柚木人工林伐樁萌芽更新規律研究

楊保國，曾 莉，黃旭光，韓雪蓉，郝 建，莫世宇，鄒海龍，陳建全

（1.中國林業科學研究院熱帶林業實驗中心，廣西憑祥 532600；2.廣西壯族自治區國有高峰林場，廣西南寧 530001；3.廣西壯族自治區生態環境監測中心，廣西南寧 530028）

伐樁作為木材生產的剩余物，具有一定的經濟和生態價值[1]。伐樁的萌芽更新對于種子更新十分困難、萌芽更新能力強的樹種的繁殖十分有效，可提高樹種的經濟價值和生態價值。目前，萌芽更新在桉樹（Eucalyptusspp.）[2-3]、杉木（Cunninghamia lan?ceolata）[4-5]、楊樹（Populus simonii）[6-7]和栓皮櫟（Quercus variabilis）[8-9]等樹種的林木生產中廣泛應用，對間伐和皆伐跡地的森林恢復、苗木培育、森林生態系統恢復以及人工林經營中具有指導作用[10-11]。

柚木（Tectona grandis）是一種名貴的熱帶硬木用材樹種，紋理美觀、耐腐性強，心材呈黃褐色或暗褐色，具有很高的經濟價值，可用于制作高級家具、裝飾材料、樂器及車船等[12-13]。柚木的輪伐期為50 ～60年[14]，但Bhat 等[15]認為輪伐期縮短至20～30年可能會更適合柚木市場；非洲一些地區的輪伐期更短（約6年），得到的小徑材可用于建筑或其他用途[16-17]。研究表明，萌芽更新可使柚木在前期快速生長，并加快心材形成，可提高木材的性能和價值，使小徑材有更廣闊的用途[18-19]。

我國柚木人工林種植面積達3.5 萬hm2[20]，林分間伐或皆伐后，可利用伐樁的萌芽更新快速高效生產柚木小徑材。本研究以桂西南地區10年生柚木人工林間伐后伐樁萌條為研究對象，研究伐樁基徑和高度對萌芽更新（萌條基徑、高度和數量）的影響，以期為柚木小徑材快速培育及人工林更新提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區位于中國林業科學研究院熱帶林業實驗中心（106°41′ ～ 106°59′E，21°57′ ～ 22°16′N)，屬南亞熱帶濕潤、半濕潤季風氣候，海拔130～680 m，年均氣溫21.6 ℃，年均降水量1 200～ 1 500 mm，年均蒸發量1 261 ～ 1 388 mm，年均相對濕度80% ～84%。土壤由石灰巖、頁巖、砂巖和中酸性火山巖發育而成，土層厚度≥60 cm，pH 值4.5 ～ 7.5，腐殖質層厚5～10 cm。

研究對象是2008年種植的柚木人工林，面積約3.3 hm2。2017年12月，根據林分狀況進行不同強度的間伐，平均間伐強度為35%，間伐前林分平均胸徑為17.95 cm，平均樹高為15.9 m，林分平均密度為680 株/hm2；間伐后林分平均胸徑為19.36 cm，平均樹高為17.1 m，平均保留密度約410株/hm2。伐樁的高度和直徑差別較大。

1.2 研究方法

2018年6月，設置立地條件基本一致的4 塊20 m × 30 m 的標準樣地，對萌芽的伐樁進行編號，共162 個。伐樁直徑和高度采用鋼卷尺測量（精確至0.01 cm），伐樁直徑為5～ 30 cm，伐樁高度為0～25 cm；記錄伐樁的萌芽數量，每條萌芽的高度采用鋼卷尺（精確至0.01 cm）測量，基徑采用游標卡尺（精確至0.01 mm）測量。

根據伐樁在各徑級的數量分布，以5 cm 為區分單位，劃分為5 cm ≤D1<10 cm、10 cm ≤D2<15 cm、15 cm ≤D3<20 cm、20 cm ≤D4<25 cm和25 cm ≤D5<30 cm 5個等級[21]，各徑級伐樁數量基本一致。分別統計不同徑級等級伐樁上的萌條數量，測量基徑和高度，計算平均值，分析伐樁直徑與萌條生長的關系。

根據伐樁在各高度上的數量分布，以5 cm 為區分單位，由于高度>15 cm 的伐樁較少，因此劃分為0 ≤H1< 5 cm、5 cm ≤H2< 10 cm、10 cm ≤H3< 15 cm、15 cm ≤H4≤25 cm 4 個等級，各高度等級伐樁數量基本一致。分別統計不同高度等級伐樁上萌條數量，測量基徑和高度，計算平均值，分析伐樁高度與萌條的關系。

1.3 數據處理

采用Excel 和SPSS 20.0 軟件進行統計分析，采用單因素方差分析和Duncan 多重比較進行差異性分析；采用Sigmaplot 10.0軟件繪圖。

2 結果與分析

2.1 伐樁徑級對萌條生長的影響

D1徑級的萌條平均基徑和平均高度均顯著低于其他徑級（P<0.05）（圖1a～b）。萌條平均基徑表現為D5（18.46 mm）> D3（18.26 mm）> D4（17.91 mm）>D2（17.32 mm）> D1（13.83 mm），D5徑級的萌條平均基徑分別比D3、D4、D2和D1徑級高出1.10%、3.07%、6.58%和33.48%；萌條平均高度表現為D5（1.56 m）>D4（1.51 m）>D3（1.48 m）>D2（1.40 m）>D1（1.19 m），D5徑級的萌條平均高度分別比D4、D3、D2和D1徑級高出3.31%、5.41%、11.43%和31.09%。兩者均隨伐樁徑級增大呈增大趨勢。

圖1 不同伐樁徑級對萌條生長的影響Fig.1 Effects of different stump diameter classes on sprout growth

不同伐樁徑級的萌條數量差異極顯著（P<0.01）（圖1c）。萌條數量隨伐樁徑級的增大而增加，表現為D5（8.73 條）> D4（7.96 條）> D3（6.26 條）> D2（4.80 條）> D1（4.00 條），D5徑級的萌條數量分別比D4、D3、D2和D1徑級高出9.67%、39.46%、81.88%和118.25%。

不同伐樁徑級間萌條的最大基徑和最大高度均差異極顯著（P<0.01）（圖1a～b），均隨伐樁徑級的增大而增大，萌條在D5徑級的伐樁生長最佳，最大基徑和最大高度分別為27.67 mm和2.07 m。

2.2 伐樁高度等級對萌條生長的影響

萌條平均基徑和平均高度在不同伐樁高度等級上差異不顯著（圖2a～b）。萌條平均基徑表現為H3（18.94 mm）> H2（17.86 mm）> H1（17.29 mm）> H4（14.93 mm），H3高度等級的萌芽平均基徑分別比H2、H1和H4高出6.05%、9.54%和26.86%；萌條平均高度表現為H3（1.58 m）> H2（1.48 m）> H1（1.38 m）>H4（1.27 m），H3高度等級的萌芽平均高度分別比H2、H1和H4高出6.76%、14.49%和24.41%。兩者均表現為隨伐樁高度增加先增加后減少。

萌條數量在各伐樁高度等級上差異顯著（P<0.05）（圖2c）。萌條數量隨伐樁高度增加呈減少趨勢，表現為H1（9.20 條）>H3（8.16 條）>H2（6.52 條）>H4（5.29 條），H1高度等級上的萌條數量分別比H3、H2和H4多出12.75%、41.10%和73.91%。

不同伐樁高度等級間萌條最大基徑和最大高度均差異不顯著（圖2a ～ b），H3高度等級的萌條最大基徑和最大高度分別為27.44 mm和2.04 m。

圖2 不同伐樁高度等級對萌條生長的影響Fig.1 Effects of different stump height classes on sprout growth

2.3 萌條基徑、數量和高度的相關性

同一伐樁上萌條數量、基徑和高度的相關分析表明，萌條數量與基徑（R=-0.237，P<0.01）呈負相關，但相關性較弱，與高度（R= 0.022，P> 0.05）無相關性（圖3a～b）。萌條基徑與萌條高度呈極顯著正相關（R= 0.793，P< 0.001），說明萌條基徑越大，萌條高度越高（圖3c）。

圖3 萌條基徑、數量和高度的相關分析Fig.3 Correlation analysis among sprout base diameter,number and height

3 討論與結論

3.1 伐樁徑級對萌條生長的影響

研究表明，伐樁徑級對萌條平均基徑、平均高度和數量的影響顯著或極顯著。萌芽平均基徑和平均高度均隨伐樁徑級的增加而增加，這可能與被砍伐前個體的生長狀況及伐樁積累的營養物質有關[22-23]。伐樁直徑小，其伐前個體較小，根系發育不完全，能夠提供的養分和水分有限；伐樁直徑大，其伐前個體較大，積累給萌條生長利用的營養物多；McPherson 等[24]研究表明伐樁中的營養物質在萌芽更新時不斷被消耗，也證實了這一可能性，與黃世能[25]的研究結果一致，而荊濤等[26]和王冉等[7]的研究結果表明萌條平均基徑和平均高度與伐樁直徑無關，也有研究表明杉木的萌條平均基徑和平均高度隨伐樁徑級的增大先減小后增大[9]，這可能與樹種特性有關。萌條生長主要是依靠伐樁中的營養物質，不同樹種貯存的營養物質不同，其伐樁萌條生長情況不同[21,27]。

萌條數量隨伐樁徑級的增大而增多，這是因為伐樁徑級大，貯存的營養物質多，萌條休眠時獲得較多營養，有利于萌條數量增加，這與Kwame 等[28]和荊濤等[26]的研究結果相同；但與栓皮櫟和歐洲白樺（Betula pendula）等樹種的研究結果不同[9,22]。Lockhart 等[29]認為伐樁徑級越大，樹皮越堅硬，休眠芽沖破樹皮的阻力也越大，萌條數量越少。本研究的伐樁直徑為5～30 cm，在更大徑級的伐樁中萌條數量可能會減少，這需要進一步研究。

3.2 伐樁高度等級對萌條生長的影響

本研究表明伐樁高度對萌條平均基徑和平均高度的影響不顯著，均表現為隨伐樁高度增加先增加后減少。這與薛瑤芹等[9]發現栓皮櫟萌條基徑和高度隨伐樁高度增加而增加，陳夢俅等[5]發現伐樁高度對杉木萌條基徑和高度有顯著影響的研究結果不同，可能與樹種生長特性[21,27]等因素有關。本研究中高度≥15 cm的伐樁數量較少，更高伐樁的萌條生長是否更優，仍需進一步研究。

萌條數量隨伐樁高度的增加呈減少趨勢，這與Kwame 等[28]、荊濤等[26]和李景文等[21]的研究結果一致，但也有研究表明伐樁高度對萌條數量的影響不顯著[9,30-31]。這可能與樹種生長特性[21,27]、收獲季節和年齡[32]、伐樁周圍環境及鄰體競爭[8,33-34]等多因素綜合作用有關。

3.3 萌條基徑、數量和高度的相關性

Midgley[35]認為萌條生長需要消耗大量資源，產生較多萌條雖能提高更新成功率，但也可能影響萌條的高生長。趙睿等[36]和薛瑤芹等[9]的研究表明，萌條高度隨著萌條數量的增加而增加，本研究中萌條高度與數量無相關性，可能是由不同物種的生長特性差異導致[36]。本研究中，萌條基徑與數量呈負相關，呈隨萌條數量增加而減小的趨勢，這與薛瑤芹等[9]的研究結果類似。但隨著萌條生長時間的增加，這種關系是否會變化，還需進一步研究。

伐樁基徑為25～ 30 cm 時，10年生柚木伐樁萌條的基徑、高度和數量表現最優；伐樁高度為10 ～15 cm 時，伐樁萌條的基徑和高度表現最優；伐樁高度為0 ～ 5 cm 時，萌條數量最多。在快速培育高價值小徑材時，應盡量使用較大基徑、高度為10 ～15 cm 的伐樁，同時加強管理，每個伐樁應保留少量生長優質和旺盛的萌條，以減少競爭，形成資源的再分配，從而實現生產目標。