丛状采伐对龙竹生长动态与竹林经济效益的影响

2021-05-13涂丹丹辉朝茂刘蔚漪朱礼月张文君

竹子学报 2021年4期

涂丹丹，辉朝茂，刘蔚漪，朱礼月，张文君

(西南林业大学林学院竹藤科学研究院/丛生竹工程技术研究中心，云南昆明 650224)

龙竹(Dendrocalamusgiganteus)主产于云南东南至西南部地区，为禾本科(Poaceae)牡竹属(Dendrocalamus)大型丛生竹种，具有重要的经济价值和生态价值[1]，但其竹林经营管理中所采用的传统采伐模式经济效益差，导致资源优势未能充分发挥。一方面我国人口老龄化形式严峻，劳动力成本日益上升，竹工机械化程度低等一系列等因素造成了竹资源得不到有效采伐利用，从而对竹林的经济效益产生了很大的影响[2-3]。另一方面由于大型丛生竹形态结构、生物学特性和生态习性的特殊性[4]，与一般散生竹有着本质区别，新竹分布在竹丛外沿，而需要砍掉的老竹却在竹丛中间，采伐时很有可能会压倒新竹造成断梢，此外云南大型丛生竹秆材高大、竹丛紧密，伐倒竹株容易，但清理出林地却要劳神费力，在经济不发达的云南山区，除去车费和经营成本等，最终能到竹农手里的钱极少。因此，研究参考国内外材用竹林培育技术，首次以龙竹为试验对象，尝试设计不同强度的丛状采伐，以传统的常规采伐作为对照，研究伐后龙竹林分恢复情况，调查丛状采伐在实际竹林经营生产中的可行性，筛选出适用于龙竹林采伐方式，最终规范龙竹林采伐作业，降低采伐成本，提高经营效益，为今后龙竹林省力化、规模化的采伐经营模式发展及应用提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于滇西南地区勐角傣族彝族拉祜族乡区域内(99°13′23″ ～99°15′24″ E，23°10′18″～23°12′01″N)，海拔高度在1 330～1 850 m之间。该区域内气候条件温和，属亚热带季风气候，阳光充足，雨水丰沛，冬无寒冬，夏无炎热。年平均气温为17.4 ℃，年极端最低气温为-4.3 ℃，最高气温为33.7 ℃，年平均日照为1 876.7 h，年平均降雨量为1 763.5 mm，全年无霜期可长达317 d。该地区土壤类型主要以红壤为主，肥力中上，土层厚度为80 cm以上。研究区龙竹为人工纯林，林下植被主要为菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceae)、豆科(Fabaceae)、报春花科(Primulaceae)、莎草科(Cyperaceae)和五加科(Araliaceae)等[5]。

2 研究方法

2.1 样地设置

2018年11月在研究区选取立地条件相同的龙竹林，建立采伐试验区。设置4种采伐处理，包括传统的常规采伐(A)以及3种不同强度的丛状采伐：1/3丛采伐(B)、1/2丛采伐(C)、全丛采伐(D)。4种采伐分别对应A、B、C、D 4个试验小区，其中A、B、C各个试验小区的边长大约为180 m×20 m，各有9个标准样地(20 m×20 m)，D小区为确保全伐后区内的环境因子如光照等不受边缘竹林影响，其边长大约为360 m×20 m，18个标准样地(20 m×20 m)。试验小区内的所有龙竹逐丛编号，于2018年12月完成采伐作业。

采伐标准：常规采伐采用传统的择龄而伐方式，择伐3年生以上竹子；1/3丛采伐、1/2丛采伐以及全丛采伐作业时不考虑竹龄，垂直等高线丛状采伐，全丛采伐是采伐样地内的全部竹株。

表1 样地基本情况

2.2 调查方法

2018年12月完成采伐后，于2019、2020和2021年连续3 a于每年6月份笋期开始至10月份新竹长成初期，对竹林更新的自然恢复生长情况进行跟踪调查，并统计记录发笋情况，笋期结束后的成竹数量、新竹胸径等。对比分析各试验区内新生竹数量指标上的生长差异，了解采伐抚育后的竹林更新情况。

2019年6-10月，伐后新竹生长情况恢复数据收集，第一次。

2020年6-10月，伐后新竹生长情况恢复数据收集，第二次。

2021年6-10月，伐后新竹生长情况恢复数据收集，第三次。

根据竹丛的发笋和新生竹数量，计算出成竹率：成竹率=(成竹数)/(发笋数)×100%

生物量测定：于竹株基部将竹子伐倒，测量并记录其胸径、株高，分离竹秆、竹枝、竹叶并称其鲜重。竹秆按照1 m进行分截，每一截破开于中部取样0.6～0.9 kg。竹枝、竹叶分离前将竹子上、中、下3个部位取样并混合，取样质量分别控制在0.4～0.5kg、0.3～0.4 kg。所采样品带回实验室采用烘箱 (105 ℃)烘至恒量，计算出含水率。再将各器官鲜重含水率换算成干重，得到生物量，把各器官生物量相加即为单株生物量，再换算成产量。

2.3 采伐成本与经济效益评估

走访沧源县当地竹材市场，调查劳动力成本与竹材的市场价格，依据成本、竹材价格等计算的到经济效益。

2.4 数据处理

相关试验数据通过Microsoft Excel 2010进行整理，采用SPSS 25.0软件进行单因素方差分析以及多重比较检验。

3 结果与分析

3.1 新竹生长动态

3.1.1丛状采伐对龙竹林的出笋、成竹数量特征影响

图1 丛状采伐后竹林出笋情况Fig.1 Emergence of bamboo shoots after logging 说明：A为常规采伐；B为1/3丛采伐；C为1/2丛采伐；D为全丛采伐。不同小写字母表示不同采伐处理间的差异显著(P<0.05)，下同

(1)出笋数量特征。由结果可以看出采伐对龙竹林出笋数量的影响显著(P<0.05)，伐后竹林进入恢复期的出笋情况大致呈现出“先上升，后下降”的趋势(图1)。

2019年的出笋数表现为随采伐力度加强出笋数越多，每丛平均出笋数以全丛采伐处理为最高，高达9.67个·丛-1，其次是1/2丛采伐，平均8.00个·丛-1，1/3丛采伐处理出笋量最少，仅为 4.33个·丛-1。竹林自然恢复至2020年出笋以常规采伐4.83个·丛-1最多，其次是1/2丛采伐(4.17个·丛-1)，1/3丛采伐出笋数依旧最少；此外2019年出笋数最多的全丛采伐在2020年平均每丛仅发笋2.83个，出现此结果的原因在于第一年大量出笋后，竹丛所需养分严重不足，致使2020年其发笋数量急剧下降。2021年试验区龙竹林的出笋情况整体趋于平稳，其中1/2丛采伐整体出笋情况与常规采伐(对照)相当。

(2)成竹数量特征。1/3丛采伐处理新竹平均成竹数在连续3 a的恢复期中均处于最低值，分别仅有2.67株·丛-1、1.17株·丛-1、1.17株·丛-1。常规采伐和1/2丛采伐在一年的恢复期内成竹数显著低于全丛采伐，而在后期恢复过程中两者间的成竹数基本一致，且显著高于全丛采伐(图2)。

从整体新竹平均成竹数来看，常规采伐、1/3丛采伐、1/2丛采伐、全丛采伐4种处理间差异明显(P<0.05)，结果表明新竹成竹情况受出笋情况影响。

图3 为采伐后新竹平均成竹率，常规采伐、1/3丛采伐、1/2丛采伐、全丛采伐4种采伐处理间均存在显著差异。2019年1/3丛采伐处理后的龙竹平均成竹率为 62.78%，显著低于常规采伐、1/2丛采伐、全丛采伐3种处理的 94.84%、93.98%、96.82%，后三者之间无明显差异。2020年和2021年常规采伐和1/2丛采伐的成竹率大致相同，分别为90.71%、88.76%和87.22%，89.72%，两者显著高于1/3丛采伐(50%，34.72%)和全丛采伐(61.11%，52.78%)。

图2 丛状采伐后竹林新竹成竹数Fig.2 Survival number of new bamboo shoots after logging

图3 丛状采伐后竹林新竹成竹率Fig.3 Survival rate of new bamboo shoots after logging

图4 丛状采伐后新竹胸径Fig.4 The DBH of new bamboo culms after logging

3.1.2新竹生长力(胸径) 各采伐处理下新竹平均胸径差异显著(P<0.05)(图4)，2019年以1/3丛采伐处理最大，达到了 10.81 cm·株-1，以全丛采伐处理最小，仅为 6.07 cm·株-1，常规采伐和1/2丛采伐分别为8.92 cm·株-1、7.96 cm·株-1。2020年以常规采伐(12.83 cm·株-1)最大，其次是1/2丛采伐的10.96 cm·株-1，1/3丛采伐和全丛采伐分别为7.45 cm·株-1和5.73 cm·株-1。2021年1/2丛采伐(12.62 cm·株-1)新竹胸径与对照(12.8 cm·株-1)基本无差异，结果说明采伐强度为1/2丛时，竹林经过3 a可恢复与采伐前水平一致。

从新竹的胸径值来看，2019年出笋量最多的全丛采伐新竹胸径为最小，说明竹子的价值不仅在于数量，更在于其生长质量，全丛采伐出笋量从初期的“高”到后期的“低”，数量上的急剧变化趋势恰好说明皆伐对于龙竹林分来说不可取。

3.2 丛状采伐对龙竹竹材经济效益评估

3.2.1不同采伐方式成本比较常规采伐是传统的人工采伐，由于诸多因素限制，其工作进度缓慢，平均一天仅能采伐0.067 hm2；1/2丛采伐、1/3丛采伐和全丛采伐是模拟机械化采伐，工作进度快，工作量分别为常规择伐的2倍、3倍和6倍。根据沧源县当地的竹材市场价格，采伐竹子人工费为 100 元·d-1，换算成竹材采伐成本：常规采伐1 500元·hm-2，1/2丛采伐为750元·hm-2、1/3丛采伐500元·hm-2，全丛采伐为250元·hm-2(见表2)。

表2 采伐成本换算

3.2.2不同采伐方式经济效益比较沧源县竹材以重量进行销售，竹材平均单价为280元·t-1。此外竹林还具林地抚育费，为1 500元·hm-2，减掉采伐成本和林地抚育成本，计算得到净收益(见表3)。计算公式如下：

产量净收益=(生物量×竹材单价)-采伐成本-林地抚育费

研究连续3 a(2019年、2020年和2021年)对龙竹竹材市场价格进行分析，通过平均价格来计算不同采伐模式下产值净收益。结果得到传统的常规采伐处理下年平均净收益为6 198元·hm-2，而实施1/2丛采伐可得到年平均净收益可达7 998元·hm-2，1/3丛采伐年平均净收益为2 788元·hm-2，全丛采伐平均一年的净收益为2 114元·hm-2。

通过经济效益对比结果可知，实施合理强度的丛状采伐相比传统的常规采伐能够明显提升竹材经济效益。综合比较发现，1/2丛强度的丛状采伐模式下的年均收益比传统的常规采伐增加了29.04%。

4 结论与讨论

4.1 讨论

竹子是典型的克隆植物，通过地下庞大竹鞭上的芽萌发出新的竹株，用于繁殖后代并完成种群生长更新[6-8]。新竹的数量特征是竹林更新标志之一，在一定程度上表明竹林的更新能力[9]。在研究中，伐后第1年出笋数以全丛采伐模式最佳，1/2丛采伐次之，常规采伐、1/3丛采伐较低，说明了采伐干扰导致林冠层郁闭度减少、林窗增加以及竹林盖度降低，增加林内光照，在短时期内加速了竹篼的笋芽萌生，从而促进出笋数量[10]。采伐后第3年出笋情况趋于伐前水平，1/2丛采伐与常规采伐表现一致，而1/3丛采伐和全丛采伐表现出极低的出笋数，出现全丛采伐在第1年恢复期的出笋最多到后来急剧减少的原因可能在于第1年全丛采伐表现出大量出笋后，竹丛密度过大、养分严重不足，致使其第2、3年发笋数量急剧下降，该结果与陈赐辉等[11]研究相印证，他们研究发现密度过大会限制单株竹子的空间营养，从而影响竹丛的出笋情况，同时进一步解释了为什么在后期的恢复过程中全丛采伐模式处里下的出笋较低。成竹数是竹林更新的另一指标，研究中伐后第1年成竹情况呈现出随丛状采伐强度加强而逐渐增高的趋势，而第2、3年的成竹能力下降，总体的成竹情况与各采伐试验下的出笋情况大体一致，说明成竹主要由出笋数量所决定[12]。综合3 a的出笋、成竹情况来看，说明“丛状采伐”这一采伐模式能有效促进竹林的数量更新。

胸径是判断竹林质量的标准之一，是评价竹林更新生态效益的重要指标[13]，研究中不同丛状采伐方式对伐后新竹的胸径影响有所不同，结果发现高强度采伐处理下竹林的新竹胸径较小，与梁宽[12]在带宽轮伐对淡竹新竹质量变化研究中得到新竹胸径在皆伐后减小的结果相似，王龙凤等[8]的研究也认为竹林经过皆伐后新竹的胸径质量会明显下降。因此，选择适当强度的丛状采伐方式对龙竹林后期恢复质量至关重要。

研究分析了不同采伐处理后龙竹新竹的生长动态，同时评价了竹材产值与收益。短期内在全伐模式下竹林出笋成竹多，在后期的恢复中，各采伐模式下的恢复情况差距逐渐拉大，1/2丛采伐与常规采伐情况一致且显著优于1/3丛采伐和全丛采伐，说明采伐对竹林生态效益的长期影响远大于短期影响，短期内采伐对竹林生态效应好不足以评价最适的采伐方式。