撐篙竹生物量的研究

黃大勇

（廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧530002）

撐篙竹（Bambusa pervariabilis）是華南地區(qū)的重要用材竹種之一，也是不可替代的森林植被護(hù)岸植物。2017年廣西撐篙竹林面積20 570 hm2，占廣西竹林面積的5.6%，在廣西竹林面積中僅次于毛竹（Phyllostachys edulis）和粉單竹（B．chungii）。竹材堅(jiān)硬挺直，廣泛用于建筑材、家具材、編制竹器及造紙等。近年來出于建筑安全方面的考慮，撐篙竹等竹材被限制或禁止用作高層建筑腳手架；出于環(huán)境保護(hù)方面的考慮，許多環(huán)境污染較大的土法造紙企業(yè)被關(guān)閉，撐篙竹材原有用途變窄，用量大幅減少。開發(fā)撐篙竹新用途，顯得尤為迫切［1］。在竹材加工和利用中，生物量分配格局很大程度上決定了竹材利用和加工途徑［2］。為了更好地發(fā)揮撐篙竹等叢生竹的資源優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)叢生竹開發(fā)利用，研究對(duì)撐篙竹的生物量測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，探索生物量分配格局及相關(guān)因素，為竹材創(chuàng)新利用提供理論依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐。

1 采樣地概況

撐篙竹是中等型叢生竹，稈高10～15 m，胸徑4～6 cm。主要分布于珠江流域中下游地區(qū)的河岸和低山丘陵，以粵西、桂東南地區(qū)較為集中。采樣點(diǎn)位于廣西壯族自治區(qū)南寧市北郊，廣西林科院竹類引種園內(nèi)，采樣中心位置22°55′37″N，108°20′48″E，海拔114～115 m，處于亞熱帶季風(fēng)區(qū)，雨量充沛，氣候溫和。年平均氣溫為21.6℃，1月平均氣溫12.8℃，極端最低氣溫為-2.1℃，七月份平均氣溫30℃。極端最高氣溫為40.4℃，年均降水量為1 304.2mm，無霜期為344 d，平均日照時(shí)數(shù)為1 614 h。屬低臺(tái)地形，坡度3°，土壤屬赤紅壤，表土層厚5～10 cm。園內(nèi)以撐篙竹、粉單竹種植面積較大。近5 a來，竹材利用較少，基本不采伐。

2 研究方法

2.1 采樣方法

在竹林中選擇稈梢完整的、節(jié)間無畸形短縮的、竹齡1～3年生的立竹作為試驗(yàn)材料。平地鋸斷，采伐110株，削去枝條，截去稈徑小于1 cm的尾梢。每稈檢尺，測(cè)胸徑、稈高，竹稈等分5段，從基部到梢依次為1～5段，分段稱重，并稱量每株的枝梢葉重。挖蔸56株，削根清泥后稱蔸重，竹葉自葉柄處摘下后稱葉片鮮重。

2.2 數(shù)據(jù)處理與分析

采用excel統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。應(yīng)用spss軟件進(jìn)行回歸分析，擬合生物量相關(guān)方程。

3 結(jié)果與分析

3.1 竹稈生物量的分配

撐篙竹林產(chǎn)量用單位面積產(chǎn)出的竹稈株數(shù)或竹材重量來表達(dá)。撐篙竹稈是材用的主要部分，它的生物量就是以重量為指標(biāo)的竹林產(chǎn)量，因此測(cè)定竹稈生產(chǎn)量，以及生物量在竹稈上的分配對(duì)于評(píng)價(jià)竹林生產(chǎn)力、稈材利用性質(zhì)和產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)劣都有重要意義。

3.1.1 竹稈生物量與胸徑的相關(guān)性 采伐的立竹胸徑在3.0～6.9 cm之間，平均胸徑5.1 cm，截梢后的稈長(zhǎng)6.70～15.60 m，平均稈高12.48 m。胸徑是最容易測(cè)定的林分調(diào)查因子。同一種竹子，胸徑越粗，竹稈就越重，竹子稈重與胸徑的pearson相關(guān)系數(shù)為0.910，與稈高的pearson相關(guān)系數(shù)為0.802，說明胸徑對(duì)稈重的影響更大，在生產(chǎn)中利用單因素估算竹稈重量時(shí)，胸徑比稈高更準(zhǔn)確，根據(jù)單株鮮重與胸徑的散點(diǎn)圖，利用線性、對(duì)數(shù)、二次、三次、復(fù)合、冪函數(shù)和指數(shù)等曲線方程進(jìn)行擬合，所有曲線方程均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)R2均大于0.960，根據(jù)擬合優(yōu)度及應(yīng)用方便的原則，二次曲線方程為描述單株鮮重與胸徑關(guān)系的最優(yōu)方程。擬合方程為：W＝0．199 D+0．358 D2（R2＝0.985），見圖1。

圖1 撐篙竹稈鮮重隨胸徑變化模型Fig.1 The relationship between fresh weight and DBH of Bambusa pervariabilis culm

3.1.2 竹稈生物量與胸徑、高度的相關(guān)性 由于出筍空間和時(shí)間差異，竹林內(nèi)的竹筍獲得的光照、水分及養(yǎng)分亦不相同，對(duì)竹筍生長(zhǎng)產(chǎn)生一定的影響，因此胸徑相同的立竹稈高不盡相同，其單株稈鮮重亦有差異，如本次測(cè)到胸徑為5.3 cm的4株竹稈，最重的12.17 kg，稈長(zhǎng)13.30 m，最輕的10.05 kg，稈長(zhǎng)12.20 m，重量相差2.12 kg，稈長(zhǎng)相差1.10 m。因此在測(cè)產(chǎn)時(shí)，有條件的就使用胸徑、稈高雙因素。曲線回歸分析表明，所有曲線方程均達(dá)到極顯著水平（P＜0.01），相關(guān)系數(shù)R2均大于0.980，二元曲線函數(shù)方程是描述單株鮮重與胸徑、高度關(guān)系的最優(yōu)方程。擬合方程為：W稈＝0.122 DH+0.001（DH）2，（R2＝0.992），見圖2。從這條方程相關(guān)系數(shù)大小看，采用胸徑、稈高進(jìn)行產(chǎn)量預(yù)測(cè)，比使用胸徑單因素估算的結(jié)果更準(zhǔn)確。

3.1.3 竹稈生物量在各段的分配 根據(jù)竹稈鮮重測(cè)定結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，撐篙竹平均稈材鮮重10.611 kg，竹稈等分5段后，1～5段平均稈重依次3.681 kg、2.880 kg、2.077 kg、1.337 kg、0.636 kg，分別占總稈重的34.69%、27.14%、19.57%、12.60%、6.00%，基部稈段竹壁厚，重量占總稈重的比例大，越往梢部竹壁越薄，竹稈直徑也越小，梢段重量占稈重比重最少，各段稈重與總稈重的pearson相關(guān)系數(shù)為0.987、0.994、0.991、0.961、0.858，稈梢段重量對(duì)全稈重量影響很小。在生產(chǎn)中，也因第5段稈分枝繁雜，修枝費(fèi)工費(fèi)時(shí)，常常將竹稈直徑小于2 cm的尾稈削去，成為作為林中棄物。

圖2 撐篙竹稈鮮重隨胸徑、稈高變化模型Fig.2 The relationship between fresh weight and DBH，height of Bambusa pervariabilis culm

3.2 地上部分生物量的分配

竹子地上部分除了竹稈，還有尾梢、枝條以及枝梢上的竹葉。在生產(chǎn)應(yīng)用中主要利用了稈材，少量尾梢、枝條作為扎掃把的材料或薪材利用，大部分尾梢、竹枝以及竹葉在竹林采伐后留在林內(nèi)，經(jīng)過1～2 a枯腐、分解，回歸林地成為有機(jī)物肥料，這些梢、枝、葉在生產(chǎn)中不計(jì)入竹林產(chǎn)量，但作為植物所需養(yǎng)分回歸竹林，對(duì)于竹林經(jīng)營(yíng)來說是非常好的肥源和土壤改良劑，因此這方面的生物量測(cè)算有利于指導(dǎo)竹林施肥。地上部分生物量與胸徑pearson相關(guān)性0.893，與高度pearson相關(guān)性0.696，擬合回歸方程為W地上＝2.618 D-0.209 H，R2＝0.984，或只與胸徑擬合成W地上＝0.241 D+0.45 D2，R2＝0.981；枝梢葉重與胸徑、稈高的相關(guān)系數(shù)分別為0.548、0.212，擬合單株竹子的枝梢葉重與胸徑、稈高進(jìn)行相關(guān)性方程，結(jié)果W枝梢葉＝2.15 D-1.253 H，R2＝0.918，或只與胸徑擬合出W枝梢葉＝0.042 4 D+0.092 5 D2，R2＝0.836。根據(jù)林分立竹量，利用這兩方程獲得單株枝梢葉重，以及林分立竹量，可估算林分枝梢葉蓄積量；對(duì)于林分采伐后所留下的枝梢葉重，與稈重?cái)M出相關(guān)方程W枝梢葉＝0.291W稈重-0.003（W稈重）2，R2＝0.833，利用此方程，根據(jù)采伐帶走的竹材重量，估算出留在林內(nèi)的枯枝葉量。

3.3 全株生物量的分配

選擇竹子從地下稈柄處切斷，連蔸挖起，分蔸部、竹稈、枝梢、竹葉分別稱重，由于蔸部須根發(fā)達(dá)，分布林地甚廣，收集難度極大，因此生物量統(tǒng)計(jì)中缺失此項(xiàng)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果：全株重量14.544 kg，其中蔸重0.915 kg、稈重10.611 kg、枝梢重2.488 kg、葉重0.531 kg，竹稈作為主要材用部分，重量占全株的72.96%，具有較高的利用率。竹蔸既要支撐竹稈，又要生根吸收水份和無機(jī)鹽，還要出筍繁殖新竹，所占生物量份量小，只占6.29%，但不可或缺。竹葉占份量最小，只有3.65%，竹葉作為光合作用的主要器官，擔(dān)負(fù)著全株的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化。

竹稈是人們利用的主要部位，在竹子生物量測(cè)算中，稈材重量相對(duì)容易統(tǒng)計(jì)，竹蔸最難采挖，其生物量可用竹稈重量作為參照。竹蔸重與竹稈重的pearson相關(guān)系數(shù)為0.463，因而根據(jù)稈重的大小來估算立竹竹蔸的生物量，擬合回歸方程為W蔸＝0.103 W稈重-0.002（W稈重）2，R＝0.958。

4 結(jié)論與討論

對(duì)撐篙竹植株生物量及其分配規(guī)律進(jìn)行了初步探討，取得了一些可以應(yīng)用于生產(chǎn)的結(jié)果，例如將胸徑、高度與立竹各器官生物量的相關(guān)性進(jìn)行擬合生物量變化規(guī)律，從而達(dá)到竹林生物量、產(chǎn)材量的預(yù)測(cè)，指導(dǎo)竹林采伐、竹林撫育的目的。利用SPSS軟件擬合的撐篙竹稈材鮮重與胸徑、高度之間的最優(yōu)回歸方程W＝0.135 DH+0.000 1（DH）2；單株鮮重與立竹胸徑的最優(yōu)回歸方程W＝-0.153 D+0.325 D2。這兩條方程可信度高，可以利用回歸方程編制一元重量表和二元重量表，供調(diào)查時(shí)使用。雖然單株鮮重與竹材高度相關(guān)程度高，擬合的回歸方程也較好，但未伐倒時(shí)竹子高度不易準(zhǔn)確測(cè)定，因此在生產(chǎn)中多不采用高度單一因素預(yù)測(cè)產(chǎn)量。而胸徑是比較容易獲得的準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，在立竹高度不易測(cè)量的情況下，利用正常立竹胸徑數(shù)據(jù)也能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)竹林產(chǎn)量。

對(duì)枝梢葉重量估測(cè)，利用胸徑、稈高因素?cái)M合了可靠的方程：特別是在不采伐竹子的情況下，測(cè)量胸徑就可以進(jìn)行估測(cè)。

本次測(cè)定，通過竹林現(xiàn)有立竹量可以知道竹稈所連的竹蔸生物量，卻不能估算地下所有竹蔸生物量。因?yàn)闅v年采伐后留下的竹蔸很多，采伐強(qiáng)度不一，老竹蔸量不一，加上生長(zhǎng)環(huán)境的差異，老竹蔸腐爛時(shí)間長(zhǎng)短也所差異，因此竹林的竹蔸量不好統(tǒng)計(jì)，只能從歷年采伐量、采伐年限以及老竹蔸腐爛時(shí)限等進(jìn)行估測(cè)。