不同覆盖措施对雷竹林竹笋形态的影响

关键词：雷竹林；覆盖措施；竹笋长度；竹笋直径；土壤温度

雷竹Phyllostachysviolascens又称早园竹、早竹，属于禾本科刚竹属植物[1]，在江西、浙江、安徽、江苏、福建和湖南等地广泛种植[2]。雷竹是良好的笋用竹种之一，不仅具有笋期长、产量高、连年出笋、营养丰富等特点，还有较高的经济效益[3-4]。笋用林覆盖是当前提高竹林经济效益的重要技术。它不仅可以使土壤增温，促使竹笋提早出土[5]，同时还可引起土壤微生物和土壤酶的变化[6]，改变土壤理化性质[7-8]，显著增加土壤有机碳含量[9]，提高土壤CO2排放量等[10-11]。覆盖期间发热物质会向土壤输送大量的养分，增加土壤全氮、全磷、全钾、速效磷及有机质的含量，使土壤养分含量发生显著变化[11-13]，提高竹笋的营养成分[14]。笋用林覆盖措施于20世纪80年代开始在日本实施[15]，我国于20世纪90年代初实施[16]。雷竹林覆盖能够使竹笋提早出土，主要是由于发热物质的分解释放大量热量，使土壤温度上升，引起雷竹内源激素系统的变化，促使竹鞭上侧芽提早分化并出土[17]。研究表明，覆盖措施对土壤不同土层温度影响显著，高温胁迫下土壤温度对发笋量、竹笋直径也有不同影响[18]。笋用林覆盖能够影响竹笋萌发，促使竹笋提早出土生长，延长笋期，改变竹笋形态和增加竹笋产量，从而显著提高竹林经济效益，为竹农增收提供保障[19]。前人的研究多集中于覆盖不同发热物质对土壤温度、竹笋产量和竹笋出土时间的影响，关于不同谷壳的厚度和发热物质覆盖对雷竹林竹笋形态的影响研究鲜有报道。因此，本研究探索2种发热物质（枯饼、麦灰）及3种谷壳层厚度（15、25、35cm）对不同土层温度和雷竹林竹笋增高增粗生长的影响，旨在科学选择高效发热物质和谷壳厚度的覆盖模式，实现竹笋增高增粗，有效提高单位面积竹笋净生产量和林农的经济效益。

1材料与方法

1.1研究区域概况

研究区域位于江西省贵溪市鸿塘镇（117°14′E，28°17′N），地处海拔约50m的低山丘陵地带，土壤类型以红壤为主，土层厚度大于60cm，微酸性。该区域气候类型属于亚热带湿润季风气候，全年气温较高，雨量充足，非常适合雷竹生长。选定的试验区地势较平坦，为2011年人工营造的雷竹纯林，林分结构整齐。2018年实施覆盖促笋措施。本次试验覆盖1～2年生雷竹，整体生长态势较好，生长条件相似，同时在竹林结构布局及抚育管理措施上保持一致。

1.2研究方法

1.2.1样地设置

在研究区林分中设置18个样地，每个样地南北长10m、东西宽7m，样地之间设置2m的隔离带，在样地正中心选取5m×5m的正方形试验样地。

1.2.2覆盖措施设置

2018年11月26日，在覆盖发热物质前对林地进行漫灌补水。按照林地补水量设计要求，为浇水至湿润15cm土层，补水施用量为6.67t/hm2。发热物质枯饼和麦灰的施用量分别为3.75、45.00t/hm2，谷壳层覆盖厚度分别为15、25、35cm。将这2种不同的发热物质和3种不同谷壳覆盖厚度进行两两组合，共6个处理，每个处理重复3次，共18组数据，18个样地。样地采用随机区组设计。施用时均匀撒施发热物质和不同厚度的新鲜谷壳层。

1.2.3土壤温度测量与竹笋调查

土壤温度从2018年12月1日开始测量，笋长和笋径从2018年12月8日开始测量，直至覆盖结束。土壤温度的测量是将每个样地划分为25个1m×1m样方，在样方的正中心、东北角及西南角不同土层深度（0、10、20cm）内埋设玻璃水银地温计（精度为0.1℃），每周六观察并记录测量。笋长和笋径数据是每天上午挖取各个样地中刚露出的竹笋进行测量记录。

1.3数据处理

利用MicrosoftExcel2021对实验采集的数据进行整理与筛选。借助SPSS24.0统计分析软件对数据进行双因素方差分析（ANOVA）、邓肯多重比较（Duncan）、相关性分析（皮尔逊系数）及线性回归分析。线性回归方程：R=aT+b（式中：R为雷竹笋长；T为土壤温度，a、b为拟合参数）。采用Origin2021软件进行图表制作。

2结果与分析

2.1不同覆盖措施对土壤温度的影响

不同覆盖措施对不同土层深度温度的变化情况如图1所示。从图1可以看出，在6种覆盖模式下，覆盖期内地表及地下温度均大于10℃。覆盖后不同土层土壤温度变化趋势均为前2周温度快速上升，第3～4周温度较高，之后温度逐渐下降。第6～13周温度较低，第13周（翌年2月底）温度达到最低。覆盖“枯饼＋15cm谷壳”和“麦灰＋15cm谷壳”的地表温度最低分别为11.4、10.2℃；“枯饼＋25cm谷壳”和“麦灰＋25cm谷壳”的地表温度最低分别为11.9、11.5℃；“枯饼＋35cm谷壳”和“麦灰＋35cm谷壳”的地表温度最低分别为14.3、13.5℃。谷壳覆盖厚度越大，土壤最低温度越高。之后随着气温的不断上升，土壤温度也开始上升。

2.2不同覆盖措施对雷竹笋长和笋径的影响

对2种发热物质和3种覆盖厚度处理的雷竹笋长和笋径进行双因素方差分析。从表1可得知，相同谷壳厚度不同发热物质覆盖对雷竹笋长有显著性影响，对雷竹笋径有一定的影响，但无显著差异。使用麦灰作为发热物质时笋长大于枯饼作为发热物质。

从图2可以看出，不同谷壳厚度对雷竹笋长有显著性影响。“麦灰+15cm谷壳”覆盖时，笋长为26.08cm；“麦灰+35cm谷壳”覆盖时，笋长达到最高值33.79cm，最有利于雷竹竹笋生长。从图3可以看出，不同谷壳的厚度和发热物质覆盖均对雷竹笋径无显著性影响。

2.3竹笋形态对土壤温度的响应

2.3.1竹笋形态和土壤温度的相关性分析

对土壤温度与竹笋形态进行相关性分析，结果如表2所示。由表2可知，笋长和温度存在显著的正相关关系（P＜0.01），相关系数为0.943；笋径与温度之间相互独立，没有相关性。由此说明，土壤温度对竹笋长度有显著影响，而对竹笋笋径的增粗无明显影响。

由土壤温度与笋长的动态变化（图4）可以看出，覆盖25cm和35cm谷壳的雷竹林土壤平均温度与雷竹平均笋长的动态变化规律相似，均呈先上升后下降的单峰型曲线动态变化。覆盖谷壳厚度为15cm的土壤温度在覆盖后前1周内急剧上升，第1周末达到峰值，之后开始下降。覆盖谷壳厚度为25cm的土壤温度在覆盖后前2周缓慢上升，之后开始下降。覆盖谷壳厚度为35cm的土壤温度在覆盖后前1周缓慢上升，第1周末达到峰值，之后开始下降；在第4周快速下降，之后下降速度变缓，在翌年2月底降至谷值后开始小幅回升。覆盖谷壳厚度为15cm的雷竹笋长在覆盖后先下降后上升，在2月9日降至谷值。覆盖谷壳厚度为25cm和35cm的雷竹笋长在覆盖后先上升后下降，分别在第2周和第1周出现峰值，翌年3月初和2月底出现谷值，然后有一个小幅上升。由于覆盖前期发热物质快速分解，产生大量热量，使土壤温度升高，加剧了雷竹的根系和笋芽活动，促进了笋芽细胞增长和细胞数量增加，致使雷竹笋长增长；随着发热物质数量的减少，发热量也逐渐减少，加上气温不断下降，土壤温度逐渐下降，雷竹的根系和笋芽活动能力也下降，雷竹笋长也随之下降。翌年3月初，随着气温回升，土壤温度和雷竹笋长也略有回升。

为进一步分析覆盖雷竹林土壤温度对雷竹笋长的影响，将覆盖期内土壤温度与雷竹笋长进行相关分析，结果见表3。从表3可以看出，雷竹林覆盖期内土壤温度与雷竹笋长存在显著的相关关系（P＜0.05），其中覆盖15、25、35cm谷壳的土壤温度与样地雷竹平均笋长相关系数分别为0.601、0.843、0.966，且谷壳覆盖厚度越大相关性越强。35cm谷壳覆盖时的笋长显著高于15cm谷壳覆盖时的笋长。

2.3.2笋长和土壤温度的线性回归分析

进一步分析笋长对土壤温度的响应关系，进行线性拟合，结果如图5所示。由图5可知，雷竹笋长与土壤温度间的线性回归关系均表现为显著（P＜0.05）。35cm谷壳覆盖土壤温度线性回归关系中R2=0.934，15cm谷壳覆盖土壤温度线性回归关系中R2=0.875，前者大于后者。所以35cm谷壳覆盖的土壤温度与笋长的线性回归关系优于15cm。35cm谷壳覆盖土壤温度对笋长的贡献率大于15cm，说明雷竹笋长对土壤温度存在显著的线性回归响应关系，土壤温度对雷竹笋长的贡献率随着土壤温度的升高而升高。

3讨论

3.1竹林覆盖提高土壤温度

竹林覆盖可以有效提高土壤温度，使林地覆盖土壤增温[20]。微生物的分解对发热物质发热量的影响十分显著[21]。高永茜等[22]研究发现不同覆盖物对勃氏甜龙竹笋生长有显著影响，菜籽饼覆盖显著增加了竹林土壤的平均温度。陈豪[23]以厚竹笋用林为对象开展覆盖试验，研究发现施用枯饼和谷壳覆盖可显著提高土壤温度，谷壳层厚度越厚，土壤温度越高，与本试验结果基本一致。覆盖前期土壤温度快速升高是由于大量发热物质快速分解，释放大量热能，微生物活动加快，且有谷壳保温隔热；随着未分解的发热物质数量减少，同时外界气温降低，微生物分解活动减弱，土壤温度开始降低，直到发热物质基本分解完毕。土壤温度受外界气温影响较大。谷壳厚度和发热物质均可影响土壤温度变化，其中影响土壤温度的首要因素是谷壳厚度。谷壳覆盖厚度为15、25cm的林地地下温度大部分高于地表温度，而谷壳覆盖厚度为35cm的林地地下温度与地表温度相近，可能是因为谷壳厚度越大，散热越少，保温效果越好，土壤温度越高。

3.2竹林覆盖影响竹笋形态

大量研究表明，有效的竹林覆盖能改变竹笋形态特征[24-25]。陈建华等[26]研究发现覆盖处理的竹笋笋长生长量及日增长量明显高于没有覆盖物的对照样地，覆盖处理的竹笋地径变化范围不是很大，但大于对照样地的竹笋。于增金等[27]研究发现麻竹培土栽培较不培土栽培能显著增加竹笋质量和长度，同时可以改善麻竹笋外观形态，提升竹笋品质。庄力等[28]以早园竹为实验对象，发现以25cm覆盖厚度为基准，覆盖厚度27、29cm试验地竹笋平均笋长分别增长了0.41%、4.57%，而笋径几乎无变化。以上研究成果与本试验结果一致。覆盖谷壳厚度越大，越有利于竹笋增高生长，这是因为谷壳覆盖厚度越大，土壤保温效果越好，土壤养分、水分、肥料、透气度[29]、热量等都发生相应的变化。尤其在冬季低温条件下实施不同谷壳的厚度和发热物质覆盖措施后，能够不同程度地改善土壤结构，提高微生物分解能力[30]。然而，不同谷壳层厚度对雷竹笋笋径增粗无显著影响，可能是因为竹笋的直径主要受母竹的激素系统含量及土壤水肥条件影响，在笋芽分化完成时基本确定了竹笋直径大小。覆盖可以有效改善竹林根系环境。不同覆盖措施对雷竹林竹笋形态影响不同。不同发热物质覆盖对于雷竹笋增高生长有显著影响，对雷竹笋增粗生长无显著影响。麦灰作为发热物质时对竹笋笋长影响更大。施用相同量的发热物质，谷壳层厚度越大，土壤保温效果越好，对雷竹笋的增高生长越有利，但对雷竹笋增粗生长基本无影响。

3.3笋长、笋径与土壤温度的关系

土壤温度是竹类植物地下系统更新生长的重要生态因子，影响种子萌发、笋芽分化等一系列生理活动[31]。适宜的土壤温度有利于笋芽分化、出笋长竹和地下鞭系延伸生长[32]。在一定范围内，谷壳覆盖厚度越厚，土壤温度越高[33]，越有利于竹笋增高生长。吴林[34]研究发现不同覆盖措施影响土壤温度变化，温度对笋长有显著影响，对竹笋直径几乎没有影响。邵丽娟等[35]研究发现温度对筇竹幼苗生长有着显著的影响。沈学桂等[18]研究表明土壤温度对竹笋直径影响不显著，二者无明显相关性。这与本试验中覆盖期内土壤温度与雷竹笋长存在显著的正相关关系，而与雷竹笋径之间独立，两者无相关性的研究结果一致。雷竹笋长对土壤温度的响应呈极显著线性关系。覆盖的谷壳层越厚，保留的发热物质发酵分解释放的热量越多，散失的热量越少，微生物分解越快，土壤温度越高，越有利于打破笋芽和鞭芽休眠，使笋芽提早分化，促进竹笋出土和增高生长，加快竹笋生长速度[36]。由此说明土壤温度是雷竹笋增高生长和增粗生长的主要影响因子。同时，温度过高和过低均会抑制竹笋的生长，影响竹笋生长形态[37]。

4结论

在同样的水肥管理条件下，不同覆盖措施能显著影响竹笋笋期和产量[38-39]。本研究发现，覆盖不同厚度谷壳和发热物质，可使雷竹笋用林土壤温度保持在10℃以上。12月1日覆盖后，土壤温度呈先上升后逐渐下降趋势，温度达到最低后随着气温上升土壤温度又上升。不同谷壳覆盖厚度（15、25、35cm）对雷竹笋长的增高生长有显著影响，对雷竹笋粗增粗生长无显著影响。随着谷壳覆盖厚度变大，土壤温度升高，竹笋笋长有效增高，其中35cm谷壳覆盖厚度最有利于雷竹笋增高生长。不同发热物质覆盖对雷竹笋增高生长有显著影响，对雷竹笋粗增粗生长无显著影响。使用麦灰作为发热物质更有利于竹笋增高。覆盖期内土壤温度与雷竹笋长存在显著的正相关关系，而土壤温度与笋径之间无显著相关性。15、25、35cm谷壳样地土壤温度与雷竹笋长相关系数分别为0.601、0.843、0.966，谷壳覆盖厚度越大，相关性越强。雷竹笋长对土壤温度的响应呈极显著线性关系。谷壳覆盖厚度越大，土壤升温越高，土壤温度对雷竹笋长的贡献率越高。结合对土壤温度的分析，在适宜范围内，麦灰作为发热物质，35cm谷壳覆盖厚度相比15cm谷壳覆盖厚度更有利于雷竹笋增高生长。综上所述，笋用林覆盖期间采用“麦灰+35cm谷壳”覆盖模式可以有效实现竹笋增高生长，提高笋用林产量和经济效益。研究成果为探究雷竹笋增高增粗生长的高效覆盖措施提供依据。