带状采伐毛竹林生产力变化规律_郑亚雄.pdf

doi：10.11707/j.1001-7488.LYKX20220346带状采伐毛竹林生产力变化规律*郑亚雄1,2范少辉1张璇1,2周潇1,2官凤英1,2（1.国际竹藤中心国家林业和草原局/北京市共建竹藤科学与技术重点实验室北京 100102；2.江苏宜兴竹林林生态系统国家定位观测研究站宜兴 214200）摘要：【目的】通过研究毛竹林带状采伐对其竹林恢复的影响，阐明不同处理样地内生物量分配差异，揭示林分生物量分配格局及年生产力动态变化，以期为评估伐后林分质量恢复水平提供理论基础。【方法】以 8 m 带宽采伐样地（SC）及其保留样地（RB）为研究对象，以传统经营毛竹林为对照（CK），调查伐后 5 年不同处理样地毛竹各组分生产力及生物量积累规律，采用相关性分析对不同处理样地毛竹各组分生产力与土壤养分含量的关系进行研究。【结果】1）不同处理样地毛竹各组分生产力在发笋大年均表现为竹秆竹蔸竹根竹枝竹叶，在发笋小年表现为竹根竹蔸竹秆竹叶竹枝。2）伐后第 1 年 SC 的毛竹各组分生产力与 RB 和 CK 无显著差异；伐后 3 年 CK 的竹枝生产力显著高于 SC和 RB（P0.05）；伐后 5 年 RB 的竹根生产力显著高于 SC 和 CK，但竹蔸生产力显著低于 SC 和 CK（Pbamboostumpbamboo rootbamboo branchbamboo leaves.In the off-year,it was shown:bamboo root bamboo stumpbambooculmbamboo branch.There was no significant difference in productivity between SC and RB and CK in the first year aftercutting.In three years after cutting,the bamboo branch productivity in CK was significantly higher than that in SC and RB(P0.05).In five years after cutting,the bamboo root productivity in RB was significantly higher than that in SC and CK,but thebamboo stump productivity in RB was significantly lower than that in SC and CK (P竹枝竹蔸竹鞭竹叶鞭根。鉴于此，带状采伐后竹林生物量及生产力可能会随着时间不断变化，这对于制定合理竹林经营措施至关重要。本文通过 5 年监测伐后竹林生物量变化动态，阐明不同处理样地内生物量分配差异特征，揭示林分生物量分配格局及年生产力动态变化规律，以期为评估样地林分质量恢复水平提供理论基础。1研究区概况本研究在江苏省宜兴市国有林场（31133115N,1194111944 E）开展。试验区域属中亚热带北缘海洋季风气候区，四季分明，温和湿润，热量条件好，最低和最高气温分别为-4.5 和 38.8，年平均气温16.5，夏季最热月平均气温 28.3。无霜期 239 天，生长期可达 250 天左右，积温 5 418，日照充足，78 月日照时数最多。降水丰沛，全年有雨，年平均降雨日 129 天，年平均降水量 1 229.9 mm，春夏雨水集中。地形以低山丘陵为主，土壤类型为黄棕壤(Zhenget al.,2021)。全场现有林地总面积 3 191 hm2，森林覆盖率达 97%，植物种类丰富，其中，毛竹林 671.55 hm2。林场长期对毛竹林进行经营管理，主要措施包括采挖春笋、人工择伐度及以上毛竹，无病虫害侵扰，竹林大小年现象明显(Zheng et al.,2022b)。2研究方法 2.1样地设置2017 年 2 月，在宜兴市国有林场内选择经营措施一致、坡度相当、林分结构基本相同的毛竹纯林进行试验。设置 3 块宽 8 m，长 20 m 的采伐样地（SC），在采伐样地两侧设置相同宽度的保留样地（RB），同时在地块四周挖 50 cm 宽、50 cm 深的隔离沟，以消除毛第 2 期郑亚雄等：带状采伐毛竹林生产力变化规律23 竹生理整合对养分长距离运输的影响(Zheng et al.,2022c)。设置 3 块 20 m20 m 传统经营样地作为对照（CK）。对照样地依旧按照原来的措施经营包括小年出笋全部挖掉；大年采伐度及以上毛竹，并在发笋后期将未能成竹的竹笋全部挖掉。采伐样地进行自然恢复，与保留样地在试验期间均未采取任何经营管理措施。我们从 20172021 年对 3 种处理样地进行持续的调查取样，根据毛竹林的生长特性划分，监测期 内 包括 3 个 毛 竹 发 笋 大 年（2017 年、2019 年、2021 年)和个发笋小年（2018 年、2020 年）。伐前样地基本信息如表 1 所示。2.2生物量调查20172021 年，每年在竹林发笋结束后（5 月）对发笋情况进行调查统计。在抽枝展叶结束后（8 月）对样地内新生竹进行调查，测量新竹胸径、竹高、枝下高，并计算平均胸径、平均枝下高、平均竹高等指标。每年的 11 月，根据统计数据选定标准竹对生物量进行调查，为了避免标准竹采伐对样地的干扰，笔者在样地周围按照标准竹的相关信息采用替代的方法进行生物量取样，每个处理选取 12 株标准竹，共 36 株。根据式 1 计算林分水平毛竹各器官生物量。Wij=niwij。（1）式中：i 为竹龄，包括、度；j 为不同处理样地，包括 SC、RB、CK；Wij代表 j 样地内 i 龄毛竹竹枝、竹秆、竹叶干重总量；ni为 i 龄毛竹株数；wij为 j 样地内i 龄标准竹竹枝、竹秆、竹叶平均干质量。表 1试验样地基本信息Tab.1Basic information of sample plots样地Plot坡度Slope/()海拔Altitude/m密度Density/(individualhm2)竹龄结构Age structure平均胸径Mean DBH/cm平均枝下高Mean height to crown base/m平均竹高Mean tree height/mSC151133 2501817178.684.1012.91SC261133 8611723229.134.6013.75SC361133 1871618178.495.0913.21RB161133 4521920168.834.7612.85RB261143 8152118228.884.0613.22RB351143 6871921199.385.0713.53CK161133 6571722209.064.2313.33CK261133 7562022188.774.4313.63CK351143 9482123198.904.4013.21 每年 11 月，利用直径为 6.5 cm 的根钻，在样地中随机进行 10 个重复土壤采样，采取 040 cm 土层的土壤样品，混合装入自封袋带回实验室。挑出土壤样品中所有根样，用水洗净，65 下烘干并称取质量，然后根据式 2 计算后得到根生物量。W=w106/(d/2)2h。（2）式中：W 为样地竹根生物量（thm2）；w 为竹根干质量（g）；d 为根钻直径（cm）；h 为土层厚度（cm）。竹蔸由于取样困难，笔者查阅已有的文章，参考苏文会(2012)在安徽省黄山市黄山公益林场内采用“空间”替代“时间”的方法，以毛竹胸径为自变量，拟合出的不同年龄竹蔸生物量模型，如表 2 所示。2.3生产力调查根据毛竹标准竹所得的各器官（竹枝、竹秆、竹叶）生物量，推算不同器官的生产力，方法如下：w=ni(wiwi1)。（3）wwi式中：为毛竹某器官生产力，i 为竹龄，ni为 i 龄竹株数，为 i 龄标准竹某器官生物量。采用内生长法对地下生物量进行测定。2017 年3 月按照上、中、下在样地中随机挖 5 个 202050cm 的方形坑，筛出土壤中的根系，将尼龙网袋放入坑中，使其与土壤紧密贴合，将过筛后的土壤按照原来的层次逐步回填，当土壤全部回填后系紧袋口，使网袋与土壤表面保持水平，用原来的凋落物覆盖在网袋上方，以避免雨水直接冲刷网袋中的泥土。20172021 年每年 11 月在每个样地中挖取 1 个土坑，筛出土坑内的所有根系，洗去表面的泥土，在 65 中烘至恒质量，称取质量。2.4土壤养分取样及测试20172021 年，于每年 11 月用土钻在每块试验 表 2竹蔸生物量全干质量对胸径的拟合模型Tab.2The model of bamboo rhizome dry weight to DBH竹龄Age模型ModelR2W=6.858 2+1.319 6DBH0.402 7W=8.217 8+1.582 2DBH0.402 0W=8.455 1+1.628 8DBH0.402 1 单株毛竹的竹蔸干质量单位为kg。The unit of rhizome drymass of single bamboo is kg.24林业科学59 卷 地中沿着中位线分层（010 cm、1020 cm、2040 cm）取土，每块样地取 10 个土芯，将相同层次的土壤组成混合样品，平铺到干净的纸上，放置在室内阴凉通风处风干。挑出石块和没有分解的有机物，研磨，过2 mm（10 目）筛，用 4 分法将混合土壤选出 1 kg 的土样，充分混匀后取一部分样品装入密封袋中，并注明取样信息，可用于 pH 及有效养分的测定。将剩余已通2 mm（10 目）筛的样品进一步研磨，使其全部通过0.149 mm（100 目）筛，装入密封袋中，并注明取样信息，可用于测定土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量。土壤全氮采用凯氏定氮法检测，碱解氮采用碱解扩散法检测（LY/T 12282015）；土壤全磷采用碱熔-钼锑抗比色法检测，有效磷采用钼锑抗比色法检测（LY/T 12322015）；土壤全钾采用碱熔-火焰光度计法检测，速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度计法检测（LY/T 12342015）；土壤有机碳采用重铬酸钾氧化-外加热法检测（LY/T 12371999）；土壤 pH 值采用电位法测定（LY/T 12391999）。2.5数据处理数据使用 Excel 2016 进行整理。采用 SPSS 进行方差分析，并用最小显著性检验（LSD）进行多重比较，统计学意义设为 P0.05；分别用 ShapiroWilks 检验和 Levens 检验了正态性和齐次方差的假设。采用Pearson 相关分析方法研究了毛竹各组分生产力与土壤养分的关系。3结果与分析 3.1毛竹各组分生产力变化特征由图 1 可知，带状采伐没有降低竹林生产力。采伐样地中毛竹各组分生产力随恢复时间逐渐增加，而保留样地生产力表现为先增加后降低的变化趋势。在采伐样地和对照样地中，毛竹枝、秆生产力在发笋大年显著大于发笋小年（P0.05）；在保留样地中，2017 年和 2019 年样地枝生产力显著大于 2018 年、2020 年和 2021 年（P0.05）。3 种处理样地竹叶生产力各年度均无显著性差异。2017 年和 2021 年不同处理样地枝生产力无显著差异，2019 年对照样地枝生产力显著高于采伐样地和保留样地（P0.05）。2018 年保留样地竹秆生产力显著高于采伐样地和对照样地（P0.05），其余年份竹秆生产力在不同处理样地间无显著差异。由图 1D 可知 20172020 年各处理样地间竹蔸生产力无显著差异，2021 年保留样地竹蔸生产力显著低于采伐样地和对照样地（P0.05）。在采伐样地中，2017201820192020202105 00010 000毛竹蔸生产力Bamboo stump productivity/(kghm2 a1)15 000DAaAaAaAaBaBaBaBaAcCbBaBaAaAaCa02