银杏树冠结构对主干直径和干形的影响

曹永富 ，李广云 ，张 靖

（1.临沂市森林湿地保护中心，山东 临沂276000；2.山东省林业监测规划院，山东 济南250014）

国内外许多研究者认为，树冠大小和分枝结构直接影响林木的同化作用，同时影响树木的干形及材种出材量；各种经营措施直接影响树冠的发育，故树冠变量有助于解释树木生长的结果[1,2]。在用材林定向培育中，修枝是调节干形、提高材质的重要环节，但对调控机理一直缺乏研究，使修枝过程只能按经验进行，影响林木定向培育的效果[3-5]。早在20世纪60年代，国外在针叶树形成层发育研究中，就发现了环境（林木的内部与外部环境）的重要影响，并且提出通过营林措施改善林木的木材质量，用调控林分密度、树冠枝下高度的方法改善树干的通直度与尖削度，但在阔叶树中研究很少，对于主干与分枝生长量的分配问题尚不清楚。为了探讨阔叶树树干和分枝直径生长量的分配机理，笔者研究了银杏人工林树冠配置以及主干、侧枝直径的变化与主干各层直径增量的关系，为银杏人工林的人工修枝与密度调控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

该研究选取郯城县港上镇一个农户种植的19年生的银杏实生雄树，株行距5m×5m。其立地条件、营林措施一致。2019年2月下旬选取样地内具有明显层次、主干通直的单株进行每木检尺，分别测量其胸径、树高、冠幅、枝下高和所有一级测枝基径、数量等。

表1 样木基本信息

1.2 方法

2019年2月下旬选取样地内具有明显层次、主干通直的单株进行每木检尺，用胸径尺测定胸径及主干层间中心处直径，测高仪测定树高，用皮尺测定入选单株的枝下高和冠幅，用标杆测定一级侧枝长（枝基径到枝顶端的距离），用数显卡尺测定一级侧枝基径（距主干上着生点5cm处），用皮尺测定垂直方向上两层一级侧枝间的距离（上下两层中每层最粗侧枝间的距离），调查各层内一级侧枝枝 （基径>2.5cm）数量。

树干平均尖削度各测点将树干分成了若干区段。各区段两端直径差值的和与区段个数的比值,称作平均尖削度。用A、B、C… 表示树干由下向上各测点的直径，n为区段个数,则

侧枝直径与主干形变的测定：在主干的分枝部位,分别测量各分枝的直径（距分叉5cm）与上下层中心的主干直径，用直径平方值分析断面积的变化。设分枝上下层主干直径分别为D1与D2，某一层分枝直径分别为R1、R2、… 。用x代表各分枝断面积和，y代表主干上下层断面积之差。则

用回归分析方法分析x与y的关系。

2 结果与分析

2.1 枝条数量分布

银杏的一级侧枝表现出极强的层次性生长，且在主干上一年生长一轮。如表2所示，各单株的一级枝数量在树冠垂直方向上的分布基本上是随着树冠高度的增加呈现“一年小一年大”的波动式变化。在主干上基径大于2.5cm的一级侧枝数量基本都是1～5根，这种规律是符合林木生长规律的。从各层间一级侧枝数量的变异系数来看，其值最大的有52.49%，最小的也有24.8%，这说明各层间一级枝数量差异明显。整株树的一级枝的总数不同单株间存在显著差异（p＜0.05）。而所有单株一级侧枝（枝基径大于2.5cm）的数量约有18根。

表2 一级侧枝数量在树冠垂直方向的分布

2.2 一级侧枝在主干上的分布

如表3所示，不同单株的不同轮层的侧枝距地面高度存在显著差异（p<0.05），例如第一侧枝距地面最低的4号单株，其枝下高仅为1.3m，而最高的9号单株，达到3.3m。银杏各单株的枝下高约为2.05m，层间距在0.58-0.82m之间，表明每一年银杏的高生长相当。结合每轮侧枝数量来看，某层侧枝数量少时，该层上方的层间距较高；反之，某层侧枝数量多时，该层上方的层间距较低。

2.3 一级侧枝基径分布

如表4所示，在树冠垂直方向上一级侧枝的基径随着树冠的高度增加呈现“升高-降低”的变化趋势，其中在树冠中部的一级侧枝的基径较大。从变异系数来看，各单株间各层的变异系数大小也不一样，说明一级侧枝基径在树冠垂直方向的分布的差异在各单株间存在差异。

2.4 一级侧枝分布对主干不同位置处直径、断面积的影响

树冠分布影响着树干直径的垂直分配。银杏树冠中竞争枝的出现，严重影响主干直径的生长，表现为竞争枝以上的直径变细。如表5所示，每一轮的侧枝均使该层侧枝上部主干不同程度地变细，幅度范围为8.7%～13.4%，同样使该层侧枝上部主干断面积不同程度地缩小，幅度为15.6%～25.4%。

2.5 一级侧枝分布对主干干形的影响

由一级侧枝数量、粗度及其在主干上的位置引起的树干直径与区段材积的不均匀分配，必然导致树干形状的变化。由表6所示，随着一级侧枝层次的上移，侧枝层使胸高形率呈现缩小的变化趋势。所有单株的不同层间处胸高形率y均值与层数x间存在显著负相关，表现为y＝-0.0756x+0.9723（R2＝0.998）。不同单株间平均尖削度存在显著差异（p＜0.05），其中4号和6号单株的平均尖削度较大，而2号和8号单株的较小。

表3 一级侧枝在在树冠垂直方向的分布

表4 一级侧枝基径分布

2.6 侧枝直径与主干形变的关系分析

银杏树冠中竞争枝的出现，严重影响主干直径的生长，表现为竞争枝以上的直径变细。这里提出了一个问题，侧枝的直径生长是否影响主干直径，两者之间是否存在数量关系。用2种回归方程分析了某层各分枝断面积和最粗分枝断面积 (x)与主干该层上下断面积差(y)的关系(表4)，其中以多项式模型较优。据此推测，一级侧枝直径生长影响着主干上下部直径增量的分配。不同侧枝层对其主干上下断面积差的影响规律不同，其中第1、第3、第4、第5分枝层的最大侧枝断面积对y的影响存在最大效应，分别在 x1=12.20cm2、x3=25.72cm2、x4=29.15cm2、x5=26.22cm2时，即最大侧枝直径分别为3.50、5.07、5.40、5.12cm时对主干该层上下断面积差达到最大值 ， 分 别 为 135.04cm2、54.00 cm2、60.39 cm2、40.36 cm2。而第2层分枝层的最大侧枝断面积对y的影响存在最小效应，即当x2=16.39cm2，或最大侧枝直径为4.05cm时，y=42.89cm2。由此可见，控制侧枝的粗度，适时对其进行整修修剪可以改善主干的形变。

表5 一级侧枝分布对主干不同位置处直径、断面积的影响

表7 主干与侧枝断面积的关系分析

3 结论与讨论

本研究结果表明，由于主干上枝条分布的层性和不均衡，导致了主干不同部位生长量分配的差异。随着树冠高度的增加，各单株的一级枝数量在树冠垂直方向上的分布呈现“一年小一年大”的波动式变化。一级侧枝层的层间距在0.58～0.82m之间，即每一年银杏的高生长相当。结合每轮侧枝数量来看，一层侧枝数量少时，该层上方的层间距较高；反之，一层侧枝数量多时，该层上方的层间距较低。造成上述结论的原因在于：侧枝枝条层性及每侧侧枝数的分布格局的变化，是光合产物和激素物质在树干中形成不均匀的分配所导致树干的不均匀生长[6,7]。按照这一原理，人们可以通过修枝来调节枝条的分布，从而影响生长量的分配，达到改良干形的目的[3,7]。

人工林树冠上不同层次的一级侧枝及其数量和基径的差异引起的主干直径与材积的不均匀分配，导致树干形状发生变化[6,8]。一级侧枝的基径随着树冠的高度增加呈现“升高-降低”的变化趋势，且树冠中部的一级侧枝的基径较大。每一轮的侧枝均使该层侧枝上部主干不同程度地变细。随着一级侧枝层次的上移，侧枝层使胸高形率呈现缩小的变化趋势。一级侧枝直径生长影响着主干上下部直径增量的分配。上述结果说明，银杏树冠中竞争枝的出现，严重影响主干直径的生长，表现为竞争枝以上的直径变细。所以控制侧枝的粗度应当成为银杏、或者用材林树种的干形改良与修枝的重要内容，或者一级侧枝粗度显著影响干形、胸高形率时应及时的修除之[3,9]。