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Effects of Different Management Patterns on Root System Structure and Biomass of Bambusa oldhami

不同经营方式对绿竹地下结构和林分生物量的影响



全 文 :林业科学研究 2009, 22 (1) : 1~6
Forest Research
  文章编号 : 100121498 (2009) 0120001206
不同经营方式对绿竹地下结构和林分生物量的影响
安艳飞 1 , 周本智 13 , 温从辉 2 , 王 刚 1
(1. 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 ,浙江 富阳 311400; 2. 浙江省平阳县林业局 ,浙江 平阳 325400)
摘要 :对不同经营方式的绿竹林根系结构和生物量分布开展了研究 ,结果表明 :在粗放经营的绿竹林内 ,竹根干质量
总量为 317. 61 kg·hm - 2 ,竹根长度总量为 45 304. 91 m·hm - 2 ,竹根表面积总量为 98. 65 m2 ·hm - 2 ,竹根体积总量为
0. 018 1 m3 ·hm - 2 ;在集约经营的绿竹林内 ,竹根干质量总量为 1 333. 12 kg·hm - 2 ,竹根长度总量为 143 338. 46 m·
hm - 2 ,竹根表面积总量为 3 089. 15 m2 ·hm - 2 ,竹根体积总量为 0. 583 1 m3 ·hm - 2。无论是粗放经营的绿竹林 ,还是
集约经营的绿竹林 , 0~40 cm土层都是竹根干质量、长度、表面积、体积 4项指标集中分布的区域。在粗放经营的绿
竹林中 , 0~20 cm土层竹根干质量、长度、表面积、体积 4项指标所占比例最高 ;而在集约经营的样地中 , 20~40 cm
土层 4项指标所占比例最大。在粗放经营的绿竹林中 ,总生物量干质量为 14 537. 34 kg·hm - 2 ,其中地上部分为 12
575. 34 kg·hm - 2 ,地下部分为 1 962. 00 kg·hm - 2 ;而在集约经营的绿竹林中 ,总生物量干质量为 39 267. 27 kg·hm - 2 ,
其中地上部分为 31 518. 27 kg·hm - 2 ,地下部分为 7 749. 00 kg·hm - 2。比较集约经营、粗放经营的绿竹林各组分生
物量 ,发现集约经营绿竹林远大于粗放经营绿竹林 ,其中差异最大的是叶 ,集约经营绿竹林是粗放经营绿竹林的 5.
68倍 ,其次是根 ,为 4. 23倍 ,差异最小的是秆 ,为 2. 03倍 ,生物量差异大小的顺序为 :叶 >根 >枝 >蔸 >秆。在各组
分生物量所占的比例中 ,集约经营、粗放经营绿竹林表现出相同的特征 ,即各组分生物量所占比例的大小为 :秆 >枝
>蔸 >叶 >根。
关键词 :经营方式 ;绿竹 ;生物量 ;根系分布
中图分类号 : S795. 5 文献标识码 : A
收稿日期 : 2008206225
基金项目 : 国家自然科学基金青年基金项目 (30300273) ;国家自然科学基金项目 (30840064) ;浙江省自然科学基金项目 ( Y505251)
作者简介 : 安艳飞 (1983—) ,男 ,河北张家口人 ,在读硕士生.3 通讯作者.
Effects of D ifferen t M anagem en t Pa ttern s on Root System Structure and
B ioma ss of B am busa oldham i
AN Yan2fei1 , ZHOU B en2zhi13 , W EN Cong2hui2 , WANG Gang1
(1. Research Institute of Subtrop ical Forestry, CAF, Fuyang 311400, Zhejiang, China;
2. Forestry Bureau of Pingyang County, Zhejiang Province, Pingyang 325400, Zhejiang, China)
Abstract: The effects of differentmanagement patterns on root system structure and biomass of B am busa oldham i was
studied. The results are as follows: for the extensively managed B am busa oldham i stand, the dry weight, length,
surface area and volume of roots were 317. 61 kg·hm - 2 , 45 304. 91 m·hm - 2 , 98. 65 m2 ·hm - 2 , and 0. 018 1 m3 ·
hm - 2 respectively. For the intensively managed B am busa oldham i stand, the dry weight, length, surface area and
volume of roots were 1 333. 12 kg·hm - 2 , 143 338. 46 m·hm - 2 , 3 089. 15 m2 ·hm - 2 and 0. 583 1 m3 ·hm - 2
respectively. Under both extensive or intensive management, the root distributed mostly in the soil layer of 0 - 40 cm,
in extensively managed stand, the highest p roportion of the four indicators occurred in the soil layer of 0 - 20 cm while
the highest p roportion occurred in the soil layer of 20 - 40 cm in intensively managed stands. For extensively managed
stand, the total dry weight of biomass was 14 537. 34 kg·hm - 2 , with the aboveground being 12 575. 34 kg·hm - 2 ,
林  业  科  学  研  究 第 22卷
and underground being 1 962. 00 kg·hm - 2 , while for the intensively managed, the total dry weight of biomass was
39 267. 27 kg·hm - 2 , with the aboveground being 31 518. 27 kg·hm - 2 , and underground being 7 749. 00 kg·
hm - 2. Comparing each component between intensively managed and the extensively managed stands, it was found that
the biomass of the intensively managed stand was far more than that of the extensively managed stand, and the biggest
difference was leaf. The leaf biomass for intensively managed bamboo stand was 5. 68 times as that for extensively
managed stand, followed by root, with 4. 23 times, the smallest was the culm, with 2. 03 times. The difference was in
the order of: leaf > root > branch > rhizome > culm. The percentage of different components showed a sim ilar order
between the intensively, and the extensively managed stands, with the order being culm > branch > rhizome > leaf
> root.
Key words:management patterns; B am busa oldham i; biomass; root distribution
绿竹 (B am busa oldham i (Munro) Keng f. ) [ 1 ]是
隶属禾本科 ( Granm ineae)竹亚科 (Bambusoideae)的
一个竹种 ,分布于浙江南部、福建、台湾、广西及广东
等地 ,其中在浙江、福建、台湾三省普遍栽培。绿竹
既是优良的笋用丛生竹类 ,笋味甘美 ,秆材可作为造
纸原料 ,而且其中层竹材可入药 ,有清热解暑之
效 [ 2 ] ;同时 ,绿竹又是优良的庭院绿化、固堤护岸的
竹种。因此 ,很多学者在绿竹生物量结构方面开展
过研究 [ 3 - 7 ] ,其研究重点主要集中在绿竹地上部分 ,
对于其地下部分的研究相对较少。本文通过对绿竹
林根系结构和生物量分布的调查测定 ,研究不同经
营方式对绿竹根系结构及生物量的影响 ,以期为今
后的绿竹生产经营和绿竹生态学研究提供科学
依据。
1 试验地自然条件概况
绿竹林的试验样地位于浙江省平阳县山门林
场 ,地理位置 27°21′~27°46′N , 120°24′~121°08′E,
地处浙江省东南沿海 ,属中亚热带海洋性季风气候 ,
年平 均 气 温 17 ~ 20 ℃, 年 平 均 降 水 量 为
1 674. 3 mm。
试验林为 2002 年人工母竹造林 ,造林密度
600~750丛 ·hm - 2。粗放经营的绿竹林 ,经营管理
较为粗放 ,几乎不进行施肥 ,也很少除草和松土 ,每
2~3年砍伐老竹一次。而集约经营的绿竹林 ,每年施
肥 2~3次 ,且施肥量较大 ,施肥量由绿竹丛的大小以
及年出笋量的多少决定 ;每年松土、除草 2~3次 ,和
施肥同时进行 ;每年砍伐老竹和病残竹一次。粗放经
营的绿竹林分平均胸径 2. 73 cm,平均竹高 5. 58 m,立
竹度平均 1 200丛 ·hm - 2 ,每丛 15~23株 ,以 3年生
竹为主。集约经营的绿竹林分平均胸径 4. 76 cm,平
均竹高 6. 24 m,立竹度平均 1 000丛·hm - 2 ,每丛 9~
13株 ,以 2年生竹为主。
2 研究方法
2. 1 地下结构和生物量调查
2008年 3月分别在粗放经营绿竹林和集约经
营绿竹林内设立 10 m ×10 m的样地各 3块 ,对样地
内立竹进行每竹检尺 ,调查立竹胸径、年龄 ,根据调
查结果计算立竹林内密度和丛内密度。根据林分资
料 ,在每块样地内选取 3丛竹丛 ,分别进行地下结构
调查。调查方法 :选取一丛绿竹 ,分别在距离竹丛边
缘 20 cm处 ,从土表开始每 20 cm为一层 ,每层挖取
长 40 cm、宽 20 cm、深 20 cm的长方体土块 ,一直挖
到没有根系为止。将挖出的土块过筛 ,细心挑出每
一条竹根。挑出的竹根用清水冲洗干净 ,风干 ,编号
后带回实验室进行数量指标的测定。
根据林分平均胸径、丛内密度 ,兼顾年龄结构 ,
分别在集约经营和粗放经营的绿竹样地各选取 2丛
竹丛作为标准丛。将选定标准丛的立竹全部砍倒 ,
地上部分按竹秆、竹枝、竹叶分别称质量 ,地下部分
全部挖出 ,小心从土中拣出竹根和竹兜 ,用清水冲洗
干净 ,风干表面的水珠 ,称质量 ,选取样品带回实
验室。
2. 2 绿竹干质量的测定
将绿竹各组分样品置于 105 ℃的烘箱中 ,烘
至恒质量 ,计算各样品的含水率 ,进而推算出干
质量。
2. 3 竹根数量指标测定
采用加拿大 Regent公司 ( Regen t Instrum ents
Inc. )的 STD1600 +、双光源专用扫描仪 ,以透射
光源 ( TPU ) 对竹根进行扫描 ,扫描分辨率 400
pp i。采 用 根 系 图 像 分 析 软 件 W inRH IZO Pro
2005 b对图像进行分析 ,获取竹根长度、表面积、
体积等指标。
2
第 1期 安艳飞等 :不同经营方式对绿竹地下结构和林分生物量的影响
3 结果与分析
3. 1 绿竹根系的垂直分布特征
3. 1. 1 粗放经营绿竹林根系的垂直分布特征  通
过对 3块粗放经营的绿竹样地的调查分析 ,得出粗
放经营绿竹林根系的垂直分布特征 (表 1、图 1)。通
过分析 ,可以看到无论是竹根干质量、表面积 ,还是
竹根长度和体积 ,其垂直分布都表现出相似的特点
(图 1) ,大部分都集中在 0~40 cm 的土层内。在
0~40 cm的土层中竹根干质量、长度、表面积、体积
分别占了其总量的 88. 31%、93. 90%、93. 73%、
93. 81%。其中在所分析的 4项指标中 , 0~20 cm土
层所占比例最高 ,竹根干质量、长度、表面积、体积分
别为 59. 91%、64. 79%、61. 16%、58. 28% ; 20~40
cm 次之 , 所占比例分别为 28. 40%、29. 10%、
32. 57%、35. 54% ; 40~60 cm土层所占比例最少 ,分
别为 11. 69%、6. 10%、6. 27%、6. 19%。
表 1 不同经营方式下绿竹林根系的垂直分布特征
项目 粗放经营 集约经营
土壤层次 / cm 0~20 20~40 40~60 0~20 20~40 40~60
竹根干质量 / ( kg·hm - 2 ) 190. 57 88. 93 38. 11 510. 43 656. 06 166. 62
竹根长度 / (m·hm - 2 ) 29 354. 26 13 185. 8 2 764. 95 59 565. 22 70 045. 62 13 727. 62
竹根表面积 / (m2 ·hm - 2 ) 60. 33 32. 13 6. 19 1 280. 26 1 471. 75 337. 15
竹根体积 / (m3 ·hm - 2 ) 0. 010 5 0. 006 4 0. 001 1 0. 248 6 0. 265 8 0. 068 7
图 1 粗放经营绿竹林根系的垂直分布
3. 1. 2 集约经营绿竹林根系的垂直分布特征  通
过对 3块集约经营的绿竹样地的调查分析 ,得出其
竹林根系的垂直分布特征 (表 1、图 2)。由图 2可
以看出 ,集约经营绿竹林竹根干质量、长度、表面
积、体积 4项指标在土层的分布中表现出一致的特
征 ,即绝大部分分布在 0~40 cm的土层中 ,而 40
cm以下的土层分布很少。在 0~40 cm的土层中 ,
竹根干质量、长度、表面积、体积 4项指标分别占各
自总量的 87. 50%、90. 43%、89. 08%和 88. 22%。
在 0~20、20~40、40~60 cm 3个土层中 ,竹根干
质量、长度、表面积、体积 4项指标的分布比例差异
也很大 ,其中在 20~40 cm的土层中 , 4项指标所
占比例最大 ,分别为 49. 21%、48. 87%、47. 64%、
45. 59% ;其次为 0~20 cm的土层 ,其所占比例分
别为 38. 29%、41. 56%、41. 44%、42. 63% ;最少的
是 40~60 cm ,所占比例分别为 12. 5%、9. 58%、
10. 91%、11. 78%。
图 2 集约经营绿竹林根系的垂直分布
3. 1. 3 粗放经营、集约经营绿竹林根系分布的比较
分析  粗放经营的绿竹林和集约经营的绿竹林在根
系分布上差异很大 ,其主要表现在两个方面。一是
在分布的量上 ,集约经营绿竹林根系远远多于粗放
经营绿竹林根系 (表 1) ,集约经营绿竹林竹根干质
量、长度、表面积以及体积分别是粗放经营绿竹林的
4. 20、3. 16、31. 31和 32. 22倍。而且其在各个层次
中的差异也很大 ,在集约经营绿竹林中 (表 1) , 0~
20 cm土层中各项指标分别是粗放经营绿竹林的
2. 68、2. 03、21. 22、23. 68倍 ; 20~40 cm土层中 ,各
项指标分别是粗放经营绿竹林的 7. 38、5. 31、45. 81、
41. 53倍 ; 40~60 cm土层中 ,各项指标分别是粗放
经营绿竹林的 4. 37、4. 96、54. 47、62. 45倍。
二是在分布的比例上 (图 1、2) ,在粗放经营的
绿竹林内 ,无论是竹根干质量、长度 ,还是竹根表面
积和体积 , 0~20 cm的土层所占的比例最大 ,分别
3
林  业  科  学  研  究 第 22卷
占 59. 91%、64. 79%、61. 16%、58. 28% ; 20~40 cm
土层次之 , 40~60 cm土层最小。而在集约经营的
绿竹林内 , 20~40 cm的土层 4项指标所占比例最
大 ,分别占 49. 21%、48. 87%、47. 64%、45. 59% ;
0~20 cm土层次之 , 40~60 cm土层最小。
两种经营方式的绿竹林地下结构也有类似的特
征 ,即无论是粗放经营的绿竹林 ,还是集约经营的绿
竹林 , 0~40 cm土层都是根系集中分布的区域。由
此可见 , 0~40 cm 土层是绿竹根系活动的主要层
次 ,该层次的土壤理化性质以及养分状况对于绿竹
的生长具有重要的影响 ,同时 ,该土层也是林地土壤
管理、土壤改良的重要层次。
3. 2 绿竹生物量的分布
3. 2. 1 粗放经营绿竹林生物量分布规律  通过对
粗放经营绿竹林的调查分析 (表 2) ,可以得出 ,在粗
放经营的绿竹林中 ,其总生物量干质量为 14 537. 34
kg·hm - 2 ,其中地上部分为 12 575. 34 kg·hm - 2 ,地
下部分为 1 962. 00 kg·hm - 2。由图 3可以看出 ,粗放
经营的绿竹林中 ,地上部分生物量占绝大部分 ,占到
了 86. 50% ,地下部分仅占 13. 50%。在所有的组分
中 ,秆生物量所占比例最大 ,占到 69. 66% ,枝次之 ,占
了 11. 70% ,根生物量所占比例最小 ,为 2. 17%。各组
分生物量所占比例从大到小的顺序为 :秆 >枝 >蔸 >
叶 >根。
表 2 粗放经营、集约经营绿竹林各组分生物量  kg·hm - 2
组分 粗放经营绿竹林
集约经营
绿竹林
集约经营绿竹林 /
粗放经营绿竹林
叶 747. 54 4 243. 95 5. 68
秆 10 126. 44 20 551. 95 2. 03
枝 1 701. 36 6 722. 37 3. 95
地上部分 12 575. 34 31 518. 27 2. 51
蔸 1 647. 00 6 147. 00 3. 90
根 315. 00 1 332. 00 4. 23
地下部分 1 962. 00 7 749. 00 3. 95
总生物量 14 537. 34 39 267. 27 2. 70
3. 2. 2 集约经营绿竹林生物量分布规律  在集约
经营的绿竹林中 (表 2) ,总生物量干质量为 39 267. 27
kg·hm - 2 ,其中地上部分为 31 518. 27 kg·hm - 2 ,地
下部分为 7 749. 00 kg·hm - 2。如图 4显示 ,在集约经
营的绿竹林中 ,地上部分生物量所占比例达 80. 27% ,
地下部分仅占 19. 73%。在所有的组分中 ,秆生物量
所占比例最大 ,达 52. 34% ,枝次之 ,占 17. 12% ,根生
物量所占比例最小 ,为 3. 39%。各组分生物量所占比
例的大小关系为 :秆 >枝 >蔸 >叶 >根。
图 3 粗放经营绿竹林各组分生物量分布
图 4 集约经营绿竹林各组分生物量分布
3. 2. 3 粗放经营、集约经营绿竹林生物量的比较分
析  集约经营绿竹林的总生物量为 39 267. 27 kg·
hm - 2 ,而粗放经营绿竹林的总生物量仅为 14 537. 34
kg·hm - 2 ,集约经营绿竹林总生物量是粗放经营绿竹
林的 2. 70倍。生物量差异在各组分上也表现出一致
性 ,其中差异最大的是叶 ,集约经营绿竹林是粗放经
营绿竹林的 5. 68倍 ,其次是根 ,为 4. 23倍 ,差异最小
的是秆 ,为 2. 03倍。各组分生物量差异大小的顺序
为 :叶 >根 >枝 >蔸 >秆。
图 5 粗放经营、集约经营绿竹林各组分生物量分布
分析集约经营、粗放经营绿竹林的各组分生物
量所占比例关系 (图 5) ,可以得出集约经营绿竹林
地下部分所占生物量比例略高于粗放经营绿竹林地
下部分所占比例。在各组分生物量中 ,粗放经营绿
竹林秆生物量占 69. 66% ,而在集约经营情况下 ,这
4
第 1期 安艳飞等 :不同经营方式对绿竹地下结构和林分生物量的影响
一比例下降到 52. 34%。粗放经营、集约经营绿竹
林各组分生物量所占比例的大小都表现出了相同的
特征 ,即秆 >枝 >蔸 >叶 >根。
4 结论与讨论
4. 1 绿竹根系的垂直分布
对集约经营、粗放经营的绿竹林根系干质量、
长度、表面积和体积垂直分布的分析表明 , 0~40
cm土层是根系集中分布的区域。在粗放经营的
绿竹林中 , 0~40 cm 土层中竹根干质量、长度、
表面 积、体 积 4 项 指 标 分 别 占 了 其 总 量 的
88. 31 %、93. 90 %、93. 73 %、93. 81 % ;在集约经
营的绿竹林中 , 4项指标分别占到了各自总量的
87. 50 %、90. 43 %、89. 08 %和 88. 22 %。在粗放
经营的绿竹林中 , 0~20 cm土层 4项指标所占比
例最高 ,竹根干质量、长度、表面积、体积分别为
59. 91 %、64. 79 %、61. 16 %、58. 28 % ;而在集约
经营的绿竹林中 , 20~40 cm土层竹根干质量、长
度、表面积、体积所占比例最大 ,分别为 49. 21 %、
48. 87 %、47. 64 %、45. 59 %。
植物根系是植物赖以生存的根本 ,竹子的根系
也不例外 ,竹根是提供竹林水分、养分的主要器官 ,
也是固竹保土的主要力量 ,因此 ,有些学者把竹子鞭
根作为了研究重点 [ 8 - 11 ]。汪奎宏等 [ 8 ]通过对毛竹
( Phyllostachys edu lis (Carr. ) H. de Leaie)笋用丰产林
的地下根系的调查研究 ,得出毛竹笋用林竹鞭的生
物量与竹鞭的长度都以 10~30 cm深的土层中为最
高。廖世水 [ 10 ]通过对低产毛竹林的鞭根研究也得
出 ,毛竹低产林鞭根主要分布在 0~40 cm土层 ,其
中 0~20 cm范围内最多。此结论与本文所研究的
粗放经营的绿竹林的根系分布非常相似。以上研究
都认为 ,对于竹林地下根系来说 , 0~40 cm的土层
是其主要分布区域。
4. 2 绿竹生物量的分布
对绿竹林生物量的研究表明 ,粗放经营绿竹林
和集约经营绿竹林生物量分布既表现出一致性 ,又
有一定的差异。各组分生物量差异最大的是叶 ,集
约经营绿竹林是粗放经营绿竹林的 5. 68倍 ,其次是
根 ,为 4. 23倍 ,差异最小的是秆 ,为 2. 03倍 ,生物量
差异大小的顺序为 :叶 >根 >枝 >蔸 >秆。在各组
分生物量所占的比例中 ,集约经营、粗放经营绿竹林
都表现出相同的特征 ,即各组分生物量的大小为 :秆
>枝 >蔸 >叶 >根。
生物量是竹林生态学研究的重要内容 ,许多学
者在这方面开展了大量的研究工作 [ 6, 12 - 18 ]。尽管研
究方法、研究区域和竹种存在着差异 ,但是研究结论
有相似性 :地上部分的生物量远大于地下部分的生
物量。刘庆等 [ 13 ]的研究表明 ,斑苦竹 ( P leioblastus
m acu la tus (McClure) C. D. Chu et C. S. Chao)各构
件单位的生物 量 分 配 为 : 秆 ( 62. 23% ) > 枝
(16. 37% ) >根茎 ( 8. 50% ) >蔸 ( 6. 19% ) >叶
(5. 50% ) >根 (1. 11% ) ;地上部分占有相对较大的
比例 ,为 84. 2% ,地下部分占 15. 8%。林新春等 [ 12 ]
的研究表明 ,巴山木竹 (A rund inaria fargesii E. G.
Camus) 种群生物量在各构件单位的分配为秆
55. 56% , 叶 3. 40% , 枝 9. 51% , 鞭 8. 70% , 蔸
20. 77% ,根 2. 06%。而陈礼光等 [ 6 ]的研究与本研
究结论差异最大 ,他们通过对沿海沙地新造绿竹生
物量的研究表明 ,新造绿竹单株和林分各器官生物
量分配规律基本上遵循为 :秆 >根 >蔸 >枝 >叶。
造成以上研究结果差异的原因可能是由于研究区域
或者竹种之间的不同 ,但有待于以后进一步的研究。
粗放经营、集约经营的绿竹林的根系分布规
律以及生物量分布存在着很大的差异 ,导致这种
差异的原因可解释为经营强度的不同 ,如不同的
松土强度及次数导致土壤空气、含水量、土壤空
隙度等的不同 ,从而影响竹林的生长 ;通过施肥
改变土壤化学性质 ,从而影响竹林生物量积累和
根系分布状况。建议在绿竹的生产实践中 ,根据
实际情况制定相应的施肥、除草、中耕、松土等经
营措施 ,这对提高绿竹林的根系数量和质量以及
生物量具有重要的作用。
参考文献 :
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