全 文 ：林业科学研究　2008, 21 (2) : 217～221
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2008) 0220217205
粗放经营毛竹林鞭系和根系结构研究
周本智 , 傅懋毅
(中国林业科学研究院亚热带林业研究所 ,浙江 富阳 311400)
摘要 :对中国林科院亚热带林业研究所所部大垅粗放经营毛竹林地下鞭系和根系结构进行了研究 ,采用 W inRH IZO
根系分析系统 ,分析了竹根、鞭根各项数量指标。结果表明 :粗放经营毛竹林鞭系总干质量、体积、长度和表面积分
别为 6 179. 44 kg·hm - 2、24. 57 m3 ·hm - 2、84 872. 99 m·hm - 2和 5 066. 10 m2 ·hm - 2 ,竹鞭集中分布在 0～30 cm土
层中。粗放经营毛竹林竹鞭以 3～4年生最多 ,各项指标均占 40%左右 , 1～2年生竹鞭比例很小 ,占 10%左右 ,且主
要分布在 0～30 cm土层 ,占该年龄竹鞭总质量的 92. 65%。粗放经营毛竹林竹根、鞭根干质量分别为 3 564. 92、5
506. 28 kg·hm - 2 ,长度分别为 2. 24 ×107、6. 40 ×107 m·hm - 2 ,鞭根数量大于竹根量 ,鞭根干质量、长度、体积和表
面积分别是竹根的 1. 55、2. 86、1. 80和 2. 52倍。在竹林地下系统中 ,鞭系干质量占 40. 52% ,体积占 67. 56% ,根系
总长度约是鞭系总长度的 1 000倍 ,根系的总表面积也是鞭系的 20多倍。
关键词 :毛竹 ;鞭系 ;根系 ;结构 ;粗放经营
中图分类号 : S795. 7 文献标识码 : A
收稿日期 : 2007204219
基金项目 : 国家自然科学基金青年基金项目“利用小观察窗技术监测竹林地下系统动态”(30300273) ;浙江省自然科学基金项目“竹林
地下系统生物力学与坡面稳定研究”( Y505251)
作者简介 : 周本智 (1969—) ,男 ,安徽宿松人 ,博士 ,副研究员 ,主要从事森林生态和森林培育学研究.
Rh izom e and Root System Structure of Phyllostachys edu lis
Stand under Exten sive M anagem en t
ZHOU B en2zhi, FU M ao2yi
(Research Institute of Subtrop ical Forestry, CAF, Fuyang 311400, Zhejiang, China)
Abstract: The rhizome and root system structure of Phyllostachys edulis stand under extensive management was studied
in this paper, and with the root analysis system, W inRH IZO, the morphological characteristics of basal root and
rhizome root of Phyllostachys edulis were analyzed. The results showed that the total dry weight, volume, length and
surface area of rhizome of Phyllostachys edulis stand under extensive management were 6 179. 44 kg·hm - 2 , 24. 57
m
3 ·hm - 2 , 84 872. 99 m·hm - 2 and 5 066. 10 m2 ·hm - 2 respectively. Most of the rhizomes were located in 0～30
cm soil layer. The 3～4 years old rhizomes took the biggest share in term s of the age structure, accounting for about
40% , and 1～2 years old rhizomes took a m inor share, accounting for about 10% , and most of them were located in
the soil layer of 0～30 cm, accounting of 92. 65% of the total dry weight at this age class. The dry weights of the bas2
al root and rhizome root of Phyllostachys edulis stand under extensive management were 3 564. 92 kg·hm - 2 and
5 506. 28 kg·hm - 2 respectively and their lengths were 2. 24 ×107 m·hm - 2 and 6. 40 ×107 m·hm - 2 respectively.
The amount of rhizome root was more than that of basal root with the dry weight, length, volume and surface area of
rhizome root being 1. 55, 2. 86, 1. 80 and 2. 52 times as much as those of basal root. W ithin the underground system
of bamboo stand, the dry weight of rhizome accounted for 40. 52% with its volume accounting for 67. 56%. The total
length and volume of root were about 1 000 and more than 20 times as much as those of rhizome respectively.
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
Key words: hy llostachys edu lis; rhizome; root; structure; extensive management
竹林的地下系统是指竹林地下的整个部分 ,包
括秆基、竹鞭、竹根、鞭根和各级支根 ,以及着生于鞭
节处的笋芽或鞭芽。散生竹林的地下系统是一个相
互连接的成网络结构的有机系统 ,不仅是支撑竹林
地上部分的结构基础 ,而且具有养分、水分吸收、运
输、储存的功能 ,同时 ,在竹林生态系统的生物地球
化学循环方面发挥着重要作用 [ 1 ]。竹林地下系统的
结构是指竹林鞭系、根系在土壤中的空间分布格局 ,
竹林鞭系既是营养和水分的运输、贮存器官 ,同时还
是竹林赖以更新、发展的繁殖器官 ,是影响竹林生产
力形成以及竹林发展的重要因子 ;竹林根系是竹林
地下系统和土壤的动态界面 ,肩负着吸收土壤水分
和矿质营养的重要使命 ,是竹林和土壤之间资源和
信息交流的唯一通道。
毛竹 ( Phyllostachys edu lis (Carr. ) H. de Lehaie)
林是我国一种重要的森林资源类型 ,现有面积 420
×104 hm2。目前 50%左右的毛竹林处于粗放经营
的状态下 ,属于低产竹林 [ 2 ]。鉴于竹林地下系统对
于竹林生态系统生产力和生态功能的重要影响 ,竹
类研究者对其开展了一些研究 ,但大多以丰产竹林
为对象 [ 3 - 7 ] ,而对于占绝大多数的人为干扰少的粗
放经营低产竹林地下系统的研究鲜有报道。本文以
粗放经营的低产毛竹林为对象 ,研究其地下系统结
构 ,对探讨粗放经营竹林鞭根系统在土壤中的分布
格局及其对营养和水分吸收的影响具有理论意义 ,
对指导毛竹低产林改造生态林经营具有实践意义。
1 研究方法
1. 1 竹鞭、竹根系取样
竹林地下系统调查在中国林科院亚热带林业研
究所所部 (浙江富阳 )大垅毛竹试验林进行。样地
土壤为砂质壤土 ,土层厚度 1m左右 ,腐殖质层 2～4
cm,石砾含量 15%左右。毛竹林经营较粗放 ,林分
平均胸径 8. 48 cm ,平均立竹度 1 800株 ·hm - 2。于
2004年冬季设立 20 m ×20 m样地 4块 ,在各样地内
选择有代表性地点 2处 ,分别挖取 1 m ×2 m的小样
方 [ 5 - 6 ] ,从土表开始 ,每 10 cm向下挖取所有土壤和
竹鞭、根系 ,直到无竹鞭和根为止。从挖出的土壤中
小心分拣出竹根系和竹鞭 ,用清水冲洗干净 ,风干 ,
留待数量指标的测定。
1. 2 竹鞭年龄的鉴定
主要根据竹鞭色泽、质地以及鞭根多少确定竹
鞭年龄。年龄较小的竹鞭颜色较浅 ,呈浅黄色至金
黄色 ,有光泽 ,年龄较大的竹鞭颜色较深 ,呈深黄色
至褐色 ,较暗 ,而且鞭根相对较少。
1. 3 竹鞭各数量指标测定
将竹鞭样品置于 105 ℃烘箱中 ,烘至恒质量 ,计
算竹鞭样品含水率 ,进而得出干质量。将鲜竹鞭样
品剪成小段 ,置于带刻度烧杯中 ,根据排开水体积计
算竹鞭体积。竹鞭长度通过软尺直接量测获得。竹
鞭表面积则通过体积、长度以及测定的平均直径通
过下列公式计算得出。
a =
4V
d
式中 : a为竹鞭表面积 , V为竹鞭体积 , d为竹鞭
平均直径。
1. 4 竹根、鞭根数量指标测定
采用加拿大 Regent公司 ( Regent Instruments
Inc)的 STD1600 +、双光源专用扫描仪 ,以透射光源
( TPU)对竹根、鞭根进行扫描 ,扫描分辨率 400pp i。
采用根系图像分析软件 W inRH IZO Pro 2005b对图
像进行分析 ,获得竹根、鞭根长度、表面积、体积等指
标。根系样品经烘干 ,求算含水率和干质量。
2 结果与分析
2. 1 竹林鞭系结构特点
2. 1. 1 鞭系的空间分布 根据对 4块样地的调查
分析 ,粗放经营毛竹林地下竹鞭现存总干质量为
6 179. 44 kg·hm - 2 ,竹鞭长度、表面积和体积总量
分别为 84 872. 99 m·hm - 2、5 066. 10 m2 ·hm - 2和
24. 57 m3 ·hm - 2。无论是根据毛竹鞭系的干质量、体
积 ,还是竹鞭长度、表面积 ,其垂直分布具有相似的
特征 (图 1) ,大部分集中分布在 0～30 cm 的土层
内 ,这一层次的竹鞭干质量、长度、体积和表面积分
别占竹鞭总量的 77. 44%、80. 29%、77. 78%和
78. 64% ,其中又以 10～20 cm和 20～30 cm层次鞭
系数量最多 ,两个层次所占有的鞭系干质量、体积、
长度和表面积等指标均达到 60%以上。由此可见 ,
土壤层次 10～30 cm是竹鞭主要活动层次 ,该层次
土壤物理条件以及水分、营养供应状况对于竹林的
生长以及竹林产量具有重要影响 ,也是竹林土壤管
理的重要层次。竹鞭在 40 cm以下土壤中各数量指
标仅占到 7. 88% ～8. 92%。
812
第 2期 周本智等 :粗放经营毛竹林鞭系和根系结构研究
图 1 粗放经营毛竹林鞭系的垂直分布
2. 1. 2 鞭系的年龄结构 粗放经营毛竹林鞭系年
龄组成差异较大 ,无论是从竹鞭质量、长度指标 ,还
是从竹鞭表面积、体积指标来看 ,均以 3～4年生竹
鞭所占比例最多 , 4项指标均达到 40%左右 ,其次是
5～6年生 , 4项指标均超过 30% ,所以 , 3～6年生竹
鞭其竹鞭质量、长度、表面积和体积均超过 70% ,是
该地区粗放经营毛竹林竹鞭的主要年龄层次。1～2
年生幼鞭比例很小 , 4 项指标仅占 10. 43% ～14.
54% , 7年生以上的老鞭所占比例基本与 1～2年生
幼鞭相仿 (图 2)。
粗放经营毛竹林中 ,不仅各年龄竹鞭所占比例
不同 ,而且各年龄竹鞭随着土层深度的变化也是不
同的 (图 3)。3～4年生竹鞭所占质量比例最大 ,其
中又以分布在 20～30 cm土层最多 ,占该年龄竹鞭
总质量的 42. 49% , 其次是 10 ～ 20 cm 土层 , 占
32119%。5～6年生竹鞭以 10～20 cm土层居多 ,占
该年龄竹鞭总质量的 40. 71% ,其次是 20～30 cm土
层 ,占 29. 74%。3～6年生竹鞭主要分布在 10～30
cm土层 ,占全部竹鞭质量的 51. 64%。1～2年生的
幼鞭主要分布在 0～30 cm土层 ,占该年龄竹鞭总质
量的 92. 65% , 7年生以上的老鞭分布深度较深一
些 , 30 cm以下土层占 49. 24% ,明显高于其它年龄
的竹鞭。可见 ,不同年龄的竹鞭在土壤中的分布深
度相差较大 ,幼鞭倾向于分布在土壤表层 ,而老鞭则
在深层土壤分布较多。
2. 2 竹林根系结构特点
毛竹根系由竹根和鞭根共同组成。竹根和鞭根
是整个竹林吸收养分和水分的器官 ,对竹林生长发
育起着极其重要的作用 ,因而根系结构的好坏直接
影响着竹林的产量和质量。
2. 2. 1 竹根结构特点 对大垅粗放经营毛竹林的
调查表明 ,该试验林竹根干质量为 3 564. 92 kg·
图 2 粗放经营毛竹林鞭系的年龄结构
图 3 各土壤深度不同年龄毛竹鞭系的相对质量
ｈｍ- 2 ,竹根长度、体积和表面积分别为 22 396. 05 km
·hm - 2、4. 21 m3 ·hm - 2和 30 769. 48 m2 ·hm - 2 ,可
见 ,地下竹根的数量是非常庞大的。
从竹根的垂直分布来看 (图 4 ) ,竹根分布在
20～30 cm土层最多 , 4项指标均占 40%左右 ,其次
是 10～20 cm土层 ,占近 20% , 10～30 cm土层是竹
根分布的主要层次 ,这一层次竹根干质量占竹根总
干质量的 58. 6% ,竹根长度占总长度的 58. 49% ,表
面积和体积也分别占近 60% , 40 cm以下竹根分布
很少 ,仅占总量的 13. 65% ～17. 57%。
图 4 粗放经营毛竹林竹根的垂直分布
912
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
2. 2. 2 鞭根结构特点 对大垅粗放经营毛竹林的
调查表明 ,该林分单位面积鞭根干质量为 5 506. 28
kg·hm - 2 ,鞭根长度为 63 966. 42 km·hm - 2 ,体积
为 7. 59 m3 ·hm - 2 ,表面积为 77 551. 77 m2 ·hm - 2 ,
4项指标均高于竹根。对鞭根垂直分布的调查表明
(图 5) ,粗放经营毛竹林鞭根分布最多的层次是 20
～30 cm土层 , 4项指标均达 30%以上 ,其次是 10～
20 cm土层 ,也超过 25%。10～30 cm土层中 ,鞭根
干质量占鞭根总干质量的 60. 93% ,鞭根长度占 60.
4% ,体积占 60. 07% ,表面积占 62. 05% , 10～30 cm
土层是鞭根集中分布的层次。40 cm以下土层鞭根
分布很少 ,仅占 14. 47% ～16. 3%。
2. 3 竹林地下系统构成
粗放经营毛竹林地下系统中 ,从不同的统计指
标看 ,鞭系和根系的相对组成相差悬殊 ,能够进行相
对组成比较的只有干质量和体积指标 (表 1)。就干
质量而言 ,鞭系占鞭根系统总量的 40. 52% ,根系占
59. 48% ,根系干质量大于鞭系 ,其中鞭根的干质量
比竹根大 ,占整个鞭根系统总量的三分之一以上。
就体积而言 ,鞭系体积占三分之二以上 ,根系体积少
于三分之一。
图 5 粗放经营毛竹林鞭根的垂直分布
表 1 粗放经营毛竹林地下系统鞭系、根系组成
地下系统组成
干质量
( kg·hm - 2 ) %
长度 /
(m·hm - 2 )
体积
(m3 ·hm - 2 ) %
表面积 /
(m2 ·hm - 2 )
鞭系 6. 18 ×103 40. 52 8. 49 ×104 24. 57 67. 56 5. 07 ×103
　竹根 3. 56 ×103 23. 35 2. 24 ×107 4. 21 11. 58 3. 08 ×104
　　　根系　　　鞭根 5. 51 ×103 36. 13 6. 40 ×107 7. 59 20. 86 7. 76 ×104
　小计 9. 07 ×103 59. 48 8. 64 ×107 11. 80 32. 44 10. 84 ×104
合计 15. 25 ×103 100. 00 36. 37 100. 00
　　鞭系和根系的长度和表面积指标不具可比性 ,
根系总长度约是鞭系总长度的 1 000倍 ,根系总表
面积也是鞭系的 20多倍 (表 1)。在竹林根系的组
成中 ,鞭根数量大于竹根 ,鞭根干质量、长度、体积和
表面积分别占竹林根系总量的 60. 75%、74. 07%、
64. 32%和 71. 59% ,分别是竹根的 1. 55、2. 86、1. 80
和 2. 52倍。庞大的根系长度和表面积正是竹林吸
收利用水分、养分等土壤资源的根本保证 ,也是竹林
生产力形成的重要基础。
3 小结与讨论
3. 1 竹鞭的结构与分布
中国林科院亚热带林业研究所所部大垅粗放经
营毛竹林地下竹鞭现存总干质量为 6 179. 44 kg·
hm - 2 , 竹 鞭 长 度、表 面 积 和 体 积 总 量 分 别 为
84 872. 99m·hm - 2、5 066. 10 m2 ·hm - 2和 24. 57 m3
·hm - 2。竹鞭集中分布在 0～30 cm土层中 ,各项指
标均接近或者超过 80% ,其中 10～30 cm土层中占
60%以上。
竹林鞭系结构和分布的研究是竹林地下系统中
研究相对较多的部分 ,尤其是对毛竹、雷竹 ( Phyl2
lostachys praecox C. D. Chu et C. S. Chao)等开发较
好、经济价值较高的竹种 ,由于地下鞭系是竹林孕笋
长竹的重要器官 ,直接影响到笋竹产量 ,所以受到更
多的重视 ,许多学者对其开展过研究 [ 3 - 11 ]。尤其注
重对丰产竹林地下鞭系的研究 ,汪奎宏等 [ 5 ]在浙江
3个地区的调查表明 ,毛竹丰产笋用林单位面积竹
鞭质 量 为 7 918. 85 kg · hm - 2 , 竹 鞭 长 度 为
161 910. 15 m·hm - 2 ;郑郁善等 [ 7 ]在福建的研究表
明 ,材用、笋材两用和笋用毛竹林竹鞭长度为 26 843
～34 421 m ·hm - 2 ,竹鞭质量为 8. 04～13. 32 t·
hm - 2 ,粗放经营的毛竹林竹鞭干质量显著低于丰产
材用或者笋用毛竹林 ,竹鞭长度也远低于浙江的毛
竹丰产笋用林 ,竹鞭体积、表面积也可作为地下竹鞭
数量的数量指标。可见 ,地上部分的高产丰产是以
地下部分大量生物量作为支撑的。
对于竹鞭的垂直分布和年龄结构 ,众多的研究
得出的结论都比较一致 ,竹鞭的大部分分布在 0～
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30 cm土层 ,一般占 80%左右 ,幼鞭分布较浅 ,老鞭
分布较深。本研究的结论也与此相似。这主要是表
层土壤物理性质、水热条件相对优越 ,以及竹鞭生长
特性所共同决定的 ;所以 ,从培育目的出发 ,应该加
强对 0～30 cm土层竹林土壤的管理。
3. 2 竹林根系结构
竹林根系由竹根和鞭根及其支根组成。大垅粗
放经营毛竹竹根单位面积干质量为 3 564. 92 kg·
hm - 2 ,占竹林根系总量的 39. 25% ,占整个地下系统
的 23. 35% ;鞭根单位面积干质量为 5 506. 28 kg·
hm - 2 ,占根系总质量的 60. 75% ,占整个地下系统的
36. 13%。竹林根系的总长度为 8. 64 ×107 m ·
hm - 2 ,其中竹根长度为 2. 24 ×107 m·hm - 2 ,占根系
总长度的 25. 93% ; 鞭根长度为 6. 40 ×107 m ·
hm - 2 ,占 74. 07%。在竹林根系的组成中 ,鞭根数量
大于竹根 ,鞭根干质量、长度、体积和表面积分别是
竹根的 1. 55、2. 86、1. 80和 2. 52倍。在整个竹林地
下系统中 ,鞭系干质量占 40. 52% ,体积占 67. 56% ,
而从长度和表面积指标看鞭系和根系就不具有可比
性 ,根系总长度是鞭系总长度的约 1000倍 ,根系的
总表面积也是鞭系的 20多倍。庞大的根系长度和
表面积正是竹林吸收利用水分、养分等土壤资源的
根本保证 ,也是竹林生产力形成的重要基础。
竹根和鞭根的垂直分布具有共同的特点 ,分布
在 20～30 cm土层最多 ,占 30%以上 ,其次是 10～
20 cm土层 ,占 20%以上 , 10～30 cm土层是竹林根
系分布的主要层次 ,鞭根和竹根在这一层次的分布
4项指标均接近或超过 60% , 40 cm以下土层竹根和
鞭根都很少。
据翁甫金等 [ 12 ]的调查 ,浙江毛竹丰产笋用林单
位面积竹根质量为 4 594. 0 kg·hm - 2 ,鞭根质量为
6 417. 4 kg·hm - 2 ,根系总质量为 11 011. 4 kg·
hm - 2 ,大于粗放经营毛竹林 ,这与竹鞭的质量是相
适应的 ,也说明人工经营措施对地下系统有重要影
响 ,同时 ,地下系统的数量又深刻地影响着地上笋材
产量。毛竹林林地内分布着丰富的根系 ,要获得毛
竹笋材的高产量 ,首先应重视鞭根的作用 ,做好鞭根
肥水管理 ;同时 ,也不能忽视竹根 ,由于竹根生长相
对集中 ,根系吸收表面积也相对集中 ,对竹根施肥利
用率高 ,投入效益较为显著 ,实际竹林经营中也易于
操作。
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