經(jīng)營措施對竹林生態(tài)系統(tǒng)健康的影響

顧志康，宋緒忠，孟 暉，張 駿，江 波，朱 煒，吳建明，朱志建

（1. 浙江省湖州市林業(yè)科學研究所，浙江 湖州 313000；2. 浙江省林業(yè)科學研究院，浙江 杭州 310023；3. 湖州太湖旅游度假區(qū)仁皇山街道農(nóng)業(yè)綜合服務中心，浙江 湖州 313000）

生態(tài)系統(tǒng)健康是研究生態(tài)系統(tǒng)管理的預防性、診斷性和預兆性的特征，以及生態(tài)系統(tǒng)健康與人類健康之間關系的一門綜合的科學。生態(tài)系統(tǒng)的活力、組織結構和恢復力是生態(tài)系統(tǒng)健康概念的核心內(nèi)容。

湖州市竹產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平居全國領先。在竹林經(jīng)營中，為了在短期內(nèi)獲得較高的產(chǎn)量而采用一些較為獨特的經(jīng)營方式和人工集約經(jīng)營措施技術，如把大面積竹木混交林改為純竹林、清除林下植被、施行墾復和較多地使用肥料（畜肥、化肥等）。雖然這些措施能在短期內(nèi)提高竹林經(jīng)濟產(chǎn)量，但也使竹林的自然生態(tài)系統(tǒng)受到頻繁、強度的人為干擾，對竹林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響。如集約經(jīng)營的毛竹筍用林，其土壤容重比毛竹材用林高26.1%，土壤總孔隙度比材用林低18.9%，且土壤中有機質(zhì)和全氮分別為材用林的32.0%和70.0%，土壤的理化性質(zhì)下降，造成持續(xù)豐產(chǎn)能力下降，強度墾復、施肥經(jīng)營還將造成生物多樣性降低、土壤侵蝕加劇、肥力下降甚至土壤微生物的種群組成發(fā)生變化、竹林病蟲害加劇等現(xiàn)象，管理不合理造成的竹林生態(tài)系統(tǒng)健康水平的降低對生態(tài)安全造成威脅。本研究結合湖州市竹林管理特點，從維護竹林可持續(xù)經(jīng)營與區(qū)域生態(tài)安全的角度出發(fā)，分析評價了人工經(jīng)營措施對竹林生態(tài)系統(tǒng)健康的影響，以期尋求合理的營林技術措施，對促進竹林的生態(tài)系統(tǒng)健康管理具有重要的實踐指導的意義。

1 試驗地概況

湖州地處浙江省北部，東鄰上海，南接杭州，西依天目山與安徽相鄰，北瀕太湖，與無錫、蘇州隔湖相望，是環(huán)太湖地區(qū)唯一因湖而得名的地市。全市總面積5 818 km2。屬亞熱帶濕潤季風氣候，四季分明，光照充足，降水充沛。年平均氣溫12.2 ~ 16.1℃；年平均降水量1 300 mm；無霜期224 ~ 240 d。湖州地勢大致由西南向東北傾斜，西部多山，最高峰龍王山海拔1 587 m。東部為平原水網(wǎng)區(qū)，平均海拔3 m左右。地形特征較為明顯，山地、丘陵占49.3%，平原占41.5%，水面占9.2%，概稱“五山一水四分田”。境內(nèi)源自天目山南、北麓的兩大水系東、西苕溪在湖州城區(qū)匯合后注入太湖。湖州是浙江省竹子核心分布區(qū)之一，全市現(xiàn)有竹林面積 13.01萬hm2，其中毛竹林面積10.02萬hm2，毛竹林中有筍竹林1.25萬hm2。

本研究在湖州市主要生產(chǎn)區(qū)，區(qū)分竹林立地的坡度、人工經(jīng)營強度，選取典型樣地開展調(diào)查。其中竹林生產(chǎn)力在全市調(diào)查80個典型樣地，群落特征及土壤抗侵蝕樣地在吳興區(qū)埭溪鎮(zhèn)竹林培育區(qū)進行（表1）。

表1 土壤抗侵蝕樣地Table 1 Sample plots for effect of different management intensity on soil erosion in bamboo stands

2 研究內(nèi)容和研究方法

2.1 竹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價體系的構建

根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)健康的概念性框架，結合湖州市竹林經(jīng)營的特點和主要存在的問題，構建了以活力、組織水平和彈性（恢復力）為主要指標的評價體系（表2）。

表2 竹林生態(tài)系統(tǒng)健康評價指標體系Table 2 Evaluation indicator on ecosystem health of bamboo stands

2.2 調(diào)查內(nèi)容

于2010年3-4月，對典型竹林開展竹林生產(chǎn)力、群落結構、自然度、穩(wěn)定性、生物多樣性調(diào)查，并在調(diào)查基礎上進行生物量、生物多樣性的測算分析。同時，對采集的土壤樣品的水穩(wěn)性指標進行測定。

2.3 數(shù)據(jù)分析

對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整理分析，研究湖州市主要竹林的健康特點以及人工措施對竹林健康的影響規(guī)律。

3 結果與分析

3.1 不同管理條件下竹林的健康狀況

分析結果（表 3）表明，不同竹林的健康狀況差別較大，其中主要的差別不是活力因子，而是群落結構和對外界干擾的抵抗力和自我恢復能力。大體規(guī)律是，隨著坡度的增加，健康狀況整體下降，隨著竹林不科學的經(jīng)營人為干擾的增加，竹林的結構變得簡單，抵抗外界干擾的能力降低。

表3 竹林的健康狀況Table 3 Health of bamboo stands with different management intensity

3.2 健康類型劃分

依據(jù)3類竹林健康指標，單獨對毛竹的管理與健康狀況進行了系統(tǒng)的聚類分析，同時對吳興區(qū)重點調(diào)研的竹林樣地進行了聚類分析（圖1、圖2）?？蓪⒚窳稚鷳B(tài)系統(tǒng)健康狀況劃分為3個類型（表4），類型1為健康類型包括樣地1，4，2，7；類型2為健康狀況一般的類型包括樣地3，6，5，一般是坡度較大，人為干擾較強；類型3為健康狀況較差的類型包括樣地8，9，共同特點是坡度大，人為干擾較多。筍用林的健康狀況一般處于中等水平。

圖1 毛竹林生態(tài)系統(tǒng)健康狀況Figure 1 Ecosystem health of Phyllostachys heterocycla cv. pubescens stands

圖2 竹林生態(tài)系統(tǒng)健康（含毛竹和早園竹） Figure 2 Ecosystem health of bamboo stands

表4 毛竹林生態(tài)系統(tǒng)健康類型Table 4 Ecosystem health type of Phyllostachys heterocycla cv. pubescens stands

3.3 立地條件與人工撫育措施對竹林生態(tài)系統(tǒng)健康的影響

采用數(shù)量化研究方法分別對管理強度和坡度賦值，依據(jù)坡度增加趨勢 < 20°為1，20 ~ 30°為2，> 30°為3；管理一般墾撫為1，中度墾撫為2，強度墾撫為3，以健康指數(shù)為因變量，采用二次多項式逐步回歸法，建立如下人工墾撫—竹林生態(tài)健康關系模型，很好地將人工撫育、立地條件建立起了聯(lián)系。

相關系數(shù)R= 0.957 61。

式中，X1為坡度指數(shù)，取值范圍[1, 3]；X2為墾撫強度指數(shù)，取值范圍[1, 3]。

進一步的通徑分析（表 5）顯示，人工墾復與立地坡度對森林健康有負影響，即簡單地加大人工墾復強度或者將竹子引種到陡坡培育會降低竹林的健康水平。該模型相對保守，仍有一定的剩余通徑，表明竹林生態(tài)系統(tǒng)的健康還受到其他相對次要因子的影響。

表5 回歸方程的通徑分析Table 5 Path analysis on regression equation

3.4 基于竹林生態(tài)系統(tǒng)健康的竹林培育

由模型1可知，設定湖州市全市竹林生態(tài)系統(tǒng)預期的健康水平和客觀評價現(xiàn)有的經(jīng)營水平，可以對湖州市現(xiàn)有竹林的健康狀況進行評價，為適度發(fā)展、持續(xù)發(fā)展提供支撐。

以面積比例為權重，湖州市毛竹林的管理水平指數(shù)為1.557 175。要實現(xiàn)湖州市毛竹林健康管理（平均健康指數(shù)不小于0.681 75），竹林建設的坡度指數(shù)應不大于1.483 137，對應的坡度為27.415 69°，也就是說，保障湖州市竹林生態(tài)系統(tǒng)健康角度考慮，發(fā)展竹林的立地坡度不適宜高于27.4°。

4 討論

（1）采用數(shù)量化研究方法建立數(shù)學模型，對湖州市竹林健康管理進行了研究，認為要實現(xiàn)竹林生態(tài)系統(tǒng)健康管理造林立地的坡度不宜高于27.4°。

（2）針對人工經(jīng)營措施對竹林影響問題，以往研究多集中在規(guī)律性單方面或針對少數(shù)幾個問題研究，如群落結構改變對毛竹林持續(xù)立地生產(chǎn)力的影響，毛竹純林和混交林的土壤肥力和微生物性狀的差異，墾復和施肥措施對林地水土流失和養(yǎng)分輸出的影響，墾復、施肥、劈山、全竹采伐等技術措施對林分生產(chǎn)力和土壤理化性質(zhì)的影響，施用除草劑和不同的經(jīng)營強度的作業(yè)措施對土壤微生物和酶系的影響，不同群落類型和結構林分以及不同人工經(jīng)營措施干擾下竹林林下植被的發(fā)育和功能及其對土壤肥力的影響等方面，對人工經(jīng)營干擾對毛竹林持續(xù)立地生產(chǎn)力的影響問題進行了研究，而針對竹林生態(tài)安全和健康發(fā)展的竹林健康管理鮮有報道。本文采用層次分析法和生態(tài)系統(tǒng)健康管理的方法，對人工措施對竹林生態(tài)系統(tǒng)健康管理問題進行了探討，構建了評價體系，形成了數(shù)學模型，并結合湖州市特點進行了嘗試性的應用實踐，對于可為湖州市竹林管理提供有益的指導。

（3）竹林生態(tài)系統(tǒng)的健康管理受到自然因素和人為因素兩方面的共同影響。至今，人們?nèi)院茈y控制自然因素的影響。研究揭示出人工墾復等人為干預和坡度等立地特征對于實現(xiàn)竹林生態(tài)系統(tǒng)健康管理非常重要。鑒于此，竹林經(jīng)營一方面可以通過選擇合適立地進行竹林經(jīng)營，另一方面適度和因地制宜的人為活動，諸如對竹筍、竹材的采伐收獲、林地墾復和施肥等，可以促進對竹林生態(tài)系統(tǒng)健康管理，實現(xiàn)規(guī)避產(chǎn)業(yè)發(fā)展風險、降低生態(tài)安全隱患、促進生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益協(xié)調(diào)進步。

[1] 郭曉敏，牛德奎，郭熙，等. 奉新毛竹林土壤養(yǎng)分空間變異性研究[J]. 植物營養(yǎng)與肥料學報，2006，12（3）：420-425.

[2] 楊偉真，吳明，陳雙林. 人工經(jīng)營竹林生態(tài)效益發(fā)揮與維護研究述評[J]. 竹子研究匯刊，2003，22（2）：41-43.

[3] 鄭郁善，陳禮光，洪偉. 毛竹杉木混交林生產(chǎn)力和土壤性狀研究[J]. 林業(yè)科學，1998，34（1）：l6-24.

[4] 徐秋芳，劉力，洪月明. 高低產(chǎn)毛竹林地土壤酶活性比較分析[J]. 竹子研究匯刊，1998，17（3）：37-40.

[5] 樓一平，吳良如，邵大方，等. 毛竹純林長期經(jīng)營對林地土壤肥力的影響[J]. 林業(yè)科學研究，1997，10（2）：125-129.

[6] 高志勤，傅懋毅. 不同毛竹林土壤水分物理性質(zhì)的特征比較[J]. 林業(yè)科技開發(fā)，2005，19（6）：12-15.

[7] 蔣文偉，周國模，余樹全，等. 安吉山地主要森林類型土壤養(yǎng)分狀況的研究[J]. 水土保持學報，2004，18（4）：73-76.

[8] 李正才，傅懋毅，謝錦忠，等. 毛竹竹闊混交林群落地力保持研究[J]. 竹子研究匯刊，2003，22（1）：32-37.

[9] 馬克明，孔紅梅，關文彬，等. 生態(tài)系統(tǒng)健康評價：方法與方向[J]. 中國人口·資源與環(huán)境，2002，21（12）：2 106-2 107.