经营干扰对毛竹林土壤肥力及胸径分布的影响

胡可易，柳丽娜，李雪涛，金爱武

（1. 浙江省安吉县林业局，浙江 安吉 313300；2. 丽水学院，浙江 丽水 323000）

经营干扰对毛竹林土壤肥力及胸径分布的影响

胡可易1，柳丽娜1，李雪涛1，金爱武2*

（1. 浙江省安吉县林业局，浙江 安吉 313300；2. 丽水学院，浙江 丽水 323000）

以安吉不同经营模式的毛竹林为研究对象，分析经营干扰对毛竹林土壤肥力及毛竹胸径分布的影响。结果表明，笋竹两用林，经营程度高，产出量高，经营合理的竹林，肥力指数保持较高水平；材用林亦同，合理经营保持土壤肥力指数高。竹林胸径与土壤肥力指数相关性不显著，而与竹林经营有关，无论是材用林还是笋用林，在高强度的人工经营干扰下，只要保持合理的经营方式，均可以保持竹林土壤肥力的较高水平，且经过长期经营，笋用林与材用林毛竹胸径形成不同分布，笋用林比材用林整齐度高。

毛竹林；土壤肥力指数；胸径；最大熵原理

毛竹（Phyllostachys heterocycla cv. pubescens）是中国南方重要的经济生态型林种。毛竹林经营培育为竹农的增收致富起了重要的作用，为提高毛竹林的产量，各地竹农都在对其毛竹林进行不同程度的经营管理。胸径分布是林分结构的主要特征，它反映林分的生长状况、利用价值，在一定程度上代表了毛竹林的平均水平。了解竹林的胸径分布情况，能对竹林的生长态势有比较详尽的了解，为林业生产提供科学依据。一直以来，对于林木胸径分布模型的研究有很多，大多采用威布尔分布（Weibull Distribution）作为分布概率函数对胸径分布进行拟合，也可以用于描述毛竹林胸径分布。刘恩斌等[1]发现基于最大熵原理产生的概率密度函数更适宜描述毛竹林胸径分布，它除了具有明确的数学解析式外，还具有计算简单的特点。浙江省安吉县是著名的“中国竹乡”，毛竹林的经营管理程度较高，本文以安吉县受不同经营干扰影响的毛竹林样地为研究对象，分析毛竹林土壤肥力及根据最大熵原理产生的概率函数模的胸径分布情况，并试分析其形成原因。

1 研究区概况

浙江省安吉县（30° 27′ N，119° 24′ E）位于天目山北麓，处于中亚热带北缘，属亚热带季风气候，气候温和、雨水充沛、光照充足、四季分明；春季回暖快，夏季常高温，秋季来得早，冬季多严寒。境内地形起伏高差大，具有明显的垂直气候特征。年平均气温15.6℃，极端低温-17.4℃。年日照时数1 980 ～ 2 050 h，山区受山峰遮挡，日照时数略低。平均年无霜期206 d；年降水量在1 100 ～ 1 900 mm，年降雨量日140 ～ 170 d。阳光充足，雨量充沛，气候适宜毛竹的生长培育，是全国有名的竹乡。

表1 毛竹林样地基本情况Table 1 Conditions of sample plots

选取安吉县4个典型的毛竹林样地作为研究对象，分别位于昆铜长林垓（材用林为主，因为地处水源地，其竹林从未施肥，经营程度低，林下地被植物多）、章村河干村（材用林，过去5 a，施肥经营模式较统一，小年施肥，以施复合肥为主，施肥量平均750 kg/hm2，林下植被少量）、山川乡山川村（笋用林为主，小年施肥，以施复合肥为主，施肥量平均2 500 kg/hm2，少数农户同时施用有机肥，经营程度高，林内基本无其他植被）、杭垓唐舍村（以笋用林为主，小年施肥，以复合肥为主，施肥量平均2 500 kg/hm2，大多农户兼施有机肥，经营程度高，林内植被少）（表1）。

2 研究方法

2.1 样地调查

采用《样圆法》调查竹林情况。根据样地面积，分别在昆铜、章村、山川、杭垓确定30、39、21、35个样点，每个采样点布设3 ～ 5个样圆，样圆半径为3 m，样圆之间的间距大于5 m，调查样圆内竹株胸径、株数，估算每公顷竹林面积的竹林立竹量、胸径等情况。

2.2 土壤样品采集与分析

土壤样品采集时间2009年12月，分别在昆铜、章村、山川和杭垓毛竹林样地区内采集60、59、59和50个土样。采样间隔距离20 ～ 50 m，每个采样点采取Z形确定5个采样点，采集0 ～ 30 cm的土样，混合均匀，取混合样，带回实验室风干，并对样品的 pH值、全氮、速效氮、有效磷、速效钾、有机质含量进行测定。土样测定方法依据中华人民共和国林业行业标准LY/T 1210-1279-1999森林土壤分析方法：

土壤pH值：水土比5：1浸提，酸度计法；

土壤全氮：硒粉—硫酸铜—硫酸钾消化，半微量凯氏定氮法，全自动（FOSS）凯氏定氮仪；

土壤速效氮：碱解—扩散吸收法；

及时进行司法确认，为调解提供法治保障。调解协议效力的司法确认是当前诉调衔接机制中的关键环节，也是“枫桥经验”实践纳入法治轨道的必然要求。全市法院着力规范和细化司法确认程序，采取各种措施引导和保障当事人及时向法院申请对调解协议的司法确认，以增强调解协议的权威性和强制力。司法确认工作既给选择非诉途径化解矛盾的当事人吃了定心丸、为民间调解协议加了安全锁，也为基层矛盾的自我化解构筑了法治保障。

土壤有效磷：0.03 mol/L氟化铵—0.025 mol/L盐酸浸提，钼锑抗比色法；

土壤速效钾：1 mol/L乙酸铵浸提，火焰光度计法；

土壤有机质：重铬酸钾氧化—外加热法。

2.3 最大熵原理

毛竹胸径分布具有各种各样的概率分布形式，用常用的单一概率分布函数很难描述每个样地毛竹胸径分布规律，最大熵函数由于指数幂是多项式，所以具有统一的函数解析式，适用范围比常用的任意概率分布函数都广。刘恩斌等[1]基于最大熵原理推导出能最大限度的利用现有数据提供的信息分析毛竹胸径分布模型的测树因子概率密度函数解析式。其推导出的概率密度函数如下：

式中，f(x)为测树因子的概率密度函数，m为所用矩的阶数，λ0、λ1，…，λm为推导过程中使熵达到最大，添设的拉格朗日乘子。

2.4 数据处理

用Pasw Statistics 18.0对林地土壤养分含量进行描述性统计分析及求基于最大熵原理的胸径概率密度函数参数；用matlab.7.0绘制最大熵函数曲线。

3 结果与讨论

从表2中可看出，各样地 pH值为4.67 ～ 4.87，弱酸性；土壤有机质含量20.26 ～ 46.36 g/kg，样地间有机质含量差异较大；全氮含量1.63 ～ 2.69 g/kg，全氮含量水平普遍较高。有效磷含量除昆铜样地外，其余3个样地含量都在10 mg/kg以上，含量较高。速效钾含量最低38.04 mg/kg，最高83.23 mg/kg，属于中等，且样地间差异都较大。

表2 各样地毛竹林土壤养分含量Table 2 Contents of soil nutrient of sample plots

土壤肥力指数法是常用的一种定量化评价土壤肥力的方法。根据各样地土壤养分含量，计算土壤肥力指数。高志勤等[2]通过对不同层次毛竹林土壤肥力研究表明有机质、全氮、速效磷和速效钾已经完全能反映竹林土壤肥力情况。本文选取有机质、全氮、速效磷和速效钾4个因子计算不同经营模式毛竹林土壤肥力指数（Integrated Fertility Index，IFI）。

（1）有机质、全氮、速效磷、速效钾这些指标属于S型隶属度函数，肥力指标在曲线中的转折点取值见表3。根据隶属度函数（公式2）得到各养分因子的隶属度。

（2）再根据因子分析法中主成分法求出特征值和贡献率，确定3个主成分因子，并通过主要因子的荷载矩阵，得出各肥力指标的公因子方差，确定各指标的权重。

（3）根据得出样区内各采样点所在样地的土壤肥力指数，计算出各样区平均土壤肥力指数[3～5]。计算结果如表4。

借鉴前人对山地综合土壤肥力值划分等级[6]：高（＞0.4）、中（0.20 ～ 0.40）、低（＜ 0.20），评价4个毛竹林地土壤肥力指数，判定各样地的土壤肥力指数都较高，IFI(章村)＞IFI(杭垓)＞IFI(昆铜)＞IFI(山川)。结合毛竹林经营模式分析，山川毛竹林是笋用林为主竹林，施肥量大，产出量高，但肥力指数低；同为笋竹两用林的杭垓毛竹林，虽然竹林产出量大，但施肥量也大，且长期施用有机肥，相较与山川毛竹林较好的保持了土壤肥力产出量和施入量，使 IFI（杭垓）＞IFI（山川）；昆铜和章村毛竹林以材用林为主，昆铜经营管理程度低，产出量低，肥力指数也低；章村竹林产出量较笋竹两用林低，长期保持平衡施用复合肥，且林下植被较多，土壤肥力流失较少，土壤肥力保持较好，土壤肥力指数最高，IFI（章村）＞IFI（昆铜）。

表3 林地土壤S型隶属度函数曲线中转折点的取值Table 3 Values of turning point in S membership function of sample plots with different managements

表4 毛竹林样地土壤肥力指数Table 4 IFI of sample plots

3.2 经营干扰对毛竹林胸径的影响

统计分析各样地毛竹林胸径情况如表 5，各样地胸径大小排序为章村＞杭垓＞山川＞昆铜。各毛竹林胸径平均值和中位数不同，平均数与中位数相比，易受极端数值的影响，中位数较能代表毛竹林的胸径情况。分析毛竹胸径中位数与土壤肥力指数相关性，结果表明土壤肥力指数与胸径相关性不显著（r = 0.611，P = 0.389＞0.05）。分析其原因，笔者认为与各样地经营目标有关，章村毛竹林是材用林，其竹林胸径普遍大于山川和杭垓的笋用林；昆铜虽为材用林，但除砍竹外无施肥等措施，经营程度低；杭垓和山川都为笋用林，表现出肥力指数高，竹林胸径也高。

表5 各样地毛竹胸径描述性统计Table 5 Descriptive statistics on DBH of sample plots

根据研究分析表明最大熵函数采用1 ～ 6阶样本矩时拟合效果最好，经过分析，本文采用3阶样本矩就可较好的拟合毛竹林胸径分布情况，其拟合参数值与相应评价指标见表 6。根据前人经验，最大熵函数运算对参数的有效点位数很敏感，因此，本文的参数尽可能保留小数点后多位小数位数。为了更直观的对比4种经营模式下毛竹林胸径分布情况，绘制出用最大熵法求出的毛竹胸径分布函数曲线图（图1）。

表6 毛竹林样地最大熵函数参数及评价指标Table 6 Parameter of maximum entropy function and evaluation of sample plots

从图 1的基于最大熵原理的毛竹林胸径分布函数曲线可看出，与前人很多对毛竹胸径分布模型研究一致，且曲线形状与威布尔分布相似。从图中胸径曲线在坐标中的分布位置看出：D（章村）＞D（杭垓）＞D（山川）＞D（昆铜）；由曲线形状看出，杭垓和山川曲线形状相似，章村和昆铜曲线形状相似，这反应出材用林为主的竹林与笋用林为主的竹林胸径大小分布的差异，笋用林竹林毛竹大小差异较材用林小，整齐度较高。

图1 各样地毛竹林胸径最大熵函数曲线Figure 1 Curves of maximum entropy function of sample plots

4 结论

安吉县是著名的竹乡，安吉竹林培育技术的发展处于全国先进水平，本文以安吉不同经营模式的毛竹林样地为研究对象，分析不同经营模式下毛竹林土壤肥力及毛竹胸径分布，试分析形成毛竹林现状的原因，为以后毛竹林的进一步培育提供参考。

经过对昆铜、章村、山川和杭垓毛竹林样地代表的不同经营模式毛竹林的分析发现，笋竹两用林经营程度高时，产出量高，肥力指数低；笋竹两用林经营程度高时，竹林产出量大，如果经营措施得当，肥力指数也可保持较高水平；如果材用林经营程度低，则产出量低，肥力指数也低；如果材用林经营程度高，则产出量较一般笋竹两用林低，土壤肥力保持较好，土壤肥力指数高。

分析毛竹林胸径与土壤肥力指数相关性，结果表明土壤肥力指数与胸径相关性不显著，这与竹林经营类型、模式、经营目标有关。且经过多年的经营，材用林为主的毛竹林与笋用林为主的毛竹林胸径大小分布存在较大的差异，笋用林毛竹间胸径大小较材用林小，整齐度较高，材用林整齐度较低。

综上所述，不同的经营干扰对毛竹林土壤肥力及胸径分布形成了不同程度的影响，无论是材用林还是笋用林，在高强度的人工经营干扰下只要保持合理的经营方式，可以保持竹林土壤肥力的较高水平，亦可保证竹林产出量；经过长期经营，笋用林与材用林毛竹胸径形成不同分布，笋用林比材用林整齐度高。

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[6] 黄绍文，金继运. 农田土壤养分平衡状况及其评价的试点研究[J]. 土壤肥料，2000（6）：14-19.

Effect of Management on Fertility and DBH Distribution of Phyllostachys heterocycla cv. Pubescens

HU Ke-yi1，LIU Li-na1，LI Xue-tao1，JIN Ai-wu2
（1. Anji Forestry Bureau of Zhejiang, Anji 313300, China; 2. Lishui College of Zhejiang, Lishui 323000, China）

Sample plots were selected at Phyllostachys heterocycla cv. pubescens stands with different management in Anji, Zhejiang province. The result indicated that both shoot use and culm use stands had higher output with intensive management, and integrated fertility index(IFI) could be kept high if the stands with rational management. DBH of the stands had no evident relation with IFI, but evident with management. DBH distribution of shoot use stands was evener than that of culm use one.

Phyllostachys heterocycla cv. pubescens stand; IFI; DBH

S714.8

A

1001-3776（2013）05-0052-05

2013-05-07；

2013-08-15

胡可易（1978-），男，浙江安吉人，工程师，从事竹林培育和林业技术推广工作：*通讯作者。