徐慧蘭，唐生森，韋兵覽，韋樹捌，楊章旗

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002；2.廣西環(huán)江毛南族自治縣華山林場，廣西 環(huán)江 547100）

馬尾松Pinus massonianaLamb.是我國南方主要的造林和用材樹種，在廣西、廣東、湖南、貴州、福建、浙江等全國16 個(gè)?。▍^(qū)、市）均有分布，占我國南方森林蓄積量的一半以上。馬尾松生長迅速，松脂產(chǎn)量高，是南方山區(qū)林業(yè)經(jīng)營的重要組成部分，也是林業(yè)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。馬尾松木材密度適中，在建筑、家具及包裝材料等領(lǐng)域均有應(yīng)用[1-4]。馬尾松是傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)用材之一，馬尾松的強(qiáng)度等級是TC13-A，在針葉樹中屬于中等強(qiáng)度級別。同時(shí)，馬尾松又是優(yōu)良的紙漿和纖維板原料[5-6]。松脂是松類樹種的萜類次生代謝物，主要含有松香、松節(jié)油和少量水分。松脂用途廣泛，是重要的林產(chǎn)化工原料。我國松脂產(chǎn)量占全世界50%以上，馬尾松松脂因其獨(dú)特且不可替代的化學(xué)成分成為最有特色的產(chǎn)品?，F(xiàn)我國木材供給全面轉(zhuǎn)向人工林生產(chǎn)，人工林短期集約經(jīng)營和木材的提質(zhì)增效定向培育是緩解我國木材供需矛盾的重要舉措。馬尾松作為多用途用材林樹種，提高馬尾松林的經(jīng)濟(jì)效益、加速定向培育、充分開發(fā)其經(jīng)濟(jì)價(jià)值是馬尾松人工林經(jīng)營的重要發(fā)展方向。

采脂對林分生長和木材材性有一定的影響。大部分研究[7-10]顯示接近成熟的林分年生長量已經(jīng)趨于平緩，采脂對其生長產(chǎn)生的影響相對較小，而幼、中齡林處于生長旺盛期，生理代謝活躍，需要消耗大量有機(jī)物質(zhì)，所以采脂對其生長影響極大。材性方面，采脂對成熟林的材性影響有限，甚至可提高如氣干密度、順紋抗壓、抗彎強(qiáng)度和順紋抗剪等部分材性[11]，也有研究表明，被采割松脂的木材力學(xué)性能除了沖擊韌性降低外，其他性能略有提高[12]。采脂對材性的研究大多集中在中齡林以上的林分或成熟材，尚沒有早期采脂對其材性的影響研究。馬尾松作為速生樹種，又經(jīng)過世代改良，早期生長速度和生長量已經(jīng)有很大的提高。在此前提下，了解馬尾松早期采脂對其生長和材性的影響顯得尤為重要。本研究通過不同樹齡、不同徑級連年采脂與未采脂對比試驗(yàn)，深入分析了早期采脂對馬尾松生長和材性的影響，旨在為馬尾松的科學(xué)經(jīng)營、規(guī)范生產(chǎn)提供依據(jù)，豐富馬尾松兩用林培育技術(shù)體系。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在廣西環(huán)江毛南族自治縣華山林場，位于180°15′E、25°06′N，海拔高度為320 m，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候。年均氣溫為19.8℃，最高氣溫38.9℃，最低氣溫5.1℃，年降水量約1 400 mm，常年日照充足，熱量充沛，干濕季節(jié)明顯。地貌類型為低山丘陵，地土壤為紅壤，土層厚100 cm，表土厚8 cm，母巖砂頁巖，石含量20%。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)林于2005 年5 月造林，行間距2.0 m×2.0 m。試驗(yàn)設(shè)置了不同的起始采脂年齡。采脂起始年齡設(shè)置了8 年生采脂（2013 年開始持續(xù)采脂5 a）、9 年生采脂（2014 年開始持續(xù)采脂4 a）、11 年生采脂（2016 年開始持續(xù)采脂2 a）等3 個(gè)水平。選取奇數(shù)編號植株為采脂樹，偶數(shù)編號植株為對照，樣本量為120～130 株。割面負(fù)荷率控制在40%左右。采脂時(shí)間是每年5 月7 日—12 月10 日，每年采脂結(jié)束后測定各樣地植株的生長情況。

1.3 試驗(yàn)方法

用直徑12 mm 的生長錐在立木樹高1.3 m 的北面位置（采脂對立面）鉆取一根樹皮至髓心的完整木芯，置于塑料管，密封，編號。采脂與未采脂立木根據(jù)不同徑級共鉆取30～40 個(gè)木芯。根據(jù)GB/T1930—2009[13]的方法，測定木材年輪寬度和晚材率。木材基本密度采用最大飽和含水量法測定。木芯以3 a 為一個(gè)單位進(jìn)行分段，并對各個(gè)分段的木芯進(jìn)行密度的測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 采脂后胸徑、樹高、枝下高和冠幅的變化

圖1～4 是連續(xù)5 a 和連續(xù)4 a 采脂與未采脂4 個(gè)生長指標(biāo)連年生長量的比較。采脂與未采脂的胸徑、冠幅、樹高和枝下高的連年生長量均未達(dá)到差異顯著水平。從圖中可以看到，徑級越大，連年生長量越高，胸徑連年生長勢在采脂后有一定程度的降低，冠幅、樹高和枝下高未看出受采脂影響。連續(xù)采脂5 a 后22 徑級以上胸徑連年生長量在2015 年達(dá)到1.6 cm，此結(jié)果不排除測定不確定性。從圖1 和圖2 可以看出，連續(xù)采脂5 a 和4 a，采脂與未采脂之間的胸徑連年生長量差異不大。徑級是每個(gè)立木連年生長量差異的最直接原因。

圖1 連續(xù)5 年采脂胸徑連年生長量Fig.1 Annual increment of DBH with five years of consecutive tapping

圖2 連續(xù)4 年采脂胸徑連年生長量Fig.2 Annual increment of DBH with four years of consecutive tapping

t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，采脂1 a 后采脂與未采脂胸徑平均水平?jīng)]有差異，連續(xù)采脂2 a 后，其胸徑平均水平差異顯著（P＜0.05），3 年后又顯示差異不顯著。研究顯示馬尾松采脂胸徑最好是18 徑級以上[8,10,14,15]。本研究生長數(shù)據(jù)顯示，18 徑級以上立木（起始采脂時(shí)）開始采脂后胸徑的連年生長量無一負(fù)增長。16 徑級以下立木（起始采脂時(shí)），連續(xù)采脂5 a 后負(fù)增長占32.1%，連續(xù)采脂4 a 后負(fù)增長占23.3%。

圖3 連續(xù)5 年采脂樹高、枝下高、冠幅連年生長量Fig.3 Annual increment of tree height,height under branches and crown width with five years of consecutive tapping

圖4 連續(xù)4 年采脂樹高、枝下高、冠幅連年生長量Fig.4 Annual increment of tree height，height under branches and crown width with four years of consecutive tapping

2.2 采脂對年輪寬度和晚材率的影響

圖5 是年輪寬度與晚材率的比較。馬尾松前5年是快速生長期，第6 年開始胸徑生長量低于前5年。一直到第15 年，馬尾松的年輪寬度始終保持在2 mm 以上，馬尾松的晚材率均未超過50%，這也說明樹齡15 a 的馬尾松尚處于生長旺盛階段。判斷松樹幼齡材和成熟材的最簡單方法是晚材率的大小，即晚材率連續(xù)兩年超過50%，可認(rèn)為此松樹進(jìn)入成熟材的階段[16-17]。開始采脂后，采脂反面年輪變寬，對應(yīng)晚材率降低。采脂時(shí)間越長，年輪寬度和晚材率的變化越大。年輪寬度的這種變化證明了連年生長量的表現(xiàn)，同時(shí)看出馬尾松受到采脂影響后自身恢復(fù)勢積極影響生長的情況。采脂結(jié)束后年輪寬度和晚材率開始與未采脂趨于一致。

圖5 不同采脂處理年輪寬度、晚材率比較Fig.5 Comparison of ring width and latewood ratio under different tapping treatments

2.3 采脂對木材密度的影響

圖6～9 是采脂與未采脂不同徑級基本密度徑向比較。不同處理的密度在0.32～0.50 g·cm-3之間。可以看出，采脂導(dǎo)致徑向密度的增長斜率有略微的降低，小徑級密度稍大于大徑級密度。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示采脂與未采脂之間的木材基本密度沒有達(dá)到差異顯著水平。比較了采脂與未采脂密度差異的絕對值，發(fā)現(xiàn)連續(xù)5 年采脂影響大于其他處理，大徑級立木的密度受采脂影響大于小徑級立木。

圖6 16 徑級以下不同采脂處理木材基本密度比較Fig.6 Comparison of wood basic density below 16 diameter class under different tapping treatments

圖7 18～20 徑級不同采脂處理木材基本密度比較Fig.7 Comparison of wood basic density of 18-20 diameter class under different tapping treatments

2.4 馬尾松與濕地松比較

對馬尾松（樹齡8 a）與濕地松（樹齡5 a）連續(xù)采脂5 a 的胸徑連年生長量進(jìn)行了對比[18-19]。試驗(yàn)設(shè)計(jì)除采脂起始樹齡不同，種植時(shí)間、種植方式和割面負(fù)荷率等其他條件均相同。圖10 是2種松樹連年生長量的比較。圖中可以看出采脂導(dǎo)致胸徑連年生長量小于對照，也可以看出采脂時(shí)間越長，其影響越大。2 種松樹的連年生長量有一定差異，這是由于2 種松樹高速生長期不同，其次是濕地松起始采脂時(shí)其平均胸徑是10 徑級，所以連年生長量明顯小于馬尾松（平均胸徑16徑級）。

圖8 22 徑級以上不同采脂處理木材基本密度比較Fig.8 Comparison of wood basic density above 22 diameter class under different tapping treatments

圖9 全徑級不同采脂處理木材基本密度比較Fig.9 Comparison of wood basic density of all diameter class under different tapping treatments

圖10 馬尾松與濕地松連續(xù)5 年采脂胸徑連年生長量比較Fig.10 DBH comparison of five-year consecutive tapping between masson pine and slash pine

圖11 是木材基本密度比較。由于濕地松是2014（樹齡9 a）年采的木芯，只有3 個(gè)年輪段的密度。2 種松樹采脂后，密度都有一定程度的下降，范圍在1%～4%之間，均未達(dá)到差異顯著水平。相對于濕地松，馬尾松的木芯密度受采脂影響較小，這可能與樹齡、徑級有關(guān)。

圖11 馬尾松與濕地松連續(xù)5 年采脂基本密度比較Fig.11 Basic density comparison of five-year consecutive tapping between masson pine and slash pine

對比了相同樹齡、相同采脂年限的馬尾松和濕地松的生長[18-19]。馬尾松和濕地松共同采脂年份是2013 年和2014 年，即馬尾松（8 a，平均胸徑15.1 cm）連續(xù)5 年采脂前2 年和濕地松（8 a，平均胸徑13.8 cm）連續(xù)2 年采脂。圖12 是按照胸徑升序排列的連年生長量比較。胸徑越大，連年生長量越大，胸徑越小負(fù)增長越多。濕地松未采脂連年生長量的趨勢斜率略微大于采脂處理，但是平均生長量大小卻小于采脂處理，這是由于起始采脂時(shí)決定采脂的立木平均胸徑大于未采脂立木的緣故。2 種松樹各自采脂與未采脂之間的連年生長量的斜率差異很小，但2 種松樹連年生長量的斜率差異明顯，說明樹齡8 a 的馬尾松生長明顯快于濕地松，即2 種松樹的生長速度不同。

圖12 8 年生馬尾松和濕地松連續(xù)2 年采脂胸徑連年生長量比較Fig.12 Comparison of annual DBH increment of eight-year-old masson pine and slash pine after two-year consecutive tapping

3 討論

本研究通過馬尾松不同樹齡、不同徑級連年采脂與未采脂對比試驗(yàn)，深入分析了早期采脂對馬尾松生長和材性的影響。采脂與未采脂胸徑、冠幅、樹高和枝下高的連年生長量均未達(dá)到差異顯著水平。18 徑級以上立木起始采脂后胸徑的連年生長量全都是正增長。16 徑級以下立木連年生長量有部分負(fù)增長。這表明起始采脂方案應(yīng)與立木的胸徑有關(guān)，與立木的樹齡無關(guān)，這與其他研究結(jié)果一致[9-10,20-21]。t檢驗(yàn)結(jié)果顯示，采脂1 年后采脂與未采脂胸徑平均水平?jīng)]有差異，連續(xù)采脂2年后，其胸徑平均水平差異顯著（P＜0.05），3年后又顯示差異不顯著，表明割面負(fù)荷40%以下時(shí)，馬尾松自身生長勢受采脂影響有限，這與濕地松的研究結(jié)果一致[18]。樹齡15 a 的馬尾松尚處于生長旺盛階段，其年輪寬度均在2 mm 以上，晚材率未超過50%。馬尾松經(jīng)采脂后年輪寬度變寬，對應(yīng)晚材率也相應(yīng)降低。這可能是由于采脂阻斷了樹干單側(cè)養(yǎng)分運(yùn)輸，為了保障養(yǎng)分正常輸送，可能刺激非采脂面的生長，以降低采脂對樹干養(yǎng)分輸送造成的影響。木材基本密度顯示采脂與未采脂之間沒有達(dá)到差異顯著水平，僅導(dǎo)致徑向密度的增長斜率有略微的降低。同時(shí)，大徑級立木的密度受采脂影響大于小徑級立木。這可能是由于小徑級立木的生長緩慢，恢復(fù)生長勢有限，其晚材率的相對變化較小導(dǎo)致。

對比了馬尾松和濕地松采脂后的生長和材性變化，由于2 種松樹的快速生長期不同，胸徑連年生長量差異顯著，馬尾松在8 a 時(shí)生長速度快于濕地松。采脂后密度都有一定程度的下降。濕地松降幅稍大于馬尾松。馬尾松和濕地松采脂后的生長量遵循胸徑越大，連年生長量越大，胸徑越小負(fù)增長越多的規(guī)律。2 種松樹采脂試驗(yàn)共同結(jié)論是采脂后松樹的自身恢復(fù)勢大于采脂導(dǎo)致的胸徑損失，采脂與未采脂之間的木材基本密度最大差異小于4%。然而，馬尾松連續(xù)3 年采脂試驗(yàn)的缺失使數(shù)據(jù)和結(jié)果具有一定的缺陷性。同時(shí)，2 種松樹沒能同步進(jìn)行試驗(yàn)，其對比只能是相對結(jié)果。今后的研究除了上述幾個(gè)指標(biāo)的基礎(chǔ)上還要測定其他材性指標(biāo)，同時(shí)把連續(xù)割脂的時(shí)間進(jìn)一步拉長，觀察多長時(shí)間的連續(xù)采脂可以確保松脂收益的同時(shí)把材性和生長損失降到最低。

4 結(jié)論

科學(xué)采脂是培育馬尾松材脂兩用林的關(guān)鍵，選擇適宜的采脂強(qiáng)度，選擇適宜的起始采脂方案，減少對馬尾松生長的影響，獲得采脂收益與木材收益的平衡是重要的課題。本研究具體結(jié)論如下：

1）馬尾松早期采脂后生長有所降低，但受采脂影響有限。對于速生樹種而言，胸徑或徑級才是決定起始采脂的關(guān)鍵因素。在控制割面負(fù)荷率的前提下，選擇18 徑級以上立木，其生長損失可以被松樹自身的生長勢所克服。

2）馬尾松早期采脂影響其材性，但與未采脂的差異有限。合理優(yōu)化早期采脂方案，可有效降低采脂對材性的影響，在提高松脂收益的同時(shí)降低采脂造成的材積損失。

3）早期采脂對濕地松的生長和材性影響大于馬尾松。在合理采脂的前提下，2 種松樹采脂后的自身恢復(fù)勢大于采脂導(dǎo)致的胸徑損失。