銀杏樹冠結構對主干直徑和干形的影響

曹永富 ，李廣云 ，張 靖

（1.臨沂市森林濕地保護中心，山東 臨沂276000；2.山東省林業監測規劃院，山東 濟南250014）

國內外許多研究者認為，樹冠大小和分枝結構直接影響林木的同化作用，同時影響樹木的干形及材種出材量；各種經營措施直接影響樹冠的發育，故樹冠變量有助于解釋樹木生長的結果[1,2]。在用材林定向培育中，修枝是調節干形、提高材質的重要環節，但對調控機理一直缺乏研究，使修枝過程只能按經驗進行，影響林木定向培育的效果[3-5]。早在20世紀60年代，國外在針葉樹形成層發育研究中，就發現了環境（林木的內部與外部環境）的重要影響，并且提出通過營林措施改善林木的木材質量，用調控林分密度、樹冠枝下高度的方法改善樹干的通直度與尖削度，但在闊葉樹中研究很少，對于主干與分枝生長量的分配問題尚不清楚。為了探討闊葉樹樹干和分枝直徑生長量的分配機理，筆者研究了銀杏人工林樹冠配置以及主干、側枝直徑的變化與主干各層直徑增量的關系，為銀杏人工林的人工修枝與密度調控提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

該研究選取郯城縣港上鎮一個農戶種植的19年生的銀杏實生雄樹，株行距5m×5m。其立地條件、營林措施一致。2019年2月下旬選取樣地內具有明顯層次、主干通直的單株進行每木檢尺，分別測量其胸徑、樹高、冠幅、枝下高和所有一級測枝基徑、數量等。

表1 樣木基本信息

1.2 方法

2019年2月下旬選取樣地內具有明顯層次、主干通直的單株進行每木檢尺，用胸徑尺測定胸徑及主干層間中心處直徑，測高儀測定樹高，用皮尺測定入選單株的枝下高和冠幅，用標桿測定一級側枝長（枝基徑到枝頂端的距離），用數顯卡尺測定一級側枝基徑（距主干上著生點5cm處），用皮尺測定垂直方向上兩層一級側枝間的距離（上下兩層中每層最粗側枝間的距離），調查各層內一級側枝枝 （基徑>2.5cm）數量。

樹干平均尖削度各測點將樹干分成了若干區段。各區段兩端直徑差值的和與區段個數的比值,稱作平均尖削度。用A、B、C… 表示樹干由下向上各測點的直徑，n為區段個數,則

側枝直徑與主干形變的測定：在主干的分枝部位,分別測量各分枝的直徑（距分叉5cm）與上下層中心的主干直徑，用直徑平方值分析斷面積的變化。設分枝上下層主干直徑分別為D1與D2，某一層分枝直徑分別為R1、R2、… 。用x代表各分枝斷面積和，y代表主干上下層斷面積之差。則

用回歸分析方法分析x與y的關系。

2 結果與分析

2.1 枝條數量分布

銀杏的一級側枝表現出極強的層次性生長，且在主干上一年生長一輪。如表2所示，各單株的一級枝數量在樹冠垂直方向上的分布基本上是隨著樹冠高度的增加呈現“一年小一年大”的波動式變化。在主干上基徑大于2.5cm的一級側枝數量基本都是1～5根，這種規律是符合林木生長規律的。從各層間一級側枝數量的變異系數來看，其值最大的有52.49%，最小的也有24.8%，這說明各層間一級枝數量差異明顯。整株樹的一級枝的總數不同單株間存在顯著差異（p＜0.05）。而所有單株一級側枝（枝基徑大于2.5cm）的數量約有18根。

表2 一級側枝數量在樹冠垂直方向的分布

2.2 一級側枝在主干上的分布

如表3所示，不同單株的不同輪層的側枝距地面高度存在顯著差異（p<0.05），例如第一側枝距地面最低的4號單株，其枝下高僅為1.3m，而最高的9號單株，達到3.3m。銀杏各單株的枝下高約為2.05m，層間距在0.58-0.82m之間，表明每一年銀杏的高生長相當。結合每輪側枝數量來看，某層側枝數量少時，該層上方的層間距較高；反之，某層側枝數量多時，該層上方的層間距較低。

2.3 一級側枝基徑分布

如表4所示，在樹冠垂直方向上一級側枝的基徑隨著樹冠的高度增加呈現“升高-降低”的變化趨勢，其中在樹冠中部的一級側枝的基徑較大。從變異系數來看，各單株間各層的變異系數大小也不一樣，說明一級側枝基徑在樹冠垂直方向的分布的差異在各單株間存在差異。

2.4 一級側枝分布對主干不同位置處直徑、斷面積的影響

樹冠分布影響著樹干直徑的垂直分配。銀杏樹冠中競爭枝的出現，嚴重影響主干直徑的生長，表現為競爭枝以上的直徑變細。如表5所示，每一輪的側枝均使該層側枝上部主干不同程度地變細，幅度范圍為8.7%～13.4%，同樣使該層側枝上部主干斷面積不同程度地縮小，幅度為15.6%～25.4%。

2.5 一級側枝分布對主干干形的影響

由一級側枝數量、粗度及其在主干上的位置引起的樹干直徑與區段材積的不均勻分配，必然導致樹干形狀的變化。由表6所示，隨著一級側枝層次的上移，側枝層使胸高形率呈現縮小的變化趨勢。所有單株的不同層間處胸高形率y均值與層數x間存在顯著負相關，表現為y＝-0.0756x+0.9723（R2＝0.998）。不同單株間平均尖削度存在顯著差異（p＜0.05），其中4號和6號單株的平均尖削度較大，而2號和8號單株的較小。

表3 一級側枝在在樹冠垂直方向的分布

表4 一級側枝基徑分布

2.6 側枝直徑與主干形變的關系分析

銀杏樹冠中競爭枝的出現，嚴重影響主干直徑的生長，表現為競爭枝以上的直徑變細。這里提出了一個問題，側枝的直徑生長是否影響主干直徑，兩者之間是否存在數量關系。用2種回歸方程分析了某層各分枝斷面積和最粗分枝斷面積 (x)與主干該層上下斷面積差(y)的關系(表4)，其中以多項式模型較優。據此推測，一級側枝直徑生長影響著主干上下部直徑增量的分配。不同側枝層對其主干上下斷面積差的影響規律不同，其中第1、第3、第4、第5分枝層的最大側枝斷面積對y的影響存在最大效應，分別在 x1=12.20cm2、x3=25.72cm2、x4=29.15cm2、x5=26.22cm2時，即最大側枝直徑分別為3.50、5.07、5.40、5.12cm時對主干該層上下斷面積差達到最大值 ， 分 別 為 135.04cm2、54.00 cm2、60.39 cm2、40.36 cm2。而第2層分枝層的最大側枝斷面積對y的影響存在最小效應，即當x2=16.39cm2，或最大側枝直徑為4.05cm時，y=42.89cm2。由此可見，控制側枝的粗度，適時對其進行整修修剪可以改善主干的形變。

表5 一級側枝分布對主干不同位置處直徑、斷面積的影響

表7 主干與側枝斷面積的關系分析

3 結論與討論

本研究結果表明，由于主干上枝條分布的層性和不均衡，導致了主干不同部位生長量分配的差異。隨著樹冠高度的增加，各單株的一級枝數量在樹冠垂直方向上的分布呈現“一年小一年大”的波動式變化。一級側枝層的層間距在0.58～0.82m之間，即每一年銀杏的高生長相當。結合每輪側枝數量來看，一層側枝數量少時，該層上方的層間距較高；反之，一層側枝數量多時，該層上方的層間距較低。造成上述結論的原因在于：側枝枝條層性及每側側枝數的分布格局的變化，是光合產物和激素物質在樹干中形成不均勻的分配所導致樹干的不均勻生長[6,7]。按照這一原理，人們可以通過修枝來調節枝條的分布，從而影響生長量的分配，達到改良干形的目的[3,7]。

人工林樹冠上不同層次的一級側枝及其數量和基徑的差異引起的主干直徑與材積的不均勻分配，導致樹干形狀發生變化[6,8]。一級側枝的基徑隨著樹冠的高度增加呈現“升高-降低”的變化趨勢，且樹冠中部的一級側枝的基徑較大。每一輪的側枝均使該層側枝上部主干不同程度地變細。隨著一級側枝層次的上移，側枝層使胸高形率呈現縮小的變化趨勢。一級側枝直徑生長影響著主干上下部直徑增量的分配。上述結果說明，銀杏樹冠中競爭枝的出現，嚴重影響主干直徑的生長，表現為競爭枝以上的直徑變細。所以控制側枝的粗度應當成為銀杏、或者用材林樹種的干形改良與修枝的重要內容，或者一級側枝粗度顯著影響干形、胸高形率時應及時的修除之[3,9]。