留樁高度對芳樟矮林萌芽特性及得油率的影響

姜睿，張北紅，李鳳，金志農，彭藝，徐濤，肖祖飛*

（南昌工程學院江西省樟樹繁育與開發利用工程研究中心，江西 南昌 330099）

樟樹（Cinnamomum camphora）隸屬樟科樟屬常綠喬木，枝葉茂密，冠大蔭濃，是長江流域常見的闊葉林樹種，為我國Ⅱ級保護植物和特有分布樹種。樟樹根據枝葉精油主成分含量可分為腦樟、龍腦樟、芳樟、檸檬樟等化學型，如枝葉主含芳樟醇的樟樹被稱為芳樟。芳樟醇是重要的天然香料，有“香料之王”的美稱，被廣泛用于醫藥、香精香料、日用化工等領域。以培育芳樟香料為目的的原料林多采用矮林密植、一年1 次或兩年3 次采伐、割取枝葉提取精油。研究表明，樹木地上部分損失后，根系的資源儲存量對樹木萌生具有重要意義。采伐時留樁高度可以影響樹木萌芽更新以及后期生長，進而影響樹木生物量積累和精油產量，同時留樁高度對于未來機械化采收也至關重要。采伐時留樁具有迅速覆蓋采伐跡地、防止水土流失和縮短更新周期等特點，已成為林木伐后更新的重要方式之一。研究表明，留樁高度對林木萌芽更新的影響在不同物種中的位置效應差異顯著，一般而言離根莖越近，萌芽能力越強。在研究不同留樁高度對巨尾桉萌芽能力影響中發現，在一定留樁高度范圍內，巨尾桉留樁的萌芽力和萌芽率呈先增加后減少的趨勢，且差異顯著。目前，芳樟矮林在不同留樁處理下萌芽更新的研究較少，因此研究不同留樁高度對芳樟矮林影響，對實現芳樟矮林高效高產的種植模式至關重要。本文以4 年生芳樟矮林為研究對象，研究留樁高度對芳樟矮林萌芽、生長、葉片和枝條得油率的影響，以期為芳樟矮林的高效栽培提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗材料為4 年生芳樟矮林（同一無性系），株距1.0 m、行距1.5 m，種植后每年10 月底伐樁，留樁高度為5 cm、10 cm、15 cm、20 cm 和30 cm（分別記為H、H、H、H、H），每年3 月份每株穴施100 g 復合肥和100 g 尿素，正常養護管理。

1.2 試驗設計

每個處理隨機選取10 株作為標準株，用于各項指標測定。2019 年5 月4 日開始測定不同處理標準株基樁地徑。6 月4 日對不同處理標準株萌芽數進行統計，同時測定其最高萌條長度。10 月底結束試驗，測定不同處理標準株的地徑、株高和冠幅，之后每個處理從10 株標準株中選取5 株，從枝條頂部數起摘取第5 或第6 片葉子用于測定精油細胞數量和大小；在離地面5 cm、10 cm、15 cm、20 cm 和30 cm 處砍伐，獲取其地上部分，帶回實驗室測定單株鮮重，之后將其分成葉、小枝、主枝三部分，測定單株葉鮮重、小枝重量、主枝重量，再分別從葉、小枝和主枝中稱取一部分（200～400 g），采用水蒸氣蒸餾法，提取精油，進而計算出得油率。

1.3 測定方法

1.3.1 單株萌芽數和成枝數

單株萌芽數：6 月份，調查不同留樁高度基樁上萌條數。

單株成枝數：10 月份采伐時，調查不同留樁高度基樁上枝條數。

1.3.2 地徑、株高和冠幅的測定

參照GB6000-1990《主要造林樹種苗木質量分級》中的標準：地徑指苗木土痕處的粗度，用游標卡尺測量，測量點為地面向上10 cm；株高是指自地徑至植株頂芽基部的苗干長度，用卷尺測定；冠幅是指樹（苗）木的南北和東西方向寬度的平均值，用卷尺測量。

1.3.3 生物量的測定

用電子天平測定采伐后的芳樟單株和葉、小枝、主枝鮮重。

1.3.4 精油提取和得油率計算

取部分葉、小枝和主枝，各稱取一定重量W（200～400 g），采用水蒸氣蒸餾法提取精油，蒸餾40 min，關停設備，取出精油，用已知重量的棕色玻璃瓶貯存，稱重W，得油率計算公式為：得油率=（W-W）/W×100%

1.3.5 葉片油細胞數量和大小的測定

采用初慶剛等的方法：去除芳樟葉片中脈，將其切成5 mm×5 mm 的小塊，用鑷子將其放入2 mL 離心管，再向離心管加入1.5 mL 5%的NaOH水溶液，之后放入60 ℃培養箱中透明24～72 h。透明后用超純水清洗3 遍，再用HO漂白5～15 min，用超純水清洗干凈，制成臨時封片，在顯微鏡（Ni-U+DS-Ri2）下觀察、拍照，記錄10×視野油細胞數量，每個視野隨機選取10 個油細胞測量其直徑。

1.4 數據處理

試驗數據先用Excel2010 計算、整理，再用SPSS19.0 進行方差分析和Duncan 多重比較，顯著性水平為P＜0.05。

2 結果與分析

2.1 留樁高度對芳樟矮林萌芽和萌條長度的影響

由圖1 可知，留樁高度對芳樟矮林萌芽數有顯著影響，芳樟矮林的萌芽數隨留樁高度的增加呈先增后減的趨勢。H處理萌芽數最多，為22.92 個，顯著高于其他處理；H、H和H處理萌芽數差異不顯著，均顯著高于H處理；H處理萌芽數最少，為12.50 個。

圖1 留樁高度對芳樟矮林萌芽數的影響

由圖2 可知，H處理芳樟矮林萌條長度顯著低于H、H、H、H處理，H、H、H、H之間差異不明顯；H處理萌條長度最長（112.93 cm），H處理芳樟矮林萌條長度最短（90.67 cm），兩者相差22.26 cm，差異顯著。

圖2 留樁高度對芳樟矮林萌條長度的影響

2.2 留樁高度對芳樟矮林成枝數的影響

由圖3 可知，H處理芳樟矮林成枝數最多（12.08 個），H處理芳樟矮林成枝數最少（7.17 個），兩者相差4.91 個；H處理成枝數顯著大于H處理；H處理成枝數略高于H、H、H處理，相互間差異不顯著。

圖3 留樁高度對芳樟矮林成枝數的影響

2.3 留樁高度對芳樟矮林地徑、株高和冠幅生長的影響

2.3.1 留樁高度對芳樟矮林地徑生長的影響

由圖4 可知，芳樟矮林地徑隨著留樁高度的增加呈先增大后減小的趨勢。H處理地徑最大，為18.38 mm；H處理地徑最小，為14.07 mm，兩者相差4.31 mm；H處理地徑顯著大于H處理；H處理地徑大于H、H和H，但相互間差異不顯著；H、H和H地徑大于H，相互間差異也不顯著。

圖4 留樁高度對芳樟矮林地徑的影響

2.3.2 留樁高度對芳樟矮林株高生長的影響

由圖5 可知，H、H、H和H處理芳樟矮林株高在205.44～218.26 cm，相互間差異不明顯，均顯著高于H處理；H處理株高最大（218.26 cm），H處理株高最小（178.28 cm），兩者相差39.98 cm。

圖5 留樁高度對芳樟矮林株高的影響

2.3.3 留樁高度對芳樟矮林冠幅生長的影響

由圖6 可知，芳樟矮林冠幅隨著留樁高度的增加呈現先增大后減小的趨勢。H處理冠幅最大（194.00 cm），其次是H處理（183.87 cm），H處理冠幅最小（173.48 cm）；H處理芳樟矮林冠幅顯著大于H、H、H處理，與H處理差異不顯著；H、H和H處理間差異不明顯。

(1) 針對于平面形狀類似于正方形，且平面的長度和寬度尺寸太大，所處地質條件很差的基坑工程，如果采用內支撐結構體系，需設置較多立柱，導致水平支撐構件斷面增大、自重增大和施工工期加長；如采用不設內支撐的懸臂支護樁或者樁錨體系，由于地質條件較差，且工程周邊存在在建建筑，導致工程無法實施。采用明挖順筑與蓋挖逆筑的盆式開挖法施工時，以車站結構板在水平向的整體剛度取代水平支撐體系，以及主體結構進行逆作法施工，既減少了工程量，又節省了施工工期，同時還為土方開挖和材料運輸提供了空曠空間。

圖6 留樁高度對芳樟矮林冠幅的影響

2.4 留樁高度對芳樟矮林生物量的影響

2.4.1 留樁高度對芳樟矮林單株鮮重的影響

由圖7 可知，芳樟矮林單株鮮重隨著留樁高度的增加呈現先增加后減小的趨勢。H處理單株鮮重最大（4 716.97 g），其次是H處理（4 192.91 g）和H處理（4 203.27 g），H處理單株鮮重最小（3 308.54 g）；H處理單株鮮重顯著大于其他處理；H處理和H處理間差異不顯著，顯著大于處理H和處理H；處理H與處理H間差異也顯著。

圖7 留樁高度對芳樟矮林單株鮮重的影響

2.4.2 留樁高度對芳樟矮林單株葉鮮重的影響

由圖8 可知，留樁高度對芳樟矮林單株葉鮮重的影響與單株鮮重顯著相似，均隨著留樁高度的增加呈現先增加后減小的趨勢。H處理單株葉鮮重最大（2 093.51g），其次是H處理（1 984.75 g）和H處理（1 972.32 g），H處理和H處理單株葉鮮重較小；H、H、H處理之間差異不顯著，顯著大于H處理（1 676.63 g）和H處理（1 793.83 g）；H處理和H處理差異不明顯。

圖8 留樁高度對芳樟矮林單株葉鮮重的影響

2.4.3 留樁高度對芳樟矮林單株小枝鮮重的影響

由圖9 可知，芳樟矮林單株小枝鮮重在隨著留樁高度的增加呈現先增加后減小的趨勢。在5 個處理當中，H處理單株小枝鮮重與H處理差異不顯著，但顯著大于H、H和H。其中，H和H處理單株小枝鮮重較大，分別為1 296.12 g 和1 267.82 g；H處理和H處理單株小枝鮮重較小，分別為975.74 g 和887.63 g。

圖9 留樁高度對芳樟矮林單株小枝鮮重的影響

2.4.4 留樁高度對芳樟矮林單株主枝鮮重的影響

由圖10 可知，H處理單株主枝鮮重最大，為1 327.35g，顯著高于其他處理；H、H、H處理單株主枝鮮重差異不顯著，均顯著大于H處理；H處理單株主枝鮮重最小，為656.16 g。

圖10 留樁高度對芳樟矮林單株主枝鮮重的影響

2.5 留樁高度對芳樟矮林得油率的影響

由圖11 可知，芳樟矮林單株葉片得油率隨著留樁高度的增加呈逐漸降低的趨勢；H處理單株葉片得油率最大（1.59%），其次是H處理（1.54%），H處理單株葉片得油率最小（1.17%），H處理與H處理得油率相差0.42%；H處理單株葉片得油率顯著高于H、H、H處理，與H處理差異不顯著。

圖11 留樁高度對芳樟矮林單株葉片得油率的影響

2.5.2 留樁高度對芳樟矮林小枝得油率的影響

由圖12 可知，不同留樁高度芳樟矮林單株小枝得油率為0.25%～0.32%。H處理單株小枝得油率最大（0.32%），H處理單株小枝得油率最小（0.25%），各處理之間單株小枝得油率差異不顯著。

圖12 留樁高度對芳樟矮林單株小枝得油率的影響

2.5.3 留樁高度對芳樟矮林主枝得油率的影響

由圖13 可知，芳樟矮林單株主枝得油率隨留樁高度的增加總體呈先增后減趨勢。在5 個處理中，H處理和H處理差異不顯著，高于H處理和H處理，顯著高于H處理，H與H處理間差異不明顯。其中，H處理單株主枝得油率最大，為0.08%；H處理得油率最小，為0.04%。

圖13 留樁高度對芳樟矮林單株主枝得油率的影響

2.6 留樁高度對芳樟矮林葉片油細胞數量和大小的影響

2.6.1 留樁高度對芳樟矮林葉片油細胞數量的影響

由圖14 可知，芳樟矮林葉片油細胞數隨著留樁高度的增加呈先增加后減少的趨勢。H和H處理葉片油細胞數量多，分別為39.07 個和38.56 個，兩者差異不顯著，顯著大于H、H、H處理；H、H和H處理間差異不明顯。

圖14 留樁高度對芳樟矮林葉片油細胞密度的影響

2.6.2 留樁高度對芳樟矮林葉片油細胞大小的影響

由圖15 可知，芳樟矮林葉片油細胞直徑隨著留樁高度的增加而增加；H處理葉片油細胞直徑最大，為35.96 μm，顯著大于其他處理；其次是H處理（34.25 μm）；H、H和H處理葉片油細胞直徑較小，分別為32.75 μm、32.39 μm 和32.77 μm，三者之間差異不顯著。

圖15 留樁高度對芳樟矮林葉片油細胞大小的影響

3 結論與討論

3.1 留樁高度對芳樟矮林萌芽特性的影響

萌芽能力強弱不僅與樹種有關，也與壞境條件、栽培密度、樹齡、留樁高度等密切相關。目前，有關杉木、巨尾桉等留樁萌芽更新技術比較成熟，取得了較多研究成果。Midgley 認為，同一個伐樁上的萌苗之間會爭奪營養，在伐樁的生長過程中，會通過自疏讓有限的資源提供給優勢個體，以保持能量的最大利用。本試驗結果表明，在留樁高度5～30 cm 范圍內，芳樟矮林的萌芽數隨著留樁高度的增加呈先增后減趨勢，萌條長度和成枝數隨著留樁高度的增加呈增加趨勢。當留樁高度為20 cm 時，芳樟矮林的萌芽數和成枝數最多；當留樁高度為15 cm時，芳樟的萌條長度最大。這與其他學者做的關于樟樹留樁萌芽特性研究結果基本一致。在對杉木的研究中發現，留樁高度為2 cm 時，萌芽條數量、基徑及高度最大，且隨著留樁高度的增加而降低，與本試驗結果差異較大，這可能與樹種差異有關。因此，以短輪伐期經營的芳樟矮林，采用20 cm 左右的留樁高度萌芽特性較好。

3.2 留樁高度對芳樟矮林生長的影響

研究表明，留樁高度對芳樟地徑和高度有明顯的促進作用，且當留樁高度5～20 cm 時，芳樟地徑和高度隨留樁高度增加而增加。這一結果與本試驗結果相似，說明一定范圍內留樁高度的提升有利于芳樟矮林的生長。韋東艷等研究發現，留樁高度對尾葉桉萌芽點數無影響，而對尾葉桉萌條數的影響有些復雜。明安剛等研究發現，不同留樁高度處理對尾巨桉萌芽林胸徑和樹高的生長沒有顯著性影響，與本試驗結果有差異。出現這一情況的原因可能是因為樹種的差異，也可能是因為采伐時間不同所造成的影響。

單株鮮重、單株葉片鮮重、單株小枝鮮重和單株主枝鮮重隨留樁高度的增加先增后減。單株鮮重、單株葉片鮮重、單株小枝鮮重和單株主枝鮮重在留樁高度5 cm 時最小，說明留樁太低可能不利于芳樟生長，究其原因可能是因為留樁太低所保留的枝葉較少，使芳樟不能充分進行有效的光合作用和呼吸作用，從而抑制了生長。留樁高度為20 cm 時，芳樟矮林單株鮮重、單株葉鮮重、單株小枝鮮重和單株主枝鮮重最大，且生長狀況要明顯優于其他處理。由此可知，留樁高度20 cm，有利于芳樟矮林生物量的增長，是芳樟矮林較為適合的留樁高度。

3.3 留樁高度對芳樟矮林得油率的影響

精油為次生代謝產物，其形成、積累和轉化與植物的遺傳、生理活動和環境條件等因素密切相關。本試驗結果表明，芳樟矮林葉片中得油率顯著高于小枝和主枝，可能是由于葉片是光合作用的主要部位，新陳代謝旺盛，葉片油細胞數量多，有利于積累精油。因此，在芳樟矮林作業中，提高葉片精油含量是高產的關鍵。此外，芳樟矮林單株葉片得油率隨著留樁高度的增加呈逐漸降低的趨勢，留樁高度對小枝和主干的得油率影響不明顯，這可能是由于留樁高度促進芳樟矮林單株葉片生物量增長的原因造成的。

油細胞數量和大小很大程度上決定精油含量。本試驗結果表明，留樁高度對芳樟矮林葉片油細胞大小和密度影響顯著，葉片油細胞數量隨留樁高度的增加先增后減，葉片油細胞大小隨留樁高度的增加而增大。