杉木是我国南方栽培面积最大, 用途最广的用材树种。随着国民经济的发展, 人为砍伐杉木过度, 致使目前杉木资源日益紧缺, 天然杉木林越来越少。杉木纯林连栽又带来难以克服的地力衰退等问题, 而且生产出来的杉木小径材偏多, 大径材很少, 难以满足当前国民经济发展的需要(俞新妥, 1997)。目前杉木经营应该找出一个较好的模式, 以利培育大径材, 达到更好的经济效益。毛竹生长快, 产量高, 用途广, 效益大, 引起广大经营者和有关专家的关注(吴炳生, 1984; 郑郁善, 1998; 周建武, 1985; 胡余超 1990;郑郁善, 1998)。福建省自然地理条件优越, 毛竹资源丰富, 发展竹业生产具有明显优势和巨大潜力。杉木毛竹混交林已有悠久的经营历史, 而且具有一定的规模, 但由于经营粗放, 没有发挥出混交林应有优势(郑郁善, 1998; 1997;Zheng Yushan, 1997; 郑郁善, 1997)。通过对杉木毛竹混交林中的毛竹地下鞭根结构进行研究, 选择合理经营模式, 为经营杉木毛竹混交林提供理论依据。

1 试验地概况

试验地设在戴云山脉西北面, 位于东经117°48′~118°36′, 北纬25°48′~26°24′, 即福建省尤溪县包溪采育场, 属亚热带大陆性和海洋性季风气候, 年均降雨1460~1780 mm, 年平均蒸发量1327 mm, 年相对湿度83%左右, 年均温18.9℃, 年日照时数1765 h, 无霜期299~333 d。平均海拔高度670~780 m, 平均坡度为30°。母岩为朱罗纪下统陆相盆地岩浆岩; 土壤为红壤, 低山带长坡中部立地类型组, 低山带长坡中部中厚腐立地类型, 质地为壤土, 土层深度 > 1.5 m, A+AB层 > 25 cm。原林分为阔叶树毛竹混交林, 1974年在皆伐迹地上营造杉木纯林, 后随毛竹鞭萌发长笋形成杉木毛竹混交林。林下植被丰富, 有五节芒(Miscanthus floridulus)、柃木(Eurya japonica)、岗柃(Eurya groffii)、阔叶若竹(Indocalamus latifolius)、山苍子(Linderx cubeba)、五叶木通(Akebia quinata)、黄瑞木(Adinandra millettii)、金樱子(Rosa laevigata)、拔葜(Smilax china)、观音座莲(Angiopteris fokiensis)、李白(Diplopterygium glaucum)、芒箕(Dicranopteris pedata)、算盘子(Glochidion puberum)等杂灌、草本植物。

2 试验方法

试验地于1974年造林时以杉木密度为设置标准, 采用随机区组法设置固定试验地, 毛竹密度以最适生长状态保留为准。在杉木毛竹混交林中按杉木密度设置标准地21块, 每块标准地面积为25.8 m×25.8 m, 分别为毛竹纯林(A)、杉木密度分别为300株/hm² (B)、600株/hm² (C)、900株/hm² (D)、1350株/hm² (E)、1800株/hm² (F)和2100株/hm² (G)的杉木毛竹混交林。共7个处理, 3个重复。整地、挖穴、造林、幼林抚育和成林管理按常规实施。在每个标准地选择有代表性部位挖掘1个2 m×2 m的小样方, 深度至无竹鞭和无根系为止, 自上而下每20 cm分为1层, 每层中竹鞭按幼龄鞭、壮龄鞭、老龄鞭分别量鞭长, 称鞭重, 测定鞭径、节数、侧芽(分壮、弱芽)的数量、分岔类型、冬笋数、竹鞭生长方向, 并称各层鞭根重等。

3 结果与分析 3.1 竹鞭数量及其垂直分布规律

竹鞭构成毛竹地下结构的主要组成部分。杉木密度在0~1350株/hm²时毛竹竹鞭长、鞭重随着密度加大而增大, 其中杉木密度为900~1350株/hm²毛竹竹鞭长、鞭重较大, 最大为杉木密度为1350株/hm²的林分。杉木密度1350株/hm²时毛竹总鞭长40320 m/hm², 当杉木密度为2100株/hm²时竹鞭长最小为25701 m/hm², 与杉木密度1350株/hm²相比, 减少36.3%。壮龄鞭占地下结构的大部分, 各模式中壮龄鞭占了65.2%以上, 随杉木密度的变化, 壮龄鞭比例又呈逐渐增大的规律变化。杉木密度900~1350株/hm²时, 壮龄鞭比例最大; 杉木密度再增大时, 壮龄鞭比例又呈下降趋势, 而相应的老龄鞭所占比例则随杉木密度的增大而减小。幼龄鞭比例当杉木密度在900~1350株/hm²时最大。说明一定密度(900~1350株/hm²)的杉木可促进毛竹地下结构的更新, 使其结构趋向合理化, 林分具有更大活力; 在鞭重上也体现出与鞭长相类似的规律; 不同模式林分中各年龄鞭径大致相似(表 1)

3.2 竹鞭纵向分布

竹鞭分布深度受林地土壤厚度和经营状况的影响, A+B层土壤深厚和土层疏松的土壤更有利于竹鞭向纵深发展, 形成良好的分布。竹笋个体随竹鞭深度的增加而增大, 竹鞭分布的加深, 使得竹根吸收养分空间加大, 有利于毛竹抽笋养竹(周建武等, 1985)。从表 2看, 毛竹竹鞭大多分布在0~40 cm土层中, 总鞭长占了92.8%~95.2%, 而0~20 cm土层更是竹鞭密集, 约有60%的竹鞭分布其中。随着杉木密度的增加, 表层土壤杉木根系大量分布, 毛竹根系向深层土壤方向发展, 0~20 cm土层竹鞭鞭长所占比例逐渐减少, 20~40 cm和40 cm以下两层鞭长所占比例逐渐增加, 可见杉木会促进毛竹根系向土壤深层延伸。平均鞭长随杉木密度增加而减少, 这是由于毛竹竹鞭遇到杉木根桩时无法穿越, 便导致岔鞭萌生, 鞭段数增加, 平均鞭长减小。在杉木密度为300~900株/hm²时, 鞭长减幅并不明显, 而到密度为1350株/hm²时, 才明显下降剧烈。杉木一定程度上阻止了毛竹鞭的伸长生长, 促使毛竹营养物质在鞭中积累, 使得毛竹鞭径增大, 但杉木密度过大时, 反而会使毛竹鞭径变小。当杉木密度为600~1350株hm²时, 其鞭径大于毛竹纯林, 有利于毛竹抽笋长竹(表 2)。

3.3 竹鞭蔓延 3.3.1 竹鞭分岔类型

分单侧单岔、单侧多岔、双侧单岔和双侧多岔几种。混交林中多为单侧单岔, 少数双侧单岔和双侧多岔, 幼鞭基本上不分岔。在不同密度杉木林下竹鞭分岔情况基本相同, 分岔数随杉木密度增加而增加。侧芽因受鞭梢顶端优势的抑制, 往往处于休眠状态。一旦鞭梢被折断, 其附近的侧芽很快就萌发形成新鞭, 如竹鞭与杉木蔸相遇, 无法穿越甚至折断, 便不再延伸(表 3)。

3.3.2 鞭芽特征

毛竹鞭节上有许多侧芽, 芽随时间变化而改变其形态, 发育良好的形成壮芽, 发育不良的形成弱芽。不同模式的林分中, 毛竹抽芽能力不同。据表 4可见杉木毛竹混交林比毛竹纯林各指标都高, 杉木密度为1350株/hm²林分壮芽数达到271253个/hm², 比毛竹纯林多了72498个。冬笋数所占比例则是杉木密度为900~1350株/hm²的杉木毛竹混交林大于其它模式林分。由以上分析可见, 杉木在一定程度上能够促进毛竹出笋。

4 小结与讨论

杉木毛竹混交林中, 毛竹地下竹鞭鞭长随着杉木密度的增加呈正态分布趋势。在一定密度范围内, 随着杉木密度增大, 毛竹鞭长增加, 当杉木密度超过了1350株/hm²时, 反而随密度加大而鞭长量减短。当杉木密度为2100株/hm²以下时, 竹鞭长比纯林减少了18743 m/hm², 减幅达9.4%。毛竹竹鞭鞭重具有同样的规律变化。

随着杉木密度的增加, 地下结构中毛竹壮龄鞭比例明显先加大, 后又减少, 幼龄鞭比例均比毛竹纯林的大, 表明一定密度(900~1350株/hm²)杉木能够促进毛竹地下结构的优化、更新。

竹鞭大多分布在0~40 cm的土层中, 鞭长、鞭重所占比例分别为92.8%~95.2%和95.4%~93.3%, 其中0~20 cm层是竹鞭密集分布层, 其比例均达到了60%左右。随着杉木密度的增加, 竹鞭向纵深处拓展, 0~20 cm层鞭长、鞭重所占比例减少, 20~40 cm、40 cm以下两层所占比例增加。

杉木密度900~1350株/hm²时的混交林壮芽、弱芽、冬笋数数量都比毛竹纯林大, 壮芽比例也高。随着杉木密度加大, 壮芽比例也加大, 杉木密度超过1350株/hm²时, 壮芽比例反而减少。

杉木根系延展性不大, 分布幅度小, 有足够范围可供毛竹鞭系生长, 而且毛竹的速生性、早郁闭, 可以提高杉木的成活率。营造杉木毛竹混交林, 可以改良林地土壤, 节约劳动资金, 同时可以生产出杉木大径材, 满足人民生活需要。毛竹成林后, 可以逐年收获, 经济价值高, 达到以短养长的目的。

19年生杉木根系分布水平约有3~5 m, 垂直根系深达0.6~1.5 m, 进入成熟期的杉木根系生长趋于缓慢, 并无多大能力向外拓展, 即每株杉木根系所占面积7.07~19.63 m²。培养杉木大径材为目的的杉木林分, 19年生时密度大约在900~1350株/hm², 杉木根系所占面积不大, 还有一定的土壤空间没有被利用, 而毛竹根系以地下竹鞭的拓展来扩大分布, 可以充分利用杉木根系的空间。杉木蔸周围杉木根系较密集的地方, 毛竹竹鞭明显减少, 表明毛竹和杉木具有较大的互补性。杉木毛竹混交林能促进根系向下拓展, 增加了对林地的改良作用, 扩大了杉木毛竹的吸收空间。毛竹每两年换1次叶, 所以每年都有一定数量的树枝落叶返回土壤中, 能够改良林地土壤, 增加肥力。但杉木密度再加大时, 毛竹利用空间大量减少, 竹鞭减少比较剧烈。所以营造杉木毛竹混交林要注意控制杉木密度。

目前为了培养出杉木大径材, 一般采用低密度(2505株/hm²)植苗造林, 以后再进行逐步间伐至密度为900~1350株/hm², 主要是为了杉木能早日郁闭, 形成林内小气候。而营造杉木毛竹混交林, 可以弥补以上缺陷。因为毛竹是生长极快的树种, 如果用母竹造林, 则在3~5年就可成林。