收稿日期Received：2022-09-20""" 修回日期Accepted：2023-02-09

基金項目：國家重點研發(fā)計劃（2023YFD2201203）。

第一作者：李承基（lcjlcj19980618@163.com）。

*通信作者：官鳳英（guanfy@icbr.ac.cn），研究員。

引文格式：

李承基，官鳳英，周瀟，等. 配比施肥對帶狀采伐毛竹林立竹數(shù)量和質(zhì)量恢復(fù)的影響. 南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2024，48（2）：79-85.

LI C J， GUAN F Y， ZHOU X， et al.

Effects of fertilization application on quantity and quality recovery of restoring strip-harvested moso （Phyllostachys edulis） bamboo forests

. Journal of Nanjing Forestry University （Natural Sciences Edition），2024，48（2）：79-85.

DOI：10.12302/j.issn.1000-2006.202209048.

摘要：【目的】毛竹（Phyllostachys edulis）是我國森林資源的重要組成部分，帶狀采伐是一種常用高效、可機械化的新型竹林經(jīng)營模式，探究施肥對帶狀采伐后毛竹林恢復(fù)的影響機制，篩選最適施肥配比，可為毛竹林的高效及可持續(xù)經(jīng)營提供參考?！痉椒ā坑诮K宜興林場選取立地條件較好的區(qū)域，選擇出筍大年的毛竹純林，在8 m帶寬的帶狀采伐地設(shè)置主肥成分N、P2O5、K2O的質(zhì)量比為2.0∶1.0∶1.0、3.5∶1.0∶2.0、5.0∶1.0∶2.5共3種配比（F1、F2、F3）的施肥試驗，以不施肥為對照組。調(diào)查處理林地的主要生產(chǎn)力指標(biāo)（出筍數(shù)量、成竹率、新竹胸徑特征等），通過數(shù)據(jù)對比以及方差分析、線性關(guān)系擬合等，探究帶狀采伐毛竹林恢復(fù)過程中立竹質(zhì)量和數(shù)量特征對施肥的響應(yīng)機制。【結(jié)果】①配比施肥能夠顯著促進(jìn)帶狀采伐毛竹林春筍萌發(fā)，但退筍現(xiàn)象明顯，成竹率顯著降低，施肥處理的林分立竹密度與對照無顯著差異，林分的立竹數(shù)量特征恢復(fù)至伐前水平；②F2和F3處理能夠顯著提高新竹的平均胸徑，提高中大徑竹的占比，F(xiàn)2處理的新竹胸徑-樹高散點關(guān)系接近傳統(tǒng)經(jīng)營模式?！窘Y(jié)論】帶狀采伐毛竹林立竹恢復(fù)的數(shù)量和質(zhì)量特征對不同配比施肥的響應(yīng)存在差異，但數(shù)量特征均能恢復(fù)至伐前水平，高氮高鉀的配比施肥能夠顯著提高林分質(zhì)量，以N、P2O5、K2O質(zhì)量比為3.5∶1.0∶2.0的配比效果為佳。

關(guān)鍵詞：毛竹；帶狀采伐；配比施肥；質(zhì)量恢復(fù)；立竹密度

中圖分類號：S754""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

文章編號：1000-2006（2024）02-0079-07

Effects of fertilization application on quantity and quality recovery of restoring strip-harvested moso （Phyllostachys edulis） bamboo forests

LI Chengji1， GUAN Fengying1，2 *， ZHOU Xiao1，2， ZHANG Xuan1，2， ZHENG Yaxiong1，2

（1.Key Laboratory on the Science and Technology of Bamboo and Rattan， International Centre for Bamboo and Rattan， Beijing 100102， China; 2.National Location Observation and Research Station of the Bamboo Forest Ecosystem in Yixing City of Jiangsu Province， Wuxi 214200， China）

Abstract： 【Objective】Moso bamboo （Phyllostachys edulis） is an integral part of Chinas forest resources， and strip harvesting is an efficient and mechanizable novel bamboo forest management mode. This study aimed to investigate the promotion effect of proportional fertilization on the post-harvesting recovery of forest stands and select the most suitable fertilizer ratio， providing a reference for the efficient and sustainable management of moso bamboo forests.【Method】In the state-owned Yixing Forest Farm， in selecting the area with favorable site conditions， we selected a pure stand of old-growth moso bamboo and set up a fertilization experiment with three fertilization" mass ratios of N to P2O5 to K2O is 2.0∶1.0∶1.0， 3.5∶1.0∶2.0 and 5.0∶1.0∶2.5 （F1， F2 and F3， respectively） after strip harvesting with an 8-m bandwidth. The main productivity indicators of the forest land" were investigated and explored the response mechanism of the quality and quantity characteristics of standing bamboo to fertilization during the restoration process of strip-cutting moso bamboo forests through data comparison， variance analysis， linear relationship fitting， and other pertinent statistical methods.【Result】（1）Fertilization could significantly induced new shoot emergence， but the phenomenon of shoot retreat within the stand was evident， the stand splitting rate was significantly reduced， and the stand density of the fertilization treatment did not significantly different from that of the control treatment， indicated that the quantitative characteristics of the stand returned to the pre-harvesting level；（2）The F2 and F3 treatments were able to significantly increase the average DBH of the new bamboo and the proportion of medium- and large-diameter bamboo trees. The diameter at breast height-height （DBH-H） scatter relationship of the new bamboo in the F2 treatment was close to that of the traditional management model， indicating that the qualitative characteristics of the stand were significantly improved.【Conclusion】The quantitative and qualitative characteristics of moso bamboo stands recovered by strip harvesting varied in response to different fertilizer ratios， but the quantitative characteristics could be restored to pre-harvesting levels， and the quality characteristics could be significantly improved by high N and K fertilizer ratios， with the most profound effect being induced by an mass ratio of N to" P2O5 to K2O is 3.5∶1.0∶2.0.

Keywords：moso bamboo （Phyllostachys edulis） ;strip harvesting; fertilization mass ratio;quality recovery；standing bamboos density

毛竹（Phyllostachys edulis）為禾本科剛竹屬多年生植物，具有重要的經(jīng)濟、生態(tài)和社會價值，廣泛分布于我國南方地區(qū)，是我國森林資源的重要組成部分。傳統(tǒng)的竹林采伐采用人工擇伐的方式，存在人工成本高、采伐效率低等問題?；诿褡鳛榭寺≈参锏纳碚系奶匦?，近年來有學(xué)者提出了毛竹林的帶狀采伐經(jīng)營模式，相較于傳統(tǒng)的擇伐具有高效率、低成本、可機械化等優(yōu)點，綜合采伐后林分各類因子的變化特征，確定了最適采伐帶寬為6～9 m。帶狀采伐引起的林地養(yǎng)分短時大量輸出和林分環(huán)境劇烈變化，可以視作對毛竹林分的強度干擾。在這種強度的干擾下林分能否正?；謴?fù)，以及數(shù)量和質(zhì)量特征是否能恢復(fù)至伐前水平，成為帶狀采伐乃至竹林高效經(jīng)營領(lǐng)域亟待研究解決的問題。國內(nèi)外眾多學(xué)者圍繞此觀點，開展了干擾強度、頻率對林分結(jié)構(gòu)、功能的影響作用等方面研究，目前普遍認(rèn)為中等強度的增益性干擾，對森林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和生產(chǎn)力有著積極作用。

施肥作為一種重要的營林措施，能夠有效填補因較高強度采伐造成的養(yǎng)分輸出以及林分微環(huán)境改變引起的土壤養(yǎng)分虧缺，有利于林分的伐后恢復(fù)更新。氮、磷、鉀是植物生長所需的重要元素，基于植物對不同養(yǎng)分含量的需求進(jìn)行合理的配比施肥將有助于植物的生長。由于毛竹獨特的地上、地下結(jié)構(gòu)，其生長收獲過程對土壤養(yǎng)分需求量大、歸還量少，故有學(xué)者開展了毛竹林地施肥研究，證明了施肥對于毛竹生長更新有著顯著的促進(jìn)作用。本研究以帶狀采伐毛竹林為研究對象，設(shè)置不同的施肥配比，分析林分恢復(fù)的質(zhì)量和數(shù)量特征，探究不同施肥配比對帶狀采伐毛竹林恢復(fù)更新的影響，篩選最適施肥配比，完善現(xiàn)有的帶狀采伐高效經(jīng)營模式，為毛竹林的高效及可持續(xù)經(jīng)營提供參考。

1" 材料與方法

1.1" 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于江蘇省無錫市國有宜興林場（119°31′～120°03′E， 31°07′～31°37′N），地形以低山丘陵為主，平均海拔100 m左右。該地區(qū)屬北亞熱帶季風(fēng)氣候，全年溫暖濕潤，熱量條件好，年平均氣溫15.7 ℃，年均積溫5 418 ℃。年均降水量1 177 mm，降水豐沛，春夏雨水較為集中。研究區(qū)土壤粗骨化明顯，發(fā)育的主要為粗骨土、砂紅土等類型，土層厚度60 cm以上，具有酸性、肥沃、排水和透氣性良好等特點。全場現(xiàn)有毛竹林672 hm2，基本為純林，林分大小年現(xiàn)象明顯。林下植被茂密，灌木主要有臭雞矢藤（Paederia cruddasiana）、山莓（Rubus corchorifolius），草本主要有青綠薹草（Carex breviculmis）、金毛耳草（Hedyotis chrysotricha）。研究區(qū)主要經(jīng)營措施包括人工擇伐Ⅳ度及以上老竹、病蟲害防治等，不進(jìn)行施肥。

1.2" 樣地設(shè)置

2019年1月在研究區(qū)內(nèi)選取立地條件、經(jīng)營條件一致的出筍大年毛竹林，共設(shè)置8 m×20 m帶狀采伐樣地23塊，其中對照樣地5塊（CK，不施肥），施肥處理帶狀采伐樣地18塊（F1、F2、F3各6塊）。在采伐帶兩側(cè)設(shè)置同樣寬度的保留帶，為了與傳統(tǒng)擇伐經(jīng)營毛竹林隔開，在樣地四周挖50 cm（寬）×50 cm（深）的隔離溝。樣地所在林區(qū)屬封山護(hù)林區(qū)域，2019—2021年間無采筍伐竹等經(jīng)營活動，除試驗涉及的處理外無其他人為因素干擾。不同處理樣地概況如表1所示。

1.3" 施肥試驗設(shè)計

試驗選用尿素［N含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）≥46%］、鈣鎂磷肥（P2O5含量≥12%）、氯化鉀 （K2O含量≥60%）3種市面常見肥料。施肥配比依據(jù)毛竹林施肥模型及決策得出的經(jīng)濟最優(yōu)和產(chǎn)量最優(yōu)施肥方案，設(shè)置主肥成分為N、P2O5、K2O的質(zhì)量比為2.0∶1.0∶1.0、3.5∶1.0∶2.0、5.0∶1.0∶2.5的3個水平，即F1、F2、F3，共3組處理，每組施肥處理6個重復(fù)。施肥時間選擇在毛竹生命活動強烈、容易發(fā)生養(yǎng)分虧缺的關(guān)鍵生理期，分別于2019年7月、2019年11月、2020年5月、2020年10月和2021年2月施入，1個大小年期間共5次，每次施肥量統(tǒng)一為600 kg/hm2。施肥對象為所有采伐帶，保留帶不進(jìn)行施肥。施肥方式統(tǒng)一采用穴施的方法，每個樣地內(nèi)間隔1～2 m，均勻開設(shè)40個施肥穴，深度為10～20 cm，將復(fù)合肥料翻拌均勻后平均施入穴中，覆土掩埋。

1.4" 樣地調(diào)查

在2021年3月底毛竹林發(fā)筍開始直至4月底發(fā)筍完全結(jié)束，期間對樣地進(jìn)行調(diào)查。記錄樣地內(nèi)新出筍數(shù)量，以及成竹、退筍數(shù)量。2021年7月初對樣地內(nèi)所有新竹進(jìn)行每木檢尺，使用胸徑圍尺和激光測高儀調(diào)查并記錄新竹的胸徑、株高。

1.5" 數(shù)據(jù)處理及圖表制作

數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用Excel 2010，數(shù)理統(tǒng)計各項檢驗及分析采用SPSS 18.0進(jìn)行，顯著性水平設(shè)置為0.05。圖表制作采用Origin 2021及Excel 2010。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 出筍、成竹特征

帶狀采伐毛竹林經(jīng)過一個大小年不同的施肥處理后，下一個大年萌發(fā)的春筍數(shù)量存在一定差異，如表2所示。F1—F3處理，隨施肥配比中的N肥、K肥比例增大，樣地平均出筍數(shù)量呈現(xiàn)遞增趨勢，最大值出現(xiàn)在F3處理，為64株。施肥處理的樣地平均出筍數(shù)量均顯著大于CK處理，F(xiàn)1—F3處理相對于CK處理出筍數(shù)量的增長率分別為36.11%、55.56%、77.78%。由此可知，配比施肥能夠在帶狀采伐的基礎(chǔ)上進(jìn)一步促進(jìn)春筍萌發(fā)，且N肥、K肥比例越大其促進(jìn)效果越明顯。春筍在出土后，僅有一部分能夠發(fā)育成竹，未發(fā)育成竹的部分稱為退筍。研究區(qū)內(nèi)不進(jìn)行采筍作業(yè)，新生竹并未在人為干擾或自然環(huán)境條件下發(fā)生非正常死亡（斷梢、病蟲害等），即所有新生竹筍除去退筍后全部成竹。施肥處理的帶狀采伐毛竹林成竹率均顯著低于CK處理，不同施肥配比處理之間成竹率不存在顯著差異。

2.2" 新竹胸徑特征

施肥處理樣地的新竹平均胸徑相對于CK處理有一定程度的增大，其中F2和F3處理的新竹平均胸徑顯著高于CK處理，不同施肥配比處理之間差異顯著（圖1）。隨施肥配比中的N肥、K肥比例增大，新竹平均胸徑呈現(xiàn)先增后減的單峰趨勢，變化范圍為8.66～9.66 cm，峰值出現(xiàn)在F2處理。F1—F3處理相對于CK處理平均胸徑的增長率分別為3.55%、15.56%、8.89%，說明當(dāng)施肥配比中的N肥和K肥比例較高時，對新竹平均胸徑的促進(jìn)作用更顯著。

按照胸徑（DBH）以2 cm向下的徑階整化方法，共劃分5個徑階，具體分別為＜5 cm、

就徑階分布整體趨勢來看，施肥處理和CK處理均保持近似正態(tài)分布的單峰趨勢，CK、F2、F3處理的峰值均出現(xiàn)在［9，11）cm徑階內(nèi)。F1處理的峰值出現(xiàn)在［7，9）cm徑階，與CK處理相比，F(xiàn)2和F3處理提高了徑階分布的峰值，F(xiàn)1處理的峰值與CK相近。進(jìn)一步比較F1—F3處理發(fā)現(xiàn)，施肥處理能夠誘導(dǎo)帶狀采伐毛竹林的新竹由小徑級向中大徑級分化。隨N肥、K肥比例增大，≥11 cm的大徑竹占比增大，＜5 cm和［5，7）cm徑階的小徑竹占比減小。而［7，9）和［9，11）cm徑階的中徑竹范圍內(nèi)，F(xiàn)2和F3處理下，新竹胸徑分布更多地趨近于均值附近，其中在［9，11）cm徑階的占比均接近50%。F1處理下，提高了在［5，7）cm徑階新竹占比，同時顯著降低了在［9，11）cm徑階占比。F1與F2和F3處理本質(zhì)上是低氮低鉀和高氮高鉀的施肥處理，分別顯著作用于中小徑竹和大徑竹，整體上對于新竹的徑階分布的影響表現(xiàn)出兩重性。

2.3" 立竹密度特征

經(jīng)過一個大小年的施肥處理，F(xiàn)1、F2、F3處理的平均立竹密度恢復(fù)至與CK處理無顯著差異（圖3）。不同配比的施肥處理對立竹密度產(chǎn)生促進(jìn)影響，除CK外，立竹平均密度隨N、K肥比例增大，呈現(xiàn)先減后增的趨勢，變化范圍為2 388～2 460 株/hm2，從大到小具體表現(xiàn)為F3＞F1＞F2。F2處理下樣地平均立竹密度仍略大于CK處理（2 375 株/hm2）。

2.4" 新竹胸徑-樹高結(jié)構(gòu)特征

將各處理及對照樣地的新生竹數(shù)量做胸徑-樹高散點圖，并進(jìn)行線性回歸分析，結(jié)果如圖4所示。擬合不同施肥處理和對照的線性關(guān)系，通過比較斜率和截距，能夠簡單直觀地判斷新生竹的恢復(fù)特征與對照處理的差異。曲線的擬合精度由R2反映，具體表現(xiàn)為F2＞F1＞CK＞F3。分析擬合曲線的斜率與截距可知，F(xiàn)2處理下新生竹的胸徑-樹高分布結(jié)構(gòu)與CK處理最為接近?？梢哉J(rèn)為林分的伐后恢復(fù)經(jīng)過該施肥處理的促進(jìn)影響后，新生竹的胸徑-樹高結(jié)構(gòu)已恢復(fù)至與對照處理接近的程度，且置信度較高。

3" 討" 論

毛竹具有分株間遺傳信息相似、資源傳遞共享及生理整合的發(fā)育特征。春筍的萌發(fā)主要來自保留帶母竹的地下鞭根進(jìn)行水肥供給，鞭根上的鞭芽膨大形成春筍。本研究結(jié)果表明，持續(xù)一大小年的關(guān)鍵生理期配比施肥促進(jìn)了帶狀采伐毛竹林地春筍的萌發(fā)，且N、K肥比例越高對春筍萌發(fā)的促進(jìn)作用越明顯。帶狀采伐屬于較高強度的經(jīng)營方式，形成的大面積林窗引起林內(nèi)光照條件的改善，進(jìn)而影響水、肥、熱等環(huán)境因子，影響春筍的萌發(fā)。鞭根在地下的生長行鞭過程有明顯的養(yǎng)分趨向性，伐后在采伐帶施肥會促使母竹鞭根更多地向伐帶分布，是出筍數(shù)量提高的一個原因。同時，毛竹鞭根在感知到土壤養(yǎng)分狀況改善時，會通過內(nèi)源激素的調(diào)控，產(chǎn)生更多鞭芽并促進(jìn)其膨大?？梢杂肕cnauchton研究中，植物的補償性生長的論述來解釋。施肥促進(jìn)了春筍的萌發(fā)，但成竹的數(shù)量主要受限于母竹的水肥供給能力，這是由毛竹自身的生理及生態(tài)學(xué)特性所決定的。筍芽膨大后發(fā)育成春筍進(jìn)而成竹，這個過程是主要由母竹提供水肥條件的支持。當(dāng)母竹達(dá)到水肥供給能力的限度時，新筍之間產(chǎn)生了一定程度的種內(nèi)競爭。母竹來源的帶狀采伐保留樣地在本研究中是相似的；新筍除去成竹部分其余均為退筍，導(dǎo)致了成竹率的降低。施肥處理主要促進(jìn)了新筍的萌發(fā)，但受母竹及立地質(zhì)量等影響，大部分新筍以退筍形式將養(yǎng)分歸還土壤。在經(jīng)營過程中可以輔以采筍措施，減緩種內(nèi)競爭和減少退筍的同時，通過提升竹筍產(chǎn)量來提高林分生產(chǎn)力。

新竹的胸徑與林分生產(chǎn)力和穩(wěn)定性存在緊密聯(lián)系，竹類植物由于莖部沒有形成層，不存在徑向的次生生長，新筍的基徑可近似看作新竹的胸徑。在林分恢復(fù)過程的研究中，可以選取新竹胸徑特征來一定程度上表述林分的質(zhì)量特征。根據(jù)其他學(xué)者開展的竹林采伐試驗結(jié)論，皆伐或帶狀采伐等較高強度采伐后，由于新筍的養(yǎng)分受母竹運輸能力限制出現(xiàn)供應(yīng)不足，通常新竹的平均胸徑會減小。此時高氮高鉀的養(yǎng)分輸入直接作用于新筍，避免其因養(yǎng)分不足而出現(xiàn)胸徑減小的退化現(xiàn)象。F2的施肥處理下新竹平均胸徑顯著優(yōu)于其他配比，F(xiàn)3處理下出筍數(shù)量最高，兩種施肥配比均使林分立竹密度恢復(fù)至豐產(chǎn)林的標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)采筍或生產(chǎn)大徑竹的經(jīng)營目標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)氖┓逝浔葘χ窳只謴?fù)及經(jīng)營是至關(guān)重要的。

新竹的胸徑分布能夠反映林分生長狀況及結(jié)構(gòu)的合理性，同時中大徑竹的占比關(guān)系到林分的材種結(jié)構(gòu)和利用價值，也是新竹質(zhì)量特征的體現(xiàn)。整體來看，施肥處理對帶狀采伐毛竹林新竹的胸徑分布的影響，相對于CK處理存在兩重性。即F1對應(yīng)的低氮低鉀施肥處理和F2、F3對應(yīng)的高氮高鉀施肥處理，分別提高了小徑竹和中大徑竹的占比。這種現(xiàn)象仍可以用種內(nèi)競爭的觀點解釋，施肥促進(jìn)了新筍的萌發(fā)，但低氮低鉀的施肥處理不能為增多的新筍提供充足養(yǎng)分，使鞭芽發(fā)育成新筍的過程更多趨向于中小徑筍，實質(zhì)上加劇了種內(nèi)競爭。高氮高鉀的施肥處理在保筍及防止新筍退化的同時，從林分角度解決了養(yǎng)分運輸?shù)膯栴}，拓寬了新筍的生態(tài)位使其可以發(fā)育成較大個體。蘇文會等在安徽黃山開展的毛竹施肥試驗中，運用同位素示蹤法發(fā)現(xiàn)肥料中的氮素去往莖部的占比最高，且毛竹莖部的生物量最大。這闡述了毛竹生長發(fā)育過程中，吸收養(yǎng)分的去向以及分配策略。

胸徑與樹高是林木材積的重要影響因素，對竹材的利用率、價值等指標(biāo)有著顯著影響。一般而言胸徑與竹材價值呈正相關(guān)，而根據(jù)竹枝均生長在竹節(jié)處的形態(tài)學(xué)特征，毛竹竹材除去梢頭后的可用率是較高的。新竹的胸徑-樹高散點關(guān)系能夠表現(xiàn)新竹各徑階各高階分布的均勻狀態(tài)和豐富程度，反映林分的恢復(fù)狀況和培育經(jīng)營潛力。傳統(tǒng)的擇伐經(jīng)營模式，通過采筍和及時伐除適齡成竹，使林分得到優(yōu)質(zhì)整合呈現(xiàn)均勻分布，其穩(wěn)定性和抗逆性較好。帶寬8 m的帶狀采伐強度經(jīng)過試驗證明，新生竹的胸徑-樹高結(jié)構(gòu)是最接近傳統(tǒng)經(jīng)營狀況的。施肥處理避免了新竹生長過程中出現(xiàn)聚集式生長，在8 m帶狀采伐的基礎(chǔ)上解決了“數(shù)量增加，質(zhì)量下降”的問題，F(xiàn)2處理的林分狀況是與CK處理最為接近且置信度最高的。

配比施肥能顯著促進(jìn)帶狀采伐毛竹林的新筍萌發(fā)，但林內(nèi)退筍現(xiàn)象明顯，成竹率顯著降低。林分立竹密度能恢復(fù)至伐前水平， 以主肥成分N、P2O5、K2O質(zhì)量比為3.5∶1.0∶2.0的處理顯著增加了新竹的平均胸徑，提高中大徑竹的占比，新竹胸徑-樹高散點關(guān)系接近傳統(tǒng)經(jīng)營模式，林分的質(zhì)量特征顯著改善。本研究選取的穴施方式具有肥料不易淋溶損耗的優(yōu)點，但易產(chǎn)生點狀影響，后續(xù)研究可以圍繞施肥對新竹空間分布的影響展開，為帶狀采伐高效經(jīng)營模式的完善提供支撐。

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（責(zé)任編輯" 王國棟）