毛竹林伐樁處理方式對筍竹生長的影響

曹碧鳳，涂年旺，劉昌社，張 瑋，吳錦華，李志堅，許國強(qiáng)

(1.永安市林業(yè)局，福建 永安 366000； 2.永安市林業(yè)科學(xué)技術(shù)推廣中心，福建 永安 366000；3.中國林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，浙江 富陽 311400； 4.永安市洪田鎮(zhèn)林業(yè)站，福建 永安 366000； 5.永安市上坪鄉(xiāng)林業(yè)站，福建 永安 366000)

毛竹(Phyllostachysedulis)為禾本科竹亞科剛竹屬植物，其生長快、采伐周期短、成材早而且經(jīng)濟(jì)價值高，是目前世界上分布最廣、栽培面積最大、經(jīng)濟(jì)效益顯著的竹種。廣泛分布于我國南方山地、丘陵地區(qū)，是我國亞熱帶地區(qū)具有顯著代表性的經(jīng)濟(jì)林類型之一[1-2]。福建是全國范圍內(nèi)竹類資源最豐富的省份，擁有毛竹林資源約83.58萬hm2[3]。毛竹是一種克隆植物，毛竹林地下鞭系相連構(gòu)成有機(jī)的整體，能夠通過地下鞭根在克隆分株間進(jìn)行水分、營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸和傳遞。因此開展對毛竹伐樁的研究顯得尤為重要，伐樁灌水施肥等研究對于竹材的培育和毛竹林節(jié)水灌溉措施的制定均具有重要的現(xiàn)實意義[3-5]。

毛竹的經(jīng)營多實行選擇性采伐，每度采伐毛竹量高達(dá)600株·hm-2。但是，采伐后的伐樁仍具有從土壤中吸收水分甚至養(yǎng)分的能力，自然條件下其腐爛速度極度緩慢，很難自發(fā)腐爛分解，在砍伐3～5 a后仍能保持青綠色，有的能存留10 a甚至更長時間，大量的伐樁占據(jù)了毛竹林土壤空間，造成了毛竹林地的浪費(fèi)，嚴(yán)重影響毛竹林的產(chǎn)量。此外，由于竹蔸與地下鞭根相連結(jié)，未腐爛的伐樁又會阻礙毛竹地下鞭的生長和延伸，對整個毛竹林的經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)出造成不良影響[4]。近年來，隨著毛竹伐樁處理專用機(jī)械的研發(fā)成功及應(yīng)用，在毛竹林中大面積開展伐樁處理操作已具有很好的可行性和操作性，然而伐樁處理對毛竹林培育的影響研究尚未有定論[5-7]。

當(dāng)前對于毛竹伐樁的研究多集中在毛竹林內(nèi)伐樁分布及其促腐[8]，毛竹伐樁腐爛后生成的物質(zhì)對毛竹林土壤性質(zhì)的影響[9]及氫氧化鉀、除草劑、化肥、微生物等促腐對毛竹林的生長和生理的不利影響[10-13]。已開展的研究中，關(guān)于毛竹林竹蔸施肥效果、竹蔸腐爛及對毛竹林出筍等的影響研究已經(jīng)取得一定的研究成果。如楊慧英等[14]指出毛竹伐樁促腐施肥作為一種新型竹林生態(tài)施肥技術(shù)，不易造成環(huán)境污染，且施肥可加快竹蔸腐爛和恢復(fù)出筍空間，進(jìn)而提高毛竹林的經(jīng)濟(jì)效益；鄭瑞鈺[15]發(fā)現(xiàn)竹蔸施肥有利于加速毛竹林竹蔸的腐爛，可以使大部分竹蔸在3 a內(nèi)完全腐爛。且在不同肥料種類中，碳酸氫氨的促進(jìn)作用表現(xiàn)得最為明顯，其竹蔸完全腐爛的比例達(dá)到71%；林桂明[16]對福建省南平市的毛竹低產(chǎn)林進(jìn)行竹蔸配方施肥試驗，其試驗結(jié)果表明竹蔸配方施肥均可加快竹蔸的腐爛速度，采用施有機(jī)肥+ EM生物肥效果最好，4 a內(nèi)竹蔸完全腐爛數(shù)高達(dá)89%。而對于采伐后的毛竹純林，如何將其伐樁利用起來并促進(jìn)毛竹林筍竹生長方面的研究較少，譬如在毛竹伐樁后，不同的灌水和施肥處理對其筍竹生長等的影響研究則相對較少。本研究在毛竹伐樁節(jié)隔處理的基礎(chǔ)上，對其伐樁實施不同的處理方式(灌水、灌水+施肥、施肥)，通過測定和比較毛竹林內(nèi)冬筍產(chǎn)量、春筍出筍數(shù)、退筍數(shù)和成竹株數(shù)等相關(guān)指標(biāo)，分析不同處理方式對毛竹林筍竹生長的影響，以期為伐樁后的毛竹林經(jīng)營和高效生產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗毛竹林地位于福建省永安市上坪鄉(xiāng)和洪田鎮(zhèn)。永安位于福建省中部偏西，北緯25°33′—26°12′、東經(jīng)116°56′—117°47′，地處武夷山脈和戴云山脈的過渡地帶，四面環(huán)山，山地和丘陵面積占總面積的90%，自古有“九山半水半分田”之稱。屬中亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，四季分明，溫和多雨，光照充足，年均降水量1569 mm，森林覆蓋率達(dá)83.2%，當(dāng)?shù)剞r(nóng)民人均毛竹面積達(dá)0.45 hm2，居全國之首。

試驗毛竹林為純林，土壤為黃紅壤，土層厚度約80 cm，林地坡度15°～20°，密度2550～2850株·hm-2。平均竹高9.8 m，平均胸徑9.3 cm，林齡3～5 a。該毛竹林每年撫育1～2次，林分大小年比較明顯，2017年為毛竹春筍小年，林內(nèi)有零星小灌木分布，雜草較少，凋落物較少，試驗觀測期間禁止其他人為活動的干擾。

1.2 試驗設(shè)計和方法

2015年3月在永安市洪田鎮(zhèn)試驗毛竹林中選取立地條件、地形和毛竹生長狀況等均基本相同的樣地(20 m×20 m) 12塊，對每塊樣地內(nèi)3度以上及部分3度毛竹進(jìn)行砍伐，每塊樣地砍伐毛竹20～40株，確保各塊樣地在砍伐后毛竹株數(shù)(2250株·hm-2)完全相同。每個樣地選擇均勻分布的伐樁12個，利用毛竹破樁機(jī)將伐樁內(nèi)部的蠟質(zhì)層和節(jié)隔打破，保證灌水和施肥處理的順利實施；其他竹蔸則不做處理。

根據(jù)前期試驗設(shè)計方案，試驗設(shè)置對照(即不灌水也不施肥處理)、灌水處理、灌水+施肥處理、施肥處理，每處理3次重復(fù)。伐樁處理方式：利用伐樁機(jī)切割伐樁至地表水平，同時切破其內(nèi)的蠟質(zhì)層和竹簧，保持切面平滑[17]。在試驗期間，灌水處理為伐樁后每20 d灌水1次，灌水時間從9月—翌年2月，伐樁平均灌水量為380 mL·個-1·次-1；施肥處理為每年的6月、9月各施肥1次，施肥方式為伐樁內(nèi)施肥，施后蓋上土，肥料選用螯合型筍竹專用肥(含量N∶P∶K=17∶8∶5)，每次施肥量為750 kg·hm-2；灌水+施肥處理為6個伐樁灌水，6個伐樁施肥，均勻分布。樣地的其它經(jīng)營措施按照常規(guī)辦法實施[18]。為確保試驗環(huán)境穩(wěn)定，每個樣地設(shè)置10～15 m寬的隔離緩沖帶，隔離緩沖帶內(nèi)均不進(jìn)行伐樁施肥等經(jīng)營，也不進(jìn)行額外的人為活動。

2016年11月—2017年5月，調(diào)查試驗地不同伐樁處理方式的各個樣地內(nèi)所有冬筍產(chǎn)量、春筍新出筍個數(shù)、退筍個數(shù)和成竹株數(shù)，測定鮮重和含水率。其中新竹鮮重(產(chǎn)量)采用鮮重×含水率的方法測算。2017年6月上旬調(diào)查當(dāng)年新竹的胸徑、高度。試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2007和SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計整理、分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同伐樁處理對毛竹林冬筍和春筍產(chǎn)出的影響

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，與對照相比，伐樁后的毛竹林每公頃毛竹林冬筍的產(chǎn)量大小為灌水+施肥>施肥>灌水(表1)。其中：灌水+施肥的冬筍產(chǎn)量達(dá)到2478 kg·hm-2，比對照高22.2%；施肥、灌水的平均冬筍產(chǎn)量分別達(dá)2154.0、2107.5 kg·hm-2，比對照高6.2%、3.9%。灌水+施肥的春筍新出筍個數(shù)為1105個·hm-2，是對照毛竹林的1.61倍；施肥、灌水的平均春筍新出筍個數(shù)分別達(dá)958、962個·hm-2，均為對照毛竹林的1.40倍。春筍退筍個數(shù)中，灌水+施肥、施肥、灌水的平均退筍個數(shù)高于對照，三者的退筍率分別為27.2%、23.1%、24.8%，平均退筍率為25.0%，低于對照毛竹林的34.3%。該結(jié)果表明，3種伐樁處理能夠在一定程度上提高其冬筍產(chǎn)量，有效降低春筍的退筍率，有利于毛竹林生產(chǎn)力的提高。

表1 不同處理對毛竹林冬筍和春筍產(chǎn)出的影響

*：不同小寫字母為各指標(biāo)不同處理間差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 不同伐樁處理對毛竹林出筍成竹量的影響

由表2分析可知，毛竹林出筍成竹總量大小為灌水+施肥>施肥>灌水。其中：灌水+施肥的平均春筍出筍數(shù)達(dá)到830個·hm-2，比對照高84.4%；施肥、灌水的平均春筍出筍數(shù)分別達(dá)720、700個·hm-2，比對照高60.0%、55.6%；灌水+施肥的平均成竹數(shù)為810個·hm-2，比對照高102.5%；施肥、灌水的平均成竹數(shù)分別達(dá)690、670個·hm-2，比對照高72.5%、67.5%。灌水+施肥、施肥、灌水的平均成竹率分別為97.6%、95.8%、95.7%，均高于對照。

表2 不同處理對毛竹林出筍成竹及生長指標(biāo)的影響

2.3 不同伐樁處理對毛竹林新竹生長情況的影響

經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，灌水+施肥、施肥、灌水3種伐樁處理均能促進(jìn)毛竹林新竹生長量的提高。其中：灌水+施肥的平均胸徑、平均竹高、平均竹節(jié)長分別為10.8 cm、12.2 m、21.2 cm，分別比對照高20.0%、27.1%、14.6%；施肥處理的平均胸徑、平均竹高、平均竹節(jié)長分別為10.0 cm、10.8 m、19.8 cm，分別比對照高11.1%、12.5%、7.0%；灌水處理的平均胸徑、平均竹高、平均竹節(jié)長分別為9.8 cm、11.5 m、20.5 cm，分別比對照高8.9%、19.8%、10.8%(表2)。經(jīng)方差分析和顯著性檢驗，新竹平均胸徑、平均竹高、平均竹節(jié)長指標(biāo)不同處理間差異均達(dá)顯著水平，春筍平均出筍數(shù)、平均成竹數(shù)和平均成竹率指標(biāo)不同處理間差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。

2.4 不同伐樁處理對毛竹林新竹產(chǎn)量的影響

竹林伐樁后，采用不同的灌水和施肥處理能顯著提高新竹的生物量，4種伐樁處理的新竹生物量大小為灌水+施肥>施肥>灌水>對照。灌水+施肥的新竹生物量高達(dá)32.5 t·hm-2，比對照竹林新竹生物量提高了26.0%。對2017年新竹生物量進(jìn)行Duncan多重比較分析，結(jié)果顯示毛竹林伐樁的處理方式不同，處理間的新竹生物量存在α=0.05 水平的顯著差異。其中灌水+施肥、施肥、灌水3種處理均與對照差異顯著，灌水+施肥與施肥、灌水2種處理間差異顯著，施肥處理與灌水處理二者之間差異不顯著(表3)。

表3 不同伐樁處理毛竹林新竹產(chǎn)量Duncan多重比較

3 結(jié)論與討論

1)本試驗以不灌水也不施肥為對照，結(jié)果表明3種伐樁處理均能在一定程度上提高毛竹林的冬筍產(chǎn)量，有效降低其春筍的退筍率，提高其新竹生長量，有利于毛竹林生產(chǎn)力的提高。其中：灌水+施肥、灌水、施肥的冬筍產(chǎn)量分別比對照高22.2%、3.9%、6.2%；退筍率分別為27.2%、24.8%、23.1%，均低于對照毛竹林的34.3%；平均春筍出筍數(shù)分別達(dá)到830、700、720個·hm-2，分別比對照高84.4%、55.6%、60.0%。此外，不同伐樁處理的春筍平均出筍數(shù)、平均成竹數(shù)和平均成竹率的差異達(dá)到極顯著水平。由于試驗時間較短，僅觀測了2 a，毛竹的生長效應(yīng)及伐樁處理的后續(xù)生理和生長效應(yīng)尚未完全顯現(xiàn)出來，仍有待進(jìn)一步的持續(xù)觀測研究。

2)毛竹生長迅速，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，可做筍用林，亦可做筍竹兩用林推廣，也是區(qū)域生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要植物資源。當(dāng)前由于氣候變化的影響，導(dǎo)致干旱現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生，非常不利于毛竹的正常生長和經(jīng)營管理，以往的大水漫灌會浪費(fèi)大量水資源，已經(jīng)很難滿足毛竹林高效培育的需求[19]。因此迫切需要一種節(jié)水灌溉措施來解決毛竹林的灌溉和經(jīng)營管理問題，本文中的伐樁灌水施肥處理有助于毛竹林經(jīng)營過程中抵御干旱脅迫。本研究與已有的伐樁施肥研究有相似的結(jié)論，即毛竹伐樁灌水、施肥技術(shù)簡單方便、操作性強(qiáng)，同時能夠改善毛竹林的生長，而且是一種經(jīng)濟(jì)實用的毛竹林經(jīng)營管理技術(shù)[5，20-23]。毛竹伐樁灌水和施肥既能增加毛竹林的產(chǎn)值，又能較好地發(fā)揮其保持水土、減少肥分損失的功效，該項技術(shù)施肥效果受天氣變化的影響較小，適宜在山區(qū)毛竹林推廣應(yīng)用，同時也能夠避免施肥后造成土壤板結(jié)和土壤污染等情況。此外，據(jù)初步研究的結(jié)果表明，對毛竹林伐樁進(jìn)行合適的施肥和灌水處理能夠一定程度的改善毛竹春筍小年的狀況，其改善的程度大小仍需進(jìn)一步的持續(xù)觀測研究。

3)綜合分析可知，本試驗結(jié)果表明對毛竹純林采伐樁進(jìn)行灌水+施肥處理的綜合效果最好。該機(jī)械處理伐樁的灌水成本約為2775元·hm-2·a-1，竹山增產(chǎn)帶來的收益顯著高于伐樁灌水的成本。在毛竹林經(jīng)營過程中，建議控制其密度為2250株·hm-2左右，然后選擇在林內(nèi)均勻分布的伐樁用作灌水和施肥處理。其中，灌水約為每20 d灌水1次，伐樁平均灌水量為380 mL·個-1·次-1，灌水時間一般從每年9月—翌年2月；施肥處理為每年的6月、9月各施肥1次，施肥方式為伐樁內(nèi)施肥，施后蓋上土，肥料建議選用螯合型筍竹專用肥，每次施肥量控制為750 kg·hm-2左右。該技術(shù)措施對山地丘陵區(qū)尤其是易受干旱毛竹林的節(jié)水灌溉和竹材培育具有一定的指導(dǎo)意義。