鄭風(fēng)英，李欣欣，李士坤，榮俊冬，陳禮光，鄭郁善

(1.福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002；2.漳平市林業(yè)局，福建 漳平 364400)

毛竹(Phyllostachysedulis)，別名楠竹[1]，屬禾本科竹亞科剛竹屬,為單軸散生竹，是經(jīng)濟(jì)價(jià)值最大的優(yōu)良竹種[2]。采伐是竹林經(jīng)營的重要一步[3]。毛竹林較傳統(tǒng)的采伐方式為擇伐，但由于竹材價(jià)格連年下滑，勞動力成本高等問題不斷突出，竹農(nóng)的積極性大幅降低，竹林的經(jīng)營管理越來越難[4]。突破傳統(tǒng)擇伐，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械化采伐，減少勞動成本的帶狀采伐經(jīng)營模式應(yīng)運(yùn)而生。

帶狀采伐指的是通過采伐的形式將林區(qū)劃分為若干條帶，包括采伐帶與保留帶，且采伐帶與保留帶相鄰，采伐帶進(jìn)行皆伐處理，保留帶進(jìn)行留養(yǎng)母竹。目前對竹林帶狀采伐已有一定的研究，現(xiàn)有張洋洋等[4]對帶狀采伐后不同帶寬的竹林土壤恢復(fù)效果研究，詹美春等[5]對帶狀采伐后竹林的林下植物多樣性研究，蘇文會等[6]對帶狀采伐下毛竹非結(jié)構(gòu)碳與生物量分配的研究。毛竹林在生長過程中需要消耗較多的土壤養(yǎng)分，大量研究表明施肥不足或過量施肥都會導(dǎo)致植物葉片葉綠素含量和光合速率的下降，影響植物的生長[7]，同時施肥的方式也會影響植物根系對養(yǎng)分的吸收利用率[8]。研究在毛竹林帶狀采伐的背景下，結(jié)合施肥管控措施，采取不同的處理，探究毛竹對帶狀采伐下施肥經(jīng)營模式的生理適應(yīng)特征。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)樣地位于漳平市拱橋鎮(zhèn)大阪村，位于福建西南部，地處117°18′E、25°04′N，海波420 m,土壤主要為紅壤，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，干濕季節(jié)分明，年平均降水量900 mm，極端高溫為38.2 ℃，極端最低氣溫為2 ℃，全年無霜期300 d。臺風(fēng)和干旱是當(dāng)?shù)氐闹饕匀粸?zāi)害。試驗(yàn)地內(nèi)，竹林的覆蓋率達(dá)99%以上，期間混生少量杉木[Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.]，試驗(yàn)樣地坡度為20°～30°，試驗(yàn)毛竹均為帶狀采伐下的1年生新竹。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在2017年3月選取林分結(jié)構(gòu)較為一致的毛竹純林為試驗(yàn)對象，對試驗(yàn)樣地進(jìn)行處理，采用采伐寬度(A)、施肥方式(B)和復(fù)合肥施用量(C)3水平3因素正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，共9個處理組合，重復(fù)3次，完全隨機(jī)排列見表1。各處理的因素與水平見表2。

表1 毛竹林帶狀采伐處理組合

表2 毛竹林帶狀采伐因素水平表

在2017年3月對毛竹林進(jìn)行帶狀采伐實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。3種采伐帶寬分別為10 m(A1)、8 m(A2)、6 m(A3)；3種施肥方式分別為撒施(B1)、溝施15 cm(B2)、溝施25 cm(B3)；3種復(fù)合肥施用量分別為900 kg·hm-2(C1)、1 125 kg·hm-2(C2)、1 350 kg·hm-2(C3)。3種采伐帶寬度、3種施肥方式、3種復(fù)合肥施用量組合得到9個處理。

1.3 取樣

對每塊樣地分別進(jìn)行每木檢尺后，找出平均標(biāo)準(zhǔn)竹株，均勻摘取標(biāo)準(zhǔn)竹株上、中、下部位的葉片，然后進(jìn)行混合，裝入自封袋，立即放入冰盒，然后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測定。

1.4 測定

2018年3月(處理后1 a)對1年生新竹進(jìn)行葉綠素含量、淀粉、纖維素、可溶性蛋白進(jìn)行測定。葉綠素采用丙酮∶乙醇∶水=4.5∶4.5∶1進(jìn)行提取，然后采用紫外分光光度計(jì)法進(jìn)行含量測定，淀粉和纖維素的測定方法采用蒽酮硫酸法，可溶性蛋白的測定選用考馬斯亮藍(lán)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對葉綠素含量的影響

采伐帶寬為8 m時，毛竹葉片葉綠素含量最高，其次是6 m采伐帶寬，10 m采伐帶寬葉綠素含量最低，說明8 m采伐帶寬較6 m、10 m采伐帶寬更有利于葉綠素含量；以溝施15 cm的葉綠素含量最高，其次是撒施，溝施25 cm葉綠素含量最低，說明溝施15 cm方式更有利于毛竹根系對養(yǎng)分的吸收，促進(jìn)葉片對養(yǎng)分的光合；以施肥量900 kg·hm-2葉綠素含量最高，其次為1 350 kg·hm-2，施肥量為1 125 kg·hm-2葉綠素含量最低，說明施肥量為900 kg·hm-2更有利于提高毛竹的葉綠素含量。A、B、C 3個因素的R分別為1.21、0.28、0.36，即3個因素對毛竹葉綠素含量的重要程度排序?yàn)椴煞?施肥量>施肥方式，最優(yōu)施肥組合為A2B2C1，即以采伐帶寬為8 m，并按900 kg·hm-2施肥量進(jìn)行溝施15 cm。(表 3)

表3 不同處理對毛竹葉綠素含量的影響

2.2 不同處理對淀粉含量的影響

當(dāng)采伐帶寬達(dá)到8 m時，毛竹葉片淀粉含量最高，其次是6 m采伐帶寬，10 m采伐帶寬淀粉含量最低，說明8 m采伐帶寬較6 m、10 m采伐帶寬更有利于淀粉含量的提高。撒施方式淀粉含量最高，其次是溝施25 cm，溝施15 cm的淀粉含量最低，說明撒施方式更有利于提高毛竹葉片淀粉含量的積累。當(dāng)施肥量達(dá)到1 125 kg·hm-2時葉綠素含量最高，其次為1 350 kg·hm-2，施肥量為900 kg·hm-2葉綠素含量最低，說明施肥量為1 125 kg·hm-2更有利于提高毛竹的淀粉含量。A、B、C 3個因素的R分別為17.42、1.83、1.46，即3個因素對毛竹葉綠素含量的重要程度排序?yàn)椴煞?施肥方式>施肥量，最優(yōu)施肥組合為A2B1C2，即以采伐帶寬為8 m，并按1 125 kg·hm-2施肥量進(jìn)行撒施。(表 4)

表4 不同處理對毛竹淀粉含量的影響

2.3 不同處理對纖維素含量的影響

毛竹葉片纖維素含量最高時，采伐帶寬為8 m，其次是10 m采伐帶寬和6 m采伐帶寬，說明8 m采伐帶寬較6 m、10 m采伐帶寬更有利于纖維素含量的提高。纖維素含量最高的施肥方式為溝施25 cm，其次是溝施15 cm，撒施最低，說明溝施25 cm方式更有利于提高毛竹葉片纖維素含量的積累。纖維素含量最高的施肥量是1 125 kg·hm-2，其次為1 350 kg·hm-2，施肥量為900 kg·hm-2纖維素含量最低，說明施肥量為1 125 kg·hm-2更有利于提高毛竹纖維素的含量。A、B、C 3個因素的R分別為33.04、161、1.44，即3個因素對毛竹葉綠素含量的重要程度排序?yàn)椴煞?施肥方式>施肥量，最優(yōu)施肥組合為A2B3C2，即以采伐帶寬為8 m，并按1 125 kg·hm-2施肥量進(jìn)行溝施25 cm。(表 5)

表5 不同處理對毛竹纖維素含量的影響

2.4 不同處理對可溶性蛋白含量的影響

當(dāng)帶寬為8 m時可溶性蛋白含量最高，施肥方式為溝施15 cm時最高，施肥量900 kg·hm-2、1 350 kg·hm-2時可溶性蛋白含量相等且最高，施肥方式與施肥量的各水平間無顯著性差異，差異較小。根據(jù)極差分析發(fā)現(xiàn)A、B和C 3個因素對3月份可溶性蛋白含量的極差R為0.11、0.02和0.02，所以3個因素對3月份可溶性蛋白含量貢獻(xiàn)的主次因子排序?yàn)锳>C=B，即采伐帶寬>施肥量=施肥方式，說明采伐帶寬對可溶性蛋白含量產(chǎn)生的影響最大，次之為施肥量，施肥方式對可溶性蛋白含量的影響最小，無顯著性影響。最優(yōu)組合為A2B2C1(A2B2C3)，即采用8 m寬采伐帶，溝施15 cm，900 kg·hm-2(1 135 kg·hm-2)施肥量時可溶性蛋白含量最高。(表 6)

表6 不同處理對毛竹可溶性蛋白含量的影響

2.5 帶狀采伐不同處理對毛竹各測定指標(biāo)的相關(guān)性

葉綠素含量與淀粉含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與纖維素含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與可溶性蛋白呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；淀粉含量與可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；纖維素含量與可溶性蛋白呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)(表 7)。

表7 不同處理對毛竹葉片各測定指標(biāo)的相關(guān)性分析

3 討論

葉綠素是植物進(jìn)行光合作用的基礎(chǔ)物質(zhì)[9]，葉綠素含量的高低影響著植物光合能力的強(qiáng)弱，可以反映植物同化物質(zhì)的能力大小[10]；淀粉是植物進(jìn)行新陳代謝后的主要產(chǎn)物，是植物儲備的營養(yǎng)物質(zhì)，代表物質(zhì)養(yǎng)分含量的多少[11]。纖維素含量的高低關(guān)系到植物的機(jī)械組織是否發(fā)達(dá)，與植物的抗性能力大小有關(guān)[12]；可溶性蛋白含量的多少反映了葉片活力的高低[13]。竹林經(jīng)帶狀采伐，林地內(nèi)沒有母竹提供養(yǎng)分，新竹生長所需要的養(yǎng)分主要來源于土壤，同時采伐帶的帶寬對新竹的生長恢復(fù)起著重要的作用。植物的生長不僅受自身遺傳特性的影響，也會受外界環(huán)境的影響，當(dāng)外界環(huán)境變化時，植物的葉片會表現(xiàn)出直觀的或非直觀的內(nèi)部的生理變化。當(dāng)植物受到干旱脅迫或其他脅迫時，植物的生長狀況會發(fā)生一些改變。研究中，隨著經(jīng)營措施的不同，帶內(nèi)的毛竹葉片生理指標(biāo)也會有所不同。

采伐帶寬對毛竹葉綠素含量、淀粉含量、纖維素含量以及可溶性蛋白含量的影響均為最大，在帶寬逐漸加大的過程中，葉綠素含量、淀粉含量、纖維素含量以及可溶性蛋白含量均呈現(xiàn)先增加后減少的變化，而施肥方式和施肥量對毛竹葉綠素、淀粉、纖維素以及可溶性蛋白含量的影響次之且差異性較小，說明毛竹主要受到采伐帶寬即林窗面積大小的影響。隨著帶寬逐漸增加，竹株通過提高葉綠素的合成增強(qiáng)光合能力、儲備更多的淀粉、提高纖維素含量、增加可溶性蛋白含量來提高抗性生理，以適應(yīng)林窗空地，但較大帶寬下，可能由于地表溫度改變[14]加之采伐帶新竹與保留帶母竹相距較遠(yuǎn)[15]，竹株難以適應(yīng)環(huán)境的變化，進(jìn)而影響其生理特性。表明采伐寬度過大或過小均不利于植株的生長，這與張軍[16]的結(jié)論相似。

施肥量及施肥方式對毛竹葉綠素含量、淀粉含量、纖維素含量及可溶性蛋白含量的影響次之且差異性較小。說明施肥深度對毛竹的葉綠素、淀粉、纖維素以及可溶性蛋白含量有影響但差異不大，綜合考慮，溝施深度15 cm時，竹株的生理特性表現(xiàn)最佳，這可能是由于溝施15 cm對竹株的高和根產(chǎn)量更有優(yōu)勢，并進(jìn)一步會影響竹株的生理特性[17]。施肥量上，葉綠素與淀粉含量隨施肥量的增加呈現(xiàn)出相同的變化趨勢，均為先增加后減少，淀粉與可溶性蛋白含量隨著施肥量的增加呈現(xiàn)出相反的趨勢，但差異不明顯，綜合考慮，施肥量為1 125 kg·hm-2更有利于竹株的生長。這可能是因?yàn)槭┓柿枯^低，養(yǎng)分供應(yīng)不足進(jìn)而不利于竹株的生長[18]，而當(dāng)施肥量過高時，會引起植物缺水，損害植株組織，不利于竹株正常生長。

相關(guān)性分析表明，葉綠素含量與淀粉含量呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與纖維素含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)，與可溶性蛋白呈蛋白呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)；淀粉含量與可溶性蛋白含量呈顯著正相關(guān)(P<0.05)；纖維素含量與可溶性蛋白呈極顯著正相關(guān)(P<0.01)，與薛磊等[19]的研究結(jié)論相似。

4 結(jié)論

毛竹林帶狀采伐的寬度對毛竹林生理指標(biāo)的影響較為明顯，施肥量及施肥方式對毛竹林生理指標(biāo)的影響次之且差異較小，經(jīng)綜合考慮，適合毛竹林帶狀采伐的經(jīng)營管理模式是采伐帶寬8 m、以溝施深度15 cm、施復(fù)合肥1 125 kg·hm-2。這可為毛竹林帶狀采伐提供很好的參考價(jià)值與理論依據(jù)。研究從帶狀采伐與施肥的角度比較分析了毛竹葉綠素含量、淀粉含量、纖維素含量以及可溶性蛋白含量的差異，今后可進(jìn)一步研究帶狀采伐和施肥對毛竹根系生長的影響。