劉 軍，徐 浩，劉 歡

(1.杭州市余杭區(qū)林業(yè)工作站，浙江 杭州 311100； 2.浙江農林大學 環(huán)境與資源學院，浙江 臨安 311300)

杭州市余杭區(qū)早竹林冰凍雪災的損害及其影響因子

劉 軍1，徐 浩1，劉 歡2

(1.杭州市余杭區(qū)林業(yè)工作站，浙江 杭州 311100； 2.浙江農林大學 環(huán)境與資源學院，浙江 臨安 311300)

研究浙江省余杭區(qū)2015 年冬季冰凍雪災對早竹林的損害及其影響因子，結果表明:雪災對早竹林破壞較嚴重，各類受損竹比例17.5%，其中翻蔸竹12.0%，斷裂竹4.5%。斷裂主要發(fā)生在胸徑為4.0～5.0 cm的1年生早竹，而3.0～4.0 cm的早竹容易發(fā)生翻蔸；立竹密度與受害程度的相關性不顯著；早竹受損害程度與建園歷史、土壤堿解氮、有效磷含量呈顯著正相關(P<0.05)，而與土壤速效鉀和pH值的負相關性也達顯著水平(P<0.05)，且與土壤有機質呈二項式顯著相關(P<0.05)。土壤質量的劣變，加劇了早竹的冰雪損害程度，因此減量配方施肥，平衡土壤養(yǎng)分是提高早竹林抗性的有效途徑。

余杭區(qū)；早竹；冰雪災害；受損率；影響因子

冰雪災害是森林生態(tài)系統(tǒng)重要的非生物干擾因子[1]，往往造成樹木折枝、彎梢、倒伏、翻蔸和斷干，嚴重影響著森林的生態(tài)、經濟和社會價值[2-4]。2008年1-2月間，我國南方地區(qū)發(fā)生的冰雪災害，森林受災面積1 860×104hm2，林業(yè)直接經濟損失達573億元[5]。竹子是重要的森林資源，在自然條件下進行擴鞭繁殖，生長迅速，不斷擇伐更新，可達永續(xù)利用。許多學者就冰雪災害對毛竹的損害、影響因素、恢復技術等[6-10]進行了較系統(tǒng)的研究。但對于早竹林的研究則很少[11]，特別是土壤理化性質是否會增強或降低冰雪災害對竹林的損害程度方面，至今還未見報道。

早竹(Phyllostachyspraecoxf.Prevelnalis)，又稱早園竹、雷竹，是優(yōu)良的筍用竹種[12]，原產于浙西北的臨安市、余杭區(qū)和德清縣。20世紀80年代中后期，以冬季地表增溫覆蓋和重施肥為核心的高效栽培技術的推廣應用，實現了早竹反季節(jié)栽培，產量明顯上升，經濟效益顯著，成為產區(qū)農民經濟收入的主要來源。但冰雪災害也同樣對早竹的生產造成嚴重的損害，2015年末的冰雪寒潮導致了大面積早竹折斷、翻蔸，早竹筍產量明顯下降，經濟效益損失嚴重；冰雪災害還會對植株和地下鞭根產生危害，給早竹后續(xù)生產力及生態(tài)系統(tǒng)恢復帶來了巨大影響。野外踏查發(fā)現，在相近區(qū)域不同農戶栽植的早竹林，其受災程度差異較大。因此，對早竹林受災情況進行系統(tǒng)調查，并分析早竹年齡、胸徑、密度、建園歷史及土壤理化性質等因素對竹林受損程度的影響，研究結果可準確評估冰雪災害對早竹林的損害程度，并為早竹的災后恢復和竹林的可持續(xù)經營提供科學依據。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域地處中亞熱帶向北亞熱帶過渡區(qū)，地理位置為119°40′～120°23′E， 30°09′～30°34′ N。境內溫暖濕潤，四季分明，光照充足，雨量充沛，年平均氣溫16.1℃，極端最高氣溫40.7℃，極端最低氣溫-11.8℃，一月平均氣溫3.9℃，七月平均氣溫28.3℃，相對濕度79.5%，年平均降水量1 509 mm，年平均日照時數1 527 h[13]。所調查早竹林樣地土壤理化性質如下：平均pH值為4.9，堿解氮、有效磷和速效鉀含量平均值分別為168.4，190.4，219.6 mg·kg-1，有機質平均含量為40.6 g·kg-1。

1.2 研究方法

1.2.1 野外調查與采樣 根據余杭區(qū)早竹的分布特點，在全面踏查的基礎上，在早竹分布的4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)共設調查樣地34個，每個樣地面積5 m×5 m。于2016年3月3日至7日，在樣地內進行每株檢尺，按健康竹、斷裂竹、翻蔸竹等3類記錄其胸徑和年齡，同時調查建園歷史、經營狀況、農戶施肥、林地管理措施等。同時在樣地4個角的位置，分別采集表層(0～30 cm )土壤樣品，將其混合，然后采用四分法分取樣品1 kg左右，帶回室內。

1.2.2 分析方法 樣品在實驗室自然風干后，用木棒壓碎挑出草根、礫石等雜物，研磨過2 mm或0.25 mm 尼龍篩，備用。pH值用酸度計法(水土質量比為2.5∶1.0)；有機碳采用重鉻酸鉀-硫酸外加熱法；堿解氮采用氮解擴散法；有效磷用鹽酸-氟化銨浸提-鉬銻鈧比色法；速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定[14]。

2015年11月15日至2016年4月15日余杭區(qū)早竹重點分布區(qū)徑山鎮(zhèn)、黃湖鎮(zhèn)、瓶窯鎮(zhèn)及余杭街道的降雪量、最低氣溫等氣象資料由余杭區(qū)氣象局提供。

1.2.3 數據處理 試驗數據采用利用Excel 2003進行數據統(tǒng)計、相關性分析和作圖，用SPSS 18.0系統(tǒng)進行方差分析，并采用Duncan’S新復極差法(LSR)在0.05水平下進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 余杭區(qū)冰雪災害氣象情況

2015年12月至2016年2月，早竹重點分布鄉(xiāng)鎮(zhèn)共發(fā)生8次降雪(圖1)，降雪量在43.6～59.3 mm，其中以2015年12月5日的降雪量為最大(21.6～23.1 mm)。不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)降雪量大小表現為瓶窯鎮(zhèn)>徑山鎮(zhèn)>黃湖鎮(zhèn)>余杭街道。

2015年11月至2016月2月，早竹重點分布鄉(xiāng)鎮(zhèn)最低溫度為0℃以下的天數達39 d，其中有11 d的最低溫為-4℃以下(圖2)。以2016年1月25日的氣溫為最低(-9.8～-11.5℃)，其中以黃湖鎮(zhèn)的溫度為最低，接近歷史最低溫度水平。

圖1 余杭區(qū)早竹重點分布鄉(xiāng)鎮(zhèn)的降雪量Fig.1 The snowfall in the key villages and towns planting Ph. praecox f. Prevelnalis in Yuhang District

2.2 冰雪災害對早竹林的損害情況

竹林受冰雪災害的影響，產生了不同類型的損害，主要災害類型有彎曲、斷裂和翻蔸。本研究調查時間為3月初，由于冰雪融化后，雪壓彎曲竹已恢復直立狀態(tài)，因此該種災害類型在調查中并未發(fā)現。調查結果如圖3所示。從圖中可知，冰雪災害對早竹林造成了較為嚴重的危害，受損竹比例達17.5%，其中翻蔸竹占12.0%，斷裂竹占4.5%。

圖3 調查地早竹林受害情況Fig.3 The damage of the Ph. praecox f. Prevelnalis forests under investigation

2.3 年齡與胸徑對早竹受災程度的影響

年齡對竹子稈部的物理性質有較大影響，隨著竹子的生長，竹稈內含物逐漸填充，竹稈纖維素含量、密度和力學強度隨著變化，其抗逆性能也有所不同。本研究對受損早竹的年齡進行分析，結果如圖4所示。從圖中可知，斷裂損害主要發(fā)生在1年生早竹，占全部斷裂竹的66.6%，顯著高于其它年齡段。翻蔸損害在4個年齡段之間沒有差異，分別占全部翻蔸竹的21.6%～27.0%。

竹稈纖維素含量和密度在不同胸徑竹子間有所不同，從而影響其力學性能和抗逆強度。受損早竹在不同胸徑間的分布情況如圖5所示。從圖中可知，隨著胸徑的增大，斷裂竹逐漸增多，胸徑為4.0～5.0 cm的早竹最容易發(fā)生斷裂損害，占全部斷裂竹的61.5%，胸徑大于5.0 cm以上的早竹不再發(fā)生斷裂。隨著早竹胸徑的增粗，翻蔸受害比例先增加而后降低，胸徑為3.0～4.0 cm的早竹最容易引起翻蔸，占全部翻蔸竹的45.9%。

2.4 建園歷史與密度對早竹受災程度的影響

現有早竹林一般是通過人工栽植而成的，不同建園歷史早竹林的受災情況如圖6所示。隨著建園歷史的延長，早竹受災(包括斷裂和翻蔸)程度越高，早竹受害比例與建園歷史具有極顯著相關性 (P<0.01)。從圖7可以看出，竹林密度與早竹受災程度的相關性不顯著(P>0.05)。

2.5 土壤理化性質對早竹受災程度的影響

植物的生長有賴于土壤提供的物質和環(huán)境條件。植物根植于土壤，從土壤中吸取生長所需的養(yǎng)料和水分；同時，土壤提供植物氧氣、熱量及良好的機械支持。早竹冰雪災害的受損程度與土壤養(yǎng)分的相關分析表明，早竹受害比例與土壤堿解氮(圖8)、有效磷(圖9)之間呈顯著性線性正相關 (P<0.05)，與土壤速效鉀(圖10)的關系為顯著性負相關(P<0.05)，與土壤有機質(圖11)、pH值(圖12)的關系為二項式顯著相關(P<0.05)。

圖4 不同年齡早竹的受害比例Fig.4 The damage rate of the Ph. praecox f. Prevelnalis at various age

圖5 不同徑級早竹的受害比例Fig.5 The damage rate of the Ph. praecox f. Prevelnalis at various DBH classes

圖6 早竹建園歷史與受災程度的相關性Fig.6 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. Prevelnalis and its planting history

圖7 早竹林密度與受災程度的相關性Fig.7 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. Prevelnalis and its density

對影響早竹受損的環(huán)境因進行了T檢驗(表1)，從表中可知，此次雪災下，早竹的建園歷史、立竹密度及土壤pH、堿解氮、有效磷、速效鉀對早竹受損率有極顯著或顯著影響，而立竹密度對早竹的受災狀狀況影響不明顯。

表1 各因子對早竹林受損率的T 檢驗

圖8 早竹林土壤堿解氮含量與受災程度的相關性Fig.8 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. Prevelnalis and available N in the soil

圖9 早竹林土壤有效磷含量與受災程度的相關性Fig.9 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. Prevelnalis and available P in the soil

圖10 早竹林土壤速效鉀含量與受災程度的相關性Fig.10 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. prevelnalis and available K in the soil

圖11 早竹林土壤有機質含量與受災程度的相關性Fig.11 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. prevelnalis and organic matter in the soil

圖12 早竹林土壤pH值與受災程度的相關性Fig.12 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. prevelnalis and soil PH value

3 討 論

2015年的冰雪災害對早竹林破壞嚴重，翻蔸與破裂折斷竹達17.5%，對早竹林生態(tài)系統(tǒng)影響較大。冰雪災害對竹林的損害具有極其的復雜性[15]，體現在生物學特性參數、環(huán)境因子、經營管理措施等多因素的綜合影響[6]。

早竹生長發(fā)育比較特殊，早竹筍萌發(fā)的基徑決定了新竹的胸徑，胸徑大小顯著影響著早竹抵抗冰雪災害的能力。隨著胸徑的不斷增粗，早竹受害比例先增加而后降低，3.0～4.0 cm的早竹占全部翻蔸竹的45.9%，4.0～5.0 cm的早竹占全部斷裂竹的61.5%，呈現明顯的偏正態(tài)分布趨勢(圖5)。相關研究也表明，即隨著毛竹徑級的增加，受害株數先增加而后減少[9,11]。這主要是小徑階的早竹位于竹冠層的下部，受上部竹冠的保護，可免受冰雪直接覆蓋，受災程度也小；而胸徑大于5.0 cm以上的早竹，一般生長旺盛，抵抗冰雪災害的能力相對較強，在調查過程中沒有發(fā)現斷裂竹的發(fā)生；同時這部分早竹在整個竹林生態(tài)系統(tǒng)中所占的比例較少，因此受害早竹比例也小，僅占全部翻蔸竹的10.8%(圖5)，故不是受災的主體。

隨著竹齡的增加竹材的強度和抗逆性增加，冰雪災害對不同年齡早竹造成的損害程度不一。本研究結果顯示，1年生早竹斷裂損害占全部斷裂竹的66.6%(圖4)，這與何虎[16]對毛竹的研究結果相似，即嫰竹(I度竹)受損比例最大，占受損毛竹的50.7%；蘇文會等[7]研究也表明，隨著年齡的增大毛竹受雪壓損害的程度略有降低。這主要是1年生早竹木質化程度不高，易于受損。

立竹密度影響著立竹的形態(tài)結構，不同的密度對雪災的耐受能力有所不同。早竹林冰雪災害的損害程度與立竹密度之間相關性并不顯著，密度17 500～35 000株·hm-2，這與方棟龍的研究結果相似，即毛竹受害率和立竹度之間沒有顯著性相關[10]，有研究則表明高立竹度樣地毛竹受損率是低立竹樣地的1.9倍[7]，另外的研究則顯示低密度毛竹林損傷率是高密度的3.3倍[17]，這可能是不同區(qū)域、不同立地條件、雪災大小等因素造成的差異。當遇小雪災時，大的立竹度使得林內空隙小，毛竹枝梢受雪壓下垂時相互支撐，抗性增強，但遇到大雪災時，密度大的竹林由于搭棚現象，強壯竹會因為其他竹的壓迫而超過其承受力而受損，災情加重[18]。

土壤質量的好壞影響著早竹鞭根系統(tǒng)的發(fā)育和地上部分葉、枝、稈的生長，從而影響著早竹林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和對冰雪災害的抗性。早竹林冰雪災害的損害程度，隨著建園歷史的延長而增大(圖6)，隨著土壤堿解氮、有效磷含量的提高而加劇(圖8，9)，但隨著pH值和速效鉀含量的升高而減輕(圖10，12)。李艷紅研究也表明，長期集約經營的早竹林遇冰雪災害時容易造成番蔸、斷裂等損害[19]。早竹經營過程中化肥用量超過3 t·hm-2·a-1，增溫覆蓋材料達40 t·hm-2·a-1，長期的不合理施肥，導致土壤理化性質發(fā)生劇烈的劣變，如土壤酸化嚴重[20]、生理毒性鋁含量增加[21]，氮磷的大量盈余和土壤養(yǎng)分失衡等負面效應[22]。土壤質量的退化，加劇了早竹林的衰退程度，如竹鞭變黑、爛鞭嚴重、地下鞭系明顯上浮、竹稈壁厚度減少、木質化程度降低等[19]，從而降低了早竹林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了抵抗冰雪災害的能力。如前所述，隨著早竹集約經營(建園)歷史的延長，土壤氮、磷含量明顯提高，pH值顯著下降，而早竹林的受損害程度則進一步加劇。

早竹林地土壤質量的劣變，導致受損害程度的加劇，因此減量配方施肥，平衡土壤養(yǎng)分是提高早竹林抗性的有效途徑。建立以農戶為單元的早竹林土壤養(yǎng)分信息系統(tǒng)，根據土壤養(yǎng)分現狀和早竹的需肥規(guī)律，實行測土配方施肥，減少化學肥料的施用量，提高養(yǎng)分利用率，促進早竹健康、穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)的形成，降低冰雪災害的發(fā)生，提高竹林的可持續(xù)經營。

4 結 論

2015年冬天的冰雪災害造成余杭區(qū)早竹林中17.5%的植株翻蔸或斷裂；早竹受害比例在不同胸徑間呈現偏正態(tài)分布，3.0～4.0 cm的翻蔸竹占45.9%，4.0～5.0 cm的斷裂竹占61.5%；1年生斷裂竹占66.6%；隨著建園歷史的延長，土壤氮、磷含量明顯提高，pH值顯著下降，早竹林的受損害程度明顯加劇，早竹受害程度與建園歷史、土壤堿解氮、有效磷含量呈顯著正相關，而與土壤速效鉀和pH值的負相關性也達顯著水平(P<0.05)。土壤質量劣變加劇了早竹冰雪災害的發(fā)生，減量配方施肥，平衡土壤養(yǎng)分是提高早竹林抗性的有效途徑。

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The Frozen and Snow Damage toPhyllostachyspraecoxf.Prevelnalisand Its Influencing Factors in Yuhang District, Hangzhou City

LIU Jun1, XU Hao1, LIU Huan2

(1.Hangzhou Yuhang Forestry Station, Hangzhou 311100, Zhejiang, China;2.College of Environment and Resources, Zhejiang A & F University, Linan 311300, Zhejiang, China)

The frozen and snow damage toPhyllostachyspraecoxf.Prevelnalisand its influencing factors in Yuhang District, Zhejiang Province in the winter of 2015 were studied. The results showed that the snow disaster destroyed the bamboo forests seriously, and resulted in a damage rate of 17.5%, including a lodging rate of 12.0% and a broken rate of 4.5%. The 1-year-old bamboos with DBH of 4.0～5.0 cm were easy to be broken, while and those with DBH of 3.0～4.0 cm were prone to lodging. The damage rate was positively correlated with planting history, content of available N and P (P<0.05), negatively correlated with available K and pH of the soil (P<0.05), and binomially correlated to the soil organic matter (P<0.05). It was not significantly correlated with the density of bamboos. Soil quality deterioration exacerbated the frozen and snow damage. Thus, to balance soil nutrient through formula fertilization was an effective way to increase the resistance of the bamboo forests.

Yuhang district;Phyllostachyspraecoxf.Prevelnalis; Frozen and snow disasters; Damage rate; Impact factor

2016-05-28

科研項目：杭州市農業(yè)與社會發(fā)展科研項目“早竹林冰雪災害應對與生產恢復關鍵技術研究與示范”(2016)

劉軍(1961-)，男，浙江余杭人，高級工程師，從事林業(yè)科技研究與推廣工作。E-mail：2602519333@qq.com