張道貴 黃吉友 田茂會 許 俊 何 滔

(貴州省湄潭縣林業(yè)局貴州湄潭 564100)

森林是人類生存的重要資源，低效林是受人為因素的直接作用或誘導自然因素的不利影響形成，其森林生態(tài)功能、生物量顯著低于同類立地條件下林分的平均水平。據(jù)報道，全國有25%的森林處于亞健康和不健康狀態(tài)，森林質(zhì)量遠低于世界平均水平，森林質(zhì)量提升有著巨大空間，到2020年我國南方地區(qū)要改造低質(zhì)低效林530萬hm2。低效林改造可以提高森林生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟與生態(tài)潛力，是林業(yè)建設中的一項重要內(nèi)容。目前針對低效林改造工作已有很多的研究和實踐，但針對不同成因的低效林類型提出的針對性強的改造技術和模式還十分有限[1]。在低效喬木林中引入楠竹建成竹木混交林，既能提高林地生產(chǎn)力，同時楠竹采伐又不受采伐限額的限制[2]，可連年產(chǎn)生經(jīng)濟收益。

楠竹 (Phyllostachys pubescens)，又名毛竹，為禾本科竹亞科剛竹屬植物，是竹類資源中分布最廣和經(jīng)濟價值最高的竹種資源。自20世紀90年代以來，竹木混交經(jīng)營模式開始被人們關注，對楠竹混交林的研究較多，主要以竹闊混交林和竹杉混交林為主[3-4]，竹闊混交有利于改善林地土壤條件，在一定程度上具有自肥、抑制病蟲害發(fā)生等特點，有利于楠竹生長，是一種可持續(xù)經(jīng)營模式[5]，能明顯提高楠竹林的平均胸徑、平均竹高及單株質(zhì)量，竹相整齊，單位面積經(jīng)濟效益超過純林[6-7]。為此，在湄潭縣湄江林場開展了以楠竹改造低效林的試驗研究，研究在坡向和郁閉度不同的低效林中采取不同的林地清理、造竹密度等措施將低效林建成竹木混交林，以期為低效林改造提供科學方法。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設置在湄江林場二工區(qū)，隸屬貴州省湄潭縣， 地理位置為北緯 27°49′14″、 東經(jīng) 107°29′19″，屬中亞熱帶濕潤季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨熱同季，年均降雨量1 137.6 mm，年均溫14.9℃，月均溫變幅4.1～24.9℃，最冷月 (1月)平均氣溫3.8℃，全年總積溫5 475℃，全年無霜期284 d，年均日照時數(shù)1 163 h。試驗地面積44.6 hm2，屬于喀斯特巖溶地區(qū)低中山地貌，海拔變幅1 121～1 191 m，坡位中部，坡向分陽坡 (W、NW)和陰坡 (E、SE)2大類，坡度12°～21°，成土母巖砂頁巖，土壤黃壤，土層厚50～60 cm，pH 5.0～6.5，自然肥力高，富含氮、磷、鉀和有機質(zhì)[8]。適宜于楠竹生長。

試驗地為杉闊混交林，2008年特大冰雪災害損失后，留存林木多是斷梢、斷枝樹木。主要樹種有杉木 (Cunninghamia lanceolata)、錐栗 (Castanea henryi)、燈臺樹 (Bothrocaryum controversum)、香樟(Cinnamomum camphora)、槲櫟 (Quercus aliena)、鹽膚木 (Rhus chinensis)等，林齡25年，喬木密度250～450株/hm2，郁閉度0.20～0.70，喬灌草總覆蓋度90%，樹種組成5杉5闊，平均胸徑13 cm，平均樹高11 m，平均林木蓄積15.5 m3/hm2。試驗地于2010年劃入國家級公益林，林相殘敗，功能低下，單位面積林木蓄積遠低于湄潭縣杉闊混交林平均蓄積 (48.67 m3/hm2)，森林生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化，屬于低效林中的低效防護林[1]。

1.2 試驗材料

楠竹實生苗造林具有成本低、成活率高、發(fā)筍能力強、成林快等優(yōu)點[9-10]。因此，選擇楠竹1年生實生苗造林，選擇2種實生苗類型:原叢苗，即1年生實生苗自然叢狀苗；分叢苗，即1年生實生苗斷軸分叢苗。原叢苗規(guī)格，5～8株/叢，苗高≥30 cm，地徑≥0.2 cm，生長健壯，無病蟲害；分叢苗規(guī)格，2～4株/叢，從原叢苗分軸而來。2010年1月從云南省采購楠竹種子育苗，2011年2月中旬起苗造林，起苗時竹叢帶宿土挖取，隨起隨栽。

1.3 試驗設計

在湄江林場二工區(qū)的低效林中選擇立地條件基本一致的地塊設置試驗樣地。每個樣地面積600 m2(60 m×10 m)，覆蓋竹行2行，共設置9個固定樣地 (表1)。在每個樣地的上、中、下部位各設置有5叢竹苗的固定小樣地，共計27個，用以觀測各年度竹子生長指標。除樣地按各項試驗設計開展外，樣地外大面積造竹均按帶狀劈割清理林地、原叢苗栽植，造竹密度500叢/hm2(5 m×4 m)。

表1 各試驗內(nèi)容的樣地設置

1)郁閉度試驗。在陽坡的低效林中設置3種喬木郁閉度 (0.30、0.50、0.70)進行試驗。各樣地進行帶狀劈割，竹苗采用原叢苗，造竹密度為500叢/hm2。

2)林地清理方式試驗。通過劈灌割草程度不同的林地清理方式，將病腐木和部分斷稍木、叢狀木及上部枝椏和灌草清除，從而控制喬木密度和喬灌草覆蓋度對竹子生長的影響，在生態(tài)保護前提下，選擇合適的喬木郁閉度進行造竹改造，實現(xiàn)預期的改造目標。在喬木郁閉度0.30的低效林中，設置3種林地清理方式:全劈割 (樣地及周邊外延4 m內(nèi)灌草全部劈割)，帶狀劈割 (沿竹行1 m寬帶狀劈割灌草)和穴狀劈割 (以竹叢為圓心半徑0.5 m劈割灌草)進行試驗。竹苗采用原叢苗，造竹密度為500 叢/hm2。

3)造竹密度試驗。在喬木郁閉度0.30的低效林中，設置3種造竹密度:D組 (667叢/hm2，株行距5 m×3 m)、E組 (500叢/hm2，株行距5 m×4 m)、F組 (400叢/hm2，株行距5 m×5 m)。各樣地進行帶狀劈割，竹苗采用原叢苗。

4)竹苗類型試驗。在喬木郁閉度0.30的低效林中，設置2種實生苗類型:原叢苗和分叢苗。各樣地進行帶狀劈割，造竹密度為500叢/hm2。

1.4 整地、造林及管理

于2011年2月中旬造林。造林前進行林地清理，將劈割的雜草、刺灌、喬木枝椏等剁細，待造林完成后覆蓋于竹叢周邊保墑增肥。清理方式及規(guī)格按試驗設計進行。整地為穴狀整地，規(guī)格50 cm×40 cm。遇喬木則避開樹冠栽植，保持造竹密度不變。栽植時以放線定植點為中心，回填表土30 cm植苗，保持筍芽須根完好，覆土壓實，稍覆松土高于地面5 cm，做成 “凹”形，以防雨水沖刷并保墑，做到 “穴大、根舒、淺栽、緊圍”。2月中旬造林后至3月中旬發(fā)筍前及時補植，確保竹苗成活率達100%。造林后到2017年每年7月對造林地劈割撫育1次，基本保持喬木郁閉度穩(wěn)定。試驗地封禁(試驗活動除外)，隨時觀察竹子生長情況，及時防治病蟲害，使其正常生長。

1.5 調(diào)查指標及統(tǒng)計分析

調(diào)查指標包括造竹成活率、發(fā)筍率和每年發(fā)筍成竹 (新竹)數(shù)量、胸徑、竹高、新竹延展距離等。成活率在造竹后及時觀測，其他指標于每年9月觀測。郁閉成林年限界定為竹子覆蓋度≥20%。收益期界定為新竹平均胸徑≥6 cm，或者新竹布滿林地、竹子覆蓋度≥50%，且立竹度≥7 500株/hm2的那一年[11]。調(diào)查數(shù)據(jù)使用SPSS 19進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 喬木郁閉度對楠竹生長的影響

在不同郁閉度的低效林林分內(nèi)栽植楠竹，其各項指標的統(tǒng)計分析結果見表2。

表2 不同郁閉度低效林栽植楠竹生長指標統(tǒng)計分析結果

1)新生竹數(shù)量、立竹度、竹子覆蓋度隨低效林郁閉度增加，呈現(xiàn)逐年下降趨勢，到第7年 (2017年)，郁閉度為0.7的林分較郁閉度0.3的林分各指標分別下降1株/叢、5 750株/hm2、33個百分點。多重比較分析結果表明，郁閉度對各年度新增新竹數(shù)量影響無顯著差異；對立竹度的影響，郁閉度0.3與0.7間有顯著差異，均與郁閉度0.5間無顯著差異；郁閉度對竹子覆蓋度影響明顯，郁閉度0.3與0.5和0.7間均存在顯著差異，到第7年則3種郁閉度對竹子覆蓋度的影響表現(xiàn)為各組間均有顯著差異。

2)新竹平均胸徑隨低效林郁閉度增加呈現(xiàn)逐年下降趨勢，到第7年郁閉度0.7的林分較郁閉度0.3的林分新竹平均胸徑下降1 cm。多重比較分析結果表明，郁閉度對新竹平均胸徑有明顯影響，郁閉度0.5與0.7間新竹平均胸徑無顯著差異，但與郁閉度0.3間新竹平均胸徑有顯著差異。

3)新竹平均高隨低效林郁閉度增加呈現(xiàn)逐年增高趨勢，到第7年郁閉度0.7的林分較郁閉度0.3的林分增高2.2 m。多重比較分析結果表明，郁閉度對新竹平均高有明顯影響，前4年不同郁閉度林分新竹平均高無顯著差異，其后3年郁閉度0.5林分與0.7林分間無顯著差異，但與郁閉度0.3林分間有顯著差異。

4)低效林郁閉度對進入郁閉成林年限和收益期年限的影響結果，郁閉度0.3林分第4年郁閉成林、第6年進入收益期，郁閉度0.5林分第5年郁閉成林，郁閉度0.7林分第6年郁閉成林，后2組到第7年竹子覆蓋度仍不到50%，尚未進入收益期。試驗結果表明，郁閉度0.3的低效林改竹效果最好。

2.2 林地清理方式對楠竹生長的影響

由表3可見:3種不同林地清理方式處理對新生竹平均胸徑、平均高影響不明顯；對各年度生長新竹數(shù)量及由此形成的立竹度和竹子覆蓋度的影響有差異，全劈割和帶狀劈割對楠竹生長的影響結果基本相似，均在第4年郁閉成林、第6年進入收益期，而穴狀劈割與前2種方式則有顯著差異，進入郁閉成林和收益期年限均推遲1年。在生產(chǎn)中，全劈割投入成本要高于帶狀劈割，同時帶狀劈割對林地生物多樣性保護、水土保持效果無疑較好，因此在生產(chǎn)中應以帶狀劈割為宜。

表3 不同林地清理方式造竹楠竹生長指標統(tǒng)計分析結果

2.3 造竹密度對楠竹生長的影響

從統(tǒng)計分析結果 (表4)可以看出:造竹密度為D組與E組的林分間在前6年立竹度和竹子覆蓋度均有顯著差異，第7年竹子覆蓋度無顯著差異，密度為E組與F組的林分間在前4年處于相近水平，后3年有顯著差異。E組和D組林分在第4年郁閉成林，F(xiàn)組林分則推遲1年；D組林分的立竹度、覆蓋度在第4年達到收益期標準，但新竹未布滿林地，不能間伐利用，仍和E組林分同年 (第5年)進入收益期，而F組林分第7年還未進入收益期，說明造竹密度對郁閉成林年限影響明顯。造竹密度不影響新竹延展距離 (竹鞭伸展長度)，新竹生長在前3年表現(xiàn)為叢生狀態(tài)，第4年延展呈混生狀態(tài)，第5年開始散生，第6年新竹布滿林地。試驗結果表明，D組和E組林分有相近的結果，而F組林分竹子生長指標相對較差，在生產(chǎn)中造竹密度越高，投入成本越大，因此，低效林改竹選擇500叢/hm2為宜。

表4 不同造竹密度楠竹生長指標統(tǒng)計分析結果

2.4 不同坡向低效林對楠竹成活率及新竹生長的影響

匯總2011年9個樣地的觀測結果如表5。從表5可見，設置于陽坡的1—3號、5—8號樣地與陰坡的9號樣地均是原叢苗造竹，其成活率、發(fā)筍率和當年生新竹數(shù)量均無明顯差別，表明坡向對造竹當年竹苗成活率、發(fā)筍率、新竹生長的影響較小。陰坡9號樣地第7年的觀測結果為新竹平均胸徑6.2 cm、平均高8.2 m、竹子覆蓋度50%，與相同改造條件下的陽坡林分對比，其竹子生長結果基本相近，說明陽坡和陰坡均適合改造楠竹。

表5 低效林坡向對楠竹生長的影響

2.5 不同竹苗類型對楠竹生長的影響

1)不同竹苗類型的造竹成活率和發(fā)筍率。統(tǒng)計結果顯示，原叢苗的造竹成活率平均為93.03%，分叢苗的造竹成活率只有63.33%，低于原叢苗29.7個百分點。凡成活竹苗叢均能在當年發(fā)筍，成活率和發(fā)筍率相同。原叢苗當年生新竹數(shù)量平均為5.7株/叢，分叢苗當年生新竹數(shù)量平均為3.2株/叢，比原叢苗低43.86%。表明采用自然叢竹苗栽植是提高造竹成活率和發(fā)筍率的關鍵措施，原叢苗造竹成效明顯好于分叢苗，建議在生產(chǎn)中應用。調(diào)查還發(fā)現(xiàn)，原叢苗和分叢苗造竹當年都發(fā)筍3次，在4月初和7月初發(fā)筍成竹較多，9月底有少量發(fā)筍。

2)不同苗木類型造竹新竹的延展情況。新竹延展距離能夠表明造竹成林速度的快慢，與竹鞭伸展距離趨勢一致，是衡量造竹成效的重要指標。統(tǒng)計結果顯示 (表6)，原叢苗和分叢苗造竹，在前3年竹子均處于叢生狀態(tài)，原叢苗造竹在第4年開始分散而表現(xiàn)為混生狀態(tài)達到郁閉成林條件，第5年散生，第6年新竹布滿林地；分叢苗所造竹子從叢生—混生—散生的發(fā)育趨勢相比原叢苗造竹要推遲1年，相應進入郁閉成林的年限也晚1年。

表6 不同苗木類型造竹對新竹延伸生長的影響

3 結論與討論

1)低效林郁閉度通過影響林下光照、林內(nèi)濕度及土壤水分，從而影響楠竹生長。3種不同郁閉度的低效林改竹試驗結果表明，郁閉度為0.3的低效林改竹易于成功。這與廖軍等[12]、顧琪等[13]的研究結果相似。在郁閉度0.3的低效林下，竹子生長所需的光照強度適宜，為竹子的初期生長提供了良好的環(huán)境條件，能夠促進竹子吸收水肥，增強竹木混交林物質(zhì)和能量循環(huán)，具有較高的生產(chǎn)力，是一種比較理想的竹類農(nóng)用林業(yè)經(jīng)營模式。因此，在低效林改竹生產(chǎn)中，造竹前通過林地清理措施、造竹后通過撫育措施，合理調(diào)整喬木郁閉度在0.3左右，可以達到促進楠竹生長的目的。

2)林地清理方式影響低效林改竹的成效，全劈割清理與帶狀清理對竹子生長的影響無顯著差異，在新竹數(shù)量增長上顯著優(yōu)于穴狀清理，第4年郁閉成林。而帶狀清理在成本投入和生物多樣性保護等方面顯然優(yōu)于全劈割清理，建議在生產(chǎn)中應用。林地清理方式是低效林改竹成功的關鍵措施，采取合理的剃砍護蓄，可以控制喬木郁閉度，減少喬木對竹子的不利影響，從而促進竹子生長。同時清除刺灌后，方便整地栽植及后續(xù)撫育，提高勞動效率。這與鄧東周等[1]主張的低效林效應帶改造方法一致，與馬祥慶等[14]、朱勇等[10]、楊國群[15]的研究結果有相近之處，楠竹較喜陰濕，對土壤的水分、養(yǎng)分要求較高，帶狀清理能有效保持水土，有利于提高楠竹成活率、發(fā)筍率和成竹數(shù)。

3)造竹密度對竹子郁閉成林有重要影響。對3種造竹密度試驗結果表明，667叢/hm2和500叢/hm2的造竹密度其竹子生長表現(xiàn)相近，在新竹散生后，覆蓋度迅速增加，形成竹喬林層分明的竹木混交林狀態(tài)，表明低效林改竹成功。造竹密度為400叢/hm2的林分竹子覆蓋度增加緩慢，郁閉成林較晚，竹子的空間競爭不如喬木樹種，或否出現(xiàn)生長不良現(xiàn)象有待進一步觀測研究。從生產(chǎn)成本上衡量，在相似改竹效果前提下，造竹密度越小投入成本就越低，因此造竹密度以500叢/hm2為宜。

4)不同坡向造竹對竹林生長無明顯影響，陽坡和陰坡均適合于楠竹生長。這與王大來[16]、廖軍等[12]的研究結果一致。

5)造竹用苗以原叢苗為好，成活率在90%以上，發(fā)筍成竹數(shù)量多，造竹后各項生長指標均優(yōu)于分叢苗，完全能滿足生產(chǎn)需要。竹類繁殖不同于樹木，主要是通過地下莖的分生來實現(xiàn)，原叢苗栽植延續(xù)了在苗圃的生長狀態(tài)，有利于地下竹鞭向四周擴展，促進發(fā)筍成竹[17]。

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