摘要：修枝作为一种传统的森林经营措施，在调节林分结构、调控林木生长、提高木材质量、维持林分稳定性等方面具有重要作用。探索科学合理的修枝技术是国内外林业科技工作者的研究热点。文中综合国内外的研究进展，从林内小气候、林下植被以及林地土壤3个方面阐述了林木的修枝效应，以期揭示林木修枝对环境的作用规律，为人工林修枝技术的研究与应用提供依据；同时还初步指出当前我国林木修枝工作中存在的问题，并提出展望，为今后的研究和生产实践提供参考。
关键词：林木修枝；小气候；土壤性状；林下植被；间作物
枝条是组成树冠的主要构件，其发育和分布状况影响着树冠的结构与动态[1]。自然状态下，由于林内光照条件限制，林木会调整自身的枝叶量以维持体内光合产物均衡，提高林分稳定性。林木的自然整枝实际上是对环境适应的结果[2]。随着社会发展和生活水平的提高，人们对木材产品质量的要求也越来越高，依靠林木自然整枝来调控木材质量和林分结构已不能满足人们迫不及待的需求。人工修枝是一个复杂的人为干扰过程，相关研究已有很多，但研究内容多集中在修枝技术及其对林木生长和材质的影响等方面[9]，往往忽略了修枝对林地环境的影响；此外，在林农复合经营系统中，间作物与林木之间存在光照、温度、养分、水分等多方面的竞争关系，确定合理的林木修枝技术是提高林农复合经营综合效益的重要课题。
1 修枝对林内小气候的影响
1.1 林下光照
修枝可以减少下层枝叶数量，有效缓解因相互遮阴而导致的光照不足，同时有利于培育无节良材。一般认为修枝可提高林分透光率，并且随着修枝强度的增大而增强。研究表明，猴樟（Cinnamomum bodinieri）经1/3和2/3强度（修枝后枝下高占树高的比例）的修枝后，林分透光率比对照分别提高30%和80%[10]；30%、40%及50%修枝强度的杉木（Cunninghamia lanceolata）林分透光率分别比对照提高0.30、1.04和2.11倍[11]。修枝会引起林分叶面积指数降低，但降低幅度远远小于林分透光率增大的幅度。段爱国等[11]研究发现，40%的修枝强度约降低20%的林木叶面积，对材积生长影响不大，但能提高1倍左右的透光率。
1.2 林下气温与湿度
修枝在增加林下光照强度和光合有效辐射的同时，也会改变林下气温和相对湿度。一般认为修枝强度越大，增温和减湿的作用越明显。Sharma和Singh[17]对芒果树（Mangifera indica）进行研究后认为，修枝能明显提高林内气温，降低空气相对湿度；孙尚伟等[15]研究了不同修枝强度对杨农复合经营生态系统内小气候的影响，结果表明，随着修枝强度的增加，林内光照强度增强，林下气温和植物叶表温度显著升高，而空气相对湿度逐渐降低，且越接近正午，这种趋势越明显；李厚芳等[18]对杨-麦复合经营模式的修枝试验也得到了相似的结果。修枝后林木不同冠层处的气温和相对湿度的差异会有所减小[17]。修枝会加大林内昼夜的温差和空气相对湿度差异，因为在太阳辐射较强的白天，修枝林分的林下光照强度和气温往往高于不修枝林分，空气相对湿度则低于不修枝林分，而早晚时分，修枝与不修枝林分之间的差异较小[16，19]。
2 修枝对林地土壤性质的影响
2.1 物理性质
通过修枝能在一定程度上改善林地土壤物理结构。高云昌等[20]对白榆（Ulmus pumila）人工固沙林的研究表明，修枝后林地土壤容重降低了1.24%，总孔隙度、毛管孔隙度与非毛管孔隙度分别增加了3.46%、3.37%和3.86%，但可能由于修枝时间较短，与对照相比没有显著性差异；梁元瑞[21]对杉木人工林的试验也表明，修枝3年后，林地土壤的容重会有所降低。修枝后如果枝叶保留在林地中，则可较好地保护表层土壤免受雨滴击溅，减少地表水分蒸发，减缓地表径流流速，在改善林地土壤物理结构的同时增加土壤对水的涵养能力[22]。
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2.2 化学性质
修枝在改变林分结构的同时，也改变了土壤物理性状，致使土壤化学性质发生变化。高云昌等[20]研究发现，修枝后土壤有机质和碱解氮含量有所增加，而速效磷和速效钾含量有所降低。Chesney[24]对刺桐（Erythrina poeppigiana）进行为期1年的试验后认为，修枝在短期内对土壤净矿化作用和净硝化作用无显著影响，但能明显抑制林木细根的分布，因此可以调控林木与间作物对土壤养分的竞争。Duguma等[25]和Kadiata等[26]对银合欢（Leucaena leucocephala）和墨西哥丁香（Gliricidia sepium）等豆科植物研究表明，修枝能显著提高土壤全氮含量，但会降低土壤20%的固氮速率。
2.3 生化性质
土壤物理和化学性质共同制约着土壤微生物活动和土壤酶活性，而土壤微生物和酶的状况能反映土壤肥力和林地环境质量[34-35]。土壤微生物量和土壤酶活性与修枝存在一定的关系。一般认为，林木修枝后自然凋落物数量减少，土壤中积累的有机碳减少，土壤微生物活性减弱。刘兰兰等[36]和Yang等[37]研究发现，修枝后土壤CO2释放量降低了12%~18%，同时显著降低了土壤蔗糖酶和β-葡萄糖苷酶的活性。修枝对土壤细菌和真菌数量也有显著影响，丁思一等[34]和佘宇晨等[29]研究表明，修枝会降低杉木林土壤中的细菌、真菌和放线菌数量。也有研究认为，修枝会增加土壤呼吸，但持续时间短，容易被根系-土壤调节系统恢复至正常水平[38]。
3 修枝对林下植被和林下间作物的影响
3.1 林下植被
林木修枝对林下植被影响的研究主要集中在林下植被多样性及生态系统稳定性等方面，林下植被多样性主要体现在物种数量、生物量、覆盖度、多样性指数等方面，此外还包括林下动物多样性、病虫害情况等[22]。
3.2 林下间作物
建立多种群、多功能、多效益、高产出的林农复合系统，需要克服作物与林木之间光照、土壤养分、水分等多方面的相互竞争。林农复合系统中，间作物的产量与林下环境条件密切相关，一般认为林冠遮荫是林下作物减产的主要原因[44-46]。修枝可大大改善林下作物的光照条件，弱化林农间的光竞争，提高林下作物产量[33，47-49]。陈作州等[13]研究发现，在修枝增加10%左右的林地光照强度的情况下，林内小麦（Triticum aestivum）产量可提高3%~7%。
4 研究展望
1）对修枝的基础理论问题研究不足。修枝对象主要是枝条，而枝条是叶片的载体，是光合产物、水分和养分的传输者，枝条的生长发育状况和着生部位影响着树冠结构和林分结构。树木枝条和叶片的生长发育规律及其与环境的关系是确定修枝时间和修枝强度的重要因素，今后有必要开展相关研究。此外，有必要进行长期的定位试验，掌握林木修枝对林内小气候、土壤理化性质和林下植被的影响机理和影响状况，为科学调控林分的物种结构和空间结构，促进林分可持续经营和高效经营提供理论依据。
2）研究涉及的树种种类偏少，林分类型比较单一，且多数研究只是简单比较不同修枝处理之间的差异，产生差异的原因尚不明确。如量化林木修枝强度对林地光照的影响，需根据树种、林木生长发育状况、林分结构、季节、林下植被的需求（如光饱和点、光补偿点）等指标，科学合理地确定适宜的修枝强度、修枝时间和修枝频率。
3）缺乏林地效益的综合评价。在考虑林分生长效果和生态效益的同时，应考虑经济效益和社会效益，综合分析经济成本与产出，以确定合理的修枝技术，确保其具有实用性和可行性。
参考文献：
[1]ISHII H，CLEMENT J P，SHAW D C.Branch growth and crown form in old coastal Douglas-fir[J].Forest Ecology and Management，2000，131（1/2/3）：81-91.
[2]孙时轩.造林学[M].北京：中国林业出版社，1993.
论文作者:苏磊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第31期
论文发表时间:2020/4/13
标签：林下论文; 林分论文; 土壤论文; 林木论文; 林地论文; 林内论文; 植被论文; 《基层建设》2019年第31期论文;