施肥对毛竹生长量和秆形的影响

王 宏，金晓春，金爱武，宋艳冬，柴红玲，吴林森

（1.中国林业科学研究院 资源信息研究所，北京100091；2.丽水职业技术学院，浙江 丽水323000；3.浙江农林大学 亚热带森林培育国家重点实验室培育基地，浙江临安311300）

竹林在中国森林资源组成中具有极其重要的地位，被誉为“绿色的金矿”［1］。根据第7次全国森林资源清查结果，中国现有竹林面积 538.1万hm2，占森林面积的2.75%，其中，毛竹Phyllostachys pubescens林面积为386.83万hm2，占全国竹林总面积的71.89%［2］，是分布最广，栽培面积最大，开发利用程度最高的竹种之一。相对于林木而言，竹类植物有其特有的生理习性。毛竹笋在出土3～5 cm时就停止横向生长，45～60 d后完成高生长，此后不再长高或长粗。由于毛竹生长快，营养消耗大，容易造成林地养分匮乏，竹林生产能力下降。目前，施肥作为提高竹林生产力最重要手段，已被广泛运用于竹林经营过程中［3－6］。秆形是评价竹种材性优劣的重要指标之一［7］。早在20世纪80年代初，周芳纯［8］就对毛竹秆形结构进行了研究；汪阳东［9］综述了竹子秆形生长和变异规律的研究进展；汪阳东等［10］研究了气象因素对毛竹秆形生长变异的影响；谢芳［11］研究了海拔对毛竹节间性状的影响；蓝晓光［12］研究了土壤温度对毛竹冬笋、春笋高生长的影响；林新春等［13］等建立了苦竹各器官生物量与胸径、秆高的数学模型。笔者选择以不同施肥模式长期经营下，林地生产力达到相对稳定状态的毛竹林为对象，研究不同施肥条件下毛竹的生长量及竹秆形态变化，探讨施肥对竹林生产力及秆形结构的影响规律，为竹林合理施肥及立地质量评价提供理论依据。

1 实验材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于浙江省西南部的龙泉市，地理坐标为 27°42′～28°20′N，118°42′～119°25′E。属中亚热带季风气候区，年平均气温为17.6℃，平均降水量为1 645.4 mm，平均蒸发量为1 412.7 mm。土类以红壤、黄壤为主。龙泉市是中国毛竹自然分布中心区之一，毛竹林面积达3.67万hm2，位居浙江省县市第2位。

1.2 生物量调查

采用农村参与式评估法（PRA），对浙江省龙泉市80户农户毛竹林经营状况进行调查。根据类型多样性和区域代表性的原则，在小梅镇、竹乡和小黄南镇，建立以材为主两用林20 m×30 m标准样地38个（坡度小于30°）。样地施肥状况见表1。各样地内的毛竹进行每株检尺，记录各株的竹龄、胸径。

表1 样地施肥状况表Table 1 Fertilization scheme of the research sample plots

1.3 秆形结构调查

1.3.1 测量株的选择 选择模式施肥、不施肥毛竹林样地各7个，样地立地条件相近，立竹密度相近（差别控制在5%之内）。根据每株调查的结果，计算各样地的平均胸径，以平均胸径作为选择样竹的依据。在各标准样地所在的林地中选取3年生标准竹5株进行调查。标准竹之间的距离要大于15 m。采用伐倒标准竹方法测量。

1.3.2 秆高与枝下高测定 测量标准竹出土第1节间下端秆环处至梢部直径为2.5 cm处竹秆的长度作为秆高。标准竹出土第1节下端秆环处至毛竹第1盘枝箨环处作为枝下高。

1.3.3 节间长测定 采用“五节法”［8］，在毛竹出土处节用记号笔标记，依次向上每5节作为1个节段，编号1，2，3，…。测各节段的长度和中央直径。

1.3.4 秆质量、壁厚的测定 竹秆采用“10段法”［14］，按长度分成10等份，并从基部开始按顺序编号，测量各段的长度、质量及各竹段基部的壁厚。

2 结果与分析

2.1 施肥对毛竹胸径的影响

施肥对毛竹平均胸径的影响见图1。由图可知，推荐施肥模式下毛竹平均胸径值较大。平均胸径I度＞Ⅳ度＞II度＞Ⅲ度。在林分管理中，I度 ∶II度 ∶Ⅲ度 ∶Ⅳ度调控在 4∶3∶3∶1。推荐施肥样地的I度新竹平均胸径值较不施肥处理I度新竹大。经统计，推荐施肥样地的毛竹平均胸径为11.15 cm，比不施肥对照增加了4.59%。这表明5月初对竹林进行施肥管理能提高毛竹的胸径。同时，经Duncan’s多重比较，在相同人为因素下，推荐施肥竹林平均立竹密度2 970株·hm-2，比不施肥对照毛竹林平均立竹密度提高了930株·hm-2，差异达到极显著水平。施肥提高了林地的立竹密度和胸径，促进了林地的生产力。用林分蓄积量进行立地质量评定的方法来判断，推荐施肥林地的立地质量则要明显优于不施肥林地。

图1 不同施肥处理下毛竹胸径变化Figure 1 Moso bamboo DBH variations with the fertilization treatments

2.2 施肥对竹秆高度和节数的影响

由表2可知：推荐施肥及不施肥林地的秆高分别为12.39 m和12.67 m，两者无显著差异，以胸径为协变量对各参数进行校正（各参数都通过了方差齐性检验），校正统一胸径为10.97 cm后，发现推荐施肥毛竹秆高为12.45 m，对照的秆高为12.88 m，两者也没有达到差异显著性水平。推荐施肥毛竹的枝下高、总节数、枝下节数都极显著的下降了，其中枝下高比对照下降了17.3%，这可能与枝下节数有关。数据表明：秆高是较稳定的指标，不受立地条件的影响，但立地条件好的施肥林地中枝下高、竹节总数和枝下节数会显著降低。

表2 不同施肥处理下毛竹高度和竹节数量的变化Table 2 Moso bamboo variations in height and number of nodes with fertilization treatments

2.3 施肥对竹节节间长度的影响

毛竹在出笋后的生长发育过程中，通常以5节为一个节段进行发育和生长。对毛竹节间长度即采用五节法进行，即从毛竹基部开始到小头直径2.5 cm处每5节为一个节段，编号分别记为1，2，3，…。

以胸径为协变量，各节段长为因变量进行协方差分析和多重比较，统一胸径到10.97 cm的节段长度（图2），可以明显看出，毛竹节段中部长，基部和梢部短，第6节段（26～30节）最长，均值是175.21 cm。以节段号为自变量，节段长为因变量分别进行多种曲线拟合，发现均以二次曲线函数拟合效果最佳，P＜0.000 1，达到极显著水平，拟合方程分别为：推荐施肥y=11.982 5+50.207 1x－3.966 1x2，R2=0.984 9； 不施肥 y=3.272 3+52.656 9x－4.1443x2，R2=0.993 1。

以“五节法”比较施肥林地与不施肥林地的节间长度，发现施肥林地毛竹1～5段比不施肥长，平均比不施肥的长2.4%，而6～9段平均比不施肥的短2.2%。显著性检验表明，施肥对毛竹的节间长度无显著影响。

2.4 施肥对竹秆质量分布的影响

秆质量是毛竹生物产量的反映，是主要的经济指标之一。毛竹的秆质量受胸径影响较大，两者呈二次曲线变化［4］。为了研究施肥对秆质量的影响，对胸径和秆质量进行协方差分析，校正胸径统一到10.97 cm，发现施肥的秆质量为28.00 kg，比不施肥毛竹轻6.8%，达到差异显著性水平（P=0.036 0＜0.05）。这表明在毛竹胸径大小同样的情况下，立地条件好的竹林的毛竹单株生物量相对较少。

图2 不同施肥处理下毛竹节间长度的变化Figure 2 Variation of in-between node length with the fertilization treatments

表3 不同施肥处理竹林的竹秆质量变化Table 3 Moso bamboo variation in culm weight with the fertilization treatments

根据毛竹分段质量,可以鉴别毛竹秆生物产量的分布规律、竹株各段纤维程度。将竹秆按长度平均分成10段，从基部向上编号1，2，3，…，10，称取每段质量（图3）。

由图3可以发现推荐施肥与不施肥毛竹的竹秆质量分布相似，基部第1段质量最大，竹段越高质量越小，各段间变幅大体一致，即通体均匀下降。以段号为自变量，段质量为因变量分别进行多种曲线拟合，发现以指数对数曲线函数拟合效果最佳，P＜0.000 1，达到极显著水平，拟合方程分别为：推荐施肥y=－2.657 lnx+6.902 1，R2=0.996 7；不施肥：y=－2.653 lnx+6.892 3，R2=0.996 6。由模型曲线可以看出，立地条件的好坏不影响竹秆质量分布。

2.5 施肥对竹壁厚度的影响

以高度（x）及对应高度的平均竹壁厚度（y）做散点图（图4），可以看出：毛竹竹壁厚度自基部随高度的增加而逐渐减小，其中竹秆0～1 m内壁厚急剧下降，之后下降的幅度逐渐减小，施肥和不施肥的壁厚变化规律相同。经协方差分析表明：施肥和不施肥的壁厚没有显著差异，说明立地条件对毛竹竹壁厚度没有影响。将高度（x）和竹壁厚度（y）的关系用多个函数模型进行数据拟合，发现Morgan-Mercer-Florin模型的拟合效果最好，经拟合度检验，显著水平P＜0.000 1，达到极显著。模型曲线见图5。曲线模型如下：推荐施肥 y=（1.90 × 3 610.23－2 411.56x0.30695） /（3 610.23+x0.30695），R2=0.995 3； 不施肥 y=（1.91 ×3 709.84－2 452.97x0.30671） /（3 709.84+x0.30671），R2=0.998 2。

2.6 施肥对毛竹削尖度的影响

以胸径为标准，将其他高度处的秆径与胸径之比称为相对直径，相对直径随相对高度的变化曲线反映竹子尖削度的大小。分别根据各样地毛竹平均的相对直径（y）—高度（x）的散点图（图5），用多种曲线进行拟合，发现以直线模型拟合度较好，拟合结果为推荐施肥y=－0.067 4x+1.105 7，R2=0.997 9；不施肥 y=－0.068 7x+1.103 8，R2=0.998 2。

根据曲线模型，可以通过测量毛竹的胸径来计算任意高度的直径。由图5和模型斜率可以看出，施肥没有明显改变毛竹削尖度。

图3 不同施肥处理下毛竹竹秆质量的分布Figure 3 Moso bamboo distribution of culm weight with the fertilization treatments

图4 毛竹竹壁厚度随高度的变化Figure 4 Moso bamboo culm wall thickness variation with the height

图5 毛竹相对直径随高度的变化Figure 5 Moso bamboo variations of relative diameters with the culm height

3 结论与讨论

林木养分的积累与分配是养分元素生物循环的重要环节，养分元素的利用直接影响生产力的高低，并关系到生态系统的稳定和持续［15－16］。本研究表明：在相同林分密度及胸径下，施肥经营的竹秆的质量比不施肥毛竹下降了6.8%，但从长期经营过程来看，施肥增加了胸径大小，因此，对于整个林分而言，生物产量随着施肥年限的增长而有所上升，合理的施肥能提高林地生物产量，促进林地生产力，改善立地质量。

相同的竹林密度下，胸径相同的毛竹其秆高、材质量分布、壁厚和削尖度等都是较为稳定的指标，受施肥的影响较小，可以通过胸径建立与节间长度、材质量分布、壁厚和削尖度的函数关系来反应毛竹的竹杆形态。

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