不同經(jīng)營(yíng)措施對(duì)毛竹林出筍和竹材產(chǎn)量的影響

胡衛(wèi)紅，彭 超，莫曉春，劉迪欽，肖勇軍，高朝霞

(1.桃江縣林業(yè)局，湖南 桃江 413400；2.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004；3.桃江縣浮邱山國(guó)有林場(chǎng)，湖南 桃江 413400；4.桃江縣桃花江國(guó)有林場(chǎng)，湖南 桃江 413400)

竹筍作為一種天然綠色健康食品，高蛋白、低脂肪，富含人體16種必需氨基酸，以其特有的清脆可口的口感，深受中國(guó)人民的喜愛(ài)[1]?！疤医S，天下品”，桃江自古有“無(wú)筍不成席”之說(shuō)。桃江縣現(xiàn)有竹林面積7.67萬(wàn)hm2，在湖南省縣級(jí)排名第一，全國(guó)排名第三；未來(lái)適宜發(fā)展毛竹(Phyllostachysedulis)高效筍用林的面積約3.33萬(wàn)hm2[2]。近年來(lái)，桃江縣將竹筍產(chǎn)業(yè)打造成為一縣一特產(chǎn)業(yè)，在各鄉(xiāng)鎮(zhèn)大力發(fā)展筍用林經(jīng)營(yíng)示范基地，積極推廣筍用林豐產(chǎn)經(jīng)營(yíng)技術(shù)，已建成筍用林0.4萬(wàn)hm2，發(fā)展竹筍生產(chǎn)合作社38個(gè)，竹筍加工企業(yè)28家，年加工鮮筍3000萬(wàn)kg以上，竹筍產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值達(dá)9.7億元，農(nóng)民人均林業(yè)收入 12500元，占農(nóng)村家庭年純收入的80%以上[3]。2016年桃江縣獲得“桃江竹筍”國(guó)家地理標(biāo)志證明商標(biāo)。

肥力管理為竹林經(jīng)營(yíng)的重要環(huán)節(jié)之一，前人從經(jīng)營(yíng)模式、營(yíng)養(yǎng)診斷等方面對(duì)毛竹筍用林和材用林經(jīng)營(yíng)開(kāi)展了大量研究[4-7]，為精準(zhǔn)控制施肥打下基礎(chǔ)。封煥英等[8]認(rèn)為，竹林專用控釋肥主要通過(guò)提高氮素利用率來(lái)促進(jìn)立竹生物量;陳志陽(yáng)等[9]通過(guò)建立竹葉養(yǎng)分含量與土壤肥力及竹林產(chǎn)量相關(guān)模型來(lái)指導(dǎo)肥力生產(chǎn)。然而，除肥力管理外，竹林經(jīng)營(yíng)受區(qū)域氣候、立地條件和經(jīng)營(yíng)水平等綜合因素影響，研究結(jié)果多表現(xiàn)出明顯的區(qū)域限制性[10]。基于此，本研究對(duì)毛竹林開(kāi)展了改造年度、立地等級(jí)和肥料種類的綜合處理研究，以每一種處理的周期(一個(gè)大小年)均值為統(tǒng)計(jì)分析依據(jù)開(kāi)展分析，為進(jìn)一步推廣毛竹筍用林豐產(chǎn)經(jīng)營(yíng)技術(shù)提供科學(xué)參考，并為做大做強(qiáng)桃江縣竹筍產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)村振興提供技術(shù)保障。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地選擇在湖南省桃江縣3個(gè)竹筍生產(chǎn)專業(yè)合作社筍用林基地(111°36′—112°19′ E，28°13′—28°41′ N)。桃江縣屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫16.8 ℃，年平均降雨量1 568.9 mm。試驗(yàn)地為純毛竹林，海拔120～230 m，坡度10°～22°，地形平緩。土壤為紅壤，土層較薄，厚度40～60 cm。

表1 試驗(yàn)地立地條件概況Tab.1 Overview of site conditions of study plots基地號(hào)樣地號(hào)海拔/m坡度/°坡向坡位土層厚度/cm郁閉度立竹密度/(株·hm-2)平均胸徑/cm立地等級(jí)120018南上500.62 1308.6I1218020南中上450.62 1008.5II323020南上400.62 0258.9I420022南中上350.62 0408.6II

續(xù)表1 試驗(yàn)地立地條件概況Continued Tab.1 Overview of site conditions of study plots基地號(hào)樣地號(hào)海拔/m坡度/°坡向坡位土層厚度/cm郁閉度立竹密度/(株·hm-2)平均胸徑/cm立地等級(jí)513015東下550.52 5958.3I2616020東中450.52 6258.1II712020東南下450.62 4458.5I815020東南中400.52 4908.0II920010南下550.52 0109.4I31022015南中450.52 0409.0II1118020西南下500.62 1759.0I1221022西南中400.62 1308.5II

在試驗(yàn)開(kāi)始前，1～4號(hào)樣地已實(shí)施兩個(gè)周期(4年，即兩個(gè)大小年)的豐產(chǎn)林技術(shù)措施，5～12號(hào)樣地已實(shí)施一個(gè)周期(2年，即一個(gè)大小年)的豐產(chǎn)林技術(shù)措施[11]。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)和安排

本研究采用L12(211)的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，設(shè)置改造年度(PY)、立地等級(jí)(SG)和肥料種類(FS)3個(gè)因素，每個(gè)因素設(shè)置2個(gè)水平(見(jiàn)表2)。在全面踏查的基礎(chǔ)上，選擇經(jīng)營(yíng)狀況和立地條件相似的筍用林基地設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣地12個(gè)(分別設(shè)置Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)林地各2個(gè))，每個(gè)樣地面積667 m2。

表2 試驗(yàn)處理組合表Tab.2 The treatment combinations處理號(hào)改造年度(PY)立地等級(jí)(SG)肥料種類(FS)11-20111-I1-專肥21-20112-II1-專肥31-20111-I2-普肥41-20112-II2-普肥52-20131-I1-專肥62-20132-II1-專肥72-20131-I2-普肥82-20132-II2-普肥92-20131-I1-專肥102-20132-II1-專肥112-20131-I2-普肥122-20132-II2-普肥 注: 表中各因素欄1、2表示因素水平。

試驗(yàn)開(kāi)展于2015—2019年。首先，對(duì)不同立地級(jí)和改造年度樣地分別施用毛竹專用肥(簡(jiǎn)稱專肥)和普通肥(簡(jiǎn)稱普肥)，試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表2。本試驗(yàn)所用毛竹林專用肥由湖南省吉祥天生物科技有限公司生產(chǎn)，養(yǎng)分配比為N∶P∶K=45∶20∶35；普通復(fù)合肥由安徽省司爾特肥業(yè)股份有限公司生產(chǎn)，養(yǎng)分配比為N∶P∶K=15∶15∶15。在常規(guī)的筍用林豐產(chǎn)經(jīng)營(yíng)技術(shù)(林地除雜、留筍養(yǎng)竹、科學(xué)挖筍、適時(shí)施肥、灌溉抗旱、號(hào)竹鉤梢、合理砍竹、防控災(zāi)害等[12])基礎(chǔ)上，自施肥當(dāng)年冬季開(kāi)始，每塊樣地大年(2016、2018年)3月和 6月各施肥50 kg，小年(2015、2017年)9月各施肥50 kg。同時(shí)在大年盛期根據(jù)新竹合理替代老竹的原則選留健壯春筍20株左右成竹，小年視情況隨機(jī)選留10株，一個(gè)周期合計(jì)30株，并在當(dāng)年秋季砍除4個(gè)周期(8年)以上的老竹，竹林密度動(dòng)態(tài)保持在1800株·hm-2左右。

2.2 指標(biāo)測(cè)量

根據(jù)毛竹林的生長(zhǎng)特性，先年冬季孕筍、當(dāng)年春季春筍出土，然后成竹，故一個(gè)完整的生長(zhǎng)年度從先年冬季開(kāi)始直至當(dāng)年秋季，年度筍產(chǎn)量的測(cè)算周期以此為據(jù)。本研究自2015年冬季開(kāi)始每年測(cè)量冬筍、春筍的產(chǎn)量(kg)以及新竹胸徑(cm)。冬筍和春筍產(chǎn)量通過(guò)直接全部挖取后稱取鮮重(精確到0.1 kg)，竹材產(chǎn)量需采伐后才能測(cè)定。因竹材重量與新竹胸徑呈線性相關(guān)[8]，為簡(jiǎn)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，在每個(gè)樣地每周期待保留的竹筍成竹后測(cè)量新竹胸徑(cm)(由于量小，不計(jì)入筍產(chǎn)量中)。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

對(duì)產(chǎn)出比進(jìn)行分析時(shí)，由于本研究投入的生產(chǎn)要素和產(chǎn)品價(jià)格相對(duì)固定，因此產(chǎn)品的產(chǎn)值與產(chǎn)量線性相關(guān)，同時(shí)因竹材生物量與新竹胸徑呈線性相關(guān)[8]，為簡(jiǎn)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)，本試驗(yàn)以新竹胸徑代替竹材生物量進(jìn)行分析。根據(jù)毛竹林的生長(zhǎng)特性，投入產(chǎn)出按照一個(gè)完整的生長(zhǎng)年度進(jìn)行測(cè)算。數(shù)據(jù)采用EXCEL 2010進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和作圖，并用SPSS 21.0進(jìn)行方差分析和多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 毛竹筍產(chǎn)量及新竹胸徑年際變化

從圖1可知，在經(jīng)營(yíng)過(guò)程中冬筍和春筍產(chǎn)量呈交替增減趨勢(shì)，其中冬筍產(chǎn)量在大小年間的變化差異較春筍更大。小年(2017年和2019年)冬筍產(chǎn)量間差異不顯著，均極顯著低于大年(2016年和2018年)(P=0.000<0.01)；對(duì)比大年和小年產(chǎn)量可知，冬筍產(chǎn)量具有不同程度的提高，分別增加了31.6%和32.8%。春筍產(chǎn)量在2016—2019年間呈極顯著增加(P=0.000<0.01)，大小年間分別增加30.6%和40.5%，且在處理后隨著年份的增加而顯著提高，2019年相對(duì)于2016年增加了87.4%。此外，新竹胸徑在2016—2019年間極顯著增大(P=0.000<0.01)，由2016年的8.8 cm提高至2019年的9.9 cm。綜上可知，毛竹出筍量和竹材生物量在本經(jīng)營(yíng)過(guò)程中均有明顯提高。

圖1 筍用林筍產(chǎn)量及新竹胸徑年際變化Fig.1 Annual variation of shoot yield and DBH of juvenile shoots in moso bamboo forest stand注： 大寫字母代表指標(biāo)在各年份具有極顯著差異(P<0.01)。

3.2 處理間的筍產(chǎn)量及新竹胸徑差異

對(duì)比同一處理水平間的出筍量和新竹生長(zhǎng)差異可知，兩個(gè)改造年度的筍產(chǎn)量和增幅分別有顯著和極顯著差異(見(jiàn)圖2-A、B、C)，其中2011年改造林地的冬筍產(chǎn)量顯著高于2013年改造林地(P=0.042<0.05)，但增幅顯著低于2013年(P=0.036<0.05)。春筍具有類似的差異，春筍產(chǎn)量和增幅在兩個(gè)改造年度間差異均達(dá)到極顯著(P<0.01)。2011年改造林地新竹胸徑極顯著高于2013年改造林地(P=0.001<0.01)，但增幅差異不顯著(P=0.66>0.05)?？梢?jiàn)，改造期更長(zhǎng)更有利于提高林地出筍量和新竹胸徑。對(duì)比立地級(jí)可知(見(jiàn)圖2-D、E、F)，I級(jí)立地的冬筍產(chǎn)量均顯著高于Ⅱ級(jí)立地(P=0.028<0.05)，但增幅顯著低于Ⅱ級(jí)立地(P=0.037<0.05)；春筍產(chǎn)量極顯著高于II級(jí)立地(P=0.000<0.01),但增幅差異不顯著。I級(jí)立地新竹胸徑顯著高于II級(jí)立地(P=0.041<0.05)，但增幅差異不顯著。由此表明，立地級(jí)高的林地出筍量更高，且新竹胸徑更大。此外，肥料處理間(見(jiàn)圖2-G、H、I)，專肥對(duì)冬筍和春筍產(chǎn)量的影響均極顯著高于普肥(P=0.000<0.01)，盡管專肥對(duì)冬筍增幅的影響顯著低于普肥(P=0.017<0.05)，但對(duì)春筍增幅的影響并不顯著(P=0.058>0.05)，同時(shí)施用專肥對(duì)新竹胸徑的提高優(yōu)于普肥。由此，從單一處理因素來(lái)看，改造年度越長(zhǎng)，立地級(jí)高以及施用專肥均更有利于提高年度筍產(chǎn)量和新竹胸徑，反之則具有更高的經(jīng)營(yíng)潛力。

圖2 3種經(jīng)營(yíng)措施下平均年度筍產(chǎn)量和新竹胸徑差異對(duì)比Fig.2 Contrastive study between mean annual-shoot yield and juvenile DBH of moso bamboo within three treatments注: *和**分別表示指標(biāo)間差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)； 小寫字母和大寫字母分別表示周期增幅間差異顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)，無(wú)標(biāo)注為差異不顯著。

3.3 主次因子分析

由表3可知，極差結(jié)果顯示冬筍產(chǎn)量受肥料的影響大于立地條件，而春筍產(chǎn)量和新竹胸徑受立地條件的影響則更大。優(yōu)水平對(duì)比可知，三組指標(biāo)均以經(jīng)營(yíng)時(shí)間更長(zhǎng)、立地條件I級(jí)和施專肥效果最好，因此理論最佳處理組合為PY1+SG1+FS1，即長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)的毛竹林，選擇立體條件更好的林地施用專肥，筍用林整體產(chǎn)量更高。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)結(jié)果可知，該理論組合在實(shí)際試驗(yàn)結(jié)果中均具有最高值，分析結(jié)果可靠。因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，選擇立地條件較好的林地施用專肥，筍材年度產(chǎn)量更高；但對(duì)于春筍產(chǎn)量和新竹胸徑而言，因其與冬筍生產(chǎn)上的條件因素仍存在一定的差異，需根據(jù)生產(chǎn)對(duì)象的不同側(cè)重調(diào)整立地條件和專肥使用。

表3 因素處理間的極差及優(yōu)水平Tab.3 Range and optimal level of treatments指標(biāo)極差因子主次優(yōu)水平最佳組合冬筍產(chǎn)量RPY=7.75RFS=7.06RSG=11.52SG>PY>FSPY1+SG1+FS1春筍產(chǎn)量RPY=975.6RFS=516.0RSG=396.0PY>FS>SGPY1+SG1+FS1PY1+SG1+FS1新竹胸徑RPY=0.61RFS=0.25RSG=0.18PY>FS>SGPY1+SG1+FS1 注:PY為改造年度;FS為肥料種類;SG為立地等級(jí)。

3.4 經(jīng)濟(jì)效益分析

成本和經(jīng)濟(jì)收益分析表明(見(jiàn)表4)，產(chǎn)值最高為處理1，達(dá)到255145.5元，收支比達(dá)到137.42%；其次為處理2，產(chǎn)值為193599元，收支比達(dá)到119.47%；最小為處理8，產(chǎn)值近85597.5元，僅為最高處理的33.5%，收支比為58.91%。因此，無(wú)論是從產(chǎn)值還是收支比角度來(lái)分析，處理1的栽培效果均最為理想。結(jié)合最佳處理可知，在長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)的林地，通過(guò)改善林地立地條件和配施專用肥能顯著提高年度筍產(chǎn)量和收益。

表4 筍用林經(jīng)營(yíng)生產(chǎn)要素及經(jīng)濟(jì)效益分析Tab.4 Analysis of productive factors and economic benefit of bamboo shoot forest management處理冬筍產(chǎn)量/(kg·hm-2)春筍產(chǎn)量/(kg·hm-2)新竹胸徑/cm產(chǎn)值/元成本/元收益/元收支比/%11 275.00115 462.510.0255 145.5107 463.0147 681.0137.4221 065.0085 650.09.8193 599.088 210.5105 387.0119.473821.2580 550.09.8179 692.582 846.596 846.0116.904697.5066 600.09.6150 478.573 672.576 806.0104.255990.0067 987.59.0156 066.077 122.578 943.5102.366757.5055 125.08.8127 206.067 893.059 311.587.367667.5047 812.58.7111 484.562 200.549 282.579.238420.0036 600.08.585 597.553 865.031 732.558.9191 005.0078 075.010.1177 852.083 275.594 576.5113.5710802.5063 900.09.8146 920.573 455.073 465.5100.0111735.0061 875.09.5141 874.571 080.570 794.099.6012480.0051 000.09.2114 652.562 895.051 757.582.29 注: 產(chǎn)品價(jià)格按2016—2019年的平均市場(chǎng)價(jià)計(jì)算,其中冬筍16.25元·kg-1,春筍1.95元·kg-1,竹材500元·t-1。成本要素按2015—2019年的市場(chǎng)價(jià)均值進(jìn)行換算,其中專用肥2 880元·t-1,復(fù)合肥2 800元·t-1,施肥勞務(wù)費(fèi)440元·t-1,挖冬筍用工6.5元·kg-1,挖春筍用工0.6元·kg-1,竹材采伐230元·t-1。

4 結(jié)論與討論

4.1 討論

筍用林經(jīng)營(yíng)模式下，大量采挖冬、春筍易使林分養(yǎng)分大量流失。因此，人為增加土壤肥力是保證竹林生產(chǎn)力的重要手段。前人對(duì)毛竹林筍用林培育技術(shù)進(jìn)行了大量探討[13-14]。受當(dāng)?shù)氐牧⒌貤l件、區(qū)域氣候以及經(jīng)營(yíng)水平等影響，竹林經(jīng)營(yíng)成效具有明顯的區(qū)域性特征。本研究通過(guò)對(duì)不同改造年度、立地條件和肥料種類進(jìn)行綜合研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)營(yíng)措施對(duì)毛竹林年度筍產(chǎn)量和竹材的提高具有極顯著的促進(jìn)作用，且毛竹大小年生長(zhǎng)特性對(duì)冬筍產(chǎn)量的影響明顯，這與前人研究結(jié)果一致[15-16]。改造時(shí)間長(zhǎng)短決定了林地立竹結(jié)構(gòu)和林地土壤結(jié)構(gòu)調(diào)整狀況。研究表明，II～I(xiàn)II度母株( I度竹為1～2年生竹，II度竹為3～4年生竹)的數(shù)量和胸徑直接影響新竹產(chǎn)量[17]，通過(guò)伐竹和墾復(fù)等措施可有效改善林地的光照條件和土壤理化性質(zhì)[18]，提高養(yǎng)分的利用效率。

本研究中，I級(jí)立地的筍產(chǎn)量和新竹胸徑均顯著(P<0.05)或極顯著(P<0.01)高于II級(jí)立地，反映出立地條件較好的樣地在整個(gè)改造周期內(nèi)仍有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；而立地條件較差的樣地增幅相對(duì)更大，說(shuō)明Ⅱ級(jí)立地具有較大的經(jīng)營(yíng)潛力。因此，在立地條件改善的過(guò)程中，Ⅰ級(jí)樣地更容易實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，Ⅱ級(jí)樣地可通過(guò)經(jīng)營(yíng)措施來(lái)彌補(bǔ)立地條件的不足。

施肥為毛竹經(jīng)營(yíng)中最重要的環(huán)節(jié)之一[19]。本研究中，專肥對(duì)冬筍和春筍產(chǎn)量的提高有非常明顯的作用，這與前人研究結(jié)果一致[20]，但專肥和普肥對(duì)冬筍和春筍產(chǎn)量增幅作用并不一致，表現(xiàn)出專肥對(duì)春筍產(chǎn)量增幅的影響更大，而普肥對(duì)冬筍產(chǎn)量增幅的影響更大(見(jiàn)圖2)，這可能與普肥的養(yǎng)分釋放效率和竹子對(duì)養(yǎng)分的吸收效率有關(guān)。此外，施肥也可顯著提高竹林立竹度、胸徑和新竹量等[14]，增加土壤肥效，改善土壤微生物量碳、氮含量，可作為毛竹林地土壤質(zhì)量的衡量指標(biāo)[21]。大量研究表明，相對(duì)于穴施，竹篼施肥的肥效利用更為高效，能有效增加竹林生態(tài)系統(tǒng)碳儲(chǔ)量[15，22]。因此，接下來(lái)有必要開(kāi)展相關(guān)研究。從筍用林培育角度而言，應(yīng)立足現(xiàn)有技術(shù)，大力推廣專肥，大幅度增加年度筍產(chǎn)量，增加筍用林經(jīng)營(yíng)者效益，為做大做強(qiáng)竹筍產(chǎn)業(yè)奠定基礎(chǔ)。

4.2 結(jié)論

本研究認(rèn)為，影響毛竹出筍量和出材量的綜合主次因子為改造年度、施用專肥和立地條件。從市場(chǎng)有效消納、竹筍產(chǎn)業(yè)鏈良性循環(huán)的角度出發(fā)，增加單位面積效益的主要方面是提高春筍產(chǎn)量，對(duì)改造年度和立地條件已經(jīng)確定的在建筍用林基地，提高產(chǎn)量、增加效益的主要方法是施用專肥(養(yǎng)分配比為N∶P∶K=45∶20∶35)。