水肥施用对斑竹发笋及竹笋品质的影响

苏浩然

(国际竹藤中心 竹藤科学与技术重点实验室 北京 100102)

斑竹(Phyllostachysbambusoidesf.lacrima-deae)又称湘妃竹，是禾本科竹亚科刚竹属竹种桂竹(Phyllostachysmakinoi)的变型，其特点是竹秆及枝条上均具紫褐色斑块或斑点，广泛分布于我国长江流域和黄河流域，是著名的观赏竹种，竹秆可用于制作工艺品及材用，竹笋甜脆、口感好[1-2]，更是我国北方的笋、材、观赏用优良竹种。博爱县是我国竹林成片分布的最北缘，为黄河流域仅有的古竹林遗存地，在我国黄河流域的县(市)中竹林面积最大、竹种最多。博爱县现有竹林面积828.93 hm2，种类约90种，竹林面积占全县林地总面积的5.1%。其中，斑竹林面积336.41 hm2，占竹林面积的40.58%，是博爱县栽培面积最大的竹种。近年来，由于当地水资源供应不足，加之竹材价格和传统竹产品附加值低等原因，导致博爱竹林直接经济效益下降，林农经营积极性不高。但当地斑竹笋品质高，口感好，深受人们喜爱，市场价格高，实施笋菜工程可作为斑竹产业发展的突破口。本试验研究了博爱县斑竹笋用林丰产培育措施及对竹笋营养品质的影响，旨在为北方斑竹笋用林的定向培育和规模化开发提供科学依据。

1 试验区概况

试验地位于河南博爱县西部的许良镇(35°16′N、113°02′E)，属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，寒暖干湿交替。年平均气温14.1 ℃，极端最高气温42.4 ℃，极端最低气温-17.9 ℃，无霜期年均231 d，最长年份达263 d，年均日照时数2 484 h。光照充足，热量丰富，林木年生长期较长。土壤为洪积冲积物，主要是垆土、潮壤土和潮垆土。土层深厚肥沃，团粒性好，有机质含量高，pH值6.8～7.4。

2 试验设计与方法

2.1 试验设计

试验设置3个因素：立竹密度(A)、施肥量(B)和灌溉次数(C)，每个因素设置3个水平(表1)。

表1 试验因素及水平

采用L9(34)正交试验设计，具体试验安排见表2。每个试验处理3个重复，呈水平直线排列，另取3个无经营措施的试验小区作为对照，共设置30个试验小区。试验小区面积10 m × 10 m，小区之间设置2～4 m缓冲带，每个样地随机安排一种处理，每种处理进行3次重复。

表2 L9(34)正交试验安排

立竹密度调整：2015年1月，通过人工采伐调整竹林立竹密度，调整后竹林的立竹胸径3～5 cm，立竹年龄结构为1年、2年和3年生竹各占1/3。

施肥：5月施催笋肥，6月施长鞭肥，9月施催芽肥。肥料种类为尿素，每次肥料用量为全年施肥量的33.3%，施肥方式为撒施。

灌溉：根据斑竹生长规律和前人灌溉经验，全年灌溉4次，即为迎春水、拔节水、行鞭水和保胎水；全年灌溉5次为浇“五水”[2,3-6]：2月底迎春水、5月初催笋水、6月拔节水、7月行鞭水、8月孕笋水；全年灌溉6次，在浇“五水”的基础上，11月份浇保胎水。

2.2 竹笋采集与分析方法

2016年5月，每个试验小区采集竹笋5个，采集方式为小区两条对角线的1/4、1/2和3/4处附近各采集1个。竹笋采集后立即运回实验室剥除笋箨，用蒸馏水洗净，称重后置于105±2 ℃烘箱杀青15 min，杀青后将烘箱温度降至65±2 ℃烘干。干笋用磨样机粉碎，过40目筛，拌匀后密封、编号备用。

竹笋营养品质由国家食品质量监督检验中心测定，指标包括水分、蛋白质、脂肪、粗纤维和灰分。水分测定用常压烘箱干燥法(GB 5009.3-2010)[7]，蛋白质测定用凯氏定氮法(GB 5009.5-2010)[8]，脂肪测定用索氏抽提法(GB/T 5009.6-2003)[9]，粗纤维测定用重量法(GB/T 5009.10-2003)[10]，灰分测定用灼烧法(GB 5009.4-2010)[11]。

2.3 数据处理

2015年于笋期前调查样本林分结构(立竹数、立竹胸径)，笋期按实际采笋数量逐次记录。2016年5—6月统计发笋数量、退笋数量、鲜笋产量。试验数据采用Excel 2007统计软件进行预处理和图表制作，采用SPSS17.0分析软件进行发笋成竹情况和竹笋营养品质的方差分析和多重比较。

3 结果与分析

3.1 不同处理的发笋情况

鲜笋产量是衡量笋用竹丰产收益最重要的指标之一，取决于发笋数量和笋的个体质量。从表3可以看出，不同处理间发笋数量变幅为8 000～16 600个/hm2，鲜笋产量变幅为3 338.4～6 098.6 kg/hm2，鲜笋产量与发笋数量呈正相关(图1)，发笋数量和鲜笋产量最高的为处理6，分别为16 600个/hm2和6 098.6 kg/hm2，即立竹密度9 000～1 1000株/hm2，施肥量3 000 kg/hm2，灌溉次数6次。笋个体质量随鲜笋产量的增加呈现先减少后增加再减少的变化趋势(图2)，个体质量最高为0.430 1 kg/个，这主要由于随着发笋数增加，林地消耗养分增多，由于林地养分供应不足，导致笋个体质量减小[12]。添加催笋肥后，随着竹笋对氮肥的吸收，补充了竹笋生长的养分，笋个体质量增加，竹笋产量也相应增加。各处理平均退笋率为10.23%，退笋率最高的为处理1和处理5，其退笋率分别高达14%和18.18%，这可能是由于缺少孕笋水和催笋水的浇灌影响了笋芽萌发，造成发笋期干旱退笋。综合发笋的各项指标，以处理6的鲜笋产量最高，且个体质量较大，即立竹密度9 000～11 000株/hm2，施肥量3 000 kg/hm2，灌溉次数6次。

表3 不同处理的发笋量及新竹生长情况

图1 发笋数量与鲜笋产量关系

图2 笋个体质量与鲜笋产量关系

为进一步分析不同因素对发笋情况的影响大小及各因素的主次关系、最优水平组合方式，进行了极差分析[13](表4)，结果表明：影响发笋数量、个体质量、鲜笋产量和成竹数量的各因素主次关系一致，以施肥量占主导因子，其次是灌溉次数，立竹密度影响最小。从各因素最优水平组合方式来看，影响发笋数量、鲜笋产量和成竹数量的最优水平组合一致，以立竹密度9 000～11 000株/hm2、施肥量3 000 kg/hm2、灌溉次数6次效果最好。影响个体质量的各因素最优水平组合为立竹密度5 000～7 000株/hm2、施肥量2 250 kg/hm2、灌溉次数4次。

表4 不同处理发笋情况极差分析

注：R：极差；W：各因素的主次关系；U：各因素最优水平组合。

3.2 不同因素对发笋数量的影响

方差分析显示，3个因素对发笋数量的影响程度不同，其中立竹密度(P=0.418)对斑竹发笋数量影响不显著，施肥量(P=0.016)和灌溉次数(P=0.018)对斑竹发笋数量有显著影响。

进一步多重比较的结果显示(表5)，不同水平的立竹密度对发笋数量的影响程度的排列顺序为A2>A3>A1，其中各水平之间的差异均未达到显著水平；不同水平的施肥量排列顺序为B3>B2>B1，其中B1与B2、B2与B3之间的差异未达到显著水平，B3极显著高于B1(P<0.01)；不同水平的灌溉次数排列顺序为C3>C2>C1，其中C1与C2之间的差异未达到显著水平，C3显著高于C1、C2(P<0.05)。因此，A1B3C3、A2B3C3、A3B3C3均对斑竹发笋有促进作用，其中A2B3C3的效果最好，即立竹密度9 000～11 000株/hm2，施肥量3 000 kg/hm2，灌溉次数6次。

表5 各因素不同水平对发笋数量的影响

注：字母项为方差分析结果，字母相同表示差异不显著，其中大写字母表示差异达到极显著水平(P<0.01)，小写字母表示差异达到显著水平(P<0.05)。下同。

3.3 不同因素对笋个体质量的影响

方差分析显示，3个因素对笋个体质量的影响均不显著。进一步多重比较的结果显示(表6)，不同水平的立竹密度对笋个体质量的影响程度的排列顺序为A1>A3>A2，不同水平的施肥量排列顺序为B3>B1>B2，不同水平的灌溉次数排列顺序为C1>C2>C3；各因素的不同水平之间均未达到显著水平。通过比较各因素不同水平的个体质量平均值可以得出A1B3C1的效果最好，即立竹密度5 000～7 000株/hm2，施肥量3 000 kg/hm2，灌溉次数4次。

表6 各因素不同水平对笋个体质量的影响

3.4 不同因素对鲜笋产量的影响

方差分析显示，施肥量(B)对斑竹鲜笋产量有极显著影响(P=0.004)，立竹密度(A)(P=0.578)和灌溉次数(C)(P=0.069)的影响未达到显著水平(P>0.05)。

进一步多重比较的结果显示(表7)，立竹密度的不同水平对鲜笋产量的影响程度的排列顺序为A2>A3>A1，其中A1、A2、A3之间的差异均未达到显著水平；不同水平的施肥量排列顺序为B3>B2>B1，其中B1与B2、B1与B3的差异均达到显著水平，且后者高于前者(P<0.05)，但是B2与B3的差异不显著；不同水平的灌溉次数排列顺序为C3>C1>C2，其中C1与C2、C1与C3之间的差异未达到显著水平，C3显著高于C2(P<0.05)。因此，组合A1B2C3、A1B3C3、A2B2C3、A2B3C3、A3B2C3、A3B3C3均对斑竹鲜笋产量有促进作用，其中A2B3C3的效果最好，即立竹密度9 000～11 000株kg/hm2，施肥量3 000 kg/hm2，灌溉次数6次。

表7 各因素不同水平对鲜笋产量的影响

3.5 水肥添加对竹笋品质的影响

不同处理对斑竹笋基本营养成分指标影响效果不同(表8)。各处理的蛋白质含量和含水率均高于对照，3个因素对灰分含量的影响均达显著水平(P<0.05)，对粗纤维、脂肪含量影响均不显著(P>0.05)，施肥量对蛋白质含量影响显著(P<0.05)。蛋白质是人体不可或缺的重要营养物质，食物中灰分含量是衡量食物品质的重要指标，因此可以得出不同处理可以提高竹笋品质。

表8 不同因素处理斑竹笋营养成分含量的方差分析结果

为进一步确定3个因素对蛋白质影响的差异，采用多重比较分析(表9)。可以看出，不同水平的立竹密度对竹笋蛋白质含量的影响程度的排列顺序为A2>A1>A3，其中A1、A2、A3之间的差异均未达到显著水平；不同水平的施肥量排列顺序为B3>B2>B1，其中B1与B2、B1与B3的差异均达到显著水平，且后者高于前者(P<0.05)，但是B2与B3的差异不显著；不同水平的灌溉次数排列顺序为C2>C1>C3，其中C1、C2、C3之间的差异未达到显著水平；因此，因素A和因素C均对斑竹发笋有促进作用，其中A2B3C2的效果最好。

表9 各因素不同水平对斑竹笋蛋白质含量的影响

分析显示(图3)，3个因素不同水平对竹笋灰分含量的影响未达到显著水平，但是3个因素影响程度表现出B>C>A，施肥量的影响程度最大。因素A不同水平的排列顺序为A1(9.23 g/100 g)>A3(8.90 g/100 g)>A2(8.73 g/100 g)，因素B不同水平的排列顺序为B3(9.17 g/100 g)>B2(8.93 g/100 g)>B1(8.76 g/100 g)，因素C不同水平的排列顺序为C1(9.27 g/100 g)>C3(8.77 g/100 g)>C2(8.33 g/100 g)。因此，A2B1C2组合对降低斑竹笋灰分含量效果最为显著。

图3 不同处理对斑竹笋灰分含量的影响

3.6 水肥措施对斑竹林经营效益的影响

从表10可以看出，通过不同的处理对斑竹笋用林总产出有显著提高。但处理4、处理5、处理7、处理8和处理9的利润低于对照，主要是由于竹材和竹笋产出相对较低。处理3的利润最高，达21 860元/hm2)。各因素最优水平组合为A1B2C3，即立竹密度为5 000～7 000株/hm2，施肥量2 250 kg/hm2，灌溉次数为6次。投入产出比最高的是对照，达1∶3.3。

表10 不同处理斑竹林经营的经济效益

注：密度调整采伐老竹按0.15元/株计算；尿素为1 900元/t，施肥按每年3次用工，每次为1.5天计，110元/天；灌溉费用为1 350元/(hm2·次)；地租按4 500元/hm2收取；竹材和竹笋按照当地市场价格计算，分别为0.7元/kg和4.5元/kg。

4 结论与讨论

水肥措施能明显提高斑竹的发笋数量、鲜笋产量和笋品质。各处理的发笋数量较对照提高了25%～107.5%，鲜笋产量较对照提高了21.76%～82.68%，斑竹笋的蛋白质含量明显提高，灰分含量明显降低。斑竹发笋数量、鲜笋产量和蛋白质含量对施肥量的响应最为显著，粗纤维、脂肪含量和含水率响应不显著。灌溉次数对发笋数量影响显著，对鲜笋产量影响不显著。其中水肥措施提高发笋数量和鲜笋产量的最优组合是立竹密度9 000～11 000株/hm2，全年施尿素3 000 kg/hm2和灌溉6次/年。立竹密度对灰分含量影响显著，对其他指标影响不显著。

本研究中斑竹发笋数量和鲜笋产量的影响因子为：施肥量>灌溉次数>立竹密度，施肥量能显著提高竹林的成竹数量和鲜笋产量。氮是植物的主要营养元素，是构成蛋白质的主要成分，施加氮肥能够增加土壤氮含量，提高林地土壤肥力，从而达到竹笋高产。例如：郭晓敏认为土壤速效氮对新竹产量的贡献率最大，随着速效氮含量的增加，竹林新竹产量也随之提高[14]。郭宝华等认为充足的氮肥可以有效增加竹林生产力[15]。刘琦蕊认为在春季对毛竹林施用基肥，秋冬季进行追肥，有利于竹叶、竹枝和竹秆的氮素吸收，同时将更多的养分储存到毛竹地下器官(竹蔸、竹根、竹鞭)，更有利于为笋和新竹补给养分[16]。张文元及涂佳等[17-18]研究显示，施肥可以明显改变土壤养分含量及微生物活性，结合其他经营措施则可显著改善土壤理化性质，并达到提高竹笋产量的目的。

充足的水分是笋芽分化和膨大生长的重要保证，本研究的结果表明，除天然降水外，在斑竹不同的生长时期浇“六水”效果最好。孟祥堂等[2,3-6]认为必须在不同的生长时期浇“五水”，每种水灌溉次数依降水情况而定。这与本研究的结果略有差异，可能是在5月初浇催笋水和施催笋肥后，产生水肥交互作用促进竹笋生长，降低了退笋率。

合理的竹林密度结构调整可以提高竹林对光能的利用率，有利于母竹竹鞭在地下的延伸和分布，降低地下空间和水肥的竞争利用[19]。例如：有研究[2,6]认为，斑竹立竹度应以9 000株/hm2为宜；徐振国[20]认为，斑竹优良林分的指标为密度11 000株/hm2、胸径5 cm、株高11 m、枝下高4 m、秆重8 kg，并且林相整齐、均匀，这与本研究结果总体一致。

本研究选取的3个因素对提高斑竹笋蛋白质含量和降低灰分含量有促进作用，提高了斑竹笋品质。但各因素不同水平所表现的作用效果存在一定差异，其中立竹密度和灌溉次数均以9 000～11 000株/hm2和5次/年的效果最好，但施肥对蛋白质和灰分含量影响的最优水平不同，从总体上来看，施肥量2 250 kg/hm2能同时促进以上2种营养成分含量的改善。影响竹笋品质的主要因素是其长期在环境因素、立地条件、栽培经营技术等作用下形成的遗传因子[12]，本研究的水肥添加对斑竹笋品质的影响规律是否普遍适用有待于进一步研究。