杭州市余杭区早竹林冰冻雪灾的损害及其影响因子

刘 军，徐 浩，刘 欢

(1.杭州市余杭区林业工作站，浙江 杭州 311100； 2.浙江农林大学 环境与资源学院，浙江 临安 311300)

杭州市余杭区早竹林冰冻雪灾的损害及其影响因子

刘 军1，徐 浩1，刘 欢2

(1.杭州市余杭区林业工作站，浙江 杭州 311100； 2.浙江农林大学 环境与资源学院，浙江 临安 311300)

研究浙江省余杭区2015 年冬季冰冻雪灾对早竹林的损害及其影响因子，结果表明:雪灾对早竹林破坏较严重，各类受损竹比例17.5%，其中翻蔸竹12.0%，断裂竹4.5%。断裂主要发生在胸径为4.0～5.0 cm的1年生早竹，而3.0～4.0 cm的早竹容易发生翻蔸；立竹密度与受害程度的相关性不显著；早竹受损害程度与建园历史、土壤碱解氮、有效磷含量呈显著正相关(P<0.05)，而与土壤速效钾和pH值的负相关性也达显著水平(P<0.05)，且与土壤有机质呈二项式显著相关(P<0.05)。土壤质量的劣变，加剧了早竹的冰雪损害程度，因此减量配方施肥，平衡土壤养分是提高早竹林抗性的有效途径。

余杭区；早竹；冰雪灾害；受损率；影响因子

冰雪灾害是森林生态系统重要的非生物干扰因子[1]，往往造成树木折枝、弯梢、倒伏、翻蔸和断干，严重影响着森林的生态、经济和社会价值[2-4]。2008年1-2月间，我国南方地区发生的冰雪灾害，森林受灾面积1 860×104hm2，林业直接经济损失达573亿元[5]。竹子是重要的森林资源，在自然条件下进行扩鞭繁殖，生长迅速，不断择伐更新，可达永续利用。许多学者就冰雪灾害对毛竹的损害、影响因素、恢复技术等[6-10]进行了较系统的研究。但对于早竹林的研究则很少[11]，特别是土壤理化性质是否会增强或降低冰雪灾害对竹林的损害程度方面，至今还未见报道。

早竹(Phyllostachyspraecoxf.Prevelnalis)，又称早园竹、雷竹，是优良的笋用竹种[12]，原产于浙西北的临安市、余杭区和德清县。20世纪80年代中后期，以冬季地表增温覆盖和重施肥为核心的高效栽培技术的推广应用，实现了早竹反季节栽培，产量明显上升，经济效益显著，成为产区农民经济收入的主要来源。但冰雪灾害也同样对早竹的生产造成严重的损害，2015年末的冰雪寒潮导致了大面积早竹折断、翻蔸，早竹笋产量明显下降，经济效益损失严重；冰雪灾害还会对植株和地下鞭根产生危害，给早竹后续生产力及生态系统恢复带来了巨大影响。野外踏查发现，在相近区域不同农户栽植的早竹林，其受灾程度差异较大。因此，对早竹林受灾情况进行系统调查，并分析早竹年龄、胸径、密度、建园历史及土壤理化性质等因素对竹林受损程度的影响，研究结果可准确评估冰雪灾害对早竹林的损害程度，并为早竹的灾后恢复和竹林的可持续经营提供科学依据。

1 研究区概况与方法

1.1 研究区概况

研究区域地处中亚热带向北亚热带过渡区，地理位置为119°40′～120°23′E， 30°09′～30°34′ N。境内温暖湿润，四季分明，光照充足，雨量充沛，年平均气温16.1℃，极端最高气温40.7℃，极端最低气温-11.8℃，一月平均气温3.9℃，七月平均气温28.3℃，相对湿度79.5%，年平均降水量1 509 mm，年平均日照时数1 527 h[13]。所调查早竹林样地土壤理化性质如下：平均pH值为4.9，碱解氮、有效磷和速效钾含量平均值分别为168.4，190.4，219.6 mg·kg-1，有机质平均含量为40.6 g·kg-1。

1.2 研究方法

1.2.1 野外调查与采样 根据余杭区早竹的分布特点，在全面踏查的基础上，在早竹分布的4个乡镇共设调查样地34个，每个样地面积5 m×5 m。于2016年3月3日至7日，在样地内进行每株检尺，按健康竹、断裂竹、翻蔸竹等3类记录其胸径和年龄，同时调查建园历史、经营状况、农户施肥、林地管理措施等。同时在样地4个角的位置，分别采集表层(0～30 cm )土壤样品，将其混合，然后采用四分法分取样品1 kg左右，带回室内。

1.2.2 分析方法 样品在实验室自然风干后，用木棒压碎挑出草根、砾石等杂物，研磨过2 mm或0.25 mm 尼龙筛，备用。pH值用酸度计法(水土质量比为2.5∶1.0)；有机碳采用重铬酸钾-硫酸外加热法；碱解氮采用氮解扩散法；有效磷用盐酸-氟化铵浸提-钼锑钪比色法；速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[14]。

2015年11月15日至2016年4月15日余杭区早竹重点分布区径山镇、黄湖镇、瓶窑镇及余杭街道的降雪量、最低气温等气象资料由余杭区气象局提供。

1.2.3 数据处理 试验数据采用利用Excel 2003进行数据统计、相关性分析和作图，用SPSS 18.0系统进行方差分析，并采用Duncan’S新复极差法(LSR)在0.05水平下进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 余杭区冰雪灾害气象情况

2015年12月至2016年2月，早竹重点分布乡镇共发生8次降雪(图1)，降雪量在43.6～59.3 mm，其中以2015年12月5日的降雪量为最大(21.6～23.1 mm)。不同乡镇降雪量大小表现为瓶窑镇>径山镇>黄湖镇>余杭街道。

2015年11月至2016月2月，早竹重点分布乡镇最低温度为0℃以下的天数达39 d，其中有11 d的最低温为-4℃以下(图2)。以2016年1月25日的气温为最低(-9.8～-11.5℃)，其中以黄湖镇的温度为最低，接近历史最低温度水平。

图1 余杭区早竹重点分布乡镇的降雪量Fig.1 The snowfall in the key villages and towns planting Ph. praecox f. Prevelnalis in Yuhang District

2.2 冰雪灾害对早竹林的损害情况

竹林受冰雪灾害的影响，产生了不同类型的损害，主要灾害类型有弯曲、断裂和翻蔸。本研究调查时间为3月初，由于冰雪融化后，雪压弯曲竹已恢复直立状态，因此该种灾害类型在调查中并未发现。调查结果如图3所示。从图中可知，冰雪灾害对早竹林造成了较为严重的危害，受损竹比例达17.5%，其中翻蔸竹占12.0%，断裂竹占4.5%。

图3 调查地早竹林受害情况Fig.3 The damage of the Ph. praecox f. Prevelnalis forests under investigation

2.3 年龄与胸径对早竹受灾程度的影响

年龄对竹子秆部的物理性质有较大影响，随着竹子的生长，竹秆内含物逐渐填充，竹秆纤维素含量、密度和力学强度随着变化，其抗逆性能也有所不同。本研究对受损早竹的年龄进行分析，结果如图4所示。从图中可知，断裂损害主要发生在1年生早竹，占全部断裂竹的66.6%，显著高于其它年龄段。翻蔸损害在4个年龄段之间没有差异，分别占全部翻蔸竹的21.6%～27.0%。

竹秆纤维素含量和密度在不同胸径竹子间有所不同，从而影响其力学性能和抗逆强度。受损早竹在不同胸径间的分布情况如图5所示。从图中可知，随着胸径的增大，断裂竹逐渐增多，胸径为4.0～5.0 cm的早竹最容易发生断裂损害，占全部断裂竹的61.5%，胸径大于5.0 cm以上的早竹不再发生断裂。随着早竹胸径的增粗，翻蔸受害比例先增加而后降低，胸径为3.0～4.0 cm的早竹最容易引起翻蔸，占全部翻蔸竹的45.9%。

2.4 建园历史与密度对早竹受灾程度的影响

现有早竹林一般是通过人工栽植而成的，不同建园历史早竹林的受灾情况如图6所示。随着建园历史的延长，早竹受灾(包括断裂和翻蔸)程度越高，早竹受害比例与建园历史具有极显著相关性 (P<0.01)。从图7可以看出，竹林密度与早竹受灾程度的相关性不显著(P>0.05)。

2.5 土壤理化性质对早竹受灾程度的影响

植物的生长有赖于土壤提供的物质和环境条件。植物根植于土壤，从土壤中吸取生长所需的养料和水分；同时，土壤提供植物氧气、热量及良好的机械支持。早竹冰雪灾害的受损程度与土壤养分的相关分析表明，早竹受害比例与土壤碱解氮(图8)、有效磷(图9)之间呈显著性线性正相关 (P<0.05)，与土壤速效钾(图10)的关系为显著性负相关(P<0.05)，与土壤有机质(图11)、pH值(图12)的关系为二项式显著相关(P<0.05)。

图4 不同年龄早竹的受害比例Fig.4 The damage rate of the Ph. praecox f. Prevelnalis at various age

图5 不同径级早竹的受害比例Fig.5 The damage rate of the Ph. praecox f. Prevelnalis at various DBH classes

图6 早竹建园历史与受灾程度的相关性Fig.6 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. Prevelnalis and its planting history

图7 早竹林密度与受灾程度的相关性Fig.7 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. Prevelnalis and its density

对影响早竹受损的环境因进行了T检验(表1)，从表中可知，此次雪灾下，早竹的建园历史、立竹密度及土壤pH、碱解氮、有效磷、速效钾对早竹受损率有极显著或显著影响，而立竹密度对早竹的受灾状状况影响不明显。

表1 各因子对早竹林受损率的T 检验

图8 早竹林土壤碱解氮含量与受灾程度的相关性Fig.8 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. Prevelnalis and available N in the soil

图9 早竹林土壤有效磷含量与受灾程度的相关性Fig.9 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. Prevelnalis and available P in the soil

图10 早竹林土壤速效钾含量与受灾程度的相关性Fig.10 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. prevelnalis and available K in the soil

图11 早竹林土壤有机质含量与受灾程度的相关性Fig.11 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. prevelnalis and organic matter in the soil

图12 早竹林土壤pH值与受灾程度的相关性Fig.12 The relationship between the damage rates of the Ph. praecox f. prevelnalis and soil PH value

3 讨 论

2015年的冰雪灾害对早竹林破坏严重，翻蔸与破裂折断竹达17.5%，对早竹林生态系统影响较大。冰雪灾害对竹林的损害具有极其的复杂性[15]，体现在生物学特性参数、环境因子、经营管理措施等多因素的综合影响[6]。

早竹生长发育比较特殊，早竹笋萌发的基径决定了新竹的胸径，胸径大小显著影响着早竹抵抗冰雪灾害的能力。随着胸径的不断增粗，早竹受害比例先增加而后降低，3.0～4.0 cm的早竹占全部翻蔸竹的45.9%，4.0～5.0 cm的早竹占全部断裂竹的61.5%，呈现明显的偏正态分布趋势(图5)。相关研究也表明，即随着毛竹径级的增加，受害株数先增加而后减少[9,11]。这主要是小径阶的早竹位于竹冠层的下部，受上部竹冠的保护，可免受冰雪直接覆盖，受灾程度也小；而胸径大于5.0 cm以上的早竹，一般生长旺盛，抵抗冰雪灾害的能力相对较强，在调查过程中没有发现断裂竹的发生；同时这部分早竹在整个竹林生态系统中所占的比例较少，因此受害早竹比例也小，仅占全部翻蔸竹的10.8%(图5)，故不是受灾的主体。

随着竹龄的增加竹材的强度和抗逆性增加，冰雪灾害对不同年龄早竹造成的损害程度不一。本研究结果显示，1年生早竹断裂损害占全部断裂竹的66.6%(图4)，这与何虎[16]对毛竹的研究结果相似，即嫰竹(I度竹)受损比例最大，占受损毛竹的50.7%；苏文会等[7]研究也表明，随着年龄的增大毛竹受雪压损害的程度略有降低。这主要是1年生早竹木质化程度不高，易于受损。

立竹密度影响着立竹的形态结构，不同的密度对雪灾的耐受能力有所不同。早竹林冰雪灾害的损害程度与立竹密度之间相关性并不显著，密度17 500～35 000株·hm-2，这与方栋龙的研究结果相似，即毛竹受害率和立竹度之间没有显著性相关[10]，有研究则表明高立竹度样地毛竹受损率是低立竹样地的1.9倍[7]，另外的研究则显示低密度毛竹林损伤率是高密度的3.3倍[17]，这可能是不同区域、不同立地条件、雪灾大小等因素造成的差异。当遇小雪灾时，大的立竹度使得林内空隙小，毛竹枝梢受雪压下垂时相互支撑，抗性增强，但遇到大雪灾时，密度大的竹林由于搭棚现象，强壮竹会因为其他竹的压迫而超过其承受力而受损，灾情加重[18]。

土壤质量的好坏影响着早竹鞭根系统的发育和地上部分叶、枝、秆的生长，从而影响着早竹林生态系统的稳定性和对冰雪灾害的抗性。早竹林冰雪灾害的损害程度，随着建园历史的延长而增大(图6)，随着土壤碱解氮、有效磷含量的提高而加剧(图8，9)，但随着pH值和速效钾含量的升高而减轻(图10，12)。李艳红研究也表明，长期集约经营的早竹林遇冰雪灾害时容易造成番蔸、断裂等损害[19]。早竹经营过程中化肥用量超过3 t·hm-2·a-1，增温覆盖材料达40 t·hm-2·a-1，长期的不合理施肥，导致土壤理化性质发生剧烈的劣变，如土壤酸化严重[20]、生理毒性铝含量增加[21]，氮磷的大量盈余和土壤养分失衡等负面效应[22]。土壤质量的退化，加剧了早竹林的衰退程度，如竹鞭变黑、烂鞭严重、地下鞭系明显上浮、竹秆壁厚度减少、木质化程度降低等[19]，从而降低了早竹林生态系统的稳定性，降低了抵抗冰雪灾害的能力。如前所述，随着早竹集约经营(建园)历史的延长，土壤氮、磷含量明显提高，pH值显著下降，而早竹林的受损害程度则进一步加剧。

早竹林地土壤质量的劣变，导致受损害程度的加剧，因此减量配方施肥，平衡土壤养分是提高早竹林抗性的有效途径。建立以农户为单元的早竹林土壤养分信息系统，根据土壤养分现状和早竹的需肥规律，实行测土配方施肥，减少化学肥料的施用量，提高养分利用率，促进早竹健康、稳定生态系统的形成，降低冰雪灾害的发生，提高竹林的可持续经营。

4 结 论

2015年冬天的冰雪灾害造成余杭区早竹林中17.5%的植株翻蔸或断裂；早竹受害比例在不同胸径间呈现偏正态分布，3.0～4.0 cm的翻蔸竹占45.9%，4.0～5.0 cm的断裂竹占61.5%；1年生断裂竹占66.6%；随着建园历史的延长，土壤氮、磷含量明显提高，pH值显著下降，早竹林的受损害程度明显加剧，早竹受害程度与建园历史、土壤碱解氮、有效磷含量呈显著正相关，而与土壤速效钾和pH值的负相关性也达显著水平(P<0.05)。土壤质量劣变加剧了早竹冰雪灾害的发生，减量配方施肥，平衡土壤养分是提高早竹林抗性的有效途径。

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The Frozen and Snow Damage toPhyllostachyspraecoxf.Prevelnalisand Its Influencing Factors in Yuhang District, Hangzhou City

LIU Jun1, XU Hao1, LIU Huan2

(1.Hangzhou Yuhang Forestry Station, Hangzhou 311100, Zhejiang, China;2.College of Environment and Resources, Zhejiang A & F University, Linan 311300, Zhejiang, China)

The frozen and snow damage toPhyllostachyspraecoxf.Prevelnalisand its influencing factors in Yuhang District, Zhejiang Province in the winter of 2015 were studied. The results showed that the snow disaster destroyed the bamboo forests seriously, and resulted in a damage rate of 17.5%, including a lodging rate of 12.0% and a broken rate of 4.5%. The 1-year-old bamboos with DBH of 4.0～5.0 cm were easy to be broken, while and those with DBH of 3.0～4.0 cm were prone to lodging. The damage rate was positively correlated with planting history, content of available N and P (P<0.05), negatively correlated with available K and pH of the soil (P<0.05), and binomially correlated to the soil organic matter (P<0.05). It was not significantly correlated with the density of bamboos. Soil quality deterioration exacerbated the frozen and snow damage. Thus, to balance soil nutrient through formula fertilization was an effective way to increase the resistance of the bamboo forests.

Yuhang district;Phyllostachyspraecoxf.Prevelnalis; Frozen and snow disasters; Damage rate; Impact factor

2016-05-28

科研项目：杭州市农业与社会发展科研项目“早竹林冰雪灾害应对与生产恢复关键技术研究与示范”(2016)

刘军(1961-)，男，浙江余杭人，高级工程师，从事林业科技研究与推广工作。E-mail：2602519333@qq.com