毛金竹生物量模型研究

孟 勇，李美群，薛 强，王二喜，杨 明，艾文胜，胡 伟

（1. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004； 2. 桃江县林业局，湖南 桃江 413400；3. 攸县林业局，湖南 攸县 412300）

毛金竹生物量模型研究

孟 勇1，李美群1，薛 强2，王二喜3，杨 明1，艾文胜1，胡 伟1

（1. 湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004； 2. 桃江县林业局，湖南 桃江 413400；3. 攸县林业局，湖南 攸县 412300）

通过设立标准地和选取标准竹对毛金竹秆高、胸径、生物量等因子进行调查，分析其生物量与胸径、秆高等林分因子的相互关系，应用多种数学模型对其生物量进行统计分析，建立各器官生物量与胸径、秆高等因子间的数学模型，为毛金竹丰产林培育技术研究提供理论依据。

毛金竹；生物量；数学模型

植物在生长发育过程中通过不断优化生物量分配格局来提高适合度以适应环境的变化［1-3］。植株构件因子与生物量关系及由此形成的生物量分配格局是自身遗传因素、环境压力及自然选择共同作用的结果［4-6］。植物生物量也是衡量植物光合作用和干物质积累能力的重要指标，其在不同器官上的分配量与植物的经济价值密切相关［7］。生物量模型在一定程度上反映和表达了树木各组分生物量与测树因子之间的内在关系，进而可用树木易测因子的调查数据来估测其生物量［8］。

毛金竹（Phyllostachys nigra var.henonis）是长江流域广泛分布的优良笋用竹种，具有分布广、耐寒、耐瘠薄、笋味鲜美等特点［9-10］。近年来，包括毛金竹在内的小竹笋越来越受到消费者的青睐，市场供不应求。为更好经营毛金竹，合理评价毛金竹林分生产力，有必要开展毛金竹生物量研究。本研究通过样地调查，选取毛金竹标准竹并测量其生物量，通过回归分析建立毛金竹各器官生物量模型。从而可以利用模型计算毛金竹单株生物量和林分产量，为科学合理经营毛金竹林提供理论依据。

1 研究区概况

研究区位于湖南省炎陵县策源乡梨树洲村（113°59'03'' E，26°20'34'' N），地处湖南省东南部、罗霄山脉中段、井冈山西麓，海拔 1 530 m，属中亚热带季风湿润气候，年平均气温在 12.1～17.2℃ 之间，平均降雨量 1 761.5 mm，无霜期 288 天。研究地集中连片竹林面积 130 hm2以上，绝大部分属于只挖笋而放任不管的粗放经营类型的低产竹林，竹林平均立竹度为 17 800 株/hm2，平均胸径 2.69 cm，土层厚度 80 cm 以上。

2 研究方法

2.1 标准地设置及调查

2017 年 7 月，在炎陵县策源乡梨树洲村毛金竹林中，选择具有代表性地点设置 6 个 6 m×6 m的标准地。在标准地中进行每株检尺，每竹调查胸径、秆高、枝下高、冠幅、年龄以及最邻近竹株的株距，根据调查结果计算标准地内毛金竹平均胸径，根据平均胸径选择标准竹，要求所选标准竹的胸径与林分均值误差不超过 5%，共选择标准竹 16 株。首先调查每株标准竹半径 120 cm 范围内邻近竹的胸径、株距，再将标准竹伐倒，测量标准竹胸径、秆高、枝下高、冠幅以及秆、枝、叶鲜重，随机选取标准竹不同部位秆、枝、叶样品带回实验室测定含水率。挖取标准竹地下竹篼、竹根，洗净、晾干后称重，再带回实验室测定含水率。其它径阶竹株调查方法与标准竹调查方法相同。

2.2 数据处理

将获取的数据用 Excel、SPSS 13.0 进行数据处理与分析，建立毛金竹生物量数学模型。

3 结果与分析

3.1 毛金竹各器官生物量及分配特征

对毛金竹标准竹数据进行整理、分析，结果显示，毛金竹全株重 1.57 kg/株，其中地上部分为 1.43 kg/株，占全株重的 91.37%，地下部分为 0.14 kg/株，占全株重的 8.63%。各器官生物量占比分别为：竹秆 65.92%、竹枝 14.93%、竹叶10.52%、竹篼 4.24%、竹根 4.39%。可见，毛金竹地上部分生物量远大于地下部分，地上部分竹秆占比最大，其次为竹枝和竹叶，地下部分竹篼和竹根生物量相当。

3.2 毛金竹各器官生物量相关性分析

对毛金竹标准竹各器官生物量及相关因子进行相关性分析（见表 1），由表 1 可知：毛金竹各器官生物量与毛金竹胸径、秆高和邻近竹株之间有一定相关关系，表现为胸径与秆高、秆质量、枝质量、叶质量、根质量、地上生物量、地下生物量、全株生物量之间有显著正相关关系，秆高与胸径、枝下高、秆质量、叶质量、地上部分生物量、全株生物量之间有显著正相关关系。毛金竹邻近竹（标准竹冠幅范围内的竹株，半径r=90 cm）平均株距与竹叶质量、地上生物量之间有显著正相关关系，表明毛金竹种内竞争较强烈，在生产中应维持竹林合适的立竹度和均匀度以提高竹林生产力。

表1 毛金竹各变量之间的相关矩阵Tab.1 The matrix of correlation coefficient between two organs of Phyllostachys nigra var.henonis

3.3 毛金竹各器官生物量模型的回归分析

以毛金竹标准竹和其它径阶竹株调查数据为基础，选用下列相关模型对毛金竹各器官生物量进行回归分析：W＝aDb，W＝abD，W＝a＋bD＋cD2，W＝aD＋bH＋c，W＝cDaHb，W＝aD2Hb，W＝a＋bD，W＝aebD，其中 W 为生物量，D 为胸径，H 为秆高，a、b、c 为参数［11-13］。以决定系数对相关模型进行对比分析选出最佳数学模型［14-16］，将最佳数学模型列于表 2。由表 2 可知，竹秆生物量模型拟合精度最高，其次是地上部分和总生物量模型，竹枝、竹叶和地下部分生物量模型拟合精度较低。

表2 毛金竹各器官生物量模型Tab.2 The mathematical models of various organs of Phyllostachys nigra var.henonis

3.4 毛金竹林生物量估算

根据样地调查数据计算不同径级毛金竹平均胸径，利用生物量数学模型，将各径级的胸径值套用数学模型可计算出各径级对应的各器官生物量，进而可计算出毛金竹林单位面积平均生物量，结果见表 3。从表 3 可看出，共调查样地 216 m2，样竹 384 株，利用生物量数学模型估算毛金竹林单位面积秆质量为 1.931 kg/m2，单位面积地上生物量为 2.677 kg/m2。

表3 毛金竹林生物量估算Tab.3 The estimate of biomass of forest of Phyllostachys nigra var.henonis

4 结论与讨论

毛金竹各器官生物量表现为竹秆＞竹枝＞竹叶＞竹根＞竹篼，地上部分生物量占 91.37%，地下部分生物量占 8.63%，地上部分生物量远大于地下部分。与苦竹各器官生物量分配中［17］，其枝叶生物量与根蔸生物量相当的情况有所不同，毛金竹枝、叶生物量明显大于根、蔸生物量，表现为养分吸收器官生物量占比偏低，人为取样误差有一定因素，另外可能是竹林受外部环境因素影响，根系生长状况不佳。毛金竹胸径与除竹篼以外的其它各器官生物量之间均有显著正相关关系，秆高则与秆质量、叶质量、地上部分生物量、全株生物量之间有显著正相关关系。邻近竹株距与标准竹竹叶质量、地上生物量之间也有显著正相关关系，表明，毛金竹个体与邻近竹株之间竞争较强烈，在生产中应维持竹林合适的立竹度和均匀度以提高竹林生产力。利用生物量数学模型估算毛金竹林单位面积秆质量为 1.931 kg/m2，单位面积地上生物量为 2.677 kg/m2。

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Study on the biomass model of Phyllostachys nigra var.henonis

MENG Yong1，LI Meiqun1，XUE Qiang2，WANG Erxi3，YANG Ming1，AI Wensheng1，HU Wei1
（1. Hunan Academy of Forestry，Changsha 410004，China；2. Forestry Bureau of Taojiang County，Taojiang 413400，China；3. Forestry Bureau of Youxian County，Youxian 412300，China）

After establishing the standard sample plots and selecting the standard sample bamboos in the growing zones of Phyllostachys nigra var.henonis，its items such as height and DBH and biomass of Phyllostachys nigra var.henonis have been measured.The correlation between the factors of biomass and stand factors such as DBH，height was analyzed.And the model of biomass of Phyllostachys nigra var.henonis are simulated with various mathematical models.The mathematical model was established between the biomass of various organs and height，DBH of bamboo stands.It will provide theoretical basis for the study of the cultivation technique of high-yield bamboo forests.

Phyllostachys nigra var.henonis；biomass；mathematical model

S 795.7

A

1003-5710（2017）05-0035 -03

10.3969 / j.issn. 1003-5710.2017.05.007

2017-07-16

“十三五”国家重大研发计划课题研究任务（2016YFD060090105）

孟 勇（1984-），男，江苏省连云港市人，硕士研究生，助理研究员，主要从事竹林生态、竹林培育研究

艾文胜，研究员；E-mail：aiwensheng@163.com

（文字编校：龚玉子）