红锥树干节疤分布及修枝对生长的影响

　　摘要: 【目的】通过对红锥树干节疤分布规律进行调查并开展修枝试验，提出红锥修枝措施以促进其生长，减少木材节疤形成，培育大径级无节良材。【方法】通过对30年生红锥自然生长形成的节疤分布情况进行调查，了解其节疤形成的时间和在树干中的分布规律。在6年生红锥人工林中设置不同的修枝强度，并对修枝后18个月林地中各单株的生长情况进行调查，分析修枝对树木生长的影响，选取最优修枝强度。选取3种常见建材用漆作为修枝锯口的保护剂，通过对锯口愈合情况和锯口部位横切面的调查，判断不同修枝保护剂的保护效果及修枝后对锯口部位木材径向生长的影响。【结果】红锥节疤主要分布在芯材中，死节数量占87%。修枝可以显著提升红锥单株的胸径生长，但不同修枝强度间暂未出现显著差异。使用锯口保护剂可有效促进节疤愈合并减缓木质部从锯口处向深处坏死，油性漆对锯口保护效果最好，直径3.5 cm以下锯口愈合率可达94.2%以上，直径大于3.5 cm锯口的愈合率可达84.1%，对直径3.5 cm以上锯口的坏死深度可降低61.2%。此外，修枝可以显著改善枝条下方径向生长受到抑制的情况。【结论】本研究总结的修枝方法操作性较强，成本较低，可提高单株的生长量和圆满度，减少木材节疤的形成，可用于红锥人工林经营。

　　关键词：红锥;修枝强度; 生长;锯口保护

　　红锥(Castanopsis hystrix)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的红锥可在未来填补珍贵硬木的市场需求。但其自然整枝能力较差，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，显著影响了木材品质，严重降低了出材率和经济价值[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，在国内外各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。肖祥希等[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。目前，红锥修枝的研究尚无报道，修枝成本及对后续林木生长的影响机制尚待解析，本研究在 30 年生未经人工干预的单株中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较少节疤的形成，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，年平均气温 22 ℃，年降雨量 1720 mm，海拔 114 m，林地初始种植密度 1335 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 ~ 10.6m，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 1335 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含量大于 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 6 个单株的木材自下而上每隔 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 2cm，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(最宽处大于 7 cm)、中节疤(最宽处 3~7 cm)和小节疤(最宽处小于 3 cm)3 个类型。1.2.2 红锥修枝强度对生长量影响试验 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 480 个单株，用锋利的锯子紧贴主干修去距地面 4 m 以下所有枝条，设置 4 个处理：a.对照(不使用保护剂);b.油性漆;c.水性外墙漆和 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 180 元/18L, 水性漆 220 元/18L，罐装喷漆 7 元/400mL)，每种保护剂处理 120 个单株，持续观测节疤形成过程，每种保护剂涂抹完全覆盖切口即可，不宜过多。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 个单株，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 软件对照片中的长度和面积等进行测定;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，在生长 14~15a 后可形成红色心材;平均每个单株有节疤 147.3 个，其中单株平均活节数量为 13.0 个(8.8%)，大、中、小节疤数量分别为 45.1 个、35.2 个和 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，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。根据节疤调查结果，绘制了节疤分布的热图，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。

　　2.2 修枝对 6 年生红锥生长量影响修枝 18 个月后，对 12 个样方内所有单株的胸径和株高进行测定，其中胸径生长量和胸径生长率最高的处理轻度修枝，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 cm 和 1.27 cm，以上 3 个处理的胸径平均生长量相互间无显著差异，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%，三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。

　　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 以下、1.0~2.5、2.5~3.5 和 3.5 cm 以上，调查结果发现，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 92%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，愈合比率在 81.2%~94.9%之间。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，保留 2 cm 枝桩的均未愈合，分生组织仅对枝桩基部产生部分包裹，枝桩顶部大多出现霉烂、开裂的现象，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。

　　对不同处理采伐后的单株的 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 0.5mm 厚的死细胞，随着锯口直径的增加，损伤木质部逐渐加深，有保护剂处理的直径 3.5 cm 以上的锯口平均损伤木质部深度为 0.65 cm，无保护剂直径 2.5 cm 以上节疤损伤木质部的平均深度为 1.64 cm，显著高于有保护剂处理的单株。另外，保留枝桩的修枝方式，可见枝桩部分均无生活力。

　　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，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%，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芯材部位，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，与福建柏[14]、桉树[18]、火炬松[19]和南方红豆杉[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[21]等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，本研究中使用油性漆作为保护剂的效果最好且操作简便，用毛刷涂抹即可，每平均成本约 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 1080 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的问题，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 年后，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 年后使用高枝锯再进行一次修枝，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。

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　　作者：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