高定軍， 吳習(xí)安， 丁渝峰， 胡建龍， 黎 強(qiáng)， 彭愛軍， 肖勇軍

(1.桃江縣板溪國(guó)有林場(chǎng)， 湖南 桃江 413400； 2.桃江縣林業(yè)局， 湖南 桃江 413400； 3.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長(zhǎng)沙 410004； 4.桃江縣森林公園管理處， 湖南 桃江 413400)

我國(guó)是世界上遭受災(zāi)害性氣候變化影響最嚴(yán)重的國(guó)家之一，災(zāi)害種類多、發(fā)生頻率高、分布地域廣、造成損失大[1]。森林生態(tài)系統(tǒng)是受氣候變化影響明顯的主要生態(tài)系統(tǒng)之一，特別是氣候變化導(dǎo)致的氣候異常等現(xiàn)象會(huì)加劇森林生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性[2]。毛竹林作為南方重要的用材林和經(jīng)濟(jì)林，因其自身的生長(zhǎng)特性，受氣候異常的影響更加嚴(yán)重[3]。持續(xù)低溫、積雪、凍雨形成長(zhǎng)時(shí)間的雪壓、冰掛，導(dǎo)致毛竹承受不住冰凍的重量而劈裂、斷枝斷梢、彎曲倒伏或翻蔸[4-9]。持續(xù)高溫干旱天氣使毛竹葉片灼傷、枯黃、失綠變白，嚴(yán)重時(shí)使全株葉片脫落[10]。尤其是新竹自身含水量較高，極易因干旱失水、竹桿褶皺而變軟，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成新竹死亡，影響竹林生產(chǎn)力[11]。毛竹孕筍期、出筍及幼竹生長(zhǎng)時(shí)期受低溫或干旱天氣的影響，容易造成出筍量減少、退筍量增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響幼竹成竹。

湖南省桃江縣為湖南省重要的竹資源和竹產(chǎn)業(yè)大縣。2008年，桃江縣開始大規(guī)模發(fā)展毛竹筍用林，截至2017年，桃江縣達(dá)產(chǎn)筍用林面積為4 000 hm2。期間偶發(fā)的異常天氣對(duì)竹筍生產(chǎn)造成了不同程度的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2011年出筍期出現(xiàn)異常低溫天氣(俗稱“筍凍”)，導(dǎo)致當(dāng)年全縣商品筍(春筍)減產(chǎn)600 t。2013年，發(fā)生持續(xù)的相對(duì)低溫天氣后于出筍盛期突現(xiàn)高溫天氣，造成竹筍集中大量出筍(俗稱“筍爆”)，由于采挖不及時(shí)，部分竹筍進(jìn)入快速生長(zhǎng)期而木質(zhì)化，只能作為新竹留養(yǎng)，從而影響竹林后續(xù)竹筍的生長(zhǎng)和竹林產(chǎn)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)年全縣商品筍減產(chǎn)300 t。2013年秋旱，影響竹林筍芽分化和孕筍，導(dǎo)致2014年全縣商品筍減產(chǎn)150 t。異常天氣加上人為經(jīng)營(yíng)措施影響，2014年開始，竹林也從花年竹林轉(zhuǎn)變成大小年竹林。本文針對(duì)桃江縣異常天氣對(duì)毛竹筍用林造成的損失情況進(jìn)行初步調(diào)查分析，研究異常天氣下竹林受損情況和原因，探討經(jīng)營(yíng)過程中的應(yīng)對(duì)措施，為毛竹筍用林抗災(zāi)減災(zāi)和災(zāi)后恢復(fù)提供一定的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于湖南省桃江縣， 屬亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.6 ℃，1月最低溫度為-3 ℃，7月最高溫度為40 ℃，年平均降雨量1 660 mm。全縣林地面積13.1萬hm2，其中毛竹林7.7萬hm2，為湖南省重要的竹資源和竹產(chǎn)業(yè)大縣。截至2017年，桃江縣已建設(shè)筍用林4 000 hm2。本研究選擇的毛竹筍用林位于桃江縣林業(yè)科學(xué)研究所試驗(yàn)基地(中心點(diǎn)地理坐標(biāo)112°02′21″E、28°18′23″N)和馬跡塘鎮(zhèn)鸕鶿灣村(中心點(diǎn)地理坐標(biāo)111°48′03″E、28°25′20″N)，2008年開始低產(chǎn)林改造。根據(jù)竹林每度(兩年)竹筍產(chǎn)量達(dá)到12 t·hm-2為豐產(chǎn)林的評(píng)價(jià)指標(biāo)[12]，研究區(qū)竹林于2010年達(dá)到毛竹筍用豐產(chǎn)林的指標(biāo)要求。2013年前竹林表現(xiàn)為花年竹林，受2013年秋旱以及人為經(jīng)營(yíng)措施影響，2014年開始竹林從花年竹林轉(zhuǎn)為大小年竹林。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

利用桃江縣低產(chǎn)林改造過程中設(shè)置的固定觀測(cè)樣地，選擇其中具有代表性的8個(gè)典型樣地作為研究對(duì)象，固定樣地大小為667 m2。樣地原為筍用林改造試驗(yàn)而設(shè)立，2008年開始低產(chǎn)林改造，樣地及周圍的毛竹筍用林于2010年達(dá)到豐產(chǎn)林標(biāo)準(zhǔn)，主要培育管理措施包括竹林清理、墾復(fù)、施肥、結(jié)構(gòu)調(diào)整、留筍養(yǎng)竹等[13-15]。竹林基本情況(2011年數(shù)據(jù))見表1。

2.2 樣地調(diào)查

每年出筍期調(diào)查固定樣地內(nèi)出筍數(shù)量、竹筍產(chǎn)量；每年下半年采伐前調(diào)查通過每竹檢尺調(diào)查竹林立竹數(shù)量、立竹年齡、立竹胸徑、新竹數(shù)量、新竹胸徑等數(shù)據(jù)。通過氣象局等途徑收集、整理2011年至2017年間桃江縣異常天氣期間的氣溫、降雨等氣象數(shù)據(jù)資料。

表1 樣地基本信息Tab.1 Basic information of sample plot樣地編號(hào)樣地位置樣地面積/m2坡度/(°)坡向坡位立竹密度/(株·hm-2)平均胸徑/cm1縣林科所向天窩66712北中下坡2 1308.62縣林科所對(duì)門排66715西中坡1 9058.93縣林科所煤坪里6673北中下坡2 1609.14縣林科所榨房坡6675東中上坡2 0258.95縣林科所杉窩里66721北中坡1 8908.76鸕鶿灣村竹山窩66712西中坡2 0858.57鸕鶿灣村洞子口6677南中下坡2 1908.98鸕鶿灣村天鵝咀66716北中上坡1 8308.8

2.3 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理采用Excel 2007和SPSS 13.0軟件。

3 結(jié)果與分析

3.1 筍期干旱對(duì)竹林竹筍產(chǎn)量和新竹胸徑的影響

湖南省2011年的降雨量為百年來最少，平均降雨僅970 mm，較歷年均值1 450 mm少33%。同年3月，湖南省平均氣溫10.2 ℃，較歷年平均低1.2 ℃。對(duì)2011年和前后兩年(2010年、2012年)正常年份桃江地區(qū)月降雨量和日均溫進(jìn)行對(duì)比，數(shù)據(jù)顯示，2011年2～4月桃江月均降雨量?jī)H62.8 mm，與前后兩年的月均降雨量相比減少54.2%；2011年3月中旬開始至4月中旬，桃江地區(qū)日均溫大部分時(shí)間也明顯低于往年(圖1)。

2013年前研究區(qū)竹林表現(xiàn)為花年竹林，可將2011年各樣地竹筍產(chǎn)量與前后兩年正常年份的竹筍平均產(chǎn)量和新竹平均胸徑進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示，2011年竹筍產(chǎn)量與前后兩年正常年份竹筍平均產(chǎn)量的差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)(見表2)。觀測(cè)樣地2011年竹筍產(chǎn)量較前后兩年正常年份竹筍平均產(chǎn)量下降29.2%，最高減產(chǎn)41.8%(見表3)。2011年與前后兩年正常年份相比，新竹平均胸徑下降0.3 cm，但差異未達(dá)到顯著水平。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，持續(xù)的干旱天氣造成出筍數(shù)量減少，部分出土竹筍停止生長(zhǎng)，導(dǎo)致商品筍大幅減產(chǎn)，但對(duì)留筍養(yǎng)竹的影響不大。

表2 2011年與正常年份樣地竹筍產(chǎn)量方差分析Tab.2 Analysis of variance of bamboo shoot yield in 2011 and normal years變異來源平方和自由度均方F值顯著性組間179 034.7661.000179 034.7664.8620.045 組內(nèi)515 519.59414.00036 822.828 合計(jì)694 554.35915.000

3.2 筍期異常氣溫變化對(duì)竹林竹筍產(chǎn)量和新竹胸徑的影響

2013年桃江地區(qū)1～4月降雨量與正常年份相比沒有明顯變化。但在2013年毛竹出筍期出現(xiàn)短期異常高溫和低溫天氣，4月11日前的大部分時(shí)間，桃江日平均氣溫保持在18 ℃以下，4月12日開始驟升至25 ℃，持續(xù)7 d 24 ℃以上高溫后又出現(xiàn)異常低溫(見圖2)，高溫天氣大批竹筍出土，已出土竹筍則迅速進(jìn)入快速生長(zhǎng)期，因采挖不及時(shí)導(dǎo)致大量竹筍木質(zhì)化，后續(xù)低溫又導(dǎo)致大批出土竹筍受凍轉(zhuǎn)變?yōu)橥斯S?？傊?013年桃江異常氣溫變化導(dǎo)致竹筍產(chǎn)量下降，據(jù)統(tǒng)計(jì)和測(cè)算，當(dāng)年全縣商品筍減產(chǎn)約300 t。

表3 2011年與正常年份各樣地竹筍產(chǎn)量和新竹平均胸徑對(duì)比Tab.3 Comparison of bamboo shoot yield and average DBH of new bamboo in 2011 and normal years指標(biāo)年度樣地編號(hào)12345678平均竹筍產(chǎn)量/(t·hm-2)2011年正常年份(2011年前后兩年)7.75.410.911.66.810.19.18.78.8 b12.29.26.016.89.515.113.413.411.9 a新竹平均胸徑/cm2011年正常年份(2011年前后兩年)9.19.49.18.99.49.29.38.59.1 a9.59.79.49.29.19.69.29.19.4 a 注: 同指標(biāo)不同小寫字母表示在0.05水平差異顯著。下同。

將2013年各樣地竹筍產(chǎn)量與正常年份(2010年、2012年和2015年)的竹筍平均產(chǎn)量和新竹平均胸徑進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果顯示，2013年與正常年份相比(表4)，新竹平均胸徑下降0.4 cm，方差分析顯示差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。觀測(cè)樣地2013年竹筍產(chǎn)量與正常年份相比下降16.8%，最高減產(chǎn)21.0%(表5)。2013年竹筍產(chǎn)量與正常年份竹筍平均產(chǎn)量的差異未達(dá)到顯著水平。這可能是因?yàn)楫惓５臍鉁伢E變打亂了竹林經(jīng)營(yíng)者的節(jié)奏，未及時(shí)采挖而導(dǎo)致木質(zhì)化的竹筍只能作為新竹進(jìn)行留養(yǎng)，凍害則造成盛期一批壯筍退筍，造成留養(yǎng)新竹的質(zhì)量下降，過早留養(yǎng)新竹又大量消耗了竹林剩余養(yǎng)分，造成后續(xù)竹筍產(chǎn)量下降。

表4 2013年與正常年份樣地新竹平均胸徑方差分析Tab.4 Analysis of variance of average DBH of new bamboo in 2013 and normal years變異來源平方和自由度均方F值顯著性組間0.6401.0000.6407.8770.014 組內(nèi)1.13814.0000.081合計(jì)1.77815.000

表5 2013年與正常年份各樣地竹筍產(chǎn)量和新竹平均胸徑對(duì)比Tab.5 Comparison of bamboo shoot yield and average DBH of new bamboo in 2013 and normal years指標(biāo)變異來源樣地編號(hào)12345678平均竹筍產(chǎn)量/(t·hm-2)2013年11.99.415.515.810.815.913.213.813.3 a正常年份(2010年、2012年和2015年)14.211.618.720.012.918.715.516.216.0 a新竹平均胸徑/cm2013年9.58.99.89.29.09.59.18.99.2 b正常年份(2010年、2012年和2015年)9.610.09.69.69.39.99.49.79.6 a

3.3 秋旱災(zāi)害對(duì)竹林竹筍產(chǎn)量和新竹胸徑的影響

2013年秋季，南方多地持續(xù)高溫少雨天氣出現(xiàn)旱災(zāi)，其中湖南最重。桃江縣7月份開始連續(xù)高溫少雨，全縣15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受不同程度的旱災(zāi)。受持續(xù)干旱天氣影響，湖南省益陽(yáng)、常德、邵陽(yáng)、婁底等地還發(fā)生竹蝗災(zāi)害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年桃江縣7月降雨量與往年相比減少95.7%，8月份降雨量與往年相比減少43.7%。秋旱影響竹林筍芽分化和孕筍，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年全縣商品筍減產(chǎn)約150 t。

將秋旱次年(2014年)各樣地竹筍產(chǎn)量與正常小年年份(2016年和2018年)的竹筍平均產(chǎn)量和新竹平均胸徑進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示(見表6)，2014年竹筍產(chǎn)量與正常小年年份竹筍平均產(chǎn)量的差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)。觀測(cè)樣地2014年竹筍產(chǎn)量較正常小年年份竹筍平均產(chǎn)量下降22.7%，最高減產(chǎn)31.9%。2014年與正常小年年份相比，新竹平均胸徑下降0.8 cm，方差分析顯示差異達(dá)到極顯著水平(P<0.01)。這說明水分對(duì)竹林筍芽分化和孕筍的影響較大，筍芽分化和孕筍期缺水會(huì)嚴(yán)重影響次年竹筍產(chǎn)量和新竹的生長(zhǎng)。

表6 2014年與正常年份樣地竹筍產(chǎn)量和新竹平均胸徑方差分析Tab.6 Analysis of variance of shoot production and average DBH of new bamboo in 2014 and normal year組別變異來源平方和自由度均方F值顯著性組間26 937.0161.00026 937.0165.9760.028竹筍產(chǎn)量組內(nèi)63 100.34414.0004 507.167合計(jì)90 037.35915.000組間2.9761.0002.97637.5730.000新竹平均胸徑組內(nèi)1.10914.0000.079合計(jì)4.08415.000

表7 秋旱災(zāi)害次年與正常小年年份商品筍產(chǎn)量對(duì)比Tab.7 Comparison of commercial bamboo shoot output in the next year of autumn drought disaster and normal year指標(biāo)變異來源樣地12345678平均竹筍產(chǎn)量/(t·hm-2)2014年4.02.75.05.33.05.24.33.94.2 b正常小年年份4.83.86.56.54.56.55.25.55.4 a新竹平均胸徑/cm2014年9.18.68.98.78.38.58.28.18.6 b正常小年年份9.69.39.79.39.29.69.49.29.4 a

4 結(jié)論與討論

對(duì)毛竹影響最大的災(zāi)害性氣候主要有干旱(高溫)、大雪、雨澇及低溫等。干旱天氣一般伴隨高溫，主要影響筍—幼竹的生長(zhǎng)，造成筍竹生長(zhǎng)減慢甚至死亡；低溫天氣主要影響竹筍出土、筍—竹的高生長(zhǎng)以及成竹的數(shù)量和產(chǎn)量[1]。本文通過對(duì)異常天氣影響下毛竹筍用林竹筍產(chǎn)量和新竹平均胸徑進(jìn)行研究和分析發(fā)現(xiàn)，筍期干旱后竹筍產(chǎn)量顯著降低，主要表現(xiàn)在出筍數(shù)量減少和退筍數(shù)量增加。筍期干旱(筍期月均降雨量62.8 mm的情況)對(duì)新竹平均胸徑的影響不顯著。在水分正常的情況下，短期異常高溫和低溫天氣交替，顯著降低了新竹的平均胸徑，但對(duì)竹筍產(chǎn)量的影響不顯著。這主要是因?yàn)椋惓８邷靥鞖鈱?dǎo)致大批竹筍集中出土，已出土竹筍則迅速進(jìn)入快速生長(zhǎng)期，因采挖不及時(shí)導(dǎo)致大量竹筍木質(zhì)化，后續(xù)低溫又導(dǎo)致大批出土竹筍受凍轉(zhuǎn)變?yōu)橥斯S。秋旱后來年的竹筍產(chǎn)量和新竹平均胸徑顯著降低。秋季是竹林重要的筍芽分化和孕筍期，此時(shí)竹林水分不足將影響筍芽分化，筍芽數(shù)量減少導(dǎo)致來年發(fā)筍數(shù)量不足，從而影響竹筍產(chǎn)量和新竹生長(zhǎng)。

合適的減災(zāi)措施可以有效預(yù)防和減輕竹林災(zāi)害。開展鉤梢、補(bǔ)植支撐木和及時(shí)采挖退筍等工作，可有效防治雨雪冰凍災(zāi)害對(duì)竹林的影響。筍期經(jīng)歷持續(xù)的相對(duì)低溫后，在毛竹林的出筍盛期突遇高溫，春筍生長(zhǎng)集中爆發(fā)，短時(shí)間內(nèi)的采挖量是正常年份的1.5～2.0倍，當(dāng)人工和其他生產(chǎn)資料不足以應(yīng)對(duì)竹筍集中爆發(fā)時(shí)，容易因?yàn)椴赏诓患皶r(shí)而造成經(jīng)濟(jì)損失。大面積筍用林培育時(shí)，應(yīng)提前做好應(yīng)對(duì)筍爆的準(zhǔn)備，備足采筍用生產(chǎn)工具和人力資源。我國(guó)毛竹林分布較多的長(zhǎng)江流域，是典型的濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，正常情況下每年秋季降雨量比春夏季節(jié)偏少，蒸發(fā)量又較高，容易造成秋旱災(zāi)害，秋旱嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致成片竹林枯死。大面積筍用林培育時(shí)，應(yīng)選擇附近有常年水源的地方，同時(shí)在山坡位置修建蓄水池，鋪設(shè)抽水設(shè)施，必要時(shí)可進(jìn)行灌溉，減少秋旱損失。