不同修枝强度对红皮云杉生长的影响

许艳红，刘 莹，郭忠玲，任飞燕，郭梦媛

(1.北华大学林学院，吉林 吉林 132013；2.北华大学继续教育与培训学院，吉林 吉林 132013)

红皮云杉(Piceakoraiensis)又称虎尾松，是松科杉属常绿乔木.作为用材树种，红皮云杉具有很大生产潜力.影响红皮云杉人工林生产力的因素有很多，主要是立地条件和经营措施两个方面.对红皮云杉采取合理的经营措施，可以有效提高红皮云杉人工林生产力，培育大径材人工林，达到速生丰产的目的[1-2].修枝是为了生产优质木而人为去除林冠下多余树枝的重要经营措施[3]，自Mayer Wegelin在20世纪30年代提出后，在林木生产中得到了广泛应用[4-5].研究[6-7]显示，修枝对红皮云杉生长的影响在短时间内的表现较弱.本文以吉林省敦化市的红皮云杉人工林为对象，研究红皮云杉径向生长特征以及径生长和高生长对修枝强度的响应.本次研究中的修枝强度指修枝高度与树高之比，分为强度修枝(修枝高度占树高的1/2)、中度修枝(修枝高度占树高的1/3)和弱度修枝(修枝高度占树高的1/4).

1 研究地概况

研究地位于吉林省敦化市，地处吉林省东部，长白山腹地.受季风气候影响，春迟秋早，四季交替明显，昼夜温差大.平均海拔756 m，年平均气温2.9 ℃，年平均降雨量550～630 mm.有效积温2 400～2 500 ℃，无霜期110～120 d.主要树种有红皮云杉、红松(Pinuskoraiensis)、紫椴(Tiliaamurensis)、白桦(Betulaplatyphylla)、色木槭(Acermono)、山杨(Populusdavidiana)等.研究地为大石头林场和大蒲柴河林场，其中，大石头林场经营总面积2.63×105hm2，林地面积2.39×105hm2，活立木总蓄积2.96×107m2，森林覆盖率92.70%；大蒲柴河林场林地面积1.56×105hm2，森林覆盖率为94.00%.

①、②、③、④分别表示样方1、2、3、4.图1 样地设置Fig.1Plot setting

2 研究方法

2.1 样地设置

为保证样地条件的一致性，尽量选择立地条件、林龄、气候条件相似的林分.根据研究要求，在大石头林场和大蒲柴河林场共设置6块样地，面积均为600 m2.样地设置方法见图1.在大石头林场红皮云杉人工林内布设样地2块，林内红皮云杉为1985年种植，2018年修枝.在大蒲柴河林场红皮云杉人工林内布设修枝样地3块，林内红皮云杉为1984年种植，2014年修枝；布设未修枝对照样地1块.调查样方内乔木树种胸径、树高，结果见表1.

表1 样地基本信息Tab.1 Basic information of sample plots

图2 修枝处理的红皮云杉年轮条采集Fig.2Pruning treatment of Picea koraiensis annual ring collection

2.2 年轮条采集

采用均匀布点的方法选取调查林木，在各样地内选取生长状况良好、不同径级的红皮云杉林木进行年轮条取样.每株树木按照标准取样原则，利用生长锥在修枝处钻取修枝处理后的红皮云杉年轮条.钻取方向垂直于被修掉枝条的伸展方向，未进行修枝处理的红皮云杉年轮条在测量胸径位置处钻取.修枝处理的红皮云杉年轮条钻取方法见图2.

将取出的年轮条装入塑料吸管中，两端不封闭，防止因水分无法蒸发造成年轮条发霉.在每个吸管上贴好标签纸，记录样地基本信息、树号、树高、胸径等.

将采集的年轮条带回实验室，置于通风处，待树芯自然风干后，用白乳胶固定在定制的木槽内，用中性笔标注样芯的样地、树号、树高、胸径等信息.依次用粗(180～220号)、细(500～600号)不同粒度砂纸打磨，使其变光、变滑，直至树木的年轮界限变得清晰.测定前进行样芯标年，每10 a做一次标注，以便后续精确测量.利用LinTab5年轮测量仪精确测量树轮宽度(精确度为0.01 mm)，测量时按照从树皮向髓心的方向逐年测量.

2.3 数据处理与分析

以对照样地的调查数据为基础，采用胸径变异系数VarD来描述林分分化情况，系数越大表示林木大小分化程度越高[9].林木分化计算公式：

VarD=σ/μ，

式中：σ为胸径标准差；μ为胸径平均值.

利用Excel 2019和SPSS 26.0软件进行数据统计与分析，利用SigmaPlot 10.0绘图.

3 结果与分析

3.1 红皮云杉人工林径向生长特征

3.1.1 红皮云杉径级结构

为研究红皮云杉生长过程中径向变化特征，以未受干扰的对照样地6(CK)为对象，利用曾伟生[9]异龄林等级划分方法，以2 cm为一个区分段，将样地内红皮云杉划分为10个径级，结果见图3.

由图3可见：该样地红皮云杉径级结构呈正态分布，主要集中分布于中、小径级.其中，8～10 cm径级株数最多，其次是6～8 cm径级，其他径级分布相对较少，0～2 cm径级未见个体.计算发现，该林分的胸径变异系数为0.397，表明该样地内红皮云杉的自然分化现象不严重.

3.1.2 红皮云杉径向生长变化特征

由于调查时样地中大径级的林木数量较少，因此在样地中的112株林木中选取20株优势木，分析红皮云杉随林木年龄增加的径向变化特征，结果见图4.由图4可见：红皮云杉不同年龄阶段径向生长速率不同，表现为先缓慢上升，然后加速上升，最后趋于平缓的趋势.具体为0～3 a胸径生长较慢，3～20 a生长加速，20 a后径向生长速率开始趋于平缓.

结合图3、图4可见：红皮云杉胸径生长到14 cm(28 a)后，林木下层侧枝受光不足，导致林木生长减缓.因此，为培养优质木材，在胸径达到14 cm后就可以修枝，14～18 cm时修枝效果较好.

图3红皮云杉径级结构Fig.3Diameter structure of Picea koraiensis图4红皮云杉逐年径向变化Fig.4Radial change year by year of Picea koraiensis

3.2 不同修枝强度对红皮云杉人工林径级结构的影响

在2014年修枝的红皮云杉人工林中每个修枝强度各选取7株，在2018年修枝的红皮云杉人工林中每个修枝强度各选取8株，分析修枝前1 a和修枝后2 a修枝位置径向生长宽度，结果见图5、图6.

图52014年修枝红皮云杉径向变化Fig.5Radial changes of Picea koraiensispruning in 2014 图62018年修枝红皮云杉径向变化Fig.6Radial changes of Picea koraiensispruning in 2018

由图5可见：由于林分分化、取样高度差异，导致钻取年轮条处直径生长宽度的初始值不一致.2014年修枝的红皮云杉修枝当年3种不同修枝处理的径生长量均比前一年下降，其中，1/4修枝强度处理的径生长量在修枝1 a后出现上升趋势，但在第2年出现下降趋势；1/3修枝强度处理的径生长量在修枝2 a内一直呈明显的上升趋势；1/2修枝强度的径生长量在修枝处理2 a内开始出现明显的下降趋势；未进行修枝的径生长量在2013—2016年一直呈下降趋势.

由图6可见：2018年修枝的红皮云杉在修枝前一年两种不同修枝强度处理以及未进行修枝的径生长量都处于下降趋势.2018年修枝后，1/4修枝强度处理的径生长量在修枝1 a后出现上升趋势，而在修枝2 a内出现下降趋势；1/3修枝强度处理后的径生长量在2 a内一直呈上升趋势；未进行修枝处理的径生长量在2017—2020年一直呈下降趋势.

综上，1/4修枝强度和1/3修枝强度处理对红皮云杉的径向生长都有良好的促进作用.

3.3 不同修枝强度对红皮云杉人工林树高结构的影响

图7 不同修枝强度处理的红皮云杉树高分布Fig.7Height distribution of Picea koraiensis treated with different pruning intensities

根据树高将不同处理后的红皮云杉划分为5个树高组，分别为0～5 m、5～10 m、10～15 m、15～20 m、20～25 m.在不同修枝强度中选出同等数量的红皮云杉，根据树高进行统计分析.结果可知，经过不同修枝强度处理后的红皮云杉树高组分布也不相同，具体差异见图7.

由图7可见：4种修枝强度处理的红皮云杉树高主要分布在5～10 m和10～15 m树高组，且在5～10 m树高组的分布最多.在15～20 m树高组中，1/3修枝强度、1/2修枝强度和未修枝分布均较少，1/4修枝强度没有分布；未修枝处理的红皮云杉树高呈以5～10 m树高组为峰点的山状曲线；1/4修枝强度在5～10 m和10～15 m树高组分布最多，1/3修枝强度在10～15 m树高组中最多.整体来看，1/4修枝强度和1/3修枝强度处理的红皮云杉在较大的树高组中分布较多，促进了红皮云杉树高的生长.

4 结论和讨论

4.1 红皮云杉人工林径向生长特征

红皮云杉种群径级结构基本呈正态分布，属衰退型种群.红皮云杉逐年径向生长量曲线整体呈“S”形，具体表现为先缓慢上升，然后加速上升，最后趋于平缓.胸径生长到14 cm后，林分密度变大，由于自身的生长特性，再加上林木下层侧枝受光不足，导致林木生长受到影响.因此，有必要对此林分进行修枝处理，且14 cm后就可以修枝，14～18 cm修枝效果较好.

4.2 不同修枝强度对红皮云杉人工林径级结构的影响

通过2014年修枝的红皮云杉径向生长变化可以看出，修枝后，1/4修枝强度处理的红皮云杉在1 a后径向生长呈上升趋势，但在修枝后的第2年出现下降趋势；1/3修枝强度处理的红皮云杉在2 a内一直呈上升趋势；1/2修枝强度和未进行修枝的红皮云杉在2013—2016年一直呈下降趋势.通过2018年修枝的红皮云杉径向生长变化可以看出，修枝后，1/4修枝强度和1/3修枝强度处理的红皮云杉径生长量都出现上升趋势，但1/4修枝强度处理的红皮云杉径生长量在修枝第2年后开始呈下降趋势，1/3修枝强度的红皮云杉在修枝2 a内一直呈上升趋势；未修枝的红皮云杉在2017—2020年一直呈下降趋势.

综上可见，1/4～1/3修枝强度为促进红皮云杉径生长的最优强度.红皮云杉径向生长对不同修枝强度的响应不同，适当修枝有利于树木生长.王春胜[10]通过研究修枝对西南桦胸径生长的影响认为，宜对西南桦进行多次修枝，且每次修枝强度均不宜过大.DESROCHERS等[11]对几种杂交杨树进行不同强度的修枝研究也发现，1/3修枝强度处理的胸径生长高于对照，而2/3修枝强度处理的胸径显著降低.

4.3 不同修枝强度对红皮云杉人工林树高结构的影响

由树高分布可以看出，1/4修枝强度处理后的红皮云杉人工林树高分布在5～10 m和10～15 m树高组，1/3修枝强度处理的红皮云杉在10～15 m树高组中分布的株数最多.由此可知，1/4～1/3修枝强度促进高生长的效果最好.邓冬莲[12]研究发现，修枝明显促进了红锥的树高生长；NEILSEN等[13]研究发现，修枝强度达到3/4树高时辐射松的树高受到抑制.多数研究均表明，适当修枝能够促进树木树高生长，强度过大或过小均不会达到理想的效果，这与本文适当修枝有利于树木高生长的研究结果一致.