随着当前社会和经济的快速发展,人们生活水平和品味有了巨大的提高,绿色生态家居成为人们生活关注的焦点,优质高档木材家具及其制品以其特有的生态及文化功能已成为绿色生态家居的主要构成及彰显生活品味的重要标志,这也促使高质量大径级无节材市场需求旺盛。为了满足国内外市场需求,优质高效的培育大径级无节材,本研究以优良速生乡土阔叶树种西南桦的密度试验林和修枝试验林为研究对象,调查分析其生长表现、干形特征对造林密度和修枝强度的响应,探究不同修枝强度对于控制拟木蠹蛾为害的有效性,建立混合效应模型探索造林密度对于西南桦枝条发育、枝条愈合及节疤特征的影响,比较人工修枝和自然整枝后枝条愈合、节疤特征及其影响因素的差异,并运用模型对其进行预测。研究结果将为西南桦及相关树种的大径级无节材的高效培育提供理论依据和技术参考。本研究的主要研究结果如下:1.通过对11年生西南桦密度试验林的生长表现和树干干形进行调查分析,结果表明5种造林密度(3333、1667、1111、833和500株/hm2)西南桦林分的平均树高、枝下高、冠径比、高径比差异均不显著(P>0.05),而其平均胸径、冠幅、冠长、冠比率和单株材积均达差异显著水平(P<0.05),且随着造林密度的增加均呈递减趋势。高造林密度还显著的降低了林分内大径级(20 cm≤DBH<25 cm),增加了林分内小径级(10 cm≤DBH<15cm)西南桦单株所占比率。但是对于林分蓄积,其随造林密度的增加呈现先上升后下降的趋势,当造林密度为1667株/hm2时,林分蓄积达到最大。西南桦胸高形数和胸高形率不随造林密度的变化而发生明显的改变,其平均胸高形数约为0.45,胸高形率约为0.70。对于西南桦尖削度来说,虽然造林密度对于西南桦尖削度的影响未达显著水平,但是随着造林密度的增加,西南桦尖削度存在逐渐减小的趋势。2.对以上西南桦密度试验林内平均木进行树干解析,分析其胸径、树高、材积的生长过程与造林密度的关系。分析结果显示各造林密度处理的胸径、树高和材积生长过程基本相似,造林后都是一个先上升后逐渐下降的过程,但是胸径生长旺盛期(胸径连年生长量大于1.5 cm)和材积生长旺盛期(材积连年生长量大于0.015 m3)的持续时间受造林密度影响巨大,即造林密度高的林分,其生长旺盛期要明显短于低造林密度的林分,且在连年生长量达到最大值后,其衰减速度更快。3333株/hm2处理的胸径生从6年生开始显著变缓,而其它处理则多推迟至8年生以后,说明3333株/hm2处理在6年生时即需要进行间伐,1667和1111株/hm2处理则需在8年生时进行间伐,其余处理随密度减小间伐时间依次推后。不同密度处理间树高连年与平均生长量曲线交叉的年龄均为5~6年,而11年生时所有密度处理的林木均未达到数量成熟,但其材积连年生长量存在明显差异。3.西南桦树冠内枝条发育与造林密度紧密相关,树冠内所有枝条、所有活枝和最大活枝的平均直径都随着造林密度的增加呈现显著降低的趋势,树冠内所有死枝的平均直径以及最大死枝的平均直径,亦随造林密度的增加逐渐降低,但未达差异显著水平。大枝条(直径大于30 mm)所占比例亦与造林密度呈负相关。除造林密度外,枝条直径还随其在树冠中的相对高度的增加而显著减小。造林密度对于树冠内枝条总数量、活枝数量和死枝数量均无明显影响,树冠内枝条总数量为50个左右,其中死枝和活枝数量基本均等。但是树冠内枝条的密度随着造林密度的增加显著增加。此外,极高或者极低造林密度会显著增加枝条的死亡率,但对于枝条分枝角度没有明显的影响。树冠内所有枝条、死枝和活枝平均分枝角度分别51.5o~54.3o,53.0o~58.0o和48.9o~52.4o,其中死枝的分枝角度要明显高于活枝。4.应用节疤解剖和线性混合效应模型的方法分析造林密度对西南桦枝条愈合和节疤特征的影响,探明影响枝条愈合和节疤特征的主要因素并对其进行预测。所得结果显示不同造林密度处理的枝条平均愈合所需时间在两年左右,但随着造林密度的增加,枝条愈合所需时间逐渐降低。树干内平均死节、活节、节总大小以及隐枝分枝角度亦均随造林密度的增加呈显著降低的趋势。隐枝分枝角度频率统计表明其主要分布在40°~70°的范围内,且不同角度范围内不同密度处理间的隐枝分枝角度出现频率没有显著的差异。同树冠内枝条直径一样,隐枝直径和大的隐枝所占比例亦随造林密度的增加而显著降低。混合效应模型显示枝条愈合所需时间、死节大小、节疤总大小均与隐枝直径呈显著正相关,仅隐枝分枝角度随隐枝直径的增加而显著降低,但当隐枝直径>20 mm后,下降趋势变得极缓。除此之外,枝条愈合时间还与树干直径生长速率有关,树干直径生长速率越快,枝条愈合所需时间越短。5.通过对5年生西南桦进行不同强度修枝,调查修枝后不同处理间西南桦的生长、干形差异以及受拟木蠹蛾为害情况。结果显示修枝后仅当年的胸径生长会受到明显抑制,且随着修枝强度的增加,影响越大,而对于西南桦的树高和单株材积,不同处理间并无明显差异。修枝对于西南桦的胸高形率、尖削度指数等无显著的影响。西南桦林分的总体感虫率和受害单株虫口数与修枝强度亦无明显相关性,但是修枝段的感虫率和虫口数均明显低于对照组(未修枝)相应区段,其中6 m和7 m修枝高度处理中修枝段感虫率与对照组差异达到显著水平(P<0.05);而且使拟木蠹蛾在树干上的集中分布段提升1.5m以上。尽管修枝无益于在林分水平上有效解决西南桦拟木蠹蛾为害问题,但是合理修枝能够显著减轻修枝段的拟木蠹蛾危害,从而提高修枝段的木材质量。6.选取修枝区段和对照组相对应区段的节疤解剖,测量并建立混合效应模型对比分析自然整枝和人工修枝条件下枝条愈合、节疤特征及其影响因素的差异,并对其进行预测。结果表明人工修枝对于缩短枝条愈合所需时间,减少节疤大小均有显著的效果,但是人工修枝和自然整枝条件下的西南桦隐枝直径、隐枝分枝角度和节疤变色长度差异均未达显著水平。混合效应模型显示人工修枝后枝条愈合和节疤特征最主要的影响因素是枝条直径,而自然整枝条件下主要受死枝脱落后残桩长度决定,且自然整枝后死枝残桩长度又仅与枝条直径相关,枝条越大,枝条死亡脱落后残桩越长。除此之外,人工修枝和自然整枝后枝条愈合所需时间亦均随树干直径生长速率的增加而显著缩短。节疤处木材的变色和腐烂长度亦随愈合所需时间的增加而增大。由此可见,控制枝条大小及提升树干直径生长速率是实现高效培育大径级无节材的最根本措施。基于以上研究结果及经济效益等方面因素,我们建议采用两种培育方式进行大径级无节材高效培育,其一是通过适度增加西南桦的造林密度控制枝条大小,而后对林分实施抚育间伐促进林木的生长及节疤愈合,减小节疤引起的缺陷;其二是对西南桦进行较低密度造林,促进林木的早期生长以及减少后期间伐的成本,然后通过人工修枝控制枝条大小,促进节疤的愈合,培育西南桦大径级无节材。