林木整枝技術(shù)研究現(xiàn)狀及趨勢

摘要：? 對目前的林木自然整枝預(yù)測模型和影響因子、人工整枝對林木生長的影響、整枝強度劃分等級及表征指標應(yīng)用現(xiàn)狀進行綜合整理分析的結(jié)果表明：①國內(nèi)目前的自然整枝規(guī)律和人工修枝技術(shù)研究主要集中于速生樹種和用材林，缺乏對天然林尤其是次生林的研究。需要對生態(tài)公益林自然整枝規(guī)律、恢復(fù)次生林自然整枝能力以及人工整枝技術(shù)、創(chuàng)新構(gòu)建符合生產(chǎn)的整枝強度指標等方面進行深入研究。②對自然整枝規(guī)律及機理性研究有待深入。需要研究分枝特性、枝條生長規(guī)律、形成枯枝和脫落動態(tài)變化與林木年齡增長的關(guān)系，建立整枝理論技術(shù)和實用技術(shù)體系，從而指導(dǎo)林業(yè)生產(chǎn)。重點是根據(jù)不同經(jīng)營目標，針對不同區(qū)域、林種、樹種、林分結(jié)構(gòu)的林木，找到形成枯枝脫落的時間規(guī)律、表征整枝強度的指標及變化規(guī)律，林分結(jié)構(gòu)因子與整枝強度間的動態(tài)變化關(guān)系等。③平衡自然整枝與人工整枝，通過調(diào)整優(yōu)化結(jié)構(gòu)，促進伴生樹種對目標樹的自然整枝，進而有效提升自然整枝能力，減少人工整枝成本。

關(guān)鍵詞：? 自然整枝;? 人工整枝;? 整枝強度;? 天然林;? 人工林

中圖分類號：? ?S 53. 51 + 8? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：? ?A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1001 - 9499（2019）05 - 0054 - 05

1 整枝技術(shù)研究現(xiàn)狀

1. 1 自然整枝

自然整枝[ 1 - 3 ]是指林木在自然環(huán)境中，隨著林齡的增長和林分的郁閉，林冠下層的枝條因受光不充分、光合作用趨于減弱、營養(yǎng)供應(yīng)不足，而逐漸出現(xiàn)枯萎死亡和脫落的現(xiàn)象。它是林木適應(yīng)生長環(huán)境的具體反映，其能力大小與林木特性、林分密度和林木生長狀況有關(guān)，可直接影響木材質(zhì)量。整枝能力強時，形成的木材節(jié)少，木材質(zhì)量高，利用率也高;整枝能力弱時，形成的木材節(jié)多，木材質(zhì)量差，利用率也低[ 4 ]。目前，對刺槐[ 4 ]、華北落葉松[ 6 ]、歐洲赤松[ 7 ]、西南樺[ 4 ]、歐洲山毛櫸[ 8 ]、興安落葉松[ 9 ]、杉木[ 10 - 11 ]等樹種的自然整枝能力開展了廣泛的研究。

自然整枝和林木分枝習(xí)性是人工整枝的理論基礎(chǔ)[ 12 ]。在合理的林分密度和經(jīng)營措施下，大多數(shù)林木具有較強的自然整枝能力。但是不少專家認為枝條脫落和自然整枝在愈合不好時，會產(chǎn)生死節(jié)和孔洞，從而影響木材質(zhì)量，導(dǎo)致木材缺陷[ 2 ， 13 ]。林木枝條的枯死與林分密度有直接關(guān)系，一般情況下，林分越密自然整枝越早，枯枝直徑也比較細[ 12 ]，越容易脫落。孫洪剛等[ 11 ]認為，造林密度越大，杉木人工林自然整枝越早，整枝強度也越大。王華田等[ 5 ]認為，林分密度對刺槐無性系人工林自然整枝的影響很大，林分密度越大，枯枝數(shù)量越多，自然整枝率就越高。劉世芳[ 6 ]研究華北落葉松天然林林冠生長后認為，樹高與自然整枝高度緊密相關(guān)，是影響林冠垂直變化的主要因子之一。

除此之外，還有不少學(xué)者通過擬合各種模型來揭示林木整枝規(guī)律。目前主要圍繞華北落葉松天然林[ 6 ]、杉木人工林[ 10 ]、興安落葉松天然林[ 9 ， 14 ]、落葉松人工林[ 15 ]等，研究建立了自然整枝高度[ 6 ]、自然整枝強度[ 10 ]、樹冠生長[ 9 ]、枝下高[ 14 ]、枝條生長[ 15 ]的模型。

1. 2 人工整枝

人工整枝是指人為地去除樹冠下部的枯枝及部分活枝的撫育措施，18世紀開始就被關(guān)注[ 16 ]。目前，主要圍繞刺槐[ 7 ]、油松[ 17 ]、楊樹[ 18 ]、泡桐[ 19 - 20 ]、桉樹[ 2 ]、杉木[ 21 - 22 ]、紅松[ 12 ]等樹種，就無節(jié)材修枝技術(shù)方面開展了深入研究。諸多專家認為，不僅人工林自然整枝差，不少天然林自然整枝也差，均是需要修枝撫育的對象[ 3 ]。人工整枝是中幼齡林的一項重要撫育措施，通過整枝可促進林木生長、減少林木節(jié)疤、提高樹干圓滿度、增加木材優(yōu)材率[ 12 ]。節(jié)子（死節(jié)和活節(jié)）是影響木材外觀等級的主要因素，樹冠是影響林木生長的重要因素，且林木材積與冠長呈顯著正相關(guān)[ 23 - 24 ]。因此，通過合理的人工整枝技術(shù)措施，可培育高品質(zhì)無節(jié)材，保留合適的冠長，這是應(yīng)對木材質(zhì)量問題的關(guān)鍵措施之一[ 2 ]。

人工整枝對林木生長的影響因立地條件、樹種、林齡、修枝強度和修枝方法而異[ 18 ]。多數(shù)學(xué)者認為人工整枝能夠增加林分的透光度和生長空間，改善受光條件，促進光合作用，降低樹干尖削度，提高木材材質(zhì)，增加樹干圓滿度[ 2 ]。宮會娟[ 12 ]研究認為，人工整枝可有效地消除紅松林木的死結(jié)、減少活結(jié)、增加木材中的無結(jié)部分，進而提高紅松樹干的圓滿度和木材等級。程朝陽[ 25 ]認為，人工整枝對杉木生長有顯著影響，在合理的條件（立地條件、林齡、林分密度）下，通過合理的整枝方法和整枝強度，可以促進杉木生長。從整枝效果看，杉木以10 cm（樹干直徑）的修枝強度最好，但隨著整枝強度的增大，其樹高、胸徑和冠幅生長均明顯下降。周章義等[ 17 ]研究認為，合理整枝能提高油松的光合強度、樹勢和抗蟲性。過度整枝一次，對油松生長沒有不良影響，繼2～3年過度整枝后，其生長量顯著下降。劉敏等[ 25 ]研究遼西樟子松林人工整枝后認為，整枝強度對樟子松胸徑生長影響較大，強度適當時會顯著促進胸徑生長。

1. 3 整枝強度指標

整枝一般分為弱度整枝（修枝后保留樹冠占全樹高的2/3）、中度整枝（保留1/2）和強度整枝（保留1/3）三級[ 1 ]。目前，評判整枝強度的指標有：冠高比、枝下高、樹干直徑、樹冠比率、整枝高度、保留輪枝數(shù)、修除枝基部斷面積占全部枝基部斷面積的百分數(shù)等指標，其中以整枝高度與樹高比或用樹冠的長度與樹高比（冠高比）作為整枝強度的常用指標[ 1 ， 12 ， 25 ]。但在實際生產(chǎn)當中，因林木生物學(xué)特性的差異，使采用的指標多樣化。

林木枝下高既是冠長與其占樹高比例大小的指標，也是林木自然整枝好與差的直接表現(xiàn)。馬利強等[ 14 ]認為，死枝下高是代表自然整枝好與差的因素之一，隨著樹高的增長，死枝下高也逐漸增長。方升佐等[ 18 ]研究整枝強度對楊樹人工林生長的影響時，將整枝強度分為弱度整枝（修去樹高1/3以下的枝條）、中度整枝（修去樹高1/2以下的枝條）和不整枝3個水平，并認為整枝高度視培育材種及經(jīng)濟上的可行性而異。馬赤軍[ 10 ]研究人工杉木中幼林經(jīng)營技術(shù)后認為，自然整枝達到樹高的1/3時，應(yīng)進行撫育間伐。張二亮[ 26 ]研究蒙古櫟近自然經(jīng)營技術(shù)認為，自然整枝超過樹高的1/3時，應(yīng)進行透光疏伐;為培育優(yōu)質(zhì)的無節(jié)良材，人工修枝高度為樹高的1/3～1/2。劉敏等[ 25 ]研究認為，在遼西的沙區(qū)和山地丘陵區(qū)的樟子松人工林的培育中，人工整枝強度以冠高比為1/2～2/3最佳，1/3強度的人工整枝會抑制胸徑與樹高的生長。周章義等[ 17 ]研究過度整枝對9～10年生油松的影響時，將過度整枝強度分為4個等級：過度整枝（只留2輪）一次，以后不再整枝;連續(xù)2年和3年過度整枝，每年均留2輪枝;不整枝等。王保平等[ 19 - 20 ]研究泡桐整枝強度時，采用了整除枝基部斷面積占全部枝基部斷面積的百分數(shù)指標。程朝陽[ 24 ]在研究杉木人工林修枝技術(shù)時，將整枝強度以修枝林木樹干的直徑（6、8、10、12 cm）為基準，分為4個等級，修去基準點以下的全部枝條。李躍華[ 21 ]研究杉木無節(jié)良材培育技術(shù)時，修枝強度指標采用了冠高比（樹冠保留長度與樹高之比），并認為冠高比應(yīng)控制在1/2左右。孫洪剛等[ 11 ]研究杉木人工林自然整枝時，整枝強度指標采用了樹冠比率（樹冠長度/樹高），且研究認為，在杉木人工林自然整枝發(fā)生后，樹冠比率不斷減小，當樹冠比率降低到0.40以后，造林密度對自然整枝的作用明顯減弱;當樹冠比率減小到0.30 時，林分開始自疏。王保平等[ 19 ]研究3年生整枝接干泡桐最適整枝強度后認為，泡桐整枝后保留下層3～6枝具有相對較長的速生期和生長期。王保平等[ 20 ]研究2～5年生未接干泡桐修枝技術(shù)認為，最適宜的修枝強度為50%～70%、保留下層2～3輪側(cè)枝。王華田等[ 4 ]研究刺槐無性系人工林認為，密度大的林分人工疏枝宜早、強度要大，密度小的林分則反之。

2 問題及趨勢

2. 1 加大天然林整枝技術(shù)研究

天然林是我國森林資源的主體，隨著全面停止天然林商業(yè)性采伐政策的實施，人工整枝在內(nèi)的撫育經(jīng)營成為天然林經(jīng)營管理的首要任務(wù)之一，也是提升森林質(zhì)量、優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)和功能的重要措施。林木整枝情況是確定林分撫育間伐開始期以及評價間伐效果的重要依據(jù)。目前的研究主要圍繞提升用材林材質(zhì)，探討自然整枝及人工整枝的技術(shù)問題，而對天然林尤其是次生林的自然整枝規(guī)律缺乏深入研究，亟待加強該領(lǐng)域的研究，其中需要重點研究生態(tài)公益林的自然整枝規(guī)律以及人工整枝技術(shù)，如何恢復(fù)人為干擾嚴重的次生林自然整枝能力等問題，從而為天然林撫育經(jīng)營提供技術(shù)支撐。

2. 2 加大自然整枝規(guī)律及機理性研究

林木枝條生長特性及自然脫落規(guī)律是當前需要深入研究的課題。自然整枝是林木個體生長好與差、林分結(jié)構(gòu)是否合理的重要表征指標，也是影響森林景觀質(zhì)量的主要要素之一，自然整枝良好有利于提高景觀的美景度[ 27 ]。研究樹木的分枝特性[ 8 ]有助于了解枝條的生長發(fā)育情況，可以為森林經(jīng)營者提供合理的經(jīng)營決策，特別是對人工整枝措施的開展，具有重要的指導(dǎo)意義[ 16 ]。目前，對自然整枝規(guī)律及機理性研究有待深入，需要根據(jù)不同經(jīng)營目標，針對不同林種、林齡、林分結(jié)構(gòu)的林木自然整枝的開始時間、其表征指標、整枝強度變化規(guī)律進行研究，這是林木自然整枝技術(shù)的關(guān)鍵性問題，對人工林整枝具有重要指導(dǎo)意義，需要長期定位觀測研究。對人工林整枝而言，首先要清楚人工林經(jīng)營樹種的自然整枝規(guī)律，才能科學(xué)地確定其整枝模式[ 11 ]。人工整枝的開始時間是整枝技術(shù)的一個關(guān)鍵因素，只有在科學(xué)合理的時間開始，才能達到減少干材上樹節(jié)的目的。一般以林分郁閉、樹冠下出現(xiàn)枯枝作為開始整枝年齡的標志[ 16 ]，但是不同結(jié)構(gòu)、林齡、密度的林分，出現(xiàn)枯枝的時間有較大差異，這對準確掌握人工整枝時間來說具有不小的挑戰(zhàn)，應(yīng)從天然林自然整枝規(guī)律中，掌握機理性技術(shù)。因此，在林分的不同生長階段，結(jié)合林分密度和年齡，以及個體生長情況，應(yīng)具備與其相適應(yīng)的整枝技術(shù)，這樣才能為人工整枝提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

2. 3 建立自然整枝技術(shù)體系

目前，自然整枝規(guī)律以及人工整枝技術(shù)研究，主要集中于速生樹種和用材林，因此需要擴大研究范圍。不同樹種分枝特性、樹冠生長特點及自然整枝規(guī)律不同，自然整枝開始的時間及整枝強度隨著年齡的增加將會動態(tài)變化且具有差異性。因此，應(yīng)首先深入研究他們的生物學(xué)特性，在掌握不同區(qū)域、不同樹種、不同林分密度、不同林齡階段的林木自然整枝規(guī)律的基礎(chǔ)上，提煉出相適應(yīng)的整枝技術(shù)，再研究建立整枝理論技術(shù)體系，為人工林撫育經(jīng)營和人工整枝技術(shù)提供技術(shù)參考和指導(dǎo)。除此之外，也應(yīng)根據(jù)林種、樹種、林木生長指標，提出合理的整枝時間、強度和方法等具體技術(shù)措施，從而建立簡單易行的實用技術(shù)，形成操作層面的整枝技術(shù)體系，達到指導(dǎo)林業(yè)生產(chǎn)的目的。

在目前的研究中，所采用的整枝強度指標有多樣，為林業(yè)生產(chǎn)中的實際操作帶來許多不便，需要創(chuàng)新整枝強度指標，構(gòu)建符合生產(chǎn)需要的整枝強度指標。整枝應(yīng)介入林齡因素，更準確掌握自然整枝時間，為人工整枝提供技術(shù)指導(dǎo)。如馬赤軍[ 10 ]建立了杉木人工林自然整枝強度與林分年齡、林分密度的關(guān)系式等。還需要確定林木隨年齡的增長，其枝條的生長規(guī)律、分枝特性、形成枯枝和脫落的動態(tài)變化等。研究重點是林分密度、胸徑、樹高、林齡與整枝強度間的動態(tài)變化關(guān)系;枝條生長規(guī)律、形成枯枝脫落的時間規(guī)律、自然整枝強度變化等。

2. 4 調(diào)整林分結(jié)構(gòu)，提升自然整枝能力，減少人工整枝成本

如何有效平衡林木自然整枝與人工整枝，提升自然整枝能力是下一步重點關(guān)注的技術(shù)問題。郝建等[ 16 ]認為，在適當?shù)臅r間，人工整枝可以避免自然整枝形成死節(jié)。Makinen H[ 6 ]認為，通過推遲間伐時間加強自然整枝的方法，來增加無節(jié)良材產(chǎn)量的辦法是不可取。Sebastian H等[ 28 ]研究人工整枝和自然整枝對歐洲白蠟和歐亞槭的影響后認為，人工整枝較自然整枝明顯能夠縮短切口（枝條脫落處）愈合時間、減小創(chuàng)傷面積。因此，如何有效利用自然整枝力量，降低人工整枝成本是目前面臨的重要課題。

整枝不是一個粗放的工作，而是一個非常精細的實踐措施[ 2 ]。人工整枝技術(shù)是一項用材林的集約經(jīng)營措施，需要耗費大量的人力物力，成本較高。因此，可通過合理調(diào)節(jié)異齡混交的林分結(jié)構(gòu)，促進伴生樹種對目標樹的自然整枝，減少人工整枝投入[ 16 ]，這需要從林分結(jié)構(gòu)入手，優(yōu)化林分結(jié)構(gòu)，搭配合理的樹種，充分利用種間關(guān)系，以提升自然整枝能力，減少人工整枝成本。

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第1作者簡介：? 玉寶（1976-），? 男，? 博士后，? 研究員，? 研究方向：? 森林培育理論與技術(shù);? 森林可持續(xù)經(jīng)營理論與技術(shù);干部教育培訓(xùn)理論與技術(shù)等。

收稿日期： 2019 - 04 - 11

（責(zé)任編輯：? ?李 丹）

Research Status and Trend on Pruning Technology of Forest Tree

YU Bao

（National Academy of Forestry and Grassland Administration，? Beijing 102600）

Abstract This article summarized the prediction models and influencing factors of self-pruning for forest tree， impact of artificial pruning on forest tree's growth， pruning intensity grade and application status of characteristic index . Researches show that ① at present， domestic researches on self-pruning rules and artificial pruning technology focus on fast growing species and timber forest， and researches on natural forest， especially secondary forest， are insufficient. It is necessary to conduct deep researches on pruning intensity index that conforms to production， such as， self-pruning rule of ecological public-welfare forest， self-pruning capacity of rehabilitated secondary forest and artificial pruning technology， innovative construction. ② Researches on self-pruning law and mechanism are to be deepened. It is necessary to study branching characteristic， branch growth law， deadwood formation， falling-off dynamic change that with the age growth of forest to build pruning theory technology and practical technology system， and to guide forestry production. The key points are to study time law， index for representing pruning intensity and change rules， dynamic relation between forest stand structure factor and pruning intensity of deadwood formation from different areas， forest category， seeds of trees， forest of stand structure， based on different operation target. ③ It is necessary to balance self-pruning and artificial pruning， we can promote self-pruning of associated species on target tree， effectively advance capacity of self-pruning and reduce artificial pruning cost by adjusting optimized structure.

Key words Self-pruning;? Artificial pruning;? Pruning intensity;? Natural forest;? Plantation