叢狀采伐對龍竹生長動態(tài)與竹林經(jīng)濟效益的影響

涂丹丹，輝朝茂，劉蔚漪，朱禮月，張文君

(西南林業(yè)大學 林學院竹藤科學研究院/叢生竹工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650224)

龍竹(Dendrocalamusgiganteus)主產(chǎn)于云南東南至西南部地區(qū)，為禾本科(Poaceae)牡竹屬(Dendrocalamus)大型叢生竹種，具有重要的經(jīng)濟價值和生態(tài)價值[1]，但其竹林經(jīng)營管理中所采用的傳統(tǒng)采伐模式經(jīng)濟效益差，導致資源優(yōu)勢未能充分發(fā)揮。一方面我國人口老齡化形式嚴峻，勞動力成本日益上升，竹工機械化程度低等一系列等因素造成了竹資源得不到有效采伐利用，從而對竹林的經(jīng)濟效益產(chǎn)生了很大的影響[2-3]。另一方面由于大型叢生竹形態(tài)結(jié)構(gòu)、生物學特性和生態(tài)習性的特殊性[4]，與一般散生竹有著本質(zhì)區(qū)別，新竹分布在竹叢外沿，而需要砍掉的老竹卻在竹叢中間，采伐時很有可能會壓倒新竹造成斷梢，此外云南大型叢生竹稈材高大、竹叢緊密，伐倒竹株容易，但清理出林地卻要勞神費力，在經(jīng)濟不發(fā)達的云南山區(qū)，除去車費和經(jīng)營成本等，最終能到竹農(nóng)手里的錢極少。因此，研究參考國內(nèi)外材用竹林培育技術(shù)，首次以龍竹為試驗對象，嘗試設(shè)計不同強度的叢狀采伐，以傳統(tǒng)的常規(guī)采伐作為對照，研究伐后龍竹林分恢復情況，調(diào)查叢狀采伐在實際竹林經(jīng)營生產(chǎn)中的可行性，篩選出適用于龍竹林采伐方式，最終規(guī)范龍竹林采伐作業(yè)，降低采伐成本，提高經(jīng)營效益，為今后龍竹林省力化、規(guī)?；牟煞ソ?jīng)營模式發(fā)展及應(yīng)用提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于滇西南地區(qū)勐角傣族彝族拉祜族鄉(xiāng)區(qū)域內(nèi)(99°13′23″ ～99°15′24″ E，23°10′18″～23°12′01″N)，海拔高度在1 330～1 850 m之間。該區(qū)域內(nèi)氣候條件溫和，屬亞熱帶季風氣候，陽光充足，雨水豐沛，冬無寒冬，夏無炎熱。年平均氣溫為17.4 ℃，年極端最低氣溫為-4.3 ℃，最高氣溫為33.7 ℃，年平均日照為1 876.7 h，年平均降雨量為1 763.5 mm，全年無霜期可長達317 d。該地區(qū)土壤類型主要以紅壤為主，肥力中上，土層厚度為80 cm以上。研究區(qū)龍竹為人工純林，林下植被主要為菊科(Asteraceae)、禾本科(Poaceae)、豆科(Fabaceae)、報春花科(Primulaceae)、莎草科(Cyperaceae)和五加科(Araliaceae)等[5]。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

2018年11月在研究區(qū)選取立地條件相同的龍竹林，建立采伐試驗區(qū)。設(shè)置4種采伐處理，包括傳統(tǒng)的常規(guī)采伐(A)以及3種不同強度的叢狀采伐：1/3叢采伐(B)、1/2叢采伐(C)、全叢采伐(D)。4種采伐分別對應(yīng)A、B、C、D 4個試驗小區(qū)，其中A、B、C各個試驗小區(qū)的邊長大約為180 m×20 m，各有9個標準樣地(20 m×20 m)，D小區(qū)為確保全伐后區(qū)內(nèi)的環(huán)境因子如光照等不受邊緣竹林影響，其邊長大約為360 m×20 m，18個標準樣地(20 m×20 m)。試驗小區(qū)內(nèi)的所有龍竹逐叢編號，于2018年12月完成采伐作業(yè)。

采伐標準：常規(guī)采伐采用傳統(tǒng)的擇齡而伐方式，擇伐3年生以上竹子；1/3叢采伐、1/2叢采伐以及全叢采伐作業(yè)時不考慮竹齡，垂直等高線叢狀采伐，全叢采伐是采伐樣地內(nèi)的全部竹株。

表1 樣地基本情況

2.2 調(diào)查方法

2018年12月完成采伐后，于2019、2020和2021年連續(xù)3 a于每年6月份筍期開始至10月份新竹長成初期，對竹林更新的自然恢復生長情況進行跟蹤調(diào)查，并統(tǒng)計記錄發(fā)筍情況，筍期結(jié)束后的成竹數(shù)量、新竹胸徑等。對比分析各試驗區(qū)內(nèi)新生竹數(shù)量指標上的生長差異，了解采伐撫育后的竹林更新情況。

2019年6-10月，伐后新竹生長情況恢復數(shù)據(jù)收集，第一次。

2020年6-10月，伐后新竹生長情況恢復數(shù)據(jù)收集，第二次。

2021年6-10月，伐后新竹生長情況恢復數(shù)據(jù)收集，第三次。

根據(jù)竹叢的發(fā)筍和新生竹數(shù)量，計算出成竹率：成竹率=(成竹數(shù))/(發(fā)筍數(shù))×100%

生物量測定：于竹株基部將竹子伐倒，測量并記錄其胸徑、株高，分離竹稈、竹枝、竹葉并稱其鮮重。竹稈按照1 m進行分截，每一截破開于中部取樣0.6～0.9 kg。竹枝、竹葉分離前將竹子上、中、下3個部位取樣并混合，取樣質(zhì)量分別控制在0.4～0.5kg、0.3～0.4 kg。所采樣品帶回實驗室采用烘箱 (105 ℃)烘至恒量，計算出含水率。再將各器官鮮重含水率換算成干重，得到生物量，把各器官生物量相加即為單株生物量，再換算成產(chǎn)量。

2.3 采伐成本與經(jīng)濟效益評估

走訪滄源縣當?shù)刂癫氖袌?，調(diào)查勞動力成本與竹材的市場價格，依據(jù)成本、竹材價格等計算的到經(jīng)濟效益。

2.4 數(shù)據(jù)處理

相關(guān)試驗數(shù)據(jù)通過Microsoft Excel 2010進行整理，采用SPSS 25.0軟件進行單因素方差分析以及多重比較檢驗。

3 結(jié)果與分析

3.1 新竹生長動態(tài)

3.1.1叢狀采伐對龍竹林的出筍、成竹數(shù)量特征影響

圖1 叢狀采伐后竹林出筍情況Fig.1 Emergence of bamboo shoots after logging 說明：A為常規(guī)采伐；B為1/3叢采伐；C為1/2叢采伐；D為全叢采伐。不同小寫字母表示不同采伐處理間的差異顯著(P<0.05)，下同

(1)出筍數(shù)量特征。由結(jié)果可以看出采伐對龍竹林出筍數(shù)量的影響顯著(P<0.05)，伐后竹林進入恢復期的出筍情況大致呈現(xiàn)出“先上升，后下降”的趨勢(圖1)。

2019年的出筍數(shù)表現(xiàn)為隨采伐力度加強出筍數(shù)越多，每叢平均出筍數(shù)以全叢采伐處理為最高，高達9.67個·叢-1，其次是1/2叢采伐，平均8.00個·叢-1，1/3叢采伐處理出筍量最少，僅為 4.33個·叢-1。竹林自然恢復至2020年出筍以常規(guī)采伐4.83個·叢-1最多，其次是1/2叢采伐(4.17個·叢-1)，1/3叢采伐出筍數(shù)依舊最少；此外2019年出筍數(shù)最多的全叢采伐在2020年平均每叢僅發(fā)筍2.83個，出現(xiàn)此結(jié)果的原因在于第一年大量出筍后，竹叢所需養(yǎng)分嚴重不足，致使2020年其發(fā)筍數(shù)量急劇下降。2021年試驗區(qū)龍竹林的出筍情況整體趨于平穩(wěn)，其中1/2叢采伐整體出筍情況與常規(guī)采伐(對照)相當。

(2)成竹數(shù)量特征。1/3叢采伐處理新竹平均成竹數(shù)在連續(xù)3 a的恢復期中均處于最低值，分別僅有2.67株·叢-1、1.17株·叢-1、1.17株·叢-1。常規(guī)采伐和1/2叢采伐在一年的恢復期內(nèi)成竹數(shù)顯著低于全叢采伐，而在后期恢復過程中兩者間的成竹數(shù)基本一致，且顯著高于全叢采伐(圖2)。

從整體新竹平均成竹數(shù)來看，常規(guī)采伐、1/3叢采伐、1/2叢采伐、全叢采伐4種處理間差異明顯(P<0.05)，結(jié)果表明新竹成竹情況受出筍情況影響。

圖3 為采伐后新竹平均成竹率，常規(guī)采伐、1/3叢采伐、1/2叢采伐、全叢采伐4種采伐處理間均存在顯著差異。2019年1/3叢采伐處理后的龍竹平均成竹率為 62.78%，顯著低于常規(guī)采伐、1/2叢采伐、全叢采伐3種處理的 94.84%、93.98%、96.82%，后三者之間無明顯差異。2020年和2021年常規(guī)采伐和1/2叢采伐的成竹率大致相同，分別為90.71%、88.76%和87.22%，89.72%，兩者顯著高于1/3叢采伐(50%，34.72%)和全叢采伐(61.11%，52.78%)。

圖2 叢狀采伐后竹林新竹成竹數(shù)Fig.2 Survival number of new bamboo shoots after logging

圖3 叢狀采伐后竹林新竹成竹率Fig.3 Survival rate of new bamboo shoots after logging

圖4 叢狀采伐后新竹胸徑Fig.4 The DBH of new bamboo culms after logging

3.1.2新竹生長力(胸徑) 各采伐處理下新竹平均胸徑差異顯著(P<0.05)(圖4)，2019年以1/3叢采伐處理最大，達到了 10.81 cm·株-1，以全叢采伐處理最小，僅為 6.07 cm·株-1，常規(guī)采伐和1/2叢采伐分別為8.92 cm·株-1、7.96 cm·株-1。2020年以常規(guī)采伐(12.83 cm·株-1)最大，其次是1/2叢采伐的10.96 cm·株-1，1/3叢采伐和全叢采伐分別為7.45 cm·株-1和5.73 cm·株-1。2021年1/2叢采伐(12.62 cm·株-1)新竹胸徑與對照(12.8 cm·株-1)基本無差異，結(jié)果說明采伐強度為1/2叢時，竹林經(jīng)過3 a可恢復與采伐前水平一致。

從新竹的胸徑值來看，2019年出筍量最多的全叢采伐新竹胸徑為最小，說明竹子的價值不僅在于數(shù)量，更在于其生長質(zhì)量，全叢采伐出筍量從初期的“高”到后期的“低”，數(shù)量上的急劇變化趨勢恰好說明皆伐對于龍竹林分來說不可取。

3.2 叢狀采伐對龍竹竹材經(jīng)濟效益評估

3.2.1不同采伐方式成本比較 常規(guī)采伐是傳統(tǒng)的人工采伐，由于諸多因素限制，其工作進度緩慢，平均一天僅能采伐0.067 hm2；1/2叢采伐、1/3叢采伐和全叢采伐是模擬機械化采伐，工作進度快，工作量分別為常規(guī)擇伐的2倍、3倍和6倍。根據(jù)滄源縣當?shù)氐闹癫氖袌鰞r格，采伐竹子人工費為 100 元·d-1，換算成竹材采伐成本：常規(guī)采伐1 500元·hm-2，1/2叢采伐為750元·hm-2、1/3叢采伐500元·hm-2，全叢采伐為250元·hm-2(見表2)。

表2 采伐成本換算

3.2.2不同采伐方式經(jīng)濟效益比較 滄源縣竹材以重量進行銷售，竹材平均單價為280元·t-1。此外竹林還具林地撫育費，為1 500元·hm-2，減掉采伐成本和林地撫育成本，計算得到凈收益(見表3)。計算公式如下：

產(chǎn)量凈收益=(生物量×竹材單價)-采伐成本-林地撫育費

研究連續(xù)3 a(2019年、2020年和2021年)對龍竹竹材市場價格進行分析，通過平均價格來計算不同采伐模式下產(chǎn)值凈收益。結(jié)果得到傳統(tǒng)的常規(guī)采伐處理下年平均凈收益為6 198元·hm-2，而實施1/2叢采伐可得到年平均凈收益可達7 998元·hm-2，1/3叢采伐年平均凈收益為2 788元·hm-2，全叢采伐平均一年的凈收益為2 114元·hm-2。

通過經(jīng)濟效益對比結(jié)果可知，實施合理強度的叢狀采伐相比傳統(tǒng)的常規(guī)采伐能夠明顯提升竹材經(jīng)濟效益。綜合比較發(fā)現(xiàn)，1/2叢強度的叢狀采伐模式下的年均收益比傳統(tǒng)的常規(guī)采伐增加了29.04%。

4 結(jié)論與討論

4.1 討論

竹子是典型的克隆植物，通過地下龐大竹鞭上的芽萌發(fā)出新的竹株，用于繁殖后代并完成種群生長更新[6-8]。新竹的數(shù)量特征是竹林更新標志之一，在一定程度上表明竹林的更新能力[9]。在研究中，伐后第1年出筍數(shù)以全叢采伐模式最佳，1/2叢采伐次之，常規(guī)采伐、1/3叢采伐較低，說明了采伐干擾導致林冠層郁閉度減少、林窗增加以及竹林蓋度降低，增加林內(nèi)光照，在短時期內(nèi)加速了竹篼的筍芽萌生，從而促進出筍數(shù)量[10]。采伐后第3年出筍情況趨于伐前水平，1/2叢采伐與常規(guī)采伐表現(xiàn)一致，而1/3叢采伐和全叢采伐表現(xiàn)出極低的出筍數(shù)，出現(xiàn)全叢采伐在第1年恢復期的出筍最多到后來急劇減少的原因可能在于第1年全叢采伐表現(xiàn)出大量出筍后，竹叢密度過大、養(yǎng)分嚴重不足，致使其第2、3年發(fā)筍數(shù)量急劇下降，該結(jié)果與陳賜輝等[11]研究相印證，他們研究發(fā)現(xiàn)密度過大會限制單株竹子的空間營養(yǎng)，從而影響竹叢的出筍情況，同時進一步解釋了為什么在后期的恢復過程中全叢采伐模式處里下的出筍較低。成竹數(shù)是竹林更新的另一指標，研究中伐后第1年成竹情況呈現(xiàn)出隨叢狀采伐強度加強而逐漸增高的趨勢，而第2、3年的成竹能力下降，總體的成竹情況與各采伐試驗下的出筍情況大體一致，說明成竹主要由出筍數(shù)量所決定[12]。綜合3 a的出筍、成竹情況來看，說明“叢狀采伐”這一采伐模式能有效促進竹林的數(shù)量更新。

胸徑是判斷竹林質(zhì)量的標準之一，是評價竹林更新生態(tài)效益的重要指標[13]，研究中不同叢狀采伐方式對伐后新竹的胸徑影響有所不同，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高強度采伐處理下竹林的新竹胸徑較小，與梁寬[12]在帶寬輪伐對淡竹新竹質(zhì)量變化研究中得到新竹胸徑在皆伐后減小的結(jié)果相似，王龍鳳等[8]的研究也認為竹林經(jīng)過皆伐后新竹的胸徑質(zhì)量會明顯下降。因此，選擇適當強度的叢狀采伐方式對龍竹林后期恢復質(zhì)量至關(guān)重要。

研究分析了不同采伐處理后龍竹新竹的生長動態(tài)，同時評價了竹材產(chǎn)值與收益。短期內(nèi)在全伐模式下竹林出筍成竹多，在后期的恢復中，各采伐模式下的恢復情況差距逐漸拉大，1/2叢采伐與常規(guī)采伐情況一致且顯著優(yōu)于1/3叢采伐和全叢采伐，說明采伐對竹林生態(tài)效益的長期影響遠大于短期影響，短期內(nèi)采伐對竹林生態(tài)效應(yīng)好不足以評價最適的采伐方式。

4.2 結(jié)論

試驗區(qū)龍竹林采伐后整體發(fā)筍、成竹情況隨著采伐力度的加大呈現(xiàn)“先上升-后下降”趨勢，顯著差異，經(jīng)過3 a基本可恢復至伐前水平，合理的叢狀采伐能夠有效提升竹材經(jīng)濟效益。結(jié)果證明叢狀采伐在實際竹林經(jīng)營中具有可行性，綜合竹林恢復的生態(tài)和經(jīng)濟效益來看，在滿足二者共贏的情況下，采伐模式為1/2叢采伐時最優(yōu)。