毛竹林下养鸡对土壤质量及竹林生长的影响

朱朝方，杨传宝，沈晓飞，王宝党

(1.浙江省临海市林业技术推广总站， 浙江 临海 317000； 2.国家林业局竹子研究开发中心， 浙江 杭州 310012；3.浙江省长兴县永绿林业发展中心， 浙江 长兴 313100)

毛竹(Phyllostachysedulis)是我国栽培面积最大、分布范围最广、经济价值最高的竹类资源，具有生长速度快、产量高、经济效益好等优点，是山区农民的重要收入来源。为了充分利用现有的毛竹林地资源和林荫优势，获得更大的经济和生态效益，近年来，以林下种植和林下养殖为主的毛竹林复合经营面积呈现逐渐扩大的趋势[1]。林下土鸡养殖是属于经济效益较高的经营类型，同时对土壤质量的维持和改善也具有长期和稳定的作用，因而成为林下经济发展的重要方向[2]。鸡粪是植物生产中使用较多的有机肥料，相比于猪粪和其他家畜粪便含有更高的植物所需的养分，同时对土壤理化、生物性状具有明显的改善效应。因此，在毛竹林下发展养鸡，不仅可以充分利用林下自然条件，促进林下经济发展，而且林下养鸡鸡粪直接作用于林地上，增加了有机肥料的输入，既促进了林木生长发育，又节省了化学肥料施用，降低了饲养成本。目前，对林下养鸡的研究主要集中在养鸡对土壤理化性质及林木生长、农作物的产量和品质、地上植被和地下微生物多样性等的影响方面[2-4]；林下养鸡对毛竹林生长及土壤健康质量方面的研究尚未见报道，这难以满足毛竹栽培区发展林下种养殖业，增加林地收入的需要。为此，本研究通过对我国南方低山丘陵区竹林养鸡对土壤物理性质、养分及林木生长的影响进行研究，探讨林下养鸡对毛竹林土壤及林地生产力的作用机制，以期为竹林资源的综合可持续利用以及林下经济产业链发展模式的选择提供理论依据，对促进地方经济发展具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

调查地区位于浙江省临海市括苍镇范山村(28°50′N，120°58′E)，属中纬度北亚热带季风气候区，海拔为95～113 m，年平均气温为16.1 ℃，年平均日照时数1 510 h，年平均降水量为1 432 mm。土壤质地以壤土为主，土壤类型主要为红壤。试验地是经营的毛竹林，坡度小于10 ℃的缓坡，竹林立竹密度为3 000株·hm-2左右，竹林经营程度较好，竹林林下无灌木，试验竹林每年在挖笋后5月底施肥1次，肥料一般采用复合肥(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)，用量控制在300 kg·hm-2· a-1，肥料地表撒施，撒后深翻1次，翻耕深度在30 cm左右。试验后，养鸡竹林不施肥，但每年仍深翻1次，对照竹林仍按原方法经营。

1.2 试验方法

在竹林中选择养鸡区域，总面积为2 000 m2，采用网隔离。以邻近立地一致的传统经营竹林为对照。养殖区域的养鸡密度保持在500～600只·hm-2之间，每天早、晚分2 次对放养鸡进行放牧补饲，用70%～90%的玉米加上10%～20%的糠麸，早和晚上补饲各50%。实验地从2014 年5 月开始养鸡，到2017 年8 月进行土壤调查采样和相关指标测定。在设置的竹林养鸡区和对照区内按“S”形随机选取5 个土壤采集点，在每个采集点上挖取土壤剖面，用环刀采集0～20 cm及20～40 cm土层的等量混合样品密封装袋保存，带回实验室进行风干处理，供测定土壤化学性质用，同时，采用环刀取原状土样，封好环刀口，并小心带回实验室，以免环刀内土体破碎，供测定土壤物理性质用。

1.3 土壤理化指标与竹林生长指标测定

采用电极电位法测定土壤pH值；采用凯氏定氮仪法测定全氮；采用钼锑抗比色法测定全磷；采用原子吸收光谱法测定全钾；采用重铬酸钾氧化外加热法测定有机质；采用0.5 mol·L-1碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测定有效磷；采用醋酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾[5]；土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和田间持水量采用环刀法测定[6]。毛竹林生长状况测定地采用每株检尺，测定立竹度、胸径、全高、枝下高，采用砍伐标准株法测定尖削度，即尖削度(%)=(D大-D小)/L×100%，D大为竹材基部直径(cm)，D小为竹材小头直径，L为竹材长度(cm)。

1.4 数据分析

采用Excel 2007和SPSS 21.0软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 毛竹林下养鸡对土壤物理性质的影响

林下养鸡0～20 cm土层的土壤容重降低了4.3%，与对照呈显著差异(P<0.05)，但两者在20～40 cm土层差异不显著(表1)。土壤容重越小，孔隙越发达，越有利于水分的保持与渗透，土壤孔隙度是反映土壤物理性质的重要指标参数之一，能直接反映土壤蓄水和通气性能。竹林下养鸡，0～20 cm土层的土壤孔隙度和毛管孔隙度较对照显著增加，分别提高了4.7%和6.5%，而非毛细管孔隙度没有体现出显著差异。本研究证实，适度养鸡有利于表层土壤保水能力的提高。不少研究得到：土壤孔隙状况与土壤团聚体直径、土壤质地及土壤中有机质有关。竹林下养鸡土壤总孔隙的提高，可能同鸡粪的输入有关，鸡粪输入可增加土壤的有机质，改善土壤的物理结构。

一般来说，土壤容重小，总孔隙度大，非毛细管孔隙度/毛细管孔隙度的比例大，则土壤结构良好[7]。从田间持水量上比较分析，鸡养殖竹林土壤要高于对照，这与总孔隙度的增加呈一致的趋势，与前人的研究结果相类似[8]。但值得注意的是：本研究竹林土壤在养鸡后，土壤增加的空隙大多都是毛管空隙(表2)，非毛细管孔隙度/毛细管孔隙度比例上出现下降趋势，这一情况可能会导致土壤渗透性差、地表积水的风险[8]。

表1 林下养鸡对毛竹林地土壤物理性质的影响

说明：小写字母表示同一土层不同处理间差异显著(P<0.05)

2.2 竹林下养鸡对土壤pH值和养分的影响

竹林下养鸡表层土壤(0～20 cm)的pH值显著高于对照林地，表明土壤酸性减弱，但底层土壤(20～40 cm)的pH值与对照无显著差异，这可能同表层土壤鸡粪的直接输入有关(表2)。林下养鸡表层土壤的有机质、全氮、全磷和全钾等养分显著高于对照，较对照分别增加47.4%、28.2%、23.9%和16.7%，同时，有效磷及速效钾增加更明显，分别较对照增加65.2%和83.6%。在底层土壤中，林下养鸡土壤的全氮、全磷、有效磷和速效钾也显著高于对照。前人研究表明：林下养鸡能提高0～20 cm土层的养分，但对20～40 cm土层养分的影响较小。毛竹林地可能由于长期采用每年1次的深翻(0～30 cm)，导致表层有机质向下层移动。鸡粪是优质的有机肥料，其含有丰富的氮、磷、钾，能给林地提供优质肥料，在鸡粪中还含有丰富的微量元素Fe、Cu、Zn等，能比较全面均衡地为竹林提供各种必需的营养元素。根据赵明等[9]分析，鸡粪的全氮、全磷和全钾分别为22.5，16.1和12.0 g·kg-1。而从毛竹林对氮、磷和钾的养分需求分析，常常是氮>钾>磷，如郭晓敏等[10]推荐的氮、磷和钾比例为1.00∶0.30∶0.43。从这些研究结果可以看到，竹林养鸡土壤可能存在磷输入量过剩的风险。本研究中土壤中氮和磷增加速度一致可能也能说明这一趋势。值得注意的是养鸡竹林表层土壤中有效磷、速效钾迅速增加，这一现象一方面同鸡粪的直接输入有关，另一方面可能与鸡粪中有机酸同土壤的作用有关，王林权等[11]研究得到，鸡粪腐熟过程中会形成和累积大量的有机酸，尤其是丁二酸及其衍生物等低级脂肪酸等，这些酸在活化土壤磷素方面具有重要作用。

表2 林下养鸡对竹林土壤化学性质的影响

说明：小写字母表示同一土层不同处理间差异显著(P<0.05)

2.3 林下养鸡对毛竹生长的影响

林下养鸡竹林立竹株数与对照竹林没有显著差异(表3)，均在竹林经营适宜的立竹密度范围内[12]。竹林的平均胸径和平均秆高是反映立地条件、林分结构和经营水平的综合性指标，常用来评价林地生产力的高低，对竹林资源的利用、林分结构的改善以及生态效益的发挥有十分重要的意义[12]。竹林下养鸡的平均胸径和平均枝下高与对照相比存在显著差异(P<0.05)，平均胸径相比对照增大了7.7%，平均枝下高也较对照高出17.1%，但两者在平均高度间没有显著差异。平均胸径的增加可能同土壤有机质和有效养分改善有关，不少施肥试验得到，在养分充足的条件下，毛竹的胸径能显著增加。对于毛竹竹枝下高有研究认为施肥能明显降低了毛竹枝下高[13]，但也有研究发现施肥配方(养分的比例)的不同对枝下高的影响也不一致[14]。

林下养鸡的毛竹尖削度要小与对照，但两者之间没有显著性差异。毛竹尖削度是衡量竹材质量高低的重要指标之一，尖削度越小，竹材越匀称，利用率和利用价值越高[15]。研究表明，竹材尖削度与立竹度、养分条件、立地条件等关系密切[16]，本研究2个竹林的立竹度一致，养鸡造成的物理性质和土壤养分条件的变化可能是竹材尖削度出现下降的原因。

表3 林下养鸡对毛竹林分生长状况的影响

说明：小写字母表示同一土层不同处理间差异显著(P<0.05)

3 结论

本研究得到，毛竹林下养鸡密度为500～600只·hm-2时，可降低0～20 cm土层的土壤容重，并增大土壤总孔隙度和毛细管孔隙度，使土质变疏松，土壤保水性增强。同时鸡粪的输入也明显增加了竹林土壤有机质、全量养分(全氮、全磷和全钾)和速效养分(有效磷和速效钾)，改善了土壤化学肥力，尤其是在表层土壤，还明显增大了土壤pH值，减弱了土壤酸化，这对解决土壤酸度随着毛竹林经营时间延长而增加的问题提供了一个思路。本研究表明，竹林下养鸡属于林牧结合的模式，虽然养殖过程会对竹林环境产生一定程度的干扰，但若把鸡群数量控制在适宜范围内，则有利于增大竹林胸径和株高，并减少尖削度，从而促进竹林生长，提高竹材质量。

竹林下养鸡为竹林复合经营系统模式之一，对毛竹林的高效利用和绿色食品的开发具有重要的示范意义。已有相关研究表明，林下养殖的家禽踩踏林地土壤，会造成林木根部裸露、林下植被破坏、土壤板结、容重增大、孔隙度减少等问题，同时，林下养殖也存在家禽排泄物没有经过堆沤、发酵直接留在林地中，容易滋生有害病原，而带来环境风险。这些问题是否会随着养殖密度和养殖时间的增加而产生将是竹林养鸡下一步值得研究的方向。