经营措施对竹林生态系统健康的影响

2013-09-09顾志康宋绪忠吴建明朱志建

浙江林业科技 2013年1期

顾志康，宋绪忠，孟晖，张骏，江波，朱炜，吴建明，朱志建

（1. 浙江省湖州市林业科学研究所，浙江湖州 313000；2. 浙江省林业科学研究院，浙江杭州 310023；3. 湖州太湖旅游度假区仁皇山街道农业综合服务中心，浙江湖州 313000）

生态系统健康是研究生态系统管理的预防性、诊断性和预兆性的特征，以及生态系统健康与人类健康之间关系的一门综合的科学。生态系统的活力、组织结构和恢复力是生态系统健康概念的核心内容。

湖州市竹产业的发展水平居全国领先。在竹林经营中，为了在短期内获得较高的产量而采用一些较为独特的经营方式和人工集约经营措施技术，如把大面积竹木混交林改为纯竹林、清除林下植被、施行垦复和较多地使用肥料（畜肥、化肥等）。虽然这些措施能在短期内提高竹林经济产量，但也使竹林的自然生态系统受到频繁、强度的人为干扰，对竹林生态系统产生不利的影响。如集约经营的毛竹笋用林，其土壤容重比毛竹材用林高26.1%，土壤总孔隙度比材用林低18.9%，且土壤中有机质和全氮分别为材用林的32.0%和70.0%，土壤的理化性质下降，造成持续丰产能力下降，强度垦复、施肥经营还将造成生物多样性降低、土壤侵蚀加剧、肥力下降甚至土壤微生物的种群组成发生变化、竹林病虫害加剧等现象，管理不合理造成的竹林生态系统健康水平的降低对生态安全造成威胁。本研究结合湖州市竹林管理特点，从维护竹林可持续经营与区域生态安全的角度出发，分析评价了人工经营措施对竹林生态系统健康的影响，以期寻求合理的营林技术措施，对促进竹林的生态系统健康管理具有重要的实践指导的意义。

1 试验地概况

湖州地处浙江省北部，东邻上海，南接杭州，西依天目山与安徽相邻，北濒太湖，与无锡、苏州隔湖相望，是环太湖地区唯一因湖而得名的地市。全市总面积5 818 km2。属亚热带湿润季风气候，四季分明，光照充足，降水充沛。年平均气温12.2 ~ 16.1℃；年平均降水量1 300 mm；无霜期224 ~ 240 d。湖州地势大致由西南向东北倾斜，西部多山，最高峰龙王山海拔1 587 m。东部为平原水网区，平均海拔3 m左右。地形特征较为明显，山地、丘陵占49.3%，平原占41.5%，水面占9.2%，概称“五山一水四分田”。境内源自天目山南、北麓的两大水系东、西苕溪在湖州城区汇合后注入太湖。湖州是浙江省竹子核心分布区之一，全市现有竹林面积 13.01万hm2，其中毛竹林面积10.02万hm2，毛竹林中有笋竹林1.25万hm2。

本研究在湖州市主要生产区，区分竹林立地的坡度、人工经营强度，选取典型样地开展调查。其中竹林生产力在全市调查80个典型样地，群落特征及土壤抗侵蚀样地在吴兴区埭溪镇竹林培育区进行（表1）。

表1 土壤抗侵蚀样地Table 1 Sample plots for effect of different management intensity on soil erosion in bamboo stands

2 研究内容和研究方法

2.1 竹林生态系统健康评价体系的构建

根据生态系统健康的概念性框架，结合湖州市竹林经营的特点和主要存在的问题，构建了以活力、组织水平和弹性（恢复力）为主要指标的评价体系（表2）。

表2 竹林生态系统健康评价指标体系Table 2 Evaluation indicator on ecosystem health of bamboo stands

2.2 调查内容

于2010年3-4月，对典型竹林开展竹林生产力、群落结构、自然度、稳定性、生物多样性调查，并在调查基础上进行生物量、生物多样性的测算分析。同时，对采集的土壤样品的水稳性指标进行测定。

2.3 数据分析

对监测数据进行整理分析，研究湖州市主要竹林的健康特点以及人工措施对竹林健康的影响规律。

3 结果与分析

3.1 不同管理条件下竹林的健康状况

分析结果（表 3）表明，不同竹林的健康状况差别较大，其中主要的差别不是活力因子，而是群落结构和对外界干扰的抵抗力和自我恢复能力。大体规律是，随着坡度的增加，健康状况整体下降，随着竹林不科学的经营人为干扰的增加，竹林的结构变得简单，抵抗外界干扰的能力降低。

表3 竹林的健康状况Table 3 Health of bamboo stands with different management intensity

3.2 健康类型划分

依据3类竹林健康指标，单独对毛竹的管理与健康状况进行了系统的聚类分析，同时对吴兴区重点调研的竹林样地进行了聚类分析（图1、图2）。可将毛竹林生态系统健康状况划分为3个类型（表4），类型1为健康类型包括样地1，4，2，7；类型2为健康状况一般的类型包括样地3，6，5，一般是坡度较大，人为干扰较强；类型3为健康状况较差的类型包括样地8，9，共同特点是坡度大，人为干扰较多。笋用林的健康状况一般处于中等水平。

图1 毛竹林生态系统健康状况Figure 1 Ecosystem health of Phyllostachys heterocycla cv. pubescens stands

图2 竹林生态系统健康（含毛竹和早园竹） Figure 2 Ecosystem health of bamboo stands

表4 毛竹林生态系统健康类型Table 4 Ecosystem health type of Phyllostachys heterocycla cv. pubescens stands

3.3 立地条件与人工抚育措施对竹林生态系统健康的影响

采用数量化研究方法分别对管理强度和坡度赋值，依据坡度增加趋势 < 20°为1，20 ~ 30°为2，> 30°为3；管理一般垦抚为1，中度垦抚为2，强度垦抚为3，以健康指数为因变量，采用二次多项式逐步回归法，建立如下人工垦抚—竹林生态健康关系模型，很好地将人工抚育、立地条件建立起了联系。

3.4 基于竹林生态系统健康的竹林培育

由模型1可知，设定湖州市全市竹林生态系统预期的健康水平和客观评价现有的经营水平，可以对湖州市现有竹林的健康状况进行评价，为适度发展、持续发展提供支撑。

以面积比例为权重，湖州市毛竹林的管理水平指数为1.557 175。要实现湖州市毛竹林健康管理（平均健康指数不小于0.681 75），竹林建设的坡度指数应不大于1.483 137，对应的坡度为27.415 69°，也就是说，保障湖州市竹林生态系统健康角度考虑，发展竹林的立地坡度不适宜高于27.4°。

4 讨论

（1）采用数量化研究方法建立数学模型，对湖州市竹林健康管理进行了研究，认为要实现竹林生态系统健康管理造林立地的坡度不宜高于27.4°。

（2）针对人工经营措施对竹林影响问题，以往研究多集中在规律性单方面或针对少数几个问题研究，如群落结构改变对毛竹林持续立地生产力的影响，毛竹纯林和混交林的土壤肥力和微生物性状的差异，垦复和施肥措施对林地水土流失和养分输出的影响，垦复、施肥、劈山、全竹采伐等技术措施对林分生产力和土壤理化性质的影响，施用除草剂和不同的经营强度的作业措施对土壤微生物和酶系的影响，不同群落类型和结构林分以及不同人工经营措施干扰下竹林林下植被的发育和功能及其对土壤肥力的影响等方面，对人工经营干扰对毛竹林持续立地生产力的影响问题进行了研究，而针对竹林生态安全和健康发展的竹林健康管理鲜有报道。本文采用层次分析法和生态系统健康管理的方法，对人工措施对竹林生态系统健康管理问题进行了探讨，构建了评价体系，形成了数学模型，并结合湖州市特点进行了尝试性的应用实践，对于可为湖州市竹林管理提供有益的指导。

（3）竹林生态系统的健康管理受到自然因素和人为因素两方面的共同影响。至今，人们仍很难控制自然因素的影响。研究揭示出人工垦复等人为干预和坡度等立地特征对于实现竹林生态系统健康管理非常重要。鉴于此，竹林经营一方面可以通过选择合适立地进行竹林经营，另一方面适度和因地制宜的人为活动，诸如对竹笋、竹材的采伐收获、林地垦复和施肥等，可以促进对竹林生态系统健康管理，实现规避产业发展风险、降低生态安全隐患、促进生态、经济、社会效益协调进步。

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