陳建興
(建甌市林業(yè)局,福建建甌353100)
生物量是指某一時(shí)刻單位面積內(nèi)實(shí)存生活的有機(jī)物質(zhì)的總量[1],是森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)劣和功能高低的最直接的表現(xiàn)。竹林生物量的研究一直以來(lái)是竹類(lèi)研究的一項(xiàng)重要內(nèi)容,同時(shí)也是開(kāi)展竹林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)研究的基礎(chǔ)[2],對(duì)于竹林生產(chǎn)力及營(yíng)林水平、竹林生態(tài)效益及竹林物質(zhì)綜合利用的評(píng)估具有重要作用[3]。國(guó)內(nèi)外有關(guān)竹林生物量的研究常常附帶在其它研究中,僅限于毛竹等少數(shù)幾個(gè)竹種[4,5],且很少將土壤等環(huán)境因素對(duì)竹林生物量的影響考慮在內(nèi)。而我國(guó)竹種繁多,分布范圍廣,土壤類(lèi)型多樣[6],土壤類(lèi)型直接決定著養(yǎng)分的保蓄能力以及供應(yīng)水平,是竹林生長(zhǎng)及生物量累積的物質(zhì)基礎(chǔ)。
雷竹(Phyllostachys violascens cv.prevelnalis),又名早竹,屬禾本科(Gramineae)竹亞科(Bambusoideae)中剛竹屬一個(gè)竹種[7]。由于其具有出筍較早、筍味鮮美、產(chǎn)量較高的特點(diǎn),使得雷竹成為最受竹農(nóng)歡迎的竹種之一,近年來(lái)被我國(guó)長(zhǎng)江以南廣大地區(qū)大量引種栽培。自然狀態(tài)下,雷竹每年3—4月大量出筍[8],5月長(zhǎng)新竹,6月地下鞭生長(zhǎng),10—11月部分秋筍出土。為了取得更好的經(jīng)濟(jì)效益,竹農(nóng)常常施入大量肥料于成熟竹林中促進(jìn)筍高產(chǎn)[9],同時(shí)于冬季輔以地表覆蓋谷殼增溫促進(jìn)早產(chǎn),這種高投入高產(chǎn)出的高效栽培技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于生實(shí)踐產(chǎn)中。但在竹筍高產(chǎn)早產(chǎn)的同時(shí),大量肥料的施入及長(zhǎng)期集約經(jīng)營(yíng)帶來(lái)了土壤質(zhì)量下降[10]、竹林退化、水體污染等問(wèn)題。有研究表明[11],目前以浙江臨安為代表種植時(shí)間超過(guò)15a的雷竹林大部分都出現(xiàn)了不同程度的退化現(xiàn)象,且退化的程度與土壤類(lèi)型及土壤質(zhì)量相關(guān),直接表現(xiàn)為生物量的降低及組成結(jié)構(gòu)的改變。
土壤對(duì)雷竹林生長(zhǎng)的影響已有諸多研究[12],有研究人員提出長(zhǎng)期覆蓋導(dǎo)致土壤酸化是雷竹林退化,生物量降低的主要原因[13];也有研究表明過(guò)量施肥、土壤大量鹽基離子的積累是影響雷竹林生長(zhǎng)的主要因素[14];還有研究推測(cè)[15],這種這種逆雷竹生長(zhǎng)規(guī)律的經(jīng)營(yíng)方式?jīng)Q定了次生災(zāi)害的發(fā)生。但是,所有研究均基于次生環(huán)境的發(fā)生對(duì)雷竹生長(zhǎng)及生物量的影響,而忽略了土壤原生環(huán)境本身對(duì)雷竹生長(zhǎng)的影響,特別是同一區(qū)域內(nèi)不同類(lèi)型土壤對(duì)竹林生物量的影響及生物量隨竹齡積累變化規(guī)律。只有對(duì)不同類(lèi)型土壤上生長(zhǎng)的雷竹林生物量及其變化規(guī)律有一個(gè)清楚的認(rèn)識(shí),才能實(shí)現(xiàn)雷竹林集約經(jīng)營(yíng)可持續(xù)發(fā)展。
福建省建甌市氣候濕潤(rùn),土壤肥沃,適于雷竹的生長(zhǎng)[16]。建甌雷竹的栽培已有十幾年歷史,至今未出現(xiàn)次生災(zāi)害,相對(duì)于臨安地區(qū)種植的雷竹,建甌雷竹具有出筍更早、筍期更長(zhǎng)、產(chǎn)量更高等特點(diǎn)。據(jù)調(diào)查,建甌雷竹的栽培主要集中于地勢(shì)較為平緩的山坡、山麓及河灘地帶,主要土壤類(lèi)型主要有由沙土、壤土和黏土三種。為研究不同土壤類(lèi)型對(duì)雷竹生物量及其變化規(guī)律的影響,研究分于生長(zhǎng)于不同土壤類(lèi)型的雷竹林中選取1~3a生雷竹為研究對(duì)象,研究不同土壤類(lèi)型上不同竹齡雷竹生物量之間的差異,為當(dāng)?shù)夭煌?lèi)型土壤上生長(zhǎng)的雷竹林生長(zhǎng)診斷提供依據(jù)。
研究區(qū)域位于福建省建甌市川石鄉(xiāng)雷竹優(yōu)良種苗繁育與栽培配套技術(shù)示范基地,地處福建省西北部,東經(jīng)118°34′30″~ 118°53′00″,北緯 27°10′00″~ 27°20′00″;屬沿海低山丘陵地帶,海拔 200 m左右,屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū),四季溫暖潮濕,年平均氣溫為18.9℃,最高溫度40℃,極低溫-9.5℃。全年無(wú)霜期230d左右,境內(nèi)雨水充沛,年平均降雨量為1630mm。
該研究區(qū)雷竹林立竹密度為12000~15000株/hm2,立竹平均胸徑3.9cm。據(jù)當(dāng)?shù)刂褶r(nóng)的栽培習(xí)慣,在每年11月下旬進(jìn)行雷竹林地表覆蓋,一般覆蓋厚度約24cm,采用稻草和谷殼雙層覆蓋,上下層各12cm。次年4月中旬將未腐爛的覆蓋物揭去,覆蓋2a,休耕2a。每年11月下旬、次年5月中旬和9月下旬施肥3次,3次肥料用量比例分別為35~40%,30%和30~35%?;室阅蛩睾蛷?fù)合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)為主,施肥時(shí)伴隨深翻1次。
2017年8月,于川石鄉(xiāng)雷竹優(yōu)良種苗繁育與栽培配套技術(shù)示范基地內(nèi)分別選擇栽培于沙土、壤土和黏土的雷竹林建立調(diào)查區(qū),于調(diào)查區(qū)內(nèi)隨機(jī)選擇了林分類(lèi)型、組成、結(jié)構(gòu)、生長(zhǎng)狀況和立地條件等具有代表性的樣地3塊,建立20m×20m的標(biāo)準(zhǔn)地。對(duì)每塊標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)的雷竹按不同年齡進(jìn)行每竹尺檢,計(jì)算出不同年齡雷竹的平均胸徑,選取與平均胸徑一致的雷竹作為標(biāo)準(zhǔn)株,砍伐不同年齡標(biāo)準(zhǔn)株各1株,并測(cè)量其株高。稱出不同標(biāo)準(zhǔn)株的葉、枝、稈鮮重。枝、稈分取上、中、下三個(gè)部位組成混合樣品,并各取500~1000g于樣品袋中,帶回實(shí)驗(yàn)室分析。將帶回實(shí)驗(yàn)室的葉、枝、稈植物器官樣品,用去離子水洗凈后,105℃下殺青20min,70~80℃下烘至恒重,稱重記錄,測(cè)定含水率,統(tǒng)計(jì)生物量。竹林地上部分生物量按林分中標(biāo)準(zhǔn)株生物量和各林分株數(shù)計(jì)算。
數(shù)據(jù)處理使用SPSS18.0系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,其中植物樣品含水率=(鮮重—干重)/鮮重×100%
研究結(jié)果表明,不同類(lèi)型土壤生長(zhǎng)的雷竹均表現(xiàn)為隨著竹齡的增加生物量鮮重不斷增加,且所有雷竹生物量分布規(guī)律均表現(xiàn)為稈〉葉〉枝。其中壤土上生長(zhǎng)的1a生雷竹單株鮮重生物量最高,為2760g,其中葉鮮重510 g,占整株重18.48%,枝鮮重450g,占整株重16.30%,稈鮮重1800g,占整株重5.22%。黏土上生長(zhǎng)的1a生雷竹單株鮮重生物量最低,為2395g/株,其中葉鮮重475g,占整株重19.83%,枝鮮重355g,占整株重14.82%,稈鮮重1565g,占整株重 65.34%(表 1)。
2a生雷竹單株鮮重生物量大小順序?yàn)樯惩粒?970g)〉黏土(2985g)〉壤土(2935g),其中竹葉重分別為1265g/株、945g/株和730g/株,占單株鮮重生物量的比例分別為31.86%、31.66%和24.87%。竹枝重分別為805g/株、500g/株和330g/株,占單株鮮重生物量的比例分別為20.28%、16.75%和11.24%。竹稈重分別為1900g/株、1540g/株和1875g/株,占單株鮮重生物量的比例分別為47.86%、51.59%和63.88%(表1)。
3a生雷竹單株鮮重生物量大小順序?yàn)轲ね粒?490g)〉沙土(4155g)〉壤土(3565g),其中竹葉重分別為1515g/株、1240 g/株和775 g/株,占單株鮮重生物量的比例分別為33.47%、29.84%和21.74%。竹枝重分別為685 g/株、570 g/株和470 g/株,占單株鮮重生物量的比例分別為15.26%、13.72%和13.18%。竹稈重分別為2290g/株、2345g/株和2320g/株,占單株鮮重生物量的比例分別為51.00%、56.44%和65.08%(表1)。
表1 不同竹齡雷竹單株生物量鮮重
表2 不同竹齡雷竹單株生物量干重
與單株生物量鮮重相同,不同類(lèi)型土壤生長(zhǎng)的雷竹均表現(xiàn)為隨著竹齡的增加生物量干重不斷增加,沙土上生長(zhǎng)的1a生雷竹,壤土上生長(zhǎng)的1a生和3a生雷竹不同器官生物量干重表現(xiàn)為稈〉枝〉葉,沙土上生長(zhǎng)的2a生和3a生雷竹,壤土上生長(zhǎng)的2a生雷竹以及黏土上生長(zhǎng)的所有雷竹不同器官生物量干重表現(xiàn)為稈〉葉〉枝。其中黏土上生長(zhǎng)的3a生雷竹單株生物量干重最高,為 2362g/株,其中葉干重 617g,占整株重26.12%,枝干重422g,占整株重17.88%,稈干重1323g,占整株重56.00%。沙土上生長(zhǎng)的1a生雷竹單株生物量干重最低,為1278g/株,其中葉干重245g,占整株重19.14%,枝干重278g,占整株重21.73%,稈干重755g,占整株重59.13%。
1a生雷竹單株生物量干重大小順序?yàn)槿劳粒?381 g)〉 黏土(1341 g)〉 沙土(1278 g),其中竹葉重分別為249 g/株、248 g/株和245 g/株,占單株生物量干重的比例分別為18.05%、18.49%和19.14%。竹枝重分別為269 g/株、223 g/株和278 g/株,占單株生物量干重的比例分別為19.47%、16.60%和21.73%。稈重分別為863 g/株、870 g/株和755 g/株,占單株生物量干重的比例分別為62.48%、64.90%和59.13%(表2)。
2a生雷竹單株干重生物量大小順序?yàn)樯惩粒?131 g)〉黏土(1595 g)〉壤土(1517 g),其中竹葉重分別為664 g/株、465 g/株和308 g/株,占單株生物量干重的比例分別為31.16%、29.17%和20.32%。竹枝重分別為503 g/株、333 g/株和221 g/株,占單株生物量干重的比例分別為23.60%、20.89%和14.57%。竹稈重分別為964 g/株、796 g/株和988 g/株,占單株生物量干重的比例分別為45.24%、49.94%和65.12%(表2)。
與生物量鮮重相同,3a生雷竹單株生物量干重大小順序?yàn)轲ね粒?362 g)〉沙土(2190 g)〉壤土(1837 g),其中竹葉重分別為617 g/株、589 g/株和300 g/株,占單株生物量干重的比例分別為26.12%、26.89%和16.34%。竹枝重分別為422 g/株、395 g/株和325 g/株,占單株生物量干重的比例分別為17.88%、18.02%和17.68%。竹稈重分別為1323 g/株、1207 g/株和1212 g/株,占單株生物量干重的比例分別為56.00%、55.09%和65.98%(表2)。
表3 不同竹齡雷竹不同器官含水率
不同雷竹器官含水率差異較大,總體表現(xiàn)為葉〉稈〉枝,其中1a生雷竹含水率在37.28%~57.47%之間,1a生葉、枝和稈含水率大小順序均為沙土(57.47%、44.49%、54.77%)〉壤土(51.14%、40.26%、37.28%)〉黏土(47.78%、37.28%、44.38%)。2a生與3a生雷竹葉片含水率大小順序?yàn)槿劳粒?7.77%、61.26%)〉黏土(50.78%、59.27%)〉沙土(47.50%、52.50%)。2a生竹枝含水率大小順序?yàn)樯惩粒?7.51%)〉黏土(33.38%)〉壤土(33.03%),3a生竹枝含水率大小順序?yàn)轲ね粒?8.35%)〉壤土(30.90%)〉沙土(30.75%)。2a生竹稈含水率大小順序?yàn)樯惩粒?9.25%)〉黏土(48.28%)〉壤土(47.31%),3a生竹稈含水率大小順序?yàn)樯惩粒?8.54%)〉壤土(47.76%)〉黏土(42.23%)(表3)。
生物量是植物生長(zhǎng)情況最直觀的外在表現(xiàn),通過(guò)植物生物量可以對(duì)植物的生長(zhǎng)情況進(jìn)行初步判斷。雷竹作為浙江、安徽、福建等地區(qū)栽培的主要經(jīng)濟(jì)竹種具有生長(zhǎng)迅速、筍產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì)效益好、生物量大等特點(diǎn)[17]。目前雷竹栽培過(guò)程中最主要的技術(shù)措施[18]為冬季大量施肥覆蓋增溫技術(shù),但經(jīng)過(guò)數(shù)年的經(jīng)營(yíng),大部分雷竹林都無(wú)法避免竹林土壤酸化、變質(zhì),竹林退化等問(wèn)題[19]。有研究表明[20]雷竹林的退化首先表現(xiàn)在生理功能活性的降低,無(wú)法順利從土壤中汲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),導(dǎo)致雷竹地上部分生物量的非正常降低,緊接著出現(xiàn)地下根系的壞死,最后成片開(kāi)花死亡。土壤是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ),不同類(lèi)型土壤養(yǎng)分含量不同,其保水保肥性能也大不相同[21]。因此土壤類(lèi)型對(duì)雷竹生物量有直接的影響。研究中1a生雷竹單株生物量鮮重和生物量干重均表現(xiàn)為壤土〉沙土〉黏土(表1,表2),2a生雷竹單株生物量鮮重和生物量干重均表現(xiàn)為沙土〉黏土〉壤土,3a生雷竹單株生物量鮮重和生物量干重表現(xiàn)為黏土〉沙土〉壤土,可見(jiàn)壤土保水保肥性能比較好,供水供肥能力強(qiáng)[22],對(duì)于1a生雷竹來(lái)說(shuō)生長(zhǎng)迅速,生長(zhǎng)的過(guò)程中需要大量的養(yǎng)分,壤土能夠供應(yīng)足夠的養(yǎng)分。對(duì)于長(zhǎng)期生長(zhǎng)來(lái)說(shuō),植物的生長(zhǎng)決定于養(yǎng)分供應(yīng)能力,三種土壤中黏土含蓄養(yǎng)分的能力最強(qiáng),因此黏土上生長(zhǎng)的3a生雷竹生物量最大。
生物量干重反映著一定時(shí)間內(nèi)植物積累有機(jī)物質(zhì)的能力,有研究表明雷竹正常的生長(zhǎng)周期為6~7a[23],依生長(zhǎng)立地條件的差異,從第3a或第4a開(kāi)始出現(xiàn)衰退,直接表現(xiàn)為生物量的減小。研究中生長(zhǎng)于3種土壤栽培的雷竹生物量鮮重和干重均表現(xiàn)出隨著竹齡的增加逐漸增長(zhǎng)的趨勢(shì)(表1~2),說(shuō)明3a生雷竹在該地區(qū)的生長(zhǎng)沒(méi)有出現(xiàn)老化的現(xiàn)象,并且雷竹經(jīng)營(yíng)方式良好,沒(méi)有出現(xiàn)次生災(zāi)害。
生物質(zhì)量干重在不同器官中的分配規(guī)律直接影響著竹林經(jīng)濟(jì)效益,研究中沙土上生長(zhǎng)的1a生、2a生和3a生雷竹葉片生物量干重占全竹的比例均高于其它兩類(lèi)土壤(表2),說(shuō)明就單株雷竹來(lái)說(shuō),沙土更有利于竹葉的生長(zhǎng),而壤土和黏土更有利于竹枝和稈的生長(zhǎng)。雷竹不同器官含水率直接影響著植物生命活動(dòng)[24],有機(jī)物質(zhì)的合成主要依賴于竹葉。不同器官中竹葉中含水率較高,其次是竹稈和竹枝(表3),說(shuō)明竹葉是竹子地上部分最具活性的器官。其中壤土上生長(zhǎng)的3a生雷竹葉片含水率最高,達(dá)61.26%,且壤土上生長(zhǎng)的2a生雷竹含水率在3中土壤中也最高,說(shuō)明壤土最適宜雷竹的生長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)雷竹筍產(chǎn)量的高低主要依賴于2a生和3a生雷竹的貢獻(xiàn),而黏土上生長(zhǎng)的2a生和3a生雷竹葉片含水率高于沙土,說(shuō)明相對(duì)于沙土來(lái)說(shuō),黏土更有利于雷竹的生長(zhǎng)。
不同于毛竹,雷竹的經(jīng)營(yíng)方式中不分大小年,所以在一片竹林中各年份的母竹數(shù)量基本相同。有研究表明[25],在養(yǎng)分供應(yīng)充足的情況下,雷竹速生、耐密植,平均栽培密度可達(dá)12000株/hm2。假如研究中生長(zhǎng)于3種土壤上的雷竹林每個(gè)年齡段竹子均均與分布,那么我們可以發(fā)現(xiàn)1a生雷竹特別是葉器官生物量干重遠(yuǎn)低于2a及3a生雷竹。以沙土、壤土和黏土上生長(zhǎng)的雷竹單株生物量分別為5599、4736和5298g/株計(jì)算,單位面積生物量分別達(dá)22.936、18.944 和 21.192t/hm2表 4),遠(yuǎn)高于高貴賓等[26]在浙江余杭地區(qū)的研究結(jié)果。雷竹生物量與筍產(chǎn)量之間有一定的相關(guān)關(guān)系,福建建甌地區(qū)水熱條件較好,雷竹生物量大,更有利于雷竹的豐產(chǎn)栽培。
表4 不同竹齡雷竹生物量干重
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