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水曲柳节子时空分布特征与变色规律研究

关追追 张彦东

关追追, 张彦东. 水曲柳节子时空分布特征与变色规律研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(8): 53-60. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
引用本文: 关追追, 张彦东. 水曲柳节子时空分布特征与变色规律研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(8): 53-60. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
Guan Zhuizhui, Zhang Yandong. Spatial and temporal distribution characteristics and discoloration law of Fraxinus mandshurica knot[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(8): 53-60. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
Citation: Guan Zhuizhui, Zhang Yandong. Spatial and temporal distribution characteristics and discoloration law of Fraxinus mandshurica knot[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(8): 53-60. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004

水曲柳节子时空分布特征与变色规律研究

doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
基金项目: 国家重点研发项目(2017YFD0600605)
详细信息
    作者简介:

    关追追。主要研究方向:人工林定向培育。Email:guanzhui9402@163.com 地址:150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区和兴路26号东北林业大学林学院

    通讯作者:

    张彦东,教授,博士生导师。主要研究方向:树木栽培生理学。Email:zhyd63@163.com 地址:同上

  • 中图分类号: S757.1

Spatial and temporal distribution characteristics and discoloration law of Fraxinus mandshurica knot

  • 摘要:   目的  为了解水曲柳节子时空分布特征和变色规律,并建立节子变色长度的预测模型。  方法  在49年生的水曲柳和长白落叶松人工混交林中,选取16株水曲柳样木,采用油锯对节子进行解剖,并在实验室内利用20倍放大镜测量节子的属性。  结果  (1)水曲柳节子径向生长的第1 ~ 5年形成的节子数量最多,占98.1%;第6 ~ 15年形成的死节数量较多,占94.1%;第11 ~ 20年完全愈合的节子数量较多,占73.6%;(2)在垂直分布上,89.5%的节子分布在树干高度10.0 m以下,10.5%的节子分布在树干10.1 ~ 14.0 m的范围;(3)节子变色长度随着节子直径的增加而逐渐增大,当节子直径大于15.00 mm时,变色长度明显增大;(4)节子变色长度随着生角度的增加而显著减小(P < 0.05),但会随着死节半径和节子愈合时间的增加而显著增大(P < 0.05);(5)通过逐步回归分析,筛选出节子直径(KD)、节子总半径(TRK)和节子愈合时间(OT)3个影响节子变色的关键因子,建立了节子变色长度多元回归模型:YDL = 1.557XKD + 0.382XTRK + 1.140XOT - 7.523,相关性达到极显著水平。  结论  自然整枝条件下,水曲柳节子易发生变色,节子直径、节子总半径以及节子愈合时间是决定节子变色长度的关键因子。在节子直径超过15.00 mm时,变色长度明显增大,因此,当水曲柳枝条直径超过15.00 mm时应及时修枝。
  • 图  1  节子剖面

    $\scriptstyle \overline {{\rm{AB}}} $:活节半径;$\scriptstyle \overline {{\rm{BC}}} $:死节半径;$\scriptstyle \overline {{\rm{AC}}} $:节子总半径;$\scriptstyle \overline {{\rm{DE}}} $:节子直径;∠AFG:节子着生角度;FH:节子髓心;AF:树干髓心;YE:节子形成年份;Y1:节子开始愈合的年份;Y2:节子径向生长的最后年份;YD:节子死亡年份,YD =(Y1 + Y2)/2;YO:节子完全愈合年份;$\scriptstyle \overline {{\rm{GH}}} $:节子变色长度。其中,线段FH与DE相互垂直,G点是线段DE的中点,灰色区域表示死节和变色部分。节子剖面图参考文献[7]。$\scriptstyle \overline {{\rm{AB}}} $:radius of live knot;$\scriptstyle \overline {{\rm{BC}}} $:radius of dead knot;$\scriptstyle \overline {{\rm{AC}}} $: total radius of knot;$\scriptstyle \overline {{\rm{DE}}} $:knot diameter;∠AFG:insertion angle of knot;FH:knot pith;AF:stem pith;YE:emergencing year of knot;Y1:the year of knot occlusion beginning;Y2:the last year of radial growth of knot; YD:death year of knot,YD =(Y1 + Y2)/2;YO:completely occluding year of knot;$\scriptstyle \overline {{\rm{GH}}} $:discoloration length of knot. Among which, the line segment FH is perpendicular to DE, and the G spot is the midpoint of line segment DE. The grey area represents the dead knot and discoloration part. Knot profile refers to reference [7].

    Figure  1.  Knot profile

    图  2  水曲柳节子的时间分布

    Figure  2.  Time distribution of F. mandshurica knots

    图  3  水曲柳节子的垂直分布

    Figure  3.  Vertical distribution of F. mandshurica knots

    图  4  节子直径对变色长度的影响

    不同小写字母表示不同节子直径间差异显著(P < 0.05)。下同。Different lowercase letters mean the difference among varied knot diameters is significant (P < 0.05). The same below.

    Figure  4.  Effects of KD on DL

    图  5  节子着生角度对变色长度的影响

    Figure  5.  Effects of IA on DL

    图  6  死节半径对节子变色长度的影响

    Figure  6.  Effects of DKR on DL

    图  7  节子愈合时间对变色长度的影响

    Figure  7.  Effects of OT on DL

    图  8  节子变色长度模型的残差分布

    Figure  8.  Residual distribution of DL model

    表  1  水曲柳人工林样地和样木因子统计表

    Table  1.   Statistics in sample plots and sample tree factors for Fraxinus mandshurica plantation

    因子 Factor变量 Variable最小值 ~ 最大值 Min. − Max.平均值 Mean标准差 SD
    样地因子
    Sample plot factor
    树高 Tree height/m 7.40 ~ 31.90 18.36 4.01
    胸径 DBH/cm 8.32 ~ 25.01 15.29 3.40
    冠幅 Crown width/m 1.50 ~ 9.31 4.42 1.34
    冠长 Crown length/m 1.70 ~ 21.20 9.10 3.67
    冠基 Crown base/m 3.10 ~ 15.20 9.26 2.32
    样木因子
    Sample tree factor
    树高 Tree height/m 14.40 ~ 26.00 19.54 3.10
    胸径 DBH/cm 8.38 ~ 24.63 15.84 3.55
    冠幅 Crown width/m 2.00 ~ 5.80 4.23 0.98
    冠长 Crown length/m 4.70 ~ 18.40 9.85 3.54
    冠基 Crown base/m 3.10 ~ 14.60 9.68 3.09
    注:样地因子的样本数为312株,样木因子的样本数为16株。Notes:the sample numbers of sample plot factors and sample tree factors are 312 and 16, respectively.
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    表  2  水曲柳人工林节子属性统计表

    Table  2.   Statistics in knot variables for F. mandshurica plantation n = 372

    节子属性 Knot variable最小值 ~ 最大值 Min. − Max.平均值 Mean标准差 SD
    节子着生高度 Insertion height of knot (IH) /m 0.5 ~ 14.6 5.7 3.2
    节子着生角度 Insertion angle of knot (IA))/(°) 16 ~ 86 52 13
    节子直径 Knot diameter (KD) /mm 2.45 ~ 28.43 9.43 4.98
    死节半径 Radius of dead knot (DKR) /mm 3.76 ~ 50.57 17.54 7.06
    节子形成年份/a Emergencing year of knot (YE) /year 1 ~ 9 2 1
    节子死亡年份/a Death year of knot (YD) /year 4 ~ 27 10 3
    节子完全愈合年份/a Completely occluding year of knot (YO)/year 6 ~ 34 17 5
    节子愈合时间/a Occlusion time of knot (OT) /year 1 ~ 17 7 3
    节子变色长度 Discoloration length of knot (DL)/mm 5.08 ~ 116.77 30.93 18.68
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    表  3  节子变色长度模型参数估计值和拟合统计量

    Table  3.   Estimated parameter values and fitted statistics values of DL model

    参数
    Parameter
    估计值
    Estimated value
    SDt
    t value
    P残差平方和
    Residual sum of squares
    R2
    a0 − 7.523 2.397 − 3.138 0.002 57 715.334 0.556
    a1 1.557 0.186 8.374 0.000
    a2 0.382 0.088 4.348 0.000
    a3 1.140 0.312 3.648 0.000
    注:a0是常数,a1a2a3分别是模型中节子直径、节子总半径和节子愈合时间的参数。Notes:a0 is constant, a1, a2 and a3 are the parameters of KD, TRK and OT, respectively in the model.
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-01-05
  • 修回日期:  2020-04-15
  • 网络出版日期:  2020-07-15
  • 刊出日期:  2020-09-07

水曲柳节子时空分布特征与变色规律研究

doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
    基金项目:  国家重点研发项目(2017YFD0600605)
    作者简介:

    关追追。主要研究方向:人工林定向培育。Email:guanzhui9402@163.com 地址:150040 黑龙江省哈尔滨市香坊区和兴路26号东北林业大学林学院

    通讯作者: 张彦东,教授,博士生导师。主要研究方向:树木栽培生理学。Email:zhyd63@163.com 地址:同上
  • 中图分类号: S757.1

摘要:   目的  为了解水曲柳节子时空分布特征和变色规律,并建立节子变色长度的预测模型。  方法  在49年生的水曲柳和长白落叶松人工混交林中,选取16株水曲柳样木,采用油锯对节子进行解剖,并在实验室内利用20倍放大镜测量节子的属性。  结果  (1)水曲柳节子径向生长的第1 ~ 5年形成的节子数量最多,占98.1%;第6 ~ 15年形成的死节数量较多,占94.1%;第11 ~ 20年完全愈合的节子数量较多,占73.6%;(2)在垂直分布上,89.5%的节子分布在树干高度10.0 m以下,10.5%的节子分布在树干10.1 ~ 14.0 m的范围;(3)节子变色长度随着节子直径的增加而逐渐增大,当节子直径大于15.00 mm时,变色长度明显增大;(4)节子变色长度随着生角度的增加而显著减小(P < 0.05),但会随着死节半径和节子愈合时间的增加而显著增大(P < 0.05);(5)通过逐步回归分析,筛选出节子直径(KD)、节子总半径(TRK)和节子愈合时间(OT)3个影响节子变色的关键因子,建立了节子变色长度多元回归模型:YDL = 1.557XKD + 0.382XTRK + 1.140XOT - 7.523,相关性达到极显著水平。  结论  自然整枝条件下,水曲柳节子易发生变色,节子直径、节子总半径以及节子愈合时间是决定节子变色长度的关键因子。在节子直径超过15.00 mm时,变色长度明显增大,因此,当水曲柳枝条直径超过15.00 mm时应及时修枝。

English Abstract

关追追, 张彦东. 水曲柳节子时空分布特征与变色规律研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(8): 53-60. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
引用本文: 关追追, 张彦东. 水曲柳节子时空分布特征与变色规律研究[J]. 北京林业大学学报, 2020, 42(8): 53-60. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
Guan Zhuizhui, Zhang Yandong. Spatial and temporal distribution characteristics and discoloration law of Fraxinus mandshurica knot[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(8): 53-60. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
Citation: Guan Zhuizhui, Zhang Yandong. Spatial and temporal distribution characteristics and discoloration law of Fraxinus mandshurica knot[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2020, 42(8): 53-60. doi: 10.12171/j.1000-1522.20200004
  • 近几十年来,我国的木材生产主要集中在短周期、小规格的速生材,导致优质大径级珍贵树种木材严重短缺,难以满足人们对高等级木材的需求[1],为此,培育大径级优质良材将是今后森林培育的重点发展目标。众所周知,决定木材质量的因素除径级大小外,另一重要因素是树干上节子的数量和尺寸、以及节子所造成的变色缺陷等[2-4]。节子通常包括活节和死节,其中死节对木材的加工利用尤为不利,死节部分容易脱落形成孔洞[5],严重影响木材的机械性能,还会增加木材被真菌侵染的风险。有研究表明,死节尺寸会随着枝条直径的增加而增大,但会随着枝条着生角度的增加而减小[6-8]。节子变色也是影响木材质量高低的一项重要指标[9-10]。据报道,节子发生变色或病腐的风险会随着枝条直径、死枝桩长度以及节子愈合时间的增加而增大[11-17]。目前关于针叶树节子特征和材质的研究较多[18-22],但对于阔叶树节子属性与变色特征间关系的研究还较少[16, 23]

    水曲柳(Fraxinus mandshurica)是我国东北地区三大硬阔树种之一,因过度采伐利用已导致该树种资源严重匮乏。水曲柳自然整枝容易形成死节,而且较大尺寸枝条死亡后愈合时间较长,易造成木材变色和病腐。目前有关水曲柳人工林适生立地、混交技术、密度调控技术等已开展了较多的研究[24-26],但针对水曲柳节子时空分布状况以及变色特征研究涉及较少。本文通过对水曲柳节子时空分布特征,节子直径、死节半径以及节子愈合时间等对节子变色长度影响的分析,筛选出决定节子变色长度的关键因素,并建立节子变色长度的可预测模型。本研究有助于了解水曲柳节子的形成机制,并为开展合理修枝和培育水曲柳优质良材提供理论依据。

    • 研究地点位于黑龙江省佳木斯市桦南县孟家岗林场,其地理坐标为130°32′42″ ~ 130°52′36″E,46°20′00″ ~ 46°30′50″N。该地区地处完达山西麓余脉,以低山丘陵为主,坡度较为平缓,平均海拔250 m。属东亚大陆性季风气候,早春少雨,风大易干旱;夏季短促,温暖且湿润;秋季降温迅速,常有冻害发生;冬季漫长,寒冷且干燥。年平均气温2.7 ℃,极端最高气温35.6 ℃,最低气温− 34.7 ℃,年平均降水量550 mm,无霜期120 d左右。地带性土壤为暗棕壤,非地带性土壤有白浆土、草甸土等分布。

    • 在孟家岗林场79林班的49年生水曲柳和长白落叶松(Larix olgensis)人工混交林中随机设置4块样地,每块样地基本概况一致,样地面积均为0.15 hm2,样地间均设置隔离带。研究林分密度为1 110株/hm2,一直未进行人工修枝。水曲柳和长白落叶松的混交比例约为1∶1,混交方式为随机混交。样地设置完成后,在各样地中测量每株水曲柳的树高、胸径、冠幅、冠长和冠基(表1),并在每块样地中随机选取4株水曲柳优势木或亚优势木进行节子取样,共选取16株样木,取样前对每株样木的树高、胸径、冠幅、冠长和冠基进行测定(表1)。

      表 1  水曲柳人工林样地和样木因子统计表

      Table 1.  Statistics in sample plots and sample tree factors for Fraxinus mandshurica plantation

      因子 Factor变量 Variable最小值 ~ 最大值 Min. − Max.平均值 Mean标准差 SD
      样地因子
      Sample plot factor
      树高 Tree height/m 7.40 ~ 31.90 18.36 4.01
      胸径 DBH/cm 8.32 ~ 25.01 15.29 3.40
      冠幅 Crown width/m 1.50 ~ 9.31 4.42 1.34
      冠长 Crown length/m 1.70 ~ 21.20 9.10 3.67
      冠基 Crown base/m 3.10 ~ 15.20 9.26 2.32
      样木因子
      Sample tree factor
      树高 Tree height/m 14.40 ~ 26.00 19.54 3.10
      胸径 DBH/cm 8.38 ~ 24.63 15.84 3.55
      冠幅 Crown width/m 2.00 ~ 5.80 4.23 0.98
      冠长 Crown length/m 4.70 ~ 18.40 9.85 3.54
      冠基 Crown base/m 3.10 ~ 14.60 9.68 3.09
      注:样地因子的样本数为312株,样木因子的样本数为16株。Notes:the sample numbers of sample plot factors and sample tree factors are 312 and 16, respectively.
    • 对选取的水曲柳样木进行节子取样前,使用罗盘对样木确定北向(N),并在树干上标记。节子取样时,使用油锯将样木贴地表伐倒,测量树干上节子的着生高度和方位角。然后将样木每间隔1 m截成木段,在每个木段中挑选含有节子的部分截取20 ~ 30 cm的圆盘,使用油锯沿着圆盘上节子的髓心纵向剖开,得到节子剖面(图1),并使用电刨打磨光滑。每个圆盘随机选取2个节子进行解剖,共获取372个节子。

      图  1  节子剖面

      Figure 1.  Knot profile

      节子测定时使用20倍放大镜,根据Hein[7]提出的方法测量以下指标:节子形成年份、死亡年份、完全愈合年份、节子直径、节子着生角度、活节半径、死节半径、节子总半径、节子愈合时间以及节子变色长度等(图1)。所测定的水曲柳节子基本特性见表2

      表 2  水曲柳人工林节子属性统计表

      Table 2.  Statistics in knot variables for F. mandshurica plantation n = 372

      节子属性 Knot variable最小值 ~ 最大值 Min. − Max.平均值 Mean标准差 SD
      节子着生高度 Insertion height of knot (IH) /m 0.5 ~ 14.6 5.7 3.2
      节子着生角度 Insertion angle of knot (IA))/(°) 16 ~ 86 52 13
      节子直径 Knot diameter (KD) /mm 2.45 ~ 28.43 9.43 4.98
      死节半径 Radius of dead knot (DKR) /mm 3.76 ~ 50.57 17.54 7.06
      节子形成年份/a Emergencing year of knot (YE) /year 1 ~ 9 2 1
      节子死亡年份/a Death year of knot (YD) /year 4 ~ 27 10 3
      节子完全愈合年份/a Completely occluding year of knot (YO)/year 6 ~ 34 17 5
      节子愈合时间/a Occlusion time of knot (OT) /year 1 ~ 17 7 3
      节子变色长度 Discoloration length of knot (DL)/mm 5.08 ~ 116.77 30.93 18.68
    • 将已测定的节子指标作为自变量,与节子变色长度进行逐步回归分析,筛选出影响节子变色长度的关键因素,构建多元线性回归模型:Y = a0 + a1X1 + a2X2 + a3X3,模型中a0a1a2a3为参数。

    • 本研究使用SPSS22.0对数据进行统计分析,同时使用最小显著性差异法(LSD)进行多重比较,差异显著性水平α = 0.05,使用Microsoft Office Excel 2010制表,利用Origin2018和Photoshop7.0软件制图。

    • 水曲柳节子的形成主要集中在开始径向生长的前5年,此时形成节子的数量占总数的98.1%;径向生长的第6 ~ 10年形成的节子数量较少,占1.9%。当水曲柳节子径向生长到第6年时,大部分节子开始死亡,第6 ~ 10年形成的死节数量最多,占52.4%;此后形成的死节数量明显减少,第11 ~ 15年占41.7%,第16 ~ 20年占4.3%,第21 ~ 25年形成的死节数量最少,仅占0.3%。节子开始愈合是在径向生长的第6 ~ 10年,节子愈合数量占6.2%;此后节子愈合数量明显增加,第11 ~ 15年占31.7%,第16 ~ 20年占41.9%;超过20年时,节子愈合数量明显减少,第21 ~ 25年占16.1%;第26 ~ 30年和第31 ~ 35年占比均不超过4.0%(图2)。

      图  2  水曲柳节子的时间分布

      Figure 2.  Time distribution of F. mandshurica knots

    • 在垂直高度上,水曲柳节子数量随树干高度增加呈先增加后降低的趋势。在树干高度0.1 ~ 2.0 m范围,节子分布数量略低,占12.6%;当树干高度在2.1 ~ 4.0 m范围,节子数量达最大,占23.9%。此后随高度增加开始降低,位于树干高度4.1 ~ 6.0 m和6.1 ~ 8.0 m的节子,分别占18.8%和21.8%;位于树干高度12.1 ~ 14.0 m的节子数量最少,仅占3.0%。总体上89.5%的节子分布在树干高度10.0 m以下,仅有10.5%的节子分布在树干高度10.1 ~ 14.0 m的范围(图3)。

      图  3  水曲柳节子的垂直分布

      Figure 3.  Vertical distribution of F. mandshurica knots

    • 本研究的水曲柳节子均发生了变色现象,平均变色长度为30.93 mm(表2)。节子变色长度随节子直径的增加而增大。节子直径在0.01 ~ 5.00 mm时,变色长度最小为18.24 mm;当节子直径在25.01 ~ 30.00 mm时,变色长度最大为87.91 mm。节子直径小于15.00 mm时,各直径范围对应的变色长度间差异均不显著(P > 0.05),而当节子直径大于15.00 mm时,变色长度显著高于直径小于15.00 mm的节子(P < 0.05)(图4)。

      图  4  节子直径对变色长度的影响

      Figure 4.  Effects of KD on DL

    • 水曲柳节子变色长度随着生角度的增加而减小。节子着生角度在15° ~ 30°时,变色长度最大为51.86 mm;节子着生角度在76° ~ 90°时,变色长度最小为22.81 mm。当节子着生角度小于60°时,变色长度明显高于着生角度大于60°时的节子(P < 0.05);节子着生角度大于60°以后,各角度对应的变色长度间差异不显著(P > 0.05)(图5)。

      图  5  节子着生角度对变色长度的影响

      Figure 5.  Effects of IA on DL

    • 水曲柳节子变色长度随着死节半径的增加而增大。当死节半径在0.01 ~ 10.00 mm时,节子变色长度最小为15.45 mm;当死节半径在30.01 ~ 40.00 mm时,节子变色长度最大为63.72 mm,此后随死节半径的增加,节子变色长度不表现明显增大(P > 0.05)。当死节半径低于40.00 mm时,各死节半径对应的节子变色长度间均差异显著(P < 0.05)(图6)。

      图  6  死节半径对节子变色长度的影响

      Figure 6.  Effects of DKR on DL

    • 水曲柳节子变色长度与愈合时间呈正相关关系。当节子愈合时间小于10年时,随愈合时间的增加节子变色长度缓慢增大,而当节子愈合时间超过10年时,随愈合时间的增加节子变色长度快速增大(图7)。

      图  7  节子愈合时间对变色长度的影响

      Figure 7.  Effects of OT on DL

    • 将节子形成年份、死亡年份、完全愈合年份、节子方位角、节子着生高度、节子着生角度、节子直径、活节半径、死节半径、节子总半径以及节子愈合时间11个指标作为自变量,与节子变色长度进行逐步回归分析,得到描述节子变色长度的最优模型:YDL = 1.557XKD + 0.382XTRK + 1.140XOT - 7.523(KD:节子直径;TRK:节子总半径;OT:节子愈合时间)。模型中各参数都具有统计学意义,模型的R2为0.556(表3)。模型的残差分布很均匀,表明方程模拟效果较好(图8)。

      表 3  节子变色长度模型参数估计值和拟合统计量

      Table 3.  Estimated parameter values and fitted statistics values of DL model

      参数
      Parameter
      估计值
      Estimated value
      SDt
      t value
      P残差平方和
      Residual sum of squares
      R2
      a0 − 7.523 2.397 − 3.138 0.002 57 715.334 0.556
      a1 1.557 0.186 8.374 0.000
      a2 0.382 0.088 4.348 0.000
      a3 1.140 0.312 3.648 0.000
      注:a0是常数,a1a2a3分别是模型中节子直径、节子总半径和节子愈合时间的参数。Notes:a0 is constant, a1, a2 and a3 are the parameters of KD, TRK and OT, respectively in the model.

      图  8  节子变色长度模型的残差分布

      Figure 8.  Residual distribution of DL model

    • 本研究发现,水曲柳树干死节多数形成于节子径向生长的第6 ~ 15年,此时形成的死节占全部死节数量的94.1%(图2),这是死节形成的关键时期。郝建等[27]对格木(Erythrophleum fordii)的研究认为,死节形成的高峰期在第11 ~ 20年,死节形成的高峰期要晚于水曲柳。死节的形成过程受其自身因素和外部条件的双重影响,如树木生长状况、立地条件以及气候条件等对死节的形成起着重要的作用[28-29]。此外,死节的形成也会受到林分密度的影响,密度较小的林分枝条对周围环境资源的竞争相对较小,生长空间较大,所受光照更充足,其枝条生长更加旺盛,从而延长了死节形成的时间[30]。本研究的水曲柳节子完全愈合主要集中在第11 ~ 20年,占73.6%(图2),此时期树木正处于幼龄阶段,直径生长迅速,提高了节子愈合速率,缩短了节子愈合时间。研究表明,节子愈合时间与树干直径生长速率呈负相关关系[7, 23],对林木进行间伐或者施肥有助于促进林木生长,提高节子愈合速率[31-32]。多数(64.5%)水曲柳节子分布在树干高度2.1 ~ 8.0 m处,此段是木材利用的核心部分(图3)。由于水曲柳造材高度通常不超过6 ~ 8 m,因此尽可能减少此段木材的节子数量有助于提高材质和出材率。

    • 在自然整枝条件下,水曲柳节子均出现了变色,且节子变色长度随着节子直径的增加而显著增大(P < 0.05),这与亮果桉(Eucalyptus nitens[12-13]和美国红橡树(Quercus rubra[14]的研究结果类似。本研究中当节子直径大于15.00 mm时,变色长度明显增大(图4)。而Dänescu等[16]认为欧亚槭(Acer pseudoplatanus)节子直径超过50.00 ~ 60.00 mm时,木材变色率才会明显提高。这说明水曲柳节子更容易受到真菌等微生物侵染而发生变色现象。节子变色长度随着生角度的增加而显著减小(P < 0.05)(图5),这在西南桦(Betula alnoides[17]的研究中也得到了证实。本研究中当节子着生角度大于60°时,各角度对应的变色长度间差异不显著(P > 0.05)(图5)。表明当着生角度增加到一定程度(超过60°)时,节子变色长度不再随着生角度的增加而明显降低。此外,Wang等[17]研究发现,对于着生角度较小的枝条,其在雨后或潮湿环境中保持水分的时间通常较长,这为木材病腐菌定殖提供了良好的生长环境,容易导致枝条腐烂,从而引起节子发生变色。水曲柳节子变色长度随着死节半径的增加而显著增大(P < 0.05)(图6),这与欧洲白蜡(Fraxinus excelsior)和欧亚槭[16]的研究结果相似。本研究中当死节半径超过30.00 mm时,节子变色长度急剧增大(图6)。研究表明,死节半径与枝条直径正相关[7, 23],而枝条直径会受到林分密度的制约[8, 33-35],因此适宜的林分密度有助于减小死节半径,从而降低节子发生变色的风险。水曲柳节子变色长度与愈合时间呈正相关关系(图7),这在米老排(Mytilaria laosensis[23]和西南桦[17]的研究中也得到了证实。本研究中当节子愈合时间超过10年时,变色长度明显增大(图7)。表明当节子愈合时间超过10年后,节子越可能受到病腐菌的侵染,导致节子变色长度在短期内迅速增加。本研究通过逐步回归分析,筛选出节子直径(KD)、节子总半径(TRK)和节子愈合时间(OT)3个关键因子,建立了节子变色长度多元回归模型:YDL = 1.557XKD + 0.382XTRK + 1.140XOT-7.523,相关性达到了极显著水平。在森林经营中,可以利用该模型来预测枝条形成节子后对木材的影响状况。

    • 在自然整枝条件下,水曲柳形成死节的时间主要在第6 ~ 15年,节子愈合期集中在第11 ~ 20年,节子愈合期间容易受到真菌侵染而发生变色。节子直径、节子总半径以及节子愈合时间等是决定节子变色长度的关键因子。当节子直径超过15.00 mm和愈合时间超过10年时,节子变色长度均明显增大。因此,为了降低节子变色长度,应在水曲柳生长达到11 ~ 15年时进行一次人工修枝,修枝时枝条直径以不超过15.00 mm为宜。同时也应及时去掉死亡的枝条,以降低死节数量和半径。

参考文献 (35)

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