劉祥超，李 鋼，張由松，石 鑫，王 冉，陸芳春

（1.浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020；

2.浙江省水利河口研究院，浙江 杭州 310020）

1 問題的提出

毛竹是當(dāng)前開發(fā)強(qiáng)度與經(jīng)營價(jià)值最高的竹種。毛竹經(jīng)營在一些山區(qū)成為農(nóng)民收入的重要支柱[1]。毛竹林對(duì)提升森林碳匯，改善區(qū)域氣候也具有重要意義[2]。毛竹因其生長快、產(chǎn)量高、固碳強(qiáng)、采伐頻率高等特點(diǎn)而成為理想的森林碳匯植物[3]。因此，毛竹林的發(fā)展不僅受到政府部門的重視，也受到研究者們的關(guān)注。例如，有學(xué)者對(duì)毛竹林的栽培技術(shù)[4]、施肥方式[5]、覆蓋措施[6]等進(jìn)行研究。在土壤性質(zhì)方面，范少輝等[7]研究不同經(jīng)營時(shí)間的劈草、施肥、灌水毛竹林的土壤性狀，并得出經(jīng)營措施對(duì)土壤性質(zhì)具有重要的影響。高志勤等[8]采用定點(diǎn)采集樣品法，研究相似經(jīng)營措施條件下墾復(fù)毛竹純林、未墾復(fù)毛竹純林土壤速效養(yǎng)分的變化情況，得出毛竹、木荷混交林土壤養(yǎng)分狀況總體優(yōu)于毛竹林，墾復(fù)毛竹林最差。目前，由于毛竹林的不合理開發(fā)利用，其可持續(xù)經(jīng)營發(fā)展面臨較大困難。其中，毛竹林長期生產(chǎn)的土壤肥力研究是學(xué)者們關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容之一，也是經(jīng)營技術(shù)上需要攻克的難題。鑒于安吉縣毛竹林經(jīng)營方式和結(jié)構(gòu)類型，本研究在安吉縣杭垓鎮(zhèn)選擇典型的毛竹林采集土壤樣品，并進(jìn)行土壤性質(zhì)分析評(píng)價(jià)，為該區(qū)域毛竹林的土壤質(zhì)量改善提供依據(jù)。

2 材料與方法

本研究在毛竹林地設(shè)置3種植被結(jié)構(gòu)配置模式，包括純毛竹林（PP）、林下配置灌木（PA）和林下配置灌草（AH），每種配置模式進(jìn)行3個(gè)重復(fù)。土壤樣品采取三點(diǎn)混合法，即在每個(gè)試驗(yàn)配置模式小區(qū)的上中下3個(gè)部位分別用土鉆取樣進(jìn)行混合，以混合樣品作為該配置模式的代表樣，并用于室內(nèi)分析。分析指標(biāo)包括土壤有機(jī)質(zhì)、土壤總氮、土壤速效磷、土壤速效鉀、pH值、陽離子交換量、風(fēng)土含水率以及黏粒含量。具體測(cè)試方法參見文獻(xiàn)[9]。

3 結(jié)果分析

3.1 毛竹樣地調(diào)查結(jié)果

根據(jù)3種毛竹林結(jié)構(gòu)配置試驗(yàn)區(qū)的植被調(diào)查結(jié)果（見表1）可以得出，配置灌草的毛竹林胸徑最大（5.03 cm），其次是純毛竹林地（4.96 cm），配置灌木的毛竹林胸徑最?。?.92 cm）。在郁閉度方面，3種毛竹林的郁閉度均較高，平均保持在0.75左右。毛竹平均立竹密度前2種類型林地基本控制在2 100 ～ 2 300株/hm2，而配置灌草的毛竹林平均立竹密度相對(duì)較高。對(duì)灌木的測(cè)定結(jié)果顯示，只配置灌木的毛竹林地楊桐生長較好，高度均在1.50 m以上，而配置灌草的毛竹林地楊桐生長相對(duì)緩慢，平均高度在0.87 m左右。楊桐的生長高度與初期配置有關(guān)，在初期種植時(shí)，為了不影響灌草配置中的草本生長，灌草配置中的楊桐選擇了個(gè)體相對(duì)較小的苗株進(jìn)行種植（同時(shí)灌木的苗株較草本有一定優(yōu)勢(shì)，以減少草本對(duì)灌木的影響），因此其長勢(shì)不如只配置灌木的楊桐。

表1 毛竹林地調(diào)查結(jié)果表

3.2 土壤理化性質(zhì)

表2反映了毛竹林地不同結(jié)構(gòu)配置下土壤理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果。從表2中可以得出，各項(xiàng)指標(biāo)（除pH外）均表現(xiàn)為AH配置（均值，下同）優(yōu)于PA配置（均值，下同），PA配置（均值，下同）優(yōu)于PP模式（均值，下同）。其中，AH配置的土壤有機(jī)質(zhì)含量比PA配置高14.71 g/kg，PA配置比PP模式高9.18 g/kg；土壤總氮含量方面，AH配置比PP模式高95%，PA配置也比PP模式高55%。對(duì)于速效養(yǎng)分來講，2種結(jié)構(gòu)配置模式對(duì)速效磷的改善具有十分明顯的效果，AH配置比PA配置分別高出PP模式120%和56%，對(duì)速效鉀也分別提高34%和12%。通過林下植被結(jié)構(gòu)配置后，土壤中的陽離子交換量也得到提高，AH配置和PA配置分別提高59%和39%。

表2 不同配置毛竹林地的土壤理化性質(zhì)表

在土壤物理指標(biāo)方面，風(fēng)干土含水率是土壤顆粒吸收空氣中水分的能力，該指標(biāo)體現(xiàn)了土壤膠體含量，可以在一定程度上反映林地土壤的抗旱能力。從測(cè)定結(jié)果可以看出3種配置的風(fēng)干土含水率均不高，但通過林地植被結(jié)構(gòu)配置后，特別是灌草結(jié)構(gòu)配置后，風(fēng)干土含水率提高15%。土壤黏粒是指粒徑小于2 pm的土壤顆粒，是土壤顆粒中最細(xì)小的部分，也是性質(zhì)最活躍的部分，對(duì)土壤的理化性質(zhì)有重要影響。不難看出，AH配置可以明顯（24%）提高土壤黏粒含量，PA模式可以在一定程度上（10%）提高土壤黏粒含量。

通過土壤理化性質(zhì)的分析可以得出，純毛竹林地采取林下配置灌木結(jié)構(gòu)、灌草結(jié)構(gòu)后，土壤的理化性質(zhì)得到改善，特別是通過灌草結(jié)構(gòu)配置后，毛竹林地的土壤理化性質(zhì)得到了明顯改善，其改善效果優(yōu)于灌木結(jié)構(gòu)配置的效果。

3.3 土壤質(zhì)量評(píng)估

3.3.1 主成分分析

本研究采用SPSS13.0軟件進(jìn)行各指標(biāo)的主成分分析，毛竹林土壤質(zhì)量指標(biāo)的主成分分析結(jié)果見表3。按照特征值大于1的原則，提取4個(gè)主成分，其累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到了85.19%，說明提取的4個(gè)相互獨(dú)立的主成分可以反映毛竹林土壤各指標(biāo)分量總變異的85%以上。其中，第1主成分方差貢獻(xiàn)率為30.8%，其主要綜合了土壤速效鉀、陽離子交換量以及黏粒含量的信息，這些因子載荷都大于0.6；第2主成分方差貢獻(xiàn)率為21.6%，主要綜合了pH值、風(fēng)干土含水率，因子載荷分別為0.840和0.608；第3和第4主成分因子中，分別綜合了土壤有機(jī)質(zhì)和土壤速效磷，因子載荷分別為0.879和0.693。

表3 土壤質(zhì)量質(zhì)量指標(biāo)的主成分因子分析表

3.3.2 土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)

土壤質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)采用土壤質(zhì)量指數(shù)法。首先是將各土壤指標(biāo)采用極差法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，再根據(jù)主成分分析得到各指標(biāo)的公因子方差，以公因子方差計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重（見表3），最后應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)中的加權(quán)綜合法計(jì)算土壤質(zhì)量指數(shù)SQI。毛竹林不同結(jié)構(gòu)配置模式的土壤質(zhì)量指數(shù)計(jì)算結(jié)果見圖1。

圖1 毛竹林不同結(jié)構(gòu)配置模式的土壤質(zhì)量指數(shù)圖

從圖1可以得出，毛竹林不同結(jié)構(gòu)配置模式的土壤質(zhì)量指數(shù)差異很大，土壤質(zhì)量指數(shù)的變化范圍在0.12 ～ 0.95。其中，PP模式的土壤質(zhì)量指數(shù)小于0.15，平均為0.13；PA配置的土壤質(zhì)量指數(shù)在0.42 ～ 0.49，平均為0.46；AH配置的土壤質(zhì)量指數(shù)在0.74 ～ 0.95，平均為0.82。3種毛竹林地的土壤質(zhì)量指數(shù)關(guān)系為AH配置＞PA配置＞PP模式。由此可見，通過毛竹林地植被結(jié)構(gòu)的配置，可以明顯提高毛竹林地的土壤質(zhì)量指數(shù)。

4 結(jié) 語

本研究通過在過度開發(fā)毛竹林地配置灌木、灌草模式的群落結(jié)構(gòu)，并經(jīng)過多年的植被結(jié)構(gòu)恢復(fù)后，采集毛竹林地不同植被結(jié)構(gòu)配置林地的土壤樣品，并測(cè)試相關(guān)指標(biāo)，利用主成分分析法研究植被結(jié)構(gòu)配置對(duì)土壤質(zhì)量指數(shù)的影響。研究結(jié)果表明，純毛竹林地土壤理化性質(zhì)比較差，通過灌木、灌草模式的植被結(jié)構(gòu)配置后，可以明顯改善土壤理化性質(zhì)和土壤質(zhì)量指數(shù)。其中，灌草配置模式對(duì)土壤性質(zhì)的改善作用大于灌木配置模式。