留桩高度对芳樟矮林萌芽特性及得油率的影响

姜睿，张北红，李凤，金志农，彭艺，徐涛，肖祖飞*

（南昌工程学院江西省樟树繁育与开发利用工程研究中心，江西 南昌 330099）

樟树（Cinnamomum camphora）隶属樟科樟属常绿乔木，枝叶茂密，冠大荫浓，是长江流域常见的阔叶林树种，为我国Ⅱ级保护植物和特有分布树种。樟树根据枝叶精油主成分含量可分为脑樟、龙脑樟、芳樟、柠檬樟等化学型，如枝叶主含芳樟醇的樟树被称为芳樟。芳樟醇是重要的天然香料，有“香料之王”的美称，被广泛用于医药、香精香料、日用化工等领域。以培育芳樟香料为目的的原料林多采用矮林密植、一年1 次或两年3 次采伐、割取枝叶提取精油。研究表明，树木地上部分损失后，根系的资源储存量对树木萌生具有重要意义。采伐时留桩高度可以影响树木萌芽更新以及后期生长，进而影响树木生物量积累和精油产量，同时留桩高度对于未来机械化采收也至关重要。采伐时留桩具有迅速覆盖采伐迹地、防止水土流失和缩短更新周期等特点，已成为林木伐后更新的重要方式之一。研究表明，留桩高度对林木萌芽更新的影响在不同物种中的位置效应差异显著，一般而言离根茎越近，萌芽能力越强。在研究不同留桩高度对巨尾桉萌芽能力影响中发现，在一定留桩高度范围内，巨尾桉留桩的萌芽力和萌芽率呈先增加后减少的趋势，且差异显著。目前，芳樟矮林在不同留桩处理下萌芽更新的研究较少，因此研究不同留桩高度对芳樟矮林影响，对实现芳樟矮林高效高产的种植模式至关重要。本文以4 年生芳樟矮林为研究对象，研究留桩高度对芳樟矮林萌芽、生长、叶片和枝条得油率的影响，以期为芳樟矮林的高效栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为4 年生芳樟矮林（同一无性系），株距1.0 m、行距1.5 m，种植后每年10 月底伐桩，留桩高度为5 cm、10 cm、15 cm、20 cm 和30 cm（分别记为H、H、H、H、H），每年3 月份每株穴施100 g 复合肥和100 g 尿素，正常养护管理。

1.2 试验设计

每个处理随机选取10 株作为标准株，用于各项指标测定。2019 年5 月4 日开始测定不同处理标准株基桩地径。6 月4 日对不同处理标准株萌芽数进行统计，同时测定其最高萌条长度。10 月底结束试验，测定不同处理标准株的地径、株高和冠幅，之后每个处理从10 株标准株中选取5 株，从枝条顶部数起摘取第5 或第6 片叶子用于测定精油细胞数量和大小；在离地面5 cm、10 cm、15 cm、20 cm 和30 cm 处砍伐，获取其地上部分，带回实验室测定单株鲜重，之后将其分成叶、小枝、主枝三部分，测定单株叶鲜重、小枝重量、主枝重量，再分别从叶、小枝和主枝中称取一部分（200～400 g），采用水蒸气蒸馏法，提取精油，进而计算出得油率。

1.3 测定方法

1.3.1 单株萌芽数和成枝数

单株萌芽数：6 月份，调查不同留桩高度基桩上萌条数。

单株成枝数：10 月份采伐时，调查不同留桩高度基桩上枝条数。

1.3.2 地径、株高和冠幅的测定

参照GB6000-1990《主要造林树种苗木质量分级》中的标准：地径指苗木土痕处的粗度，用游标卡尺测量，测量点为地面向上10 cm；株高是指自地径至植株顶芽基部的苗干长度，用卷尺测定；冠幅是指树（苗）木的南北和东西方向宽度的平均值，用卷尺测量。

1.3.3 生物量的测定

用电子天平测定采伐后的芳樟单株和叶、小枝、主枝鲜重。

1.3.4 精油提取和得油率计算

取部分叶、小枝和主枝，各称取一定重量W（200～400 g），采用水蒸气蒸馏法提取精油，蒸馏40 min，关停设备，取出精油，用已知重量的棕色玻璃瓶贮存，称重W，得油率计算公式为：得油率=（W-W）/W×100%

1.3.5 叶片油细胞数量和大小的测定

采用初庆刚等的方法：去除芳樟叶片中脉，将其切成5 mm×5 mm 的小块，用镊子将其放入2 mL 离心管，再向离心管加入1.5 mL 5%的NaOH水溶液，之后放入60 ℃培养箱中透明24～72 h。透明后用超纯水清洗3 遍，再用HO漂白5～15 min，用超纯水清洗干净，制成临时封片，在显微镜（Ni-U+DS-Ri2）下观察、拍照，记录10×视野油细胞数量，每个视野随机选取10 个油细胞测量其直径。

1.4 数据处理

试验数据先用Excel2010 计算、整理，再用SPSS19.0 进行方差分析和Duncan 多重比较，显著性水平为P＜0.05。

2 结果与分析

2.1 留桩高度对芳樟矮林萌芽和萌条长度的影响

由图1 可知，留桩高度对芳樟矮林萌芽数有显著影响，芳樟矮林的萌芽数随留桩高度的增加呈先增后减的趋势。H处理萌芽数最多，为22.92 个，显著高于其他处理；H、H和H处理萌芽数差异不显著，均显著高于H处理；H处理萌芽数最少，为12.50 个。

图1 留桩高度对芳樟矮林萌芽数的影响

由图2 可知，H处理芳樟矮林萌条长度显著低于H、H、H、H处理，H、H、H、H之间差异不明显；H处理萌条长度最长（112.93 cm），H处理芳樟矮林萌条长度最短（90.67 cm），两者相差22.26 cm，差异显著。

图2 留桩高度对芳樟矮林萌条长度的影响

2.2 留桩高度对芳樟矮林成枝数的影响

由图3 可知，H处理芳樟矮林成枝数最多（12.08 个），H处理芳樟矮林成枝数最少（7.17 个），两者相差4.91 个；H处理成枝数显著大于H处理；H处理成枝数略高于H、H、H处理，相互间差异不显著。

图3 留桩高度对芳樟矮林成枝数的影响

2.3 留桩高度对芳樟矮林地径、株高和冠幅生长的影响

2.3.1 留桩高度对芳樟矮林地径生长的影响

由图4 可知，芳樟矮林地径随着留桩高度的增加呈先增大后减小的趋势。H处理地径最大，为18.38 mm；H处理地径最小，为14.07 mm，两者相差4.31 mm；H处理地径显著大于H处理；H处理地径大于H、H和H，但相互间差异不显著；H、H和H地径大于H，相互间差异也不显著。

图4 留桩高度对芳樟矮林地径的影响

2.3.2 留桩高度对芳樟矮林株高生长的影响

由图5 可知，H、H、H和H处理芳樟矮林株高在205.44～218.26 cm，相互间差异不明显，均显著高于H处理；H处理株高最大（218.26 cm），H处理株高最小（178.28 cm），两者相差39.98 cm。

图5 留桩高度对芳樟矮林株高的影响

2.3.3 留桩高度对芳樟矮林冠幅生长的影响

由图6 可知，芳樟矮林冠幅随着留桩高度的增加呈现先增大后减小的趋势。H处理冠幅最大（194.00 cm），其次是H处理（183.87 cm），H处理冠幅最小（173.48 cm）；H处理芳樟矮林冠幅显著大于H、H、H处理，与H处理差异不显著；H、H和H处理间差异不明显。

(1) 针对于平面形状类似于正方形，且平面的长度和宽度尺寸太大，所处地质条件很差的基坑工程，如果采用内支撑结构体系，需设置较多立柱，导致水平支撑构件断面增大、自重增大和施工工期加长；如采用不设内支撑的悬臂支护桩或者桩锚体系，由于地质条件较差，且工程周边存在在建建筑，导致工程无法实施。采用明挖顺筑与盖挖逆筑的盆式开挖法施工时，以车站结构板在水平向的整体刚度取代水平支撑体系，以及主体结构进行逆作法施工，既减少了工程量，又节省了施工工期，同时还为土方开挖和材料运输提供了空旷空间。

图6 留桩高度对芳樟矮林冠幅的影响

2.4 留桩高度对芳樟矮林生物量的影响

2.4.1 留桩高度对芳樟矮林单株鲜重的影响

由图7 可知，芳樟矮林单株鲜重随着留桩高度的增加呈现先增加后减小的趋势。H处理单株鲜重最大（4 716.97 g），其次是H处理（4 192.91 g）和H处理（4 203.27 g），H处理单株鲜重最小（3 308.54 g）；H处理单株鲜重显著大于其他处理；H处理和H处理间差异不显著，显著大于处理H和处理H；处理H与处理H间差异也显著。

图7 留桩高度对芳樟矮林单株鲜重的影响

2.4.2 留桩高度对芳樟矮林单株叶鲜重的影响

由图8 可知，留桩高度对芳樟矮林单株叶鲜重的影响与单株鲜重显著相似，均随着留桩高度的增加呈现先增加后减小的趋势。H处理单株叶鲜重最大（2 093.51g），其次是H处理（1 984.75 g）和H处理（1 972.32 g），H处理和H处理单株叶鲜重较小；H、H、H处理之间差异不显著，显著大于H处理（1 676.63 g）和H处理（1 793.83 g）；H处理和H处理差异不明显。

图8 留桩高度对芳樟矮林单株叶鲜重的影响

2.4.3 留桩高度对芳樟矮林单株小枝鲜重的影响

由图9 可知，芳樟矮林单株小枝鲜重在随着留桩高度的增加呈现先增加后减小的趋势。在5 个处理当中，H处理单株小枝鲜重与H处理差异不显著，但显著大于H、H和H。其中，H和H处理单株小枝鲜重较大，分别为1 296.12 g 和1 267.82 g；H处理和H处理单株小枝鲜重较小，分别为975.74 g 和887.63 g。

图9 留桩高度对芳樟矮林单株小枝鲜重的影响

2.4.4 留桩高度对芳樟矮林单株主枝鲜重的影响

由图10 可知，H处理单株主枝鲜重最大，为1 327.35g，显著高于其他处理；H、H、H处理单株主枝鲜重差异不显著，均显著大于H处理；H处理单株主枝鲜重最小，为656.16 g。

图10 留桩高度对芳樟矮林单株主枝鲜重的影响

2.5 留桩高度对芳樟矮林得油率的影响

由图11 可知，芳樟矮林单株叶片得油率随着留桩高度的增加呈逐渐降低的趋势；H处理单株叶片得油率最大（1.59%），其次是H处理（1.54%），H处理单株叶片得油率最小（1.17%），H处理与H处理得油率相差0.42%；H处理单株叶片得油率显著高于H、H、H处理，与H处理差异不显著。

图11 留桩高度对芳樟矮林单株叶片得油率的影响

2.5.2 留桩高度对芳樟矮林小枝得油率的影响

由图12 可知，不同留桩高度芳樟矮林单株小枝得油率为0.25%～0.32%。H处理单株小枝得油率最大（0.32%），H处理单株小枝得油率最小（0.25%），各处理之间单株小枝得油率差异不显著。

图12 留桩高度对芳樟矮林单株小枝得油率的影响

2.5.3 留桩高度对芳樟矮林主枝得油率的影响

由图13 可知，芳樟矮林单株主枝得油率随留桩高度的增加总体呈先增后减趋势。在5 个处理中，H处理和H处理差异不显著，高于H处理和H处理，显著高于H处理，H与H处理间差异不明显。其中，H处理单株主枝得油率最大，为0.08%；H处理得油率最小，为0.04%。

图13 留桩高度对芳樟矮林单株主枝得油率的影响

2.6 留桩高度对芳樟矮林叶片油细胞数量和大小的影响

2.6.1 留桩高度对芳樟矮林叶片油细胞数量的影响

由图14 可知，芳樟矮林叶片油细胞数随着留桩高度的增加呈先增加后减少的趋势。H和H处理叶片油细胞数量多，分别为39.07 个和38.56 个，两者差异不显著，显著大于H、H、H处理；H、H和H处理间差异不明显。

图14 留桩高度对芳樟矮林叶片油细胞密度的影响

2.6.2 留桩高度对芳樟矮林叶片油细胞大小的影响

由图15 可知，芳樟矮林叶片油细胞直径随着留桩高度的增加而增加；H处理叶片油细胞直径最大，为35.96 μm，显著大于其他处理；其次是H处理（34.25 μm）；H、H和H处理叶片油细胞直径较小，分别为32.75 μm、32.39 μm 和32.77 μm，三者之间差异不显著。

图15 留桩高度对芳樟矮林叶片油细胞大小的影响

3 结论与讨论

3.1 留桩高度对芳樟矮林萌芽特性的影响

萌芽能力强弱不仅与树种有关，也与坏境条件、栽培密度、树龄、留桩高度等密切相关。目前，有关杉木、巨尾桉等留桩萌芽更新技术比较成熟，取得了较多研究成果。Midgley 认为，同一个伐桩上的萌苗之间会争夺营养，在伐桩的生长过程中，会通过自疏让有限的资源提供给优势个体，以保持能量的最大利用。本试验结果表明，在留桩高度5～30 cm 范围内，芳樟矮林的萌芽数随着留桩高度的增加呈先增后减趋势，萌条长度和成枝数随着留桩高度的增加呈增加趋势。当留桩高度为20 cm 时，芳樟矮林的萌芽数和成枝数最多；当留桩高度为15 cm时，芳樟的萌条长度最大。这与其他学者做的关于樟树留桩萌芽特性研究结果基本一致。在对杉木的研究中发现，留桩高度为2 cm 时，萌芽条数量、基径及高度最大，且随着留桩高度的增加而降低，与本试验结果差异较大，这可能与树种差异有关。因此，以短轮伐期经营的芳樟矮林，采用20 cm 左右的留桩高度萌芽特性较好。

3.2 留桩高度对芳樟矮林生长的影响

研究表明，留桩高度对芳樟地径和高度有明显的促进作用，且当留桩高度5～20 cm 时，芳樟地径和高度随留桩高度增加而增加。这一结果与本试验结果相似，说明一定范围内留桩高度的提升有利于芳樟矮林的生长。韦东艳等研究发现，留桩高度对尾叶桉萌芽点数无影响，而对尾叶桉萌条数的影响有些复杂。明安刚等研究发现，不同留桩高度处理对尾巨桉萌芽林胸径和树高的生长没有显著性影响，与本试验结果有差异。出现这一情况的原因可能是因为树种的差异，也可能是因为采伐时间不同所造成的影响。

单株鲜重、单株叶片鲜重、单株小枝鲜重和单株主枝鲜重随留桩高度的增加先增后减。单株鲜重、单株叶片鲜重、单株小枝鲜重和单株主枝鲜重在留桩高度5 cm 时最小，说明留桩太低可能不利于芳樟生长，究其原因可能是因为留桩太低所保留的枝叶较少，使芳樟不能充分进行有效的光合作用和呼吸作用，从而抑制了生长。留桩高度为20 cm 时，芳樟矮林单株鲜重、单株叶鲜重、单株小枝鲜重和单株主枝鲜重最大，且生长状况要明显优于其他处理。由此可知，留桩高度20 cm，有利于芳樟矮林生物量的增长，是芳樟矮林较为适合的留桩高度。

3.3 留桩高度对芳樟矮林得油率的影响

精油为次生代谢产物，其形成、积累和转化与植物的遗传、生理活动和环境条件等因素密切相关。本试验结果表明，芳樟矮林叶片中得油率显著高于小枝和主枝，可能是由于叶片是光合作用的主要部位，新陈代谢旺盛，叶片油细胞数量多，有利于积累精油。因此，在芳樟矮林作业中，提高叶片精油含量是高产的关键。此外，芳樟矮林单株叶片得油率随着留桩高度的增加呈逐渐降低的趋势，留桩高度对小枝和主干的得油率影响不明显，这可能是由于留桩高度促进芳樟矮林单株叶片生物量增长的原因造成的。

油细胞数量和大小很大程度上决定精油含量。本试验结果表明，留桩高度对芳樟矮林叶片油细胞大小和密度影响显著，叶片油细胞数量随留桩高度的增加先增后减，叶片油细胞大小随留桩高度的增加而增大。