祁连圆柏伐桩新生植株构建和产种特性

李生月，陵军成

(1.甘肃祁连山国家级自然保护区管理局祁连自然保护站，甘肃 天祝 733000；2.甘肃省天祝县林业工作站，甘肃 天祝 733299)

祁连圆柏(SabinaprzewalskiiKom)是我国特有树种，因其抗旱、抗寒、耐瘠薄，被广泛应用到西北干旱半干旱区荒山造林和城市园林绿化中。祁连圆柏材质坚硬、纹理细腻且耐腐，是做家具的上等材料[1]。在祁连山林区，祁连圆柏位居青海云杉(PiceacrassifoliaKom)之后，是第二建群树种，呈斑块状分布于阳坡、半阳坡，其面积、蓄积量分别占全林分的9.1%、3.0%。伐桩及相关技术在森林更新培育[2]、品种更新换代[3]、产业培育[4]、病虫害防治[5]等方面都有积极作用，在杨树(PopulusL.)[6]、桉树(EucalyptusrobustaSmith)[7]、刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)[8]等树种上应用较多，但在祁连圆柏上的应用和研究较少。

祁连圆柏种苗主要依靠种子进行实生苗繁育，采种林产种量、种子质量和种子成本都会影响苗木质量和苗木产业发展。祁连圆柏采种林自然条件下树体高大，采种和病虫害防治困难，且树冠内部枝条因光照不足干枯死亡，结果能力大小年交替出现，致使产种量和种子质量难以提高。本试验为了降低祁连圆柏采种林树高，对多年生采种林实施皆伐更新，利用再生植株实施矮化培育，培养新的丰产树形。研究祁连圆柏不同采伐时期和伐桩高度组合对植株再生能力、树高、冠幅、产种量和种子质量的影响，以期筛选出最佳组合，为祁连圆柏采种林矮化培育提供技术指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

伐桩调查地：该地位于祁连山东段北麓天祝藏族自治县石门镇小石门沟，37°16′N、102°12′E，海拔2450 m，属大陆性高原季风气候，年均气温2 ℃，年均降水量365 mm，其中60%分布在6—9月，年无霜期125 d，≥10 ℃的年积温900 ℃。土壤为山地棕褐土，pH 7.6。

种子播种地：该地位于祁连山国家级自然保护区华隆自然保护站石门苗圃，为石门河沿岸峡谷盆地，海拔2480 m。属大陆性高原季风气候，年均气温3 ℃，年极端最高气温32.4 ℃，最低气温-15 ℃。年均降水量400 mm，年蒸发量1800 mm左右。土壤为沙壤土，土层深厚，灌溉方便，交通便利。

1.2 试验材料

试材为20年生的祁连圆柏人工采种林，栽植密度为625株·hm-2，株行距4 m×4 m，株高7～8 m，冠幅4～5 m，因树体高大，给采种和病虫害防治等管理带来诸多不便。2014年为了方便人工采种，提高产种量和种子质量，对其进行矮化更新改造。

1.3 试验方法

试验共设4个采伐时期(A)，即春季(A1)、夏季(A2)、秋季(A3)、冬季(A4)；3个伐桩高度(B)，即0(B1)、25(B2)、50(B3) cm；采用正交试验设计，共正交成A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3、A4B1、A4B2、A4B312个处理，以自然植株为对照(CK)。30株为1小区，随机区组，重复3次，共39个小区。2015年按试验设计实施采伐更新，采伐更新后除伐桩高度不同外，地下根系保持原状，不做任何处理。

1.4 数据调查与分析

伐桩再生植株自然生长5 a，2019年11月下旬调查每个小区的伐桩再生率(%)、每个伐桩萌生枝条数(个·株-1)、结果株率(%)、单枝产果量(kg)、株高(m)、冠幅(cm)、单株产果量(kg)，每小区随机抽取长度50 cm的结果枝20个，采集球果测定单枝产果量；每小区随机抽取10株采集全部球果测定单株产果量。每小区完成单枝产果量和单株产果量调查后，将采集的球果人工洒水堆捂、碾压脱去球果外种皮后，再晾晒风选，分离出纯净种子[9]，测定产种量(kg)，随机抽取风选种子测定千粒重(g)。伐桩再生率(%)=(萌生枝条的伐桩数÷伐桩总数)×100，结果株率(%)=(结果株数÷调查株数)×100。

2020年3月中旬随机抽取每小区分离出的纯净种子3000粒播种于苗圃地。播种时先灌足水，待地表不粘脚时，下地深翻土壤，耙平地表后开行距30 cm、深5 cm的浅沟，沿沟底按株距15 cm点播种子，然后抹平浅沟。11月底统计发芽率(%)，调查幼苗高度(cm)、单株针叶数(个·株-1)，幼苗破土视为发芽。发芽率(%)=(破土种子数÷播种数)×100。

所有数据求平均值，利用Excel 2007、DPS 6.01软件对试验数据进行新复极差Duncan多重比较显著性分析。

2 结果与分析

2.1 伐桩再生能力调查

由表1可知，在相同采伐时期条件下，伐桩再生率和萌生枝条数随着伐桩高度的增加而提高；相同伐桩高度条件下，伐桩再生率和萌生枝条数由高到低的排序均为春季>冬季>秋季>夏季。不同采伐时期和伐桩高度正交组合中，伐桩再生率间差异较小，但萌生枝条数间差异较大。不同处理中A1B3的伐桩再生率、萌生枝条数最高，分别为96.26%、3.60个·株-1；比最低值A2B1的伐桩再生率(80.35%)、萌生枝条数(2.15个·株-1)分别提高23.53%、67.44%；且A1B3的伐桩再生率、萌生枝条数与其它处理间差异均达到显著水平(P<0.05)。

表1 不同处理的伐桩再生能力

2.2 伐桩再生植株树体大小和产果量

由表2可知，与对照组(CK)相比，采用伐桩处理的各试验组的结果株率均显著提高，株高、冠幅均显著降低，单枝产果量提高，单株产果量降低。相同采伐时期条件下，结果株率、株高随着伐桩高度的提高而降低，冠幅、单枝产果量、单株产果量随着伐桩高度的增加而提高。相同伐桩高度条件下，结果株率、株高、冠幅、单枝产果量、单株产果量由高到低的排序均为春季>冬季>秋季>夏季。不同采伐时期和伐桩高度正交组合中，结果株率、株高、冠幅、单枝产果量、单株产果量间差异较小，但与对照组(CK)间差异较大。其中，A1B1的结果株率、株高最高，分别为92.46%、1.52 m，结果株率比对照组(CK)提高138.79%，株高比对照组(CK)降低80.59%；A1B3的冠幅、单枝产果量、单株产果量最高，分别为107.36 cm、2.78 kg、12.81 kg，单枝产果量比对照组(CK)提高73.75%，冠幅、单株产果量比对照组(CK)分别降低74.69%、66.44%。不同处理中A1B1的结果株率、株高，A1B3的冠幅、单枝产果量、单株产果量与其它处理间差异均达到显著水平(P<0.05)。

表2 不同处理的树体大小和产果量

2.3 伐桩再生植株产种量和种子质量

由表3可知，与对照组(CK)相比，采用伐桩处理的各试验组的小区产种量、千粒重、发芽率、苗高、针叶数均显著提高。相同采伐时期条件下，小区产种量、千粒重、发芽率、苗高、针叶数均随着伐桩高度的增加而降低。相同桩根高度条件下，小区产种量、千粒重、发芽率、苗高、针叶数由高到低的排序均为春季>冬季>秋季>夏季。不同采伐时期和伐桩高度正交组合中，小区产种量、千粒重、发芽率、苗高、针叶数间差异较小。不同处理中A1B3的小区产种量最高，为64.06 kg，比对照组(CK)降低66.43%；A1B1的千粒重、发芽率、苗高、针叶数均最高，分别为128.36 g、68.44%、12.08 cm、12.62个·株-1，比对照组(CK)分别提高35.80%、93.50%、65.25%、73.11%；与其它处理间差异均达到显著水平(P<0.05)。

表3 不同处理的种子质量

3 结论与建议

本试验结果表明，祁连圆柏采种林采伐更新后，绝大部分伐桩都能萌生枝条形成新的植株，再生植株由单干单头宝塔形变为多干多头开心形，树高降低，结果株率和单枝结果能力提高，生产的种子千粒重、发芽率和播种后幼苗生长量均高于天然植株。综合考虑伐桩再生能力、树体大小、产种量和种子质量等因素，认为春季采伐，并将伐桩高度选留50 cm效果最佳，可在生产中优先示范推广。

林木在长期的进化过程中形成了多样的繁殖和更新复壮能力，如葡萄(VitisviniferaL.)、苹果(MaluspumilaMill)、梨(Pyrusspp)、新疆杨(PopulusbolleanaLauche)、旱柳(SalixmatsudanaKoidz)、榆树(UlmuspumilaL.)等在遇到外界逆境胁迫时都能利用潜伏芽萌生新枝，构建新的植株，特别是重度修剪和采伐后刺激伐桩萌生枝条形成新的植株[10]。本试验中祁连圆柏采伐后，绝大部分伐桩都能萌生枝条形成新的植株，这可能是祁连圆柏在长期进化中形成的适应能力。祁连圆柏起源于高寒冷凉区，生存环境严酷，伐桩再生新植株有利于生存和种群繁衍。春季和冬季采伐更新后，伐桩贮存大量的有机物质可供芽体萌发利用；夏季和秋季采伐更新后，伐桩贮存的有机物质较少，萌芽能力和新枝生长量降低。这也可更好解释本试验中相同伐桩高度条件下，伐桩再生率、萌生枝条数、结果株率、株高、冠幅、单枝产果量和单株产果量由高到低的排序均为春季>冬季>秋季>夏季。马祥庆等[11]研究发现，杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.)免耕萌芽更新可提高林地土壤肥力和林分物种丰富度及多样性，且可快速恢复杉木林。也有研究表明，每个伐桩萌芽更新数量与伐桩高度呈正相关，即随着伐桩高度的增加，萌芽数量也呈现增加的趋势[12]。这也和本试验的研究结果相同，即相同采伐时期条件下，伐桩再生率和萌生枝条数随着伐桩高度的增加而提高。

在长期的林业建设中，祁连圆柏都被作为造林和绿化树种，在栽植中很少被截干或锯头，甚至认为截干或锯头后，破坏了生长点，甚至会导致死亡。但通过本次调查，观察到祁连圆柏采种林采伐更新后，伐桩易萌生枝条形成新的植株，且再生植株矮小，结果株率高，连续结果能力强，种子质量高于天然植株。这种树形与实现采种林矮化培育、方便采种、病虫害防治和提高种子质量[13]的要求相吻合，对祁连圆柏采种林的培育具有一定的启发。