毛金竹生物量模型研究

孟 勇，李美群，薛 強，王二喜，楊 明，艾文勝，胡 偉

（1. 湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004； 2. 桃江縣林業(yè)局，湖南 桃江 413400；3. 攸縣林業(yè)局，湖南 攸縣 412300）

毛金竹生物量模型研究

孟 勇1，李美群1，薛 強2，王二喜3，楊 明1，艾文勝1，胡 偉1

（1. 湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004； 2. 桃江縣林業(yè)局，湖南 桃江 413400；3. 攸縣林業(yè)局，湖南 攸縣 412300）

通過設(shè)立標準地和選取標準竹對毛金竹稈高、胸徑、生物量等因子進行調(diào)查，分析其生物量與胸徑、稈高等林分因子的相互關(guān)系，應(yīng)用多種數(shù)學(xué)模型對其生物量進行統(tǒng)計分析，建立各器官生物量與胸徑、稈高等因子間的數(shù)學(xué)模型，為毛金竹豐產(chǎn)林培育技術(shù)研究提供理論依據(jù)。

毛金竹；生物量；數(shù)學(xué)模型

植物在生長發(fā)育過程中通過不斷優(yōu)化生物量分配格局來提高適合度以適應(yīng)環(huán)境的變化［1-3］。植株構(gòu)件因子與生物量關(guān)系及由此形成的生物量分配格局是自身遺傳因素、環(huán)境壓力及自然選擇共同作用的結(jié)果［4-6］。植物生物量也是衡量植物光合作用和干物質(zhì)積累能力的重要指標，其在不同器官上的分配量與植物的經(jīng)濟價值密切相關(guān)［7］。生物量模型在一定程度上反映和表達了樹木各組分生物量與測樹因子之間的內(nèi)在關(guān)系，進而可用樹木易測因子的調(diào)查數(shù)據(jù)來估測其生物量［8］。

毛金竹（Phyllostachys nigra var.henonis）是長江流域廣泛分布的優(yōu)良筍用竹種，具有分布廣、耐寒、耐瘠薄、筍味鮮美等特點［9-10］。近年來，包括毛金竹在內(nèi)的小竹筍越來越受到消費者的青睞，市場供不應(yīng)求。為更好經(jīng)營毛金竹，合理評價毛金竹林分生產(chǎn)力，有必要開展毛金竹生物量研究。本研究通過樣地調(diào)查，選取毛金竹標準竹并測量其生物量，通過回歸分析建立毛金竹各器官生物量模型。從而可以利用模型計算毛金竹單株生物量和林分產(chǎn)量，為科學(xué)合理經(jīng)營毛金竹林提供理論依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于湖南省炎陵縣策源鄉(xiāng)梨樹洲村（113°59'03'' E，26°20'34'' N），地處湖南省東南部、羅霄山脈中段、井岡山西麓，海拔 1 530 m，屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，年平均氣溫在 12.1～17.2℃ 之間，平均降雨量 1 761.5 mm，無霜期 288 天。研究地集中連片竹林面積 130 hm2以上，絕大部分屬于只挖筍而放任不管的粗放經(jīng)營類型的低產(chǎn)竹林，竹林平均立竹度為 17 800 株/hm2，平均胸徑 2.69 cm，土層厚度 80 cm 以上。

2 研究方法

2.1 標準地設(shè)置及調(diào)查

2017 年 7 月，在炎陵縣策源鄉(xiāng)梨樹洲村毛金竹林中，選擇具有代表性地點設(shè)置 6 個 6 m×6 m的標準地。在標準地中進行每株檢尺，每竹調(diào)查胸徑、稈高、枝下高、冠幅、年齡以及最鄰近竹株的株距，根據(jù)調(diào)查結(jié)果計算標準地內(nèi)毛金竹平均胸徑，根據(jù)平均胸徑選擇標準竹，要求所選標準竹的胸徑與林分均值誤差不超過 5%，共選擇標準竹 16 株。首先調(diào)查每株標準竹半徑 120 cm 范圍內(nèi)鄰近竹的胸徑、株距，再將標準竹伐倒，測量標準竹胸徑、稈高、枝下高、冠幅以及稈、枝、葉鮮重，隨機選取標準竹不同部位稈、枝、葉樣品帶回實驗室測定含水率。挖取標準竹地下竹篼、竹根，洗凈、晾干后稱重，再帶回實驗室測定含水率。其它徑階竹株調(diào)查方法與標準竹調(diào)查方法相同。

2.2 數(shù)據(jù)處理

將獲取的數(shù)據(jù)用 Excel、SPSS 13.0 進行數(shù)據(jù)處理與分析，建立毛金竹生物量數(shù)學(xué)模型。

3 結(jié)果與分析

3.1 毛金竹各器官生物量及分配特征

對毛金竹標準竹數(shù)據(jù)進行整理、分析，結(jié)果顯示，毛金竹全株重 1.57 kg/株，其中地上部分為 1.43 kg/株，占全株重的 91.37%，地下部分為 0.14 kg/株，占全株重的 8.63%。各器官生物量占比分別為：竹稈 65.92%、竹枝 14.93%、竹葉10.52%、竹篼 4.24%、竹根 4.39%?？梢?，毛金竹地上部分生物量遠大于地下部分，地上部分竹稈占比最大，其次為竹枝和竹葉，地下部分竹篼和竹根生物量相當(dāng)。

3.2 毛金竹各器官生物量相關(guān)性分析

對毛金竹標準竹各器官生物量及相關(guān)因子進行相關(guān)性分析（見表 1），由表 1 可知：毛金竹各器官生物量與毛金竹胸徑、稈高和鄰近竹株之間有一定相關(guān)關(guān)系，表現(xiàn)為胸徑與稈高、稈質(zhì)量、枝質(zhì)量、葉質(zhì)量、根質(zhì)量、地上生物量、地下生物量、全株生物量之間有顯著正相關(guān)關(guān)系，稈高與胸徑、枝下高、稈質(zhì)量、葉質(zhì)量、地上部分生物量、全株生物量之間有顯著正相關(guān)關(guān)系。毛金竹鄰近竹（標準竹冠幅范圍內(nèi)的竹株，半徑r=90 cm）平均株距與竹葉質(zhì)量、地上生物量之間有顯著正相關(guān)關(guān)系，表明毛金竹種內(nèi)競爭較強烈，在生產(chǎn)中應(yīng)維持竹林合適的立竹度和均勻度以提高竹林生產(chǎn)力。

表1 毛金竹各變量之間的相關(guān)矩陣Tab.1 The matrix of correlation coefficient between two organs of Phyllostachys nigra var.henonis

3.3 毛金竹各器官生物量模型的回歸分析

以毛金竹標準竹和其它徑階竹株調(diào)查數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，選用下列相關(guān)模型對毛金竹各器官生物量進行回歸分析：W＝aDb，W＝abD，W＝a＋bD＋cD2，W＝aD＋bH＋c，W＝cDaHb，W＝aD2Hb，W＝a＋bD，W＝aebD，其中 W 為生物量，D 為胸徑，H 為稈高，a、b、c 為參數(shù)［11-13］。以決定系數(shù)對相關(guān)模型進行對比分析選出最佳數(shù)學(xué)模型［14-16］，將最佳數(shù)學(xué)模型列于表 2。由表 2 可知，竹稈生物量模型擬合精度最高，其次是地上部分和總生物量模型，竹枝、竹葉和地下部分生物量模型擬合精度較低。

表2 毛金竹各器官生物量模型Tab.2 The mathematical models of various organs of Phyllostachys nigra var.henonis

3.4 毛金竹林生物量估算

根據(jù)樣地調(diào)查數(shù)據(jù)計算不同徑級毛金竹平均胸徑，利用生物量數(shù)學(xué)模型，將各徑級的胸徑值套用數(shù)學(xué)模型可計算出各徑級對應(yīng)的各器官生物量，進而可計算出毛金竹林單位面積平均生物量，結(jié)果見表 3。從表 3 可看出，共調(diào)查樣地 216 m2，樣竹 384 株，利用生物量數(shù)學(xué)模型估算毛金竹林單位面積稈質(zhì)量為 1.931 kg/m2，單位面積地上生物量為 2.677 kg/m2。

表3 毛金竹林生物量估算Tab.3 The estimate of biomass of forest of Phyllostachys nigra var.henonis

4 結(jié)論與討論

毛金竹各器官生物量表現(xiàn)為竹稈＞竹枝＞竹葉＞竹根＞竹篼，地上部分生物量占 91.37%，地下部分生物量占 8.63%，地上部分生物量遠大于地下部分。與苦竹各器官生物量分配中［17］，其枝葉生物量與根蔸生物量相當(dāng)?shù)那闆r有所不同，毛金竹枝、葉生物量明顯大于根、蔸生物量，表現(xiàn)為養(yǎng)分吸收器官生物量占比偏低，人為取樣誤差有一定因素，另外可能是竹林受外部環(huán)境因素影響，根系生長狀況不佳。毛金竹胸徑與除竹篼以外的其它各器官生物量之間均有顯著正相關(guān)關(guān)系，稈高則與稈質(zhì)量、葉質(zhì)量、地上部分生物量、全株生物量之間有顯著正相關(guān)關(guān)系。鄰近竹株距與標準竹竹葉質(zhì)量、地上生物量之間也有顯著正相關(guān)關(guān)系，表明，毛金竹個體與鄰近竹株之間競爭較強烈，在生產(chǎn)中應(yīng)維持竹林合適的立竹度和均勻度以提高竹林生產(chǎn)力。利用生物量數(shù)學(xué)模型估算毛金竹林單位面積稈質(zhì)量為 1.931 kg/m2，單位面積地上生物量為 2.677 kg/m2。

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Study on the biomass model of Phyllostachys nigra var.henonis

MENG Yong1，LI Meiqun1，XUE Qiang2，WANG Erxi3，YANG Ming1，AI Wensheng1，HU Wei1
（1. Hunan Academy of Forestry，Changsha 410004，China；2. Forestry Bureau of Taojiang County，Taojiang 413400，China；3. Forestry Bureau of Youxian County，Youxian 412300，China）

After establishing the standard sample plots and selecting the standard sample bamboos in the growing zones of Phyllostachys nigra var.henonis，its items such as height and DBH and biomass of Phyllostachys nigra var.henonis have been measured.The correlation between the factors of biomass and stand factors such as DBH，height was analyzed.And the model of biomass of Phyllostachys nigra var.henonis are simulated with various mathematical models.The mathematical model was established between the biomass of various organs and height，DBH of bamboo stands.It will provide theoretical basis for the study of the cultivation technique of high-yield bamboo forests.

Phyllostachys nigra var.henonis；biomass；mathematical model

S 795.7

A

1003-5710（2017）05-0035 -03

10.3969 / j.issn. 1003-5710.2017.05.007

2017-07-16

“十三五”國家重大研發(fā)計劃課題研究任務(wù)（2016YFD060090105）

孟 勇（1984-），男，江蘇省連云港市人，碩士研究生，助理研究員，主要從事竹林生態(tài)、竹林培育研究

艾文勝，研究員；E-mail：aiwensheng@163.com

（文字編校：龔玉子）