毛竹林帶狀采伐后墾復施肥對新竹生長及土壤養分含量的影響

張洋洋 凡莉莉 黃霞 熊婷婷 榮俊冬 李士坤 鄭郁善

摘 ?要：為了解毛竹林帶狀采伐后采取墾復施肥經營方式對竹林快速更新恢復的效果，篩選最優組合模式，為毛竹林采伐更新恢復過程中高效培育提供理論依據。本研究以福建省漳平市毛竹林地為研究對象，設置8?m采伐寬度，采用竹蔸施肥（A）、墾復方式（B）和施肥比例（C）3因素3水平L₉（3⁴）正交試驗設計，探討帶狀采伐下毛竹林墾復施肥對出筍數、立竹數以及土壤氮、磷、鉀養分含量的影響，分析新竹生長及土壤養分的相關關系。結果表明：3個因素對毛竹出筍數和立竹數重要性順序相同，均為B>C>A，但對土壤不同養分指標表現不同，其中B因素為首要因素且占較大比例;相關性分析表明，出筍數、立竹數均與土壤全磷、全鉀、速效鉀呈顯著正相關（P<0.05），出筍數與立竹數、立竹數與土壤速效鉀均呈極顯著正相關（P<0.01）。綜合考慮毛竹林帶狀采伐后林地跡地更新效果，最優的墾復施肥組合為A₃B₂C₃，即用竹篼施肥2（200 g/竹篼），墾復方式為帶狀深翻，氮、磷、鉀配比為17∶8∶5。

關鍵詞：毛竹林;帶狀采伐;墾復施肥;土壤養分中圖分類號：S751+.5??????文獻標識碼：A

Effects of Eclamation and Fertilization on Growth and Soil Nutrient Content after Strip Clear Cutting in Phyllostachys Edulis Forests

ZHANG Yangyang¹， FAN Lili¹， HUANG Xia¹， XIONG Tingting¹， RONG Jundong¹， LI Shikun²，?ZHENG Yushan^1*

1.?College of Forestry， Fujian Agriculture and Forestry University， Fuzhou， Fujian 350002， China; 2. Zhangping Forestry Bureau， Zhangping， Fujian 364400， China

Abstract： In order to understand the effect of reclaiming and fertilizing management method on the rapid regeneration of bamboo forest after strip clear cutting?ofPhyllostachys edulisforest， the optimal combination model was screened to provide a theoretical basis for efficient cultivation in the process of regeneration and restoration ofP .edulisforest.In this study， taking thePhyllostachys edulis forest in Zhangping?City， Fujian Province as the research object.， set 8 m?strip clear cutting widths，and using applying fertilizer to the base of bamboo?（A）， the reclamation method （B） and ratio of fertilizatio （C） 3 factors 3 levels L₉（3⁴） orthogonal test Design，to explore the effects of reforestation and fertilization ofP. edulisforest?on?Shoot yield， Stand density index， and soil nitrogen， phosphorus， and potassium nutrient content， and to analyze the relationship between the growth of new bamboo and soil nutrients. The results show that the three factors have the same order of importance on bamboo shoot output and stand bamboo degree， all of which are B>C>A， but they have different performances on different nutrient indicators of the soil， of which factor B is the most important factor; correlation analysis The results showed that the shoot output and stand bamboo degree were significantly positively correlated with soil total phosphorus， total potassium， and available potassium （P<0.05）， and the shoot output was significantly correlated with stand bamboo degree and stand bamboo degree， and soil available potassium （P<0.01）. Considering comprehensively the effect of reforestation of bamboo land after strip felling， the optimal combination of reclamation and fertilization is A₃B₂C₃， that is， bamboo fertilization 2（200 g/base of bamboo）， the reclamati on method is deep stripping， and the ratio of nitrogen， phosphorus and potassium is 17： 8： 5.

Keywords： Phyllostachys edulis forest; strip clear cutting;?eclamation and fertilization;?soil nutrient

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.04.020

毛竹（Phyllostachys edulisJ. Houzeau）為禾本科（Gramineae）竹亞科（Bambusoideae）剛竹屬（Phyllostachys）多年生喬木狀單軸散生竹種^[1]，我國毛竹林面積約450萬hm²，占全國竹林總面積的75%^[2]，廣泛分布于浙江、安徽、江西、湖南和福建等省份^[3]。毛竹具有生長迅速、成材較早、產量較高、用途廣等特點^[4]。近年來，竹產業發展面臨新的挑戰，存在經營方式粗放，竹材運輸成本高，市場無序競爭等問題，限制了其進一步發展^[5]。毛竹林集約經營水平雖有提高，但竹子越砍越小，產量逐年下降，毛竹采伐既是生產作業，又是撫育作業，是保證毛竹林優質高產、實現永續利用的要素之一，是更新的基礎。因此，采取合理的采伐方式，才能獲得其最大經濟效益。眾所周知，毛竹林是典型的異齡林，林地中始終存在不同齡級，包括幼齡竹、壯齡竹，老齡竹、衰老竹^[6]。傳統擇伐的方式人工成本較高且不符合林業現代化的要求，因此，探索一種能夠解決低效、成本高等問題新的采伐方式尤為迫切，有助于實現毛竹產業轉型升級^[7]。

帶狀采伐，即按照一定的寬度、一定面積對毛竹林實施條帶式皆伐^[8]，包括伐區區劃、采伐清理跡地和促進更新等工作。該方式砍伐時間集中，操作簡單，易于實現機械化現代化管理等優點。目前對毛竹林帶狀采伐方式研究很少，現僅有曾憲禮等^[8-9]探討不同強度帶狀采伐方式對春筍、新竹以及土壤的影響程度;李欣欣等^[10]設置3種不同強度的帶狀采伐，得出當采伐寬度為8 m時毛竹生長狀況較好。土壤養分狀況直接影響著群落林地的生長發育速率和生產力水平，直接或間接地影響林木生長。毛竹林生長需要消耗較多的土壤養分，氮、磷、鉀作為生物體重要的營養元素，在林地采伐更新后，毛竹林生長需要更多營養土壤供給^[11]。本研究在毛竹林帶狀采伐背景下，與墾復施肥理論結合，探討帶狀采伐后不同處理下竹林恢復情況和土壤氮、磷、鉀養分質量狀況。

1??材料與方法

1.1材料

1.1.1 ?試驗地概況??試驗地位于福建省漳平市溪南鎮金菊村毛竹林地（北緯25°18'～26°5'，東經117°33?～119°15?），屬南亞熱帶季風氣候，年平均溫度16.9～20.7?℃，年平均降雨量1450～2100?mm，水熱資源極為豐富，地勢平坦，海拔586～610?m，平均日照時數1853 h，無霜期251～317 d，土壤為黃紅壤，土層厚度60～80 cm。試驗地內竹林覆蓋率達98%以上，其間混生少量杉木[Cunning hamia lanceolate（Lamb.） Hook.]、錐栗[Castanea henryi（Skan） Rehd. et Wils.]、厚殼樹（Ehretia acuminataR. Brown）;灌木主要有牛耳楓（Dap hniphyllum calycinumBenth.）、地菍（Melastoma dodecandrum Lour.）、寒莓（Rubus buergeri Miq.）、朱砂根（Ardisia crenata Sims）;草本主要有金毛耳草[Hedyotis chrysotricha（Palib.）?Merr.]、芒萁[Dicranopteris dichotoma（Houttuyn）?Nakaike]、香附子（Cyperus rotundus L.）等。試驗地設置在山坡中下部，坡度為13～25°，坡向為西南，采伐前試驗樣地土壤養分含量情況見表1。土壤采集與測定包括：土壤全氮（Totalnitrogen，TN），全磷（Total phosphorus，TP），全鉀（Total potassium，TK），水解氮（dissolved organic nitrogen，DON），有效磷（available phosphorus，AP），速效鉀（available potassium，AK）。

1.1.2 ?試驗材料??選擇立地條件和竹林結構相似，同一坡向的成片毛竹林，采伐前標準樣地的基本情況見表2。

1.2方法

1.2.1 ?試驗設計??在2018年（出筍的小年）1月進行垂直帶狀采伐，設置采伐寬度為8?m，長度為30 m，每個采伐標準試驗地均沿不同海拔進行，采伐標準樣地之間設置8?m寬度的保留帶。每個采伐標準樣地面積為240?m²（8?m×30 m），采用竹篼施肥、土壤墾復方式和施肥比例3因素的正交設計，按正交表L₉（3⁴）進行，共9種處理，重復3次，隨機區組排列，正交試驗設計見表3，正交試驗水平見表4，試驗樣地示意見圖1。

帶狀采伐后，在2018年6月（行鞭肥）對采伐帶進行施肥和墾復措施。A因素為竹篼施肥，A₁為無竹篼施肥，A₂和A₃均為竹篼施肥（將遺留竹篼用鋼釬等器具打通內腔各節隔，直至底部，再將肥料施入竹篼內，復上表土，分別施入尿素100、200 g/竹篼）;B因素為墾復方式，B₁為全面深翻（樣地內全部土壤進行深度25?cm的深翻），B₂為帶狀深翻（樣地內每間隔2?m同樣進行深度25 cm的深翻），B₃為不深翻;C因素為施肥比例（N∶P∶K），C₁為2∶1∶1，C₂為5∶3∶2，C₃為17∶8∶5，如表4。試驗氮肥采用尿素（含N 46%）、磷肥采用鈣鎂磷肥（含P₂O₅14%）、鉀肥采用氧化鉀（含K 63%），施肥總量為1125?kg/hm²。

1.2.2 ?生長量調查與土壤采集測定??（1）筍產量、立竹數調查。截至2018年4月底，記錄各采伐帶內出筍數，立竹數選擇在2018年8月進行，針對采伐帶內的所有毛竹進行每株檢尺，統計并記錄。

（2）土壤樣品采集與測定。在毛竹林采伐后當年的9月（孕筍期）進行土壤樣品的采集。

按照在每塊標準地上、中、下坡（約離最下端5、15、25 m處），挖1個主剖面和1個輔剖面，共3個主剖面和3個輔剖面，同一剖面按0～10、10～20、20～40?cm三層深度取原狀土，每層200?g，將不同土層的3份樣品混合，每塊標準地共取3個土樣，裝于已滅菌的自封袋，土樣用鑷子剔除石塊、植物殘根等雜物，晾干、研磨、過篩。土壤養分含量化學性質均按照《森林土壤分析法》相關要求測定^[12]。土壤測定指標方法：TN含量采用碳氮分析儀（德國元素分析系統有限公司，vario MAX cube CN）測定;TP含量采用堿熔-鉬銻抗比色法;TK含量采用堿熔-火焰光度計法測定;DON含量采用堿解-擴散皿法測定，AP含量采用鹽酸-硫酸溶液浸提法測定，AK含量采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定。

1.3 ?數據處理

采用Excel 2010和SPSS 20.0軟件進行數據處理與統計分析。采用單因素（one-way ANOVA）多重比較法（Multiple comparison， LSD）對毛竹出筍數和立竹數進行分析，差異顯著性水平定義為0.05，并進行Pearson系數雙側檢驗相關性分析。

2??結果與分析

2.1帶狀采伐對毛竹林出筍數與立竹數的影響

出筍能力的大小是評價竹種的一個重要指標，出筍數決定了毛竹林產量和收益的大小;立竹數為單位面積竹林竹子的株數，是最能直接反映采伐后竹林恢復顯著特征評價指標。表5為毛竹林帶狀采伐后不同處理下的出筍數與立竹數大小和極差結果。從表5可知，采伐后不同處理對出筍數與立竹數方面差異顯著（P<0.05）;處理5的出筍數（1771個/hm²）與立竹數（1042株/hm²）均最高，而處理6的出筍數（633個/hm²）與立竹數（290株/hm²）均最低。根據R值顯示，3個因素重要性排序在出筍數與立竹數方面表現相同為：（墾復方式）>C（施肥比例）>A（竹篼施肥）;最優組合為A₂B₂C₃，即采用竹篼施肥1（100?g/竹篼），墾復方式為帶狀深翻，氮、磷、鉀配比為17∶8∶5時，出筍數與立竹數均最高。結果表明，墾復方式和施肥比例對帶狀采伐后毛竹林出筍數和立竹數影響較大。

2.2帶狀采伐對毛竹林土壤養分的影響

2.2.1 ?對土壤全氮和水解氮含量的影響??TN反映了土壤氮素總的潛在水平，受自然因素和經營措施影響較大，植物對TN含量需求量較多，而土壤DON亦稱土壤有效氮，包括銨態氮、硝態氮和部分有機物中易分解的、比較簡單的氨基酸氮、酰胺以及易水解蛋白質氮，可以被植物直接吸收利用。

表6為毛竹林帶狀采伐后不同處理下土壤TN、DON含量和極差結果。從表6可知，采伐后不同處理對土壤TN與DON方面差異較小或無顯著差異（P>0.05）;在土壤TN中，處理8含量最高（1.45 g/kg），處理4最低（0.95 g/kg），二者相差約1.52倍且差異顯著（P<0.05）;在土壤DON中，處理5含量最高（176.09 mg/kg），處理4最低（136.81 mg/kg），二者相差約1.29倍且差異顯著（P<0.05）。根據R值顯示，3個因素重要性排

序在土壤TN方面表現為：B>A>C，而在土壤DON表現為：C>B>A，TN與DON雖R值排序不同，但最優組合相同，均為A₃B₂C₃，即采用竹篼施肥2（200 g/竹篼），墾復方式為帶狀深翻，氮、磷、鉀配比為17∶8∶5時，土壤TN和DON含量最高。

2.2.2??對土壤全磷和有效磷含量的影響??磷是影響植物生長發育和營養物質累計的重要元素^[13]，土壤TP參與多種生長代謝過程;土壤AP是土壤全磷中水溶性和易轉化磷的總和，其測定值是標志土壤磷素供應的主要指標，易被植物吸收利用，其含量較好地反映土壤供磷能力，但受土壤類型、氣候、施肥水平、耕作栽培措施等條件的不同而有所不同^[14]。

表7毛竹林帶狀采伐后不同處理下土壤TP和AP含量和極差結果。從表7可知，采伐后不同處理對土壤TP與AP方面差異較小或無顯著差異（P>0.05）;處理8土壤TP（1.62 g/kg）和AP

（10.24?mg/kg）含量均最高，處理7的土壤TP最低（0.74 g/kg），處理4的土壤AP含量最低（6.16?mg/kg）。根據R值顯示，3個因素重要性排序在土壤TP表現為B>C>A，而AP表現為A>B>C，二者在首要因素方面存在不同;土壤TP中最優組合為A₃B₂C₃，AP最優組合為A₃B₃C₃，二者僅在B因素的水平方面不同。

2.2.3??對土壤全鉀和速效鉀含量的影響??鉀是植物生長的重要元素之一，分為無效態、緩效態和速效態，三者共同維持動態平衡，同時鉀素能減少植物蒸騰，調節植物組織水分平衡，土壤TK是所有形態鉀素的總和，反映土壤鉀素的供應能力;土壤AK包括交換性鉀和水溶性鉀，可以直接被植物吸收利用，是反映土壤鉀素有效性高低的標志之一。

表8為毛竹林帶狀采伐后不同處理下土壤TK和AK含量和極差結果。從表8可知，采伐后不同處理對土壤TK與AK方面差異顯著（P< 0.05）;處理8的土壤TK（73.83?g/kg）和AK（256.06?mg/kg）含量均最高，處理4的土壤TK最低（20.81?g/kg），處理6的土壤AK最低（211.41?mg/kg）。根據R值顯示，3個因素重要性排序在土壤TK與AK表現相同，為B>A>C;最優組合土壤TK為A₃B₃C₃，AK為A₃B₂C₃，二者僅在B因素水平方面不同。

2.3 筍產量、立竹數與土壤養分相關性

表9為毛竹林帶狀采伐后筍產量、立竹數與土壤養分Pearson相關性。從表9可知，出筍數、立竹數均與土壤TP、TK、AK呈顯著正相關（P<0.05），出筍數與立竹數、土壤TP與TK均呈極顯著正相關（P<0.01）;土壤AK與TP、TK呈顯著正相關（P<0.05）。

3??討論

在2018年9月（孕筍期）進行土壤樣品采集，此時受林地養分的影響較大，經過帶狀采伐后，林地內沒有母竹提供營養，而新竹生長所需營養主要來源于土壤，因此對采伐后孕筍期進行土壤的采集與測定，探討該時期土壤養分狀況情況。通過正交試驗極差分析結果顯示，采伐后不同處理對出筍數與立竹數方面差異顯著（P<0.05），表明伐后采取不同的墾復施肥組合措施對竹林恢復期間的出筍數與立竹數有較大影響;出筍數與立竹數的最優組合相同，均為A₂B₂C₃，且二者R值排序相同，均為B>C>A，表明采用竹篼施肥1（100?g/竹篼），墾復方式為帶狀深翻，氮、磷、鉀配比為17∶8∶5時對帶狀采伐后竹林生長量恢復較好;此外B因素（帶狀深翻）為首要影響因素，對竹林生長影響較大，與董建文等^[15]認為深翻墾復能使鞭段數增加，萌動竹筍多，促進新竹株數增多的結論一致。在毛竹林經營措施中，通過深翻林地，將林地內樹蔸、竹伐蔸和老竹鞭挖除，可以為竹鞭孕筍長竹提供疏松空間，王宏^[3]認為松土墾復能在短期內改善土壤理化性質，鏟除了制約竹子生長的其他植被，對竹產量有一定的增產效果;郭曉敏等^[16]認為施肥及撫育墾復措施能提高新竹平均胸徑，胸徑呈現逐年上升趨勢，增幅較大，且不同的墾復措施和施肥處理對毛竹林生長和收益影響較大;Li等^[17]認為施用N、P、K營養元素后，毛竹林的新芽數量顯著增加，但同時受到竹齡結構的限制。

根據對土壤養分含量的測定及R值顯示，土壤AP與TK的最優組合均為A₃B₃C₃;土壤TN、DON、TP、AK的最優組合均為A₃B₂C₃，故在不同土壤養分指標中最優組合存在差異，可能與各養分指標的本質特征有關;其次，3個因素對土壤不同養分指標的影響不同，B因素為較多數情況的首要因素，且始終是B₂水平表現最佳，與陳卓梅^[18]通過比較對麻竹（Dendrocalamus latiflorus Munro）采用三種不同土壤墾復措施得出帶狀深翻方式為最好的結論相同。將出筍數、立竹數與土壤養分綜合分析得有利于竹林恢復和提高土壤養分質量的最優組合為A₃B₂C₃，即采用竹篼施肥2（200 g/竹篼），墾復方式為帶狀深翻，氮、磷、鉀配比為17∶8∶5時帶狀采伐后有利于土壤養分質量的提高。

在本研究中，除土壤TK與AK在采伐后差異顯著（P<0.05）外，其余土壤TN、DON、TP和AP差異較小或無顯著差異（P>0.05），可能與施肥墾復方式相關。通過深翻林地可以提高有機質、全氮、全磷、有效氮、速效磷的含量，使土壤養分供給能力增強^[19];陳乾富^[20]通過將施肥深翻的土壤與對照相比，土壤土壤團聚體和水穩定性團聚體均表現較好，具有較強的涵養水源功能，同時指出在福建省竹林經營應提倡深翻墾復措施。毛竹林體內營養元素含量與土壤肥力密切相關，在不同的生長發育期，毛竹對土壤的氮磷鉀營養元素吸收存在差異性;蘇文會^[21]對毛竹孕筍期的土壤養分研究得出：土壤全氮和全鉀含量較高，但有效態含量卻較低，并認為該時期是人為干預的關鍵時期，因此對該時期的土壤養分研究具有重要意義。

通過對出筍數、立竹數、土壤養分Pearson相關性表明，本研究結果與魯順保等^[22]認為土壤養分對立竹數影響有顯著影響的結論一致，出筍數、立竹數均與土壤全磷、全鉀、速效鉀呈顯著正相關（P<0.05），竹林生長狀況與土壤養分是否虧缺直接相關。林地每年因伐竹挖筍，帶走土壤中氮、磷、鉀等營養元素，且毛竹枯枝落葉量較少，通過在林地施肥可進行補充，建立新的土壤養分平衡，提供毛竹林優良的生長環境，使毛竹林能更好更快的生長^[4]。石英^[23]在新竹筍產量和新竹質量的各項指標中，綜合分析竹篼施肥效果最為突出，不同肥料濃度對竹篼吸收肥力效果有顯著影響，一般每個竹篼施50～200 g。據極差試驗結果顯示，土壤養分最優組合中A因素始終為A₃，出筍數與立竹數為A₂，均體現出竹蔸施肥的優越性，但對不同評價指標中對最佳施肥計量存在差異，相對高含量的竹蔸施肥能加速竹蔸腐爛，從而更有利于竹林生長。此外，在現有經營水平上，林地基本能夠滿足毛竹林對磷元素的需求，因此應加強氮元素的輸入與管理，同時不排除缺磷林地可適當增加磷元素的輸入，緩解本區域氮元素限制，提高毛竹林生產力^[24]，與本文最優組合中C因素始終為C₃（氮、磷、鉀配比為17∶8∶5），高含量氮有利于竹林生長的結果一致。

4??結論

綜合分析毛竹林帶狀采伐后林地跡地更新效果，最優墾復施肥組合為A₃B₂C₃，即用竹篼施肥2（200 g/竹篼），墾復方式為帶狀深翻，氮磷鉀配比為17∶8∶5。

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