林木整枝技术研究现状及趋势

摘要：  对目前的林木自然整枝预测模型和影响因子、人工整枝对林木生长的影响、整枝强度划分等级及表征指标应用现状进行综合整理分析的结果表明：①国内目前的自然整枝规律和人工修枝技术研究主要集中于速生树种和用材林，缺乏对天然林尤其是次生林的研究。需要对生态公益林自然整枝规律、恢复次生林自然整枝能力以及人工整枝技术、创新构建符合生产的整枝强度指标等方面进行深入研究。②对自然整枝规律及机理性研究有待深入。需要研究分枝特性、枝条生长规律、形成枯枝和脱落动态变化与林木年龄增长的关系，建立整枝理论技术和实用技术体系，从而指导林业生产。重点是根据不同经营目标，针对不同区域、林种、树种、林分结构的林木，找到形成枯枝脱落的时间规律、表征整枝强度的指标及变化规律，林分结构因子与整枝强度间的动态变化关系等。③平衡自然整枝与人工整枝，通过调整优化结构，促进伴生树种对目标树的自然整枝，进而有效提升自然整枝能力，减少人工整枝成本。

关键词：  自然整枝;  人工整枝;  整枝强度;  天然林;  人工林

中图分类号：   S 53. 51 + 8                  文献标识码：   A                  文章编号：1001 - 9499（2019）05 - 0054 - 05

1 整枝技术研究现状

1. 1 自然整枝

自然整枝[ 1 - 3 ]是指林木在自然环境中，随着林龄的增长和林分的郁闭，林冠下层的枝条因受光不充分、光合作用趋于减弱、营养供应不足，而逐渐出现枯萎死亡和脱落的现象。它是林木适应生长环境的具体反映，其能力大小与林木特性、林分密度和林木生长状况有关，可直接影响木材质量。整枝能力强时，形成的木材节少，木材质量高，利用率也高;整枝能力弱时，形成的木材节多，木材质量差，利用率也低[ 4 ]。目前，对刺槐[ 4 ]、华北落叶松[ 6 ]、欧洲赤松[ 7 ]、西南桦[ 4 ]、欧洲山毛榉[ 8 ]、兴安落叶松[ 9 ]、杉木[ 10 - 11 ]等树种的自然整枝能力开展了广泛的研究。

自然整枝和林木分枝习性是人工整枝的理论基础[ 12 ]。在合理的林分密度和经营措施下，大多数林木具有较强的自然整枝能力。但是不少专家认为枝条脱落和自然整枝在愈合不好时，会产生死节和孔洞，从而影响木材质量，导致木材缺陷[ 2 ， 13 ]。林木枝条的枯死与林分密度有直接关系，一般情况下，林分越密自然整枝越早，枯枝直径也比较细[ 12 ]，越容易脱落。孙洪刚等[ 11 ]认为，造林密度越大，杉木人工林自然整枝越早，整枝强度也越大。王华田等[ 5 ]认为，林分密度对刺槐无性系人工林自然整枝的影响很大，林分密度越大，枯枝数量越多，自然整枝率就越高。刘世芳[ 6 ]研究华北落叶松天然林林冠生长后认为，树高与自然整枝高度紧密相关，是影响林冠垂直变化的主要因子之一。

除此之外，还有不少学者通过拟合各种模型来揭示林木整枝规律。目前主要围绕华北落叶松天然林[ 6 ]、杉木人工林[ 10 ]、兴安落叶松天然林[ 9 ， 14 ]、落葉松人工林[ 15 ]等，研究建立了自然整枝高度[ 6 ]、自然整枝强度[ 10 ]、树冠生长[ 9 ]、枝下高[ 14 ]、枝条生长[ 15 ]的模型。

1. 2 人工整枝

人工整枝是指人为地去除树冠下部的枯枝及部分活枝的抚育措施，18世纪开始就被关注[ 16 ]。目前，主要围绕刺槐[ 7 ]、油松[ 17 ]、杨树[ 18 ]、泡桐[ 19 - 20 ]、桉树[ 2 ]、杉木[ 21 - 22 ]、红松[ 12 ]等树种，就无节材修枝技术方面开展了深入研究。诸多专家认为，不仅人工林自然整枝差，不少天然林自然整枝也差，均是需要修枝抚育的对象[ 3 ]。人工整枝是中幼龄林的一项重要抚育措施，通过整枝可促进林木生长、减少林木节疤、提高树干圆满度、增加木材优材率[ 12 ]。节子（死节和活节）是影响木材外观等级的主要因素，树冠是影响林木生长的重要因素，且林木材积与冠长呈显著正相关[ 23 - 24 ]。因此，通过合理的人工整枝技术措施，可培育高品质无节材，保留合适的冠长，这是应对木材质量问题的关键措施之一[ 2 ]。

人工整枝对林木生长的影响因立地条件、树种、林龄、修枝强度和修枝方法而异[ 18 ]。多数学者认为人工整枝能够增加林分的透光度和生长空间，改善受光条件，促进光合作用，降低树干尖削度，提高木材材质，增加树干圆满度[ 2 ]。宫会娟[ 12 ]研究认为，人工整枝可有效地消除红松林木的死结、减少活结、增加木材中的无结部分，进而提高红松树干的圆满度和木材等级。程朝阳[ 25 ]认为，人工整枝对杉木生长有显著影响，在合理的条件（立地条件、林龄、林分密度）下，通过合理的整枝方法和整枝强度，可以促进杉木生长。从整枝效果看，杉木以10 cm（树干直径）的修枝强度最好，但随着整枝强度的增大，其树高、胸径和冠幅生长均明显下降。周章义等[ 17 ]研究认为，合理整枝能提高油松的光合强度、树势和抗虫性。过度整枝一次，对油松生长没有不良影响，继2～3年过度整枝后，其生长量显著下降。刘敏等[ 25 ]研究辽西樟子松林人工整枝后认为，整枝强度对樟子松胸径生长影响较大，强度适当时会显著促进胸径生长。

1. 3 整枝强度指标

整枝一般分为弱度整枝（修枝后保留树冠占全树高的2/3）、中度整枝（保留1/2）和强度整枝（保留1/3）三级[ 1 ]。目前，评判整枝强度的指标有：冠高比、枝下高、树干直径、树冠比率、整枝高度、保留轮枝数、修除枝基部断面积占全部枝基部断面积的百分数等指标，其中以整枝高度与树高比或用树冠的长度与树高比（冠高比）作为整枝强度的常用指标[ 1 ， 12 ， 25 ]。但在实际生产当中，因林木生物学特性的差异，使采用的指标多样化。

林木枝下高既是冠长与其占树高比例大小的指标，也是林木自然整枝好与差的直接表现。马利强等[ 14 ]认为，死枝下高是代表自然整枝好与差的因素之一，随着树高的增长，死枝下高也逐渐增长。方升佐等[ 18 ]研究整枝强度对杨树人工林生长的影响时，将整枝强度分为弱度整枝（修去树高1/3以下的枝条）、中度整枝（修去树高1/2以下的枝条）和不整枝3个水平，并认为整枝高度视培育材种及经济上的可行性而异。马赤军[ 10 ]研究人工杉木中幼林经营技术后认为，自然整枝达到树高的1/3时，应进行抚育间伐。张二亮[ 26 ]研究蒙古栎近自然经营技术认为，自然整枝超过树高的1/3时，应进行透光疏伐;为培育优质的无节良材，人工修枝高度为树高的1/3～1/2。刘敏等[ 25 ]研究认为，在辽西的沙区和山地丘陵区的樟子松人工林的培育中，人工整枝强度以冠高比为1/2～2/3最佳，1/3强度的人工整枝会抑制胸径与树高的生长。周章义等[ 17 ]研究过度整枝对9～10年生油松的影响时，将过度整枝强度分为4个等级：过度整枝（只留2轮）一次，以后不再整枝;连续2年和3年过度整枝，每年均留2轮枝;不整枝等。王保平等[ 19 - 20 ]研究泡桐整枝强度时，采用了整除枝基部断面积占全部枝基部断面积的百分数指标。程朝阳[ 24 ]在研究杉木人工林修枝技术时，将整枝强度以修枝林木树干的直径（6、8、10、12 cm）为基准，分为4个等级，修去基准点以下的全部枝条。李跃华[ 21 ]研究杉木无节良材培育技术时，修枝强度指标采用了冠高比（树冠保留长度与树高之比），并认为冠高比应控制在1/2左右。孙洪刚等[ 11 ]研究杉木人工林自然整枝时，整枝强度指标采用了树冠比率（树冠长度/树高），且研究认为，在杉木人工林自然整枝发生后，树冠比率不断减小，当树冠比率降低到0.40以后，造林密度对自然整枝的作用明显减弱;当树冠比率减小到0.30 时，林分开始自疏。王保平等[ 19 ]研究3年生整枝接干泡桐最适整枝强度后认为，泡桐整枝后保留下层3～6枝具有相对较长的速生期和生长期。王保平等[ 20 ]研究2～5年生未接干泡桐修枝技术认为，最适宜的修枝强度为50%～70%、保留下层2～3轮侧枝。王华田等[ 4 ]研究刺槐无性系人工林认为，密度大的林分人工疏枝宜早、强度要大，密度小的林分则反之。

2 问题及趋势

2. 1 加大天然林整枝技术研究

天然林是我国森林资源的主体，随着全面停止天然林商业性采伐政策的实施，人工整枝在内的抚育经营成为天然林经营管理的首要任务之一，也是提升森林质量、优化林分结构和功能的重要措施。林木整枝情况是确定林分抚育间伐开始期以及评价间伐效果的重要依据。目前的研究主要围绕提升用材林材质，探讨自然整枝及人工整枝的技术问题，而对天然林尤其是次生林的自然整枝规律缺乏深入研究，亟待加强该领域的研究，其中需要重点研究生态公益林的自然整枝规律以及人工整枝技术，如何恢复人为干扰严重的次生林自然整枝能力等问题，从而为天然林抚育经营提供技术支撑。

2. 2 加大自然整枝规律及机理性研究

林木枝条生长特性及自然脱落规律是当前需要深入研究的课题。自然整枝是林木个体生长好与差、林分结构是否合理的重要表征指标，也是影响森林景观质量的主要要素之一，自然整枝良好有利于提高景观的美景度[ 27 ]。研究树木的分枝特性[ 8 ]有助于了解枝条的生长发育情况，可以为森林经营者提供合理的经营决策，特别是对人工整枝措施的开展，具有重要的指导意义[ 16 ]。目前，对自然整枝规律及机理性研究有待深入，需要根据不同经营目标，针对不同林种、林龄、林分结构的林木自然整枝的开始时间、其表征指标、整枝强度变化规律进行研究，这是林木自然整枝技术的关键性问题，对人工林整枝具有重要指导意义，需要长期定位观测研究。对人工林整枝而言，首先要清楚人工林经营树种的自然整枝规律，才能科学地确定其整枝模式[ 11 ]。人工整枝的开始时间是整枝技术的一个关键因素，只有在科学合理的时间开始，才能达到减少干材上树节的目的。一般以林分郁闭、树冠下出现枯枝作为开始整枝年龄的标志[ 16 ]，但是不同结构、林龄、密度的林分，出现枯枝的时间有较大差异，这对准确掌握人工整枝时间来说具有不小的挑战，应从天然林自然整枝規律中，掌握机理性技术。因此，在林分的不同生长阶段，结合林分密度和年龄，以及个体生长情况，应具备与其相适应的整枝技术，这样才能为人工整枝提供理论依据和实践指导。

2. 3 建立自然整枝技术体系

目前，自然整枝规律以及人工整枝技术研究，主要集中于速生树种和用材林，因此需要扩大研究范围。不同树种分枝特性、树冠生长特点及自然整枝规律不同，自然整枝开始的时间及整枝强度随着年龄的增加将会动态变化且具有差异性。因此，应首先深入研究他们的生物学特性，在掌握不同区域、不同树种、不同林分密度、不同林龄阶段的林木自然整枝规律的基础上，提炼出相适应的整枝技术，再研究建立整枝理论技术体系，为人工林抚育经营和人工整枝技术提供技术参考和指导。除此之外，也应根据林种、树种、林木生长指标，提出合理的整枝时间、强度和方法等具体技术措施，从而建立简单易行的实用技术，形成操作层面的整枝技术体系，达到指导林业生产的目的。

在目前的研究中，所采用的整枝强度指标有多样，为林业生产中的实际操作带来许多不便，需要创新整枝强度指标，构建符合生产需要的整枝强度指标。整枝应介入林龄因素，更准确掌握自然整枝时间，为人工整枝提供技术指导。如马赤军[ 10 ]建立了杉木人工林自然整枝强度与林分年龄、林分密度的关系式等。还需要确定林木随年龄的增长，其枝条的生长规律、分枝特性、形成枯枝和脱落的动态变化等。研究重点是林分密度、胸径、树高、林龄与整枝强度间的动态变化关系;枝条生长规律、形成枯枝脱落的时间规律、自然整枝强度变化等。

2. 4 调整林分结构，提升自然整枝能力，减少人工整枝成本

如何有效平衡林木自然整枝与人工整枝，提升自然整枝能力是下一步重点关注的技术问题。郝建等[ 16 ]认为，在适当的时间，人工整枝可以避免自然整枝形成死节。Makinen H[ 6 ]认为，通过推迟间伐时间加强自然整枝的方法，来增加无节良材产量的办法是不可取。Sebastian H等[ 28 ]研究人工整枝和自然整枝对欧洲白蜡和欧亚槭的影响后认为，人工整枝较自然整枝明显能够缩短切口（枝条脱落处）愈合时间、减小创伤面积。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临的重要课题。

整枝不是一个粗放的工作，而是一个非常精细的实践措施[ 2 ]。人工整枝技术是一项用材林的集约经营措施，需要耗费大量的人力物力，成本较高。因此，可通过合理调节异龄混交的林分结构，促进伴生树种对目标树的自然整枝，减少人工整枝投入[ 16 ]，这需要从林分结构入手，优化林分结构，搭配合理的树种，充分利用种间关系，以提升自然整枝能力，减少人工整枝成本。

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第1作者简介：  玉宝（1976-），  男，  博士后，  研究员，  研究方向：  森林培育理论与技术;  森林可持续经营理论与技术;干部教育培训理论与技术等。

收稿日期： 2019 - 04 - 11

（责任编辑：   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