方差分析(表7)可見，修枝處理間FV=2.385，Sig=0.155，證實了不同修枝強度處理之間立木材積沒有顯著性差異，修枝對立木材積的影響甚微，最大降幅2.5個百分點是在可承受范圍之內(nèi)。

表6 不同修枝處理材積比較Tab.6 The comparison of tree individual volume with different pruning treatments修枝處理5年生基數(shù)/(m3·株-1)16年生終測數(shù)/(m3·株-1)相對增值/%ⅠⅡⅢ平均ⅠⅡⅢ平均ⅠⅡⅢ平均A0.020 80.021 60.017 00.019 8 0.144 50.154 70.121 40.140 2594.7616.3614.4608.5 B0.017 00.016 30.015 20.016 20.120 50.115 70.107 90.114 7608.9609.6609.8609.4 C0.023 50.022 40.018 80.021 60.166 90.160 80.133 30.153 7610.4618.0608.8612.4 D(CK)0.018 80.017 80.016 70.017 80.135 50.125 70.117 90.126 4620.7606.4605.8611.0

表7 不同修枝處理材積方差分析Tab.7 Variance analysis of tree individual volume with different pruning treatments變異來源離差平方和自由度均方F值Sig值修枝強度間0.007 1430.002 382.385-0.155本底基數(shù)間0.009 110.009 110.063誤差0.00770.001校正的總計0.017 111

3.2 林下光照強度比較

第一次、第二次、第三次修枝后各處理林下、林外光照強度及其光照率數(shù)據(jù)列表8，各處理、各年份的光照率見圖1。

表8 不同修枝處理光照強度比較 Tab.8 The comparison of tree light intensity with different pruning treatments修枝處理5年生時第一次修枝后8年生時第二次修枝后11年生時第三次修枝后光照強度/lx林冠下林外光照率/%光照強度/lx林冠下林外光照率/%光照強度/lx林冠下林外光照率/%A94.3500.018.87156.8476.232.92207.9456.745.53B85.8553.315.5199.7487.320.45111.0433.325.62C57.5530.010.8572.8500.314.5585.3476.017.91D(CK)33.8580.05.8339.6550.77.1944.3526.78.40

由表8和圖1可知，不同修枝強度處理林冠下光照率明顯地隨著修枝強度的降低呈現(xiàn)出減少的趨勢，按處理平均，隨著A、B、C和對照修枝強度的降低，林冠下光照率逐漸減少，分別為32.44%、20.53%、14.44%、7.14%，從大到小的三個修枝強度，林冠下光照率分別比對照(不修枝)提高25.30、13.39和7.30個百分點，說明修枝在一定程度上提高了林下光照環(huán)境，且修枝越多效果越明顯。另外，隨著修枝次數(shù)的增加，林冠下光照率明顯呈現(xiàn)出逐漸增加的趨勢，按三次修枝時間平均，第一、第二、第三次修枝后的林冠下光照率逐漸增加，分別為15.08%、22.64%、29.69%，相比當次對照分別提高9.25、15.45和21.29個百分點，說明修枝次數(shù)越多效果越明顯[13-14]。將表8數(shù)據(jù)進一步方差分析結(jié)果表明：不同修枝強度間的林冠下光照率存在極顯著差異，F(xiàn)(3,6)=12.44，Sig=0.005<0.01；不同修枝次數(shù)后(3個年份間)的林冠下光照率差異接近顯著水平，F(xiàn)(2,6)=4.87，Sig=0.054>0.05,充分證實了修枝對提高林下光照環(huán)境的顯著影響。

3.3 林下植被種類、鮮重比較

空白(修枝前5年生時)、第一次修枝后(8年生時)、第二次修枝后(11年生時)、終值(16年生時)的林下植被種類和鮮重數(shù)據(jù)列表9，各處理、各年份平均值見圖2。

表9 不同修枝處理植被比較 Tab.9 The comparison of tree vegetation with different pruning treatments修枝處理空白(修枝前5年生時)一次修枝后(8年生時)二次修枝后(11年生時)終值(16年生時)物種/個鮮重/(g·m-2)物種/個鮮重/(g·m-2)物種/個鮮重/(g·m-2)物種/個鮮重/(g·m-2)A348123121445515548B348112771238814496C34892391034612457D(CK)348360472494

由表9和圖2可知，隨著修枝次數(shù)的推進，植被種類和鮮重均逐漸增加[14-15]，林下植被種類由平均3個物種增加到11個物種，增幅267%，林下植被鮮重由48 g·m-2增加到399 g·m-2。不同處理對比，修枝前空白基數(shù)植被種類和鮮重一致，均是3個植被鮮重48 g·m-2；3種修枝強度處理后林下植被種類和鮮重相比對照均有提升，且明顯地隨著修枝強度的增強呈現(xiàn)出提升幅度越大的趨勢，以16年生調(diào)查結(jié)果看，處理A林下有鹽膚木、茶葉、杜鵑、金櫻子、葛藤、海金沙、野萄葡、鉤藤、飛蓬、大芒、苦菜花、蘭草、鐵芒箕、烏厥、苔蘚15種植物，其他處理也是其中的某些種，處理A、B、C的林下植被種類相比對照分別增多275%、250%、200%，林下植被鮮重分別增加483%、428%、386%。 表9數(shù)據(jù)進一步方差分析結(jié)果表明：不同修枝強度間的林下植物種類存在極顯著差異，F(xiàn)(3,9)=10.29，Sig=0.003<0.01；不同修枝次數(shù)的林下植物種類也存在極顯著差異，F(xiàn)(3,9)=8.58，Sig=0.005<0.01；不同修枝強度間的林下植被鮮重存在極顯著差異，F(xiàn)(3,9)=11.13，Sig=0.002<0.01，不同修枝次數(shù)的林下植被鮮重也存在極顯著差異，F(xiàn)(3,9)=7.27，Sig=0.009<0.01，充分證實了修枝能極顯著提高林下植物種類和生物量。

4 結(jié)論與討論

(1) 設(shè)置分3個年度修枝高度至6、5、4 m和不修枝A、 B、C、D(對照)四個處理，結(jié)果表明修枝強度和次數(shù)對杉木生長的影響沒有達到顯著差異水平，相比對照A、 B、C處理材積增益分別為-2.5、-1.6、1.4個百分點，波動范圍小。高強度修枝對杉木生長有輕微負面影響，低強度修枝有輕微正面影響，這與修去的杉枝提供營養(yǎng)能否滿足自身消耗有關(guān)。

(2) 不同修枝強度和次數(shù)的林冠下光照率均存在極顯著差異，A、 B、C處理比對照分別提高25.30、13.39、7.30個百分點，第一、第二、第三次修枝后相比試驗前基數(shù)分別提高9.25、15.45、21.29個百分點，說明修枝對提高林下光照環(huán)境有顯著影響。

(3) 不同修枝強度和次數(shù)的林下植被種類和鮮重均存在極顯著差異，處理A、B、C的林下植被種類相比對照分別增多275%、250%、200%，林下植被鮮重分別增加483%、428%、386%；隨著修枝次數(shù)的推進，林下植被種類由平均3個增加到11個，植被鮮重由48 g·m-2增加到399 g·m-2，說明修枝對提高林下生物多樣性和生物量有重大作用。

(4) 修枝是生產(chǎn)杉木無節(jié)、少節(jié)材的有效方法，對立木生長影響不大,建議生產(chǎn)單位根據(jù)本身需求分多年度開展適當強度的修枝。