埃塞俄比亚本尚古勒－古马兹州低地竹生物量的研究

尹准生，郑云峰，康 乐

（国家林业和草原局华东调查规划设计院，浙江 杭州310019）

竹子作为可再生林业资源之一经济效益、生态效益和社会效益显著，开发潜力较大。埃塞俄比亚共有竹林面积147.45万hm2，是非洲竹林资源最为丰富的国家，竹林面积约占非洲竹林总面积的40%［1］。低地竹（Oxytenanthera abyssinica）是埃塞俄比亚最为主要的竹种，其竹林面积占全国竹林总面积的80%以上［2］。低地竹（又叫锐药竹）为禾本科竹亚科滇竹属植物，是典型的短粗型丛生竹，丛内立竹较密集，秆木质、直立，壁厚或实心，基部竹径一般为5～10 cm，高达3～10 m，种子发芽力仅1 a，开花周期约30 a［3－4］。滇竹属已知有25种以上，分布于非洲和亚洲热带；中国已知有2种，均见于云南西双版纳，长期处于自然状态、粗放经营。埃塞俄比亚境内的低地竹资源主要分布于本尚古勒－古马兹州、奥罗莫州和阿姆哈拉州西部等地区，依托其资源优势开展相关研究，以期指导该属竹类经营管理。生物量分配格局很大程度上决定了竹材利用方式和加工途径［5］，为了更好地发挥低地竹等资源优势，促进丛生竹类开发利用，研究通过对低地竹生物量数据的综合分析，探索低地竹的生物量分配格局，为竹材创新利用提供理论依据和数据支撑，对于实现工业化和绿色可持续发展具有重大意义。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

研究区地处本尚古勒－古马兹州（Benishangul-Gumuz）的Assosa、Kamashi、MaoKomo 3个区，位于埃塞俄比亚西北部，地理坐标为34°7’48”～37°2’2”E，8°47’10”～11°56’6”N，平均海拔580～2 731 m，土地总面积243.96万hm2。属于热带草原气候，全年高温，干湿季分明。年平均降雨量为800～2 000 mm，年平均气温为20～40℃。调查区位置图见图1。

图1 调查区位置图Fig.1 Location of survey area

1.2 样地设置及目标竹选择

2017年上半年，在研究区内采用典型抽样方法选择低地竹林，设置样地大小为20 m×40 m（0.08 hm2）。在样地内选择秆梢完整、节间无畸形短缩、1－3年生的立竹作为试验材料。从竹株基部伐倒，每秆检尺，分别测量并记录竹龄、胸径、秆高。竹叶自叶柄处摘下后称叶片鲜重，削去枝条，截去秆径小于1 cm的尾梢，将竹秆、竹枝、竹叶分离并分别称量质量。竹秆分为5等分，从基部到梢依次为1－5段，烘干分段称重，并称量每株的枝梢叶重。

1.3 数据处理与分析

统计试验数据采用Excel 2013，应用SPSS软件进行回归分析拟合生物量相关方程，用Origin 2018进行图表绘制。

2 结果分析

2.1 低地竹的生物量

低地竹的生物量是竹林产量的重要指标，而低地竹秆是主要用材部分。因此测定竹秆生产量，探究低地竹生物量在各器官的分配情况，有利于评价竹林生产量、秆材利用情况和秆材经济价值。根据统计低地竹各器官生物量大小为秆＞枝＞叶。其中，竹秆作为主要用材部分占比最高，秆重在1.6～15.6 kg之间，平均秆重为6.28 kg；枝和叶的平均生物量分别为0.76 kg、0.29 kg，占比为10.35%、4.03%。

2.2 低地竹生物量与胸径、秆高的相关性

低地竹的胸径范围在2～5.7 cm之间，平均胸径为3.6 cm，秆高4.5～12.6 m，平均秆高8.1 m。通过Pearson相关性分析可以发现，低地竹的胸径、秆高与秆重存在极显著的相关性，低地竹秆重与胸径的person相关系数为0.907（P＜0.001），与秆高的相关系数为0.868（P＜0.001），胸径与秆高的相关系数为0.794（P＜0.001）。说明低地竹的秆重受到胸径和秆高影响，其中胸径对秆重的影响更大。

在生产中利用单因素估算竹秆重量时，胸径估算的准确度高于使用秆高估算。生物量模型概括起来有3种基本类型：线性模型、非线性模型、多项式模型，线性模型和非线性模型根据自变量的多少，又可分为一元或多元模型，非线性模型的应用最为广泛。进一步根据低地竹秆干重与胸径的散点图进行3种基本类型模型拟合。本次试验选择线性、二次、三次、对数、指数、逻辑斯蒂和幂7种函数模型进行函数拟合，通过拟合发现所有曲线函数均达到极显著水平（P＜0.001）（表1）。根据拟合优度，低地竹干重与胸径的最佳拟合函数为三次函数（R2＝0.864），拟合方程为y＝－0.173D3＋2.33D2－6.09D＋5.63（图1，A）。进一步研究低地竹生物量与秆高的关系。通过曲线拟合，发现所有曲线函数均达到极显著水平（P＜0.001）（表1），秆重和秆高最优拟合曲线为三次函数（R2＝0.787），拟合方程为y＝10.14－3.89H＋0.55H2－0.02H3（图1，B）。

表1 秆重与秆高、胸径的拟合函数拟合度检验结果Tab.1 Fitting function test results of culm weight，culm height and DBH

由于出笋空间和时间差异，竹林内的竹笋获得的光照、水分及养分亦不相同，对竹笋生长产生一定的影响，因此胸径相同的立竹秆高不尽相同，其单株秆鲜重亦有差异，如本次测到胸径相似的低地竹，其秆高相差较多。因此在测产时，有条件的就使用胸径、秆高双因素。曲线回归分析表明，发现所有曲线函数均达到极显著水平（P＜0.001）（表1），胸径、秆高双因素对低地竹干重影响的最佳拟合方程为二次函数曲线（R2＝0.913，P＜0.001），拟合曲线方程：y＝0.000 7（DH）2＋0.200 4（DH）－0.62（图2）。结果表明，应用胸径、秆高双因素对秆重的估算结果比单因素估算更准确。

图2 秆重与胸径（A）秆高（B）的曲线回归分析Fig.2 Regression analysis between culm weight and DBH or culm height

图3 秆重与胸径×秆高的曲线回归分析Fig.3 Regression analysis between culm weight and DBH×culm height

3 结论与讨论

低地竹各器官生物量大小为秆＞枝＞叶，竹秆作为主要用材部分占比最高，低地竹的枝和叶占比为10.35%、4.03%。低地竹秆壁厚近实心，秆的生物量占竹子地上部分的生物量比重较高，是较为优质的用材竹种，同时其枝叶生物量仍具有一定的比重。研究发现低地竹具有较好的天然防蛀、防腐以及防霉防变色性能，同时在埃塞俄比亚，低地竹的竹叶也普遍应用于畜牧饲料中，有较高的饲用和建材价值［6－7］。并且其存在分布面积广、易于取材的特点，因此如果充分利用好低地竹这一部分资源，对提高林地的经济效益有很大帮助。

研究以低地竹的胸径和秆高作为自变量，以生物量作为因变量，建立的二因素模型相关性均达到极显著水平。因此可通过低地竹胸径和秆高对地上部分的生物量进行模拟预测。单因素条件下，胸径与秆重的回归曲线为y＝－0.173D3＋2.33D2－6.09D＋5.63；秆高与秆重的回归曲线为：y＝－0.173H3＋2.33H2－6.09H＋5.63。已知胸径和秆重时，符合回归曲线：y＝0.000 7（DH）2＋0.200 4（DH）－0.62，双因素对秆重的预测更为准确。该模型在现实应用当中只需调查低地竹的胸径或秆高，即可计算地上部分的生物量，使用简便、可操作性强。并且通过分析低地竹的现有存量和新增生物量及其在器官中的分配可以为低地竹生活史、陆地生态系统碳循环、群落动态、植物演化趋势、全球变化模拟等研究提供基础数据，为森林生产管理、培育优质林木资源提供理论参考［8］。由于竹种不同，因此该模型只适用于为低地竹地上部分生物量预估提供借鉴。

4 不足与展望

试验仅对低地竹地上部分的生物量进行了研究，地下部分竹蔸和竹鞭等的生物量没有涉及。因此，接下来需进一步深入探究低地竹地下部分的生物量与丛生物量的模型构建，探讨丛生物量与竹丛及林分生物量之间的相关关系，为全面掌握低地竹生物量情况提供参考。