經營干擾對毛竹林土壤肥力及胸徑分布的影響

胡可易，柳麗娜，李雪濤，金愛武

（1. 浙江省安吉縣林業局，浙江 安吉 313300；2. 麗水學院，浙江 麗水 323000）

經營干擾對毛竹林土壤肥力及胸徑分布的影響

胡可易1，柳麗娜1，李雪濤1，金愛武2*

（1. 浙江省安吉縣林業局，浙江 安吉 313300；2. 麗水學院，浙江 麗水 323000）

以安吉不同經營模式的毛竹林為研究對象，分析經營干擾對毛竹林土壤肥力及毛竹胸徑分布的影響。結果表明，筍竹兩用林，經營程度高，產出量高，經營合理的竹林，肥力指數保持較高水平；材用林亦同，合理經營保持土壤肥力指數高。竹林胸徑與土壤肥力指數相關性不顯著，而與竹林經營有關，無論是材用林還是筍用林，在高強度的人工經營干擾下，只要保持合理的經營方式，均可以保持竹林土壤肥力的較高水平，且經過長期經營，筍用林與材用林毛竹胸徑形成不同分布，筍用林比材用林整齊度高。

毛竹林；土壤肥力指數；胸徑；最大熵原理

毛竹（Phyllostachys heterocycla cv. pubescens）是中國南方重要的經濟生態型林種。毛竹林經營培育為竹農的增收致富起了重要的作用，為提高毛竹林的產量，各地竹農都在對其毛竹林進行不同程度的經營管理。胸徑分布是林分結構的主要特征，它反映林分的生長狀況、利用價值，在一定程度上代表了毛竹林的平均水平。了解竹林的胸徑分布情況，能對竹林的生長態勢有比較詳盡的了解，為林業生產提供科學依據。一直以來，對于林木胸徑分布模型的研究有很多，大多采用威布爾分布（Weibull Distribution）作為分布概率函數對胸徑分布進行擬合，也可以用于描述毛竹林胸徑分布。劉恩斌等[1]發現基于最大熵原理產生的概率密度函數更適宜描述毛竹林胸徑分布，它除了具有明確的數學解析式外，還具有計算簡單的特點。浙江省安吉縣是著名的“中國竹鄉”，毛竹林的經營管理程度較高，本文以安吉縣受不同經營干擾影響的毛竹林樣地為研究對象，分析毛竹林土壤肥力及根據最大熵原理產生的概率函數模的胸徑分布情況，并試分析其形成原因。

1 研究區概況

浙江省安吉縣（30° 27′ N，119° 24′ E）位于天目山北麓，處于中亞熱帶北緣，屬亞熱帶季風氣候，氣候溫和、雨水充沛、光照充足、四季分明；春季回暖快，夏季常高溫，秋季來得早，冬季多嚴寒。境內地形起伏高差大，具有明顯的垂直氣候特征。年平均氣溫15.6℃，極端低溫-17.4℃。年日照時數1 980 ～ 2 050 h，山區受山峰遮擋，日照時數略低。平均年無霜期206 d；年降水量在1 100 ～ 1 900 mm，年降雨量日140 ～ 170 d。陽光充足，雨量充沛，氣候適宜毛竹的生長培育，是全國有名的竹鄉。

表1 毛竹林樣地基本情況Table 1 Conditions of sample plots

選取安吉縣4個典型的毛竹林樣地作為研究對象，分別位于昆銅長林垓（材用林為主，因為地處水源地，其竹林從未施肥，經營程度低，林下地被植物多）、章村河干村（材用林，過去5 a，施肥經營模式較統一，小年施肥，以施復合肥為主，施肥量平均750 kg/hm2，林下植被少量）、山川鄉山川村（筍用林為主，小年施肥，以施復合肥為主，施肥量平均2 500 kg/hm2，少數農戶同時施用有機肥，經營程度高，林內基本無其他植被）、杭垓唐舍村（以筍用林為主，小年施肥，以復合肥為主，施肥量平均2 500 kg/hm2，大多農戶兼施有機肥，經營程度高，林內植被少）（表1）。

2 研究方法

2.1 樣地調查

采用《樣圓法》調查竹林情況。根據樣地面積，分別在昆銅、章村、山川、杭垓確定30、39、21、35個樣點，每個采樣點布設3 ～ 5個樣圓，樣圓半徑為3 m，樣圓之間的間距大于5 m，調查樣圓內竹株胸徑、株數，估算每公頃竹林面積的竹林立竹量、胸徑等情況。

2.2 土壤樣品采集與分析

土壤樣品采集時間2009年12月，分別在昆銅、章村、山川和杭垓毛竹林樣地區內采集60、59、59和50個土樣。采樣間隔距離20 ～ 50 m，每個采樣點采取Z形確定5個采樣點，采集0 ～ 30 cm的土樣，混合均勻，取混合樣，帶回實驗室風干，并對樣品的 pH值、全氮、速效氮、有效磷、速效鉀、有機質含量進行測定。土樣測定方法依據中華人民共和國林業行業標準LY/T 1210-1279-1999森林土壤分析方法：

土壤pH值：水土比5：1浸提，酸度計法；

土壤全氮：硒粉—硫酸銅—硫酸鉀消化，半微量凱氏定氮法，全自動（FOSS）凱氏定氮儀；

土壤速效氮：堿解—擴散吸收法；

及時進行司法確認，為調解提供法治保障。調解協議效力的司法確認是當前訴調銜接機制中的關鍵環節，也是“楓橋經驗”實踐納入法治軌道的必然要求。全市法院著力規范和細化司法確認程序，采取各種措施引導和保障當事人及時向法院申請對調解協議的司法確認，以增強調解協議的權威性和強制力。司法確認工作既給選擇非訴途徑化解矛盾的當事人吃了定心丸、為民間調解協議加了安全鎖，也為基層矛盾的自我化解構筑了法治保障。

土壤有效磷：0.03 mol/L氟化銨—0.025 mol/L鹽酸浸提，鉬銻抗比色法；

土壤速效鉀：1 mol/L乙酸銨浸提，火焰光度計法；

土壤有機質：重鉻酸鉀氧化—外加熱法。

2.3 最大熵原理

毛竹胸徑分布具有各種各樣的概率分布形式，用常用的單一概率分布函數很難描述每個樣地毛竹胸徑分布規律，最大熵函數由于指數冪是多項式，所以具有統一的函數解析式，適用范圍比常用的任意概率分布函數都廣。劉恩斌等[1]基于最大熵原理推導出能最大限度的利用現有數據提供的信息分析毛竹胸徑分布模型的測樹因子概率密度函數解析式。其推導出的概率密度函數如下：

式中，f(x)為測樹因子的概率密度函數，m為所用矩的階數，λ0、λ1，…，λm為推導過程中使熵達到最大，添設的拉格朗日乘子。

2.4 數據處理

用Pasw Statistics 18.0對林地土壤養分含量進行描述性統計分析及求基于最大熵原理的胸徑概率密度函數參數；用matlab.7.0繪制最大熵函數曲線。

3 結果與討論

從表2中可看出，各樣地 pH值為4.67 ～ 4.87，弱酸性；土壤有機質含量20.26 ～ 46.36 g/kg，樣地間有機質含量差異較大；全氮含量1.63 ～ 2.69 g/kg，全氮含量水平普遍較高。有效磷含量除昆銅樣地外，其余3個樣地含量都在10 mg/kg以上，含量較高。速效鉀含量最低38.04 mg/kg，最高83.23 mg/kg，屬于中等，且樣地間差異都較大。

表2 各樣地毛竹林土壤養分含量Table 2 Contents of soil nutrient of sample plots

土壤肥力指數法是常用的一種定量化評價土壤肥力的方法。根據各樣地土壤養分含量，計算土壤肥力指數。高志勤等[2]通過對不同層次毛竹林土壤肥力研究表明有機質、全氮、速效磷和速效鉀已經完全能反映竹林土壤肥力情況。本文選取有機質、全氮、速效磷和速效鉀4個因子計算不同經營模式毛竹林土壤肥力指數（Integrated Fertility Index，IFI）。

（1）有機質、全氮、速效磷、速效鉀這些指標屬于S型隸屬度函數，肥力指標在曲線中的轉折點取值見表3。根據隸屬度函數（公式2）得到各養分因子的隸屬度。

（2）再根據因子分析法中主成分法求出特征值和貢獻率，確定3個主成分因子，并通過主要因子的荷載矩陣，得出各肥力指標的公因子方差，確定各指標的權重。

（3）根據得出樣區內各采樣點所在樣地的土壤肥力指數，計算出各樣區平均土壤肥力指數[3～5]。計算結果如表4。

借鑒前人對山地綜合土壤肥力值劃分等級[6]：高（＞0.4）、中（0.20 ～ 0.40）、低（＜ 0.20），評價4個毛竹林地土壤肥力指數，判定各樣地的土壤肥力指數都較高，IFI(章村)＞IFI(杭垓)＞IFI(昆銅)＞IFI(山川)。結合毛竹林經營模式分析，山川毛竹林是筍用林為主竹林，施肥量大，產出量高，但肥力指數低；同為筍竹兩用林的杭垓毛竹林，雖然竹林產出量大，但施肥量也大，且長期施用有機肥，相較與山川毛竹林較好的保持了土壤肥力產出量和施入量，使 IFI（杭垓）＞IFI（山川）；昆銅和章村毛竹林以材用林為主，昆銅經營管理程度低，產出量低，肥力指數也低；章村竹林產出量較筍竹兩用林低，長期保持平衡施用復合肥，且林下植被較多，土壤肥力流失較少，土壤肥力保持較好，土壤肥力指數最高，IFI（章村）＞IFI（昆銅）。

表3 林地土壤S型隸屬度函數曲線中轉折點的取值Table 3 Values of turning point in S membership function of sample plots with different managements

表4 毛竹林樣地土壤肥力指數Table 4 IFI of sample plots

3.2 經營干擾對毛竹林胸徑的影響

統計分析各樣地毛竹林胸徑情況如表 5，各樣地胸徑大小排序為章村＞杭垓＞山川＞昆銅。各毛竹林胸徑平均值和中位數不同，平均數與中位數相比，易受極端數值的影響，中位數較能代表毛竹林的胸徑情況。分析毛竹胸徑中位數與土壤肥力指數相關性，結果表明土壤肥力指數與胸徑相關性不顯著（r = 0.611，P = 0.389＞0.05）。分析其原因，筆者認為與各樣地經營目標有關，章村毛竹林是材用林，其竹林胸徑普遍大于山川和杭垓的筍用林；昆銅雖為材用林，但除砍竹外無施肥等措施，經營程度低；杭垓和山川都為筍用林，表現出肥力指數高，竹林胸徑也高。

表5 各樣地毛竹胸徑描述性統計Table 5 Descriptive statistics on DBH of sample plots

根據研究分析表明最大熵函數采用1 ～ 6階樣本矩時擬合效果最好，經過分析，本文采用3階樣本矩就可較好的擬合毛竹林胸徑分布情況，其擬合參數值與相應評價指標見表 6。根據前人經驗，最大熵函數運算對參數的有效點位數很敏感，因此，本文的參數盡可能保留小數點后多位小數位數。為了更直觀的對比4種經營模式下毛竹林胸徑分布情況，繪制出用最大熵法求出的毛竹胸徑分布函數曲線圖（圖1）。

表6 毛竹林樣地最大熵函數參數及評價指標Table 6 Parameter of maximum entropy function and evaluation of sample plots

從圖 1的基于最大熵原理的毛竹林胸徑分布函數曲線可看出，與前人很多對毛竹胸徑分布模型研究一致，且曲線形狀與威布爾分布相似。從圖中胸徑曲線在坐標中的分布位置看出：D（章村）＞D（杭垓）＞D（山川）＞D（昆銅）；由曲線形狀看出，杭垓和山川曲線形狀相似，章村和昆銅曲線形狀相似，這反應出材用林為主的竹林與筍用林為主的竹林胸徑大小分布的差異，筍用林竹林毛竹大小差異較材用林小，整齊度較高。

圖1 各樣地毛竹林胸徑最大熵函數曲線Figure 1 Curves of maximum entropy function of sample plots

4 結論

安吉縣是著名的竹鄉，安吉竹林培育技術的發展處于全國先進水平，本文以安吉不同經營模式的毛竹林樣地為研究對象，分析不同經營模式下毛竹林土壤肥力及毛竹胸徑分布，試分析形成毛竹林現狀的原因，為以后毛竹林的進一步培育提供參考。

經過對昆銅、章村、山川和杭垓毛竹林樣地代表的不同經營模式毛竹林的分析發現，筍竹兩用林經營程度高時，產出量高，肥力指數低；筍竹兩用林經營程度高時，竹林產出量大，如果經營措施得當，肥力指數也可保持較高水平；如果材用林經營程度低，則產出量低，肥力指數也低；如果材用林經營程度高，則產出量較一般筍竹兩用林低，土壤肥力保持較好，土壤肥力指數高。

分析毛竹林胸徑與土壤肥力指數相關性，結果表明土壤肥力指數與胸徑相關性不顯著，這與竹林經營類型、模式、經營目標有關。且經過多年的經營，材用林為主的毛竹林與筍用林為主的毛竹林胸徑大小分布存在較大的差異，筍用林毛竹間胸徑大小較材用林小，整齊度較高，材用林整齊度較低。

綜上所述，不同的經營干擾對毛竹林土壤肥力及胸徑分布形成了不同程度的影響，無論是材用林還是筍用林，在高強度的人工經營干擾下只要保持合理的經營方式，可以保持竹林土壤肥力的較高水平，亦可保證竹林產出量；經過長期經營，筍用林與材用林毛竹胸徑形成不同分布，筍用林比材用林整齊度高。

[1] 劉恩斌，周國模，葛宏立. 基于最大熵原理的浙江毛竹胸徑分布及測量不確定度評定[J]. 生態學報，2009，29（1）：86-90.

[2] 高志勤，付懋毅. 經營方式對毛竹林土壤肥力指數的影響[J]. 南京林業大學學報（自然科學版），2008，32（4）：81-85.

[3] 孫波，張桃林，趙其國. 我國東南丘陵山區土壤肥力的綜合評價[J]. 土壤學報，1995，32（4）：362-369.

[4] Patil V C, Patil S V. Performance of bamboo under varying spacing and fertility levels[M]. Proceedings of the International Bamboo Workshop, Gimbatore: Bharathar University, 1988.

[5] Brubaker S C, Jones A J, Frank K. Regression models for estimating soil properties by landscape position[J]. Soil Sci Society Am J, 1994, 58（6）：1 763-1 767.

[6] 黃紹文，金繼運. 農田土壤養分平衡狀況及其評價的試點研究[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，工程師，從事竹林培育和林業技術推廣工作：*通訊作者。