毛竹林下養(yǎng)雞對(duì)土壤質(zhì)量及竹林生長(zhǎng)的影響

朱朝方，楊傳寶，沈曉飛，王寶黨

(1.浙江省臨海市林業(yè)技術(shù)推廣總站， 浙江 臨海 317000； 2.國(guó)家林業(yè)局竹子研究開發(fā)中心， 浙江 杭州 310012；3.浙江省長(zhǎng)興縣永綠林業(yè)發(fā)展中心， 浙江 長(zhǎng)興 313100)

毛竹(Phyllostachysedulis)是我國(guó)栽培面積最大、分布范圍最廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的竹類資源，具有生長(zhǎng)速度快、產(chǎn)量高、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，是山區(qū)農(nóng)民的重要收入來源。為了充分利用現(xiàn)有的毛竹林地資源和林蔭優(yōu)勢(shì)，獲得更大的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益，近年來，以林下種植和林下養(yǎng)殖為主的毛竹林復(fù)合經(jīng)營(yíng)面積呈現(xiàn)逐漸擴(kuò)大的趨勢(shì)[1]。林下土雞養(yǎng)殖是屬于經(jīng)濟(jì)效益較高的經(jīng)營(yíng)類型，同時(shí)對(duì)土壤質(zhì)量的維持和改善也具有長(zhǎng)期和穩(wěn)定的作用，因而成為林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要方向[2]。雞糞是植物生產(chǎn)中使用較多的有機(jī)肥料，相比于豬糞和其他家畜糞便含有更高的植物所需的養(yǎng)分，同時(shí)對(duì)土壤理化、生物性狀具有明顯的改善效應(yīng)。因此，在毛竹林下發(fā)展養(yǎng)雞，不僅可以充分利用林下自然條件，促進(jìn)林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展，而且林下養(yǎng)雞雞糞直接作用于林地上，增加了有機(jī)肥料的輸入，既促進(jìn)了林木生長(zhǎng)發(fā)育，又節(jié)省了化學(xué)肥料施用，降低了飼養(yǎng)成本。目前，對(duì)林下養(yǎng)雞的研究主要集中在養(yǎng)雞對(duì)土壤理化性質(zhì)及林木生長(zhǎng)、農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)、地上植被和地下微生物多樣性等的影響方面[2-4]；林下養(yǎng)雞對(duì)毛竹林生長(zhǎng)及土壤健康質(zhì)量方面的研究尚未見報(bào)道，這難以滿足毛竹栽培區(qū)發(fā)展林下種養(yǎng)殖業(yè)，增加林地收入的需要。為此，本研究通過對(duì)我國(guó)南方低山丘陵區(qū)竹林養(yǎng)雞對(duì)土壤物理性質(zhì)、養(yǎng)分及林木生長(zhǎng)的影響進(jìn)行研究，探討林下養(yǎng)雞對(duì)毛竹林土壤及林地生產(chǎn)力的作用機(jī)制，以期為竹林資源的綜合可持續(xù)利用以及林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式的選擇提供理論依據(jù)，對(duì)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

調(diào)查地區(qū)位于浙江省臨海市括蒼鎮(zhèn)范山村(28°50′N，120°58′E)，屬中緯度北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，海拔為95～113 m，年平均氣溫為16.1 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)1 510 h，年平均降水量為1 432 mm。土壤質(zhì)地以壤土為主，土壤類型主要為紅壤。試驗(yàn)地是經(jīng)營(yíng)的毛竹林，坡度小于10 ℃的緩坡，竹林立竹密度為3 000株·hm-2左右，竹林經(jīng)營(yíng)程度較好，竹林林下無灌木，試驗(yàn)竹林每年在挖筍后5月底施肥1次，肥料一般采用復(fù)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。試驗(yàn)后，養(yǎng)雞竹林不施肥，但每年仍深翻1次，對(duì)照竹林仍按原方法經(jīng)營(yíng)。

1.2 試驗(yàn)方法

在竹林中選擇養(yǎng)雞區(qū)域，總面積為2 000 m2，采用網(wǎng)隔離。以鄰近立地一致的傳統(tǒng)經(jīng)營(yíng)竹林為對(duì)照。養(yǎng)殖區(qū)域的養(yǎng)雞密度保持在500～600只·hm-2之間，每天早、晚分2 次對(duì)放養(yǎng)雞進(jìn)行放牧補(bǔ)飼，用70%～90%的玉米加上10%～20%的糠麩，早和晚上補(bǔ)飼各50%。實(shí)驗(yàn)地從2014 年5 月開始養(yǎng)雞，到2017 年8 月進(jìn)行土壤調(diào)查采樣和相關(guān)指標(biāo)測(cè)定。在設(shè)置的竹林養(yǎng)雞區(qū)和對(duì)照區(qū)內(nèi)按“S”形隨機(jī)選取5 個(gè)土壤采集點(diǎn)，在每個(gè)采集點(diǎn)上挖取土壤剖面，用環(huán)刀采集0～20 cm及20～40 cm土層的等量混合樣品密封裝袋保存，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行風(fēng)干處理，供測(cè)定土壤化學(xué)性質(zhì)用，同時(shí)，采用環(huán)刀取原狀土樣，封好環(huán)刀口，并小心帶回實(shí)驗(yàn)室，以免環(huán)刀內(nèi)土體破碎，供測(cè)定土壤物理性質(zhì)用。

1.3 土壤理化指標(biāo)與竹林生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定

采用電極電位法測(cè)定土壤pH值；采用凱氏定氮儀法測(cè)定全氮；采用鉬銻抗比色法測(cè)定全磷；采用原子吸收光譜法測(cè)定全鉀；采用重鉻酸鉀氧化外加熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)；采用0.5 mol·L-1碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法測(cè)定有效磷；采用醋酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定速效鉀[5]；土壤容重、總孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度和田間持水量采用環(huán)刀法測(cè)定[6]。毛竹林生長(zhǎng)狀況測(cè)定地采用每株檢尺，測(cè)定立竹度、胸徑、全高、枝下高，采用砍伐標(biāo)準(zhǔn)株法測(cè)定尖削度，即尖削度(%)=(D大-D小)/L×100%，D大為竹材基部直徑(cm)，D小為竹材小頭直徑，L為竹材長(zhǎng)度(cm)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2007和SPSS 21.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 毛竹林下養(yǎng)雞對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響

林下養(yǎng)雞0～20 cm土層的土壤容重降低了4.3%，與對(duì)照呈顯著差異(P<0.05)，但兩者在20～40 cm土層差異不顯著(表1)。土壤容重越小，孔隙越發(fā)達(dá)，越有利于水分的保持與滲透，土壤孔隙度是反映土壤物理性質(zhì)的重要指標(biāo)參數(shù)之一，能直接反映土壤蓄水和通氣性能。竹林下養(yǎng)雞，0～20 cm土層的土壤孔隙度和毛管孔隙度較對(duì)照顯著增加，分別提高了4.7%和6.5%，而非毛細(xì)管孔隙度沒有體現(xiàn)出顯著差異。本研究證實(shí)，適度養(yǎng)雞有利于表層土壤保水能力的提高。不少研究得到：土壤孔隙狀況與土壤團(tuán)聚體直徑、土壤質(zhì)地及土壤中有機(jī)質(zhì)有關(guān)。竹林下養(yǎng)雞土壤總孔隙的提高，可能同雞糞的輸入有關(guān)，雞糞輸入可增加土壤的有機(jī)質(zhì)，改善土壤的物理結(jié)構(gòu)。

一般來說，土壤容重小，總孔隙度大，非毛細(xì)管孔隙度/毛細(xì)管孔隙度的比例大，則土壤結(jié)構(gòu)良好[7]。從田間持水量上比較分析，雞養(yǎng)殖竹林土壤要高于對(duì)照，這與總孔隙度的增加呈一致的趨勢(shì)，與前人的研究結(jié)果相類似[8]。但值得注意的是：本研究竹林土壤在養(yǎng)雞后，土壤增加的空隙大多都是毛管空隙(表2)，非毛細(xì)管孔隙度/毛細(xì)管孔隙度比例上出現(xiàn)下降趨勢(shì)，這一情況可能會(huì)導(dǎo)致土壤滲透性差、地表積水的風(fēng)險(xiǎn)[8]。

表1 林下養(yǎng)雞對(duì)毛竹林地土壤物理性質(zhì)的影響

說明：小寫字母表示同一土層不同處理間差異顯著(P<0.05)

2.2 竹林下養(yǎng)雞對(duì)土壤pH值和養(yǎng)分的影響

竹林下養(yǎng)雞表層土壤(0～20 cm)的pH值顯著高于對(duì)照林地，表明土壤酸性減弱，但底層土壤(20～40 cm)的pH值與對(duì)照無顯著差異，這可能同表層土壤雞糞的直接輸入有關(guān)(表2)。林下養(yǎng)雞表層土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷和全鉀等養(yǎng)分顯著高于對(duì)照，較對(duì)照分別增加47.4%、28.2%、23.9%和16.7%，同時(shí)，有效磷及速效鉀增加更明顯，分別較對(duì)照增加65.2%和83.6%。在底層土壤中，林下養(yǎng)雞土壤的全氮、全磷、有效磷和速效鉀也顯著高于對(duì)照。前人研究表明：林下養(yǎng)雞能提高0～20 cm土層的養(yǎng)分，但對(duì)20～40 cm土層養(yǎng)分的影響較小。毛竹林地可能由于長(zhǎng)期采用每年1次的深翻(0～30 cm)，導(dǎo)致表層有機(jī)質(zhì)向下層移動(dòng)。雞糞是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料，其含有豐富的氮、磷、鉀，能給林地提供優(yōu)質(zhì)肥料，在雞糞中還含有豐富的微量元素Fe、Cu、Zn等，能比較全面均衡地為竹林提供各種必需的營(yíng)養(yǎng)元素。根據(jù)趙明等[9]分析，雞糞的全氮、全磷和全鉀分別為22.5，16.1和12.0 g·kg-1。而從毛竹林對(duì)氮、磷和鉀的養(yǎng)分需求分析，常常是氮>鉀>磷，如郭曉敏等[10]推薦的氮、磷和鉀比例為1.00∶0.30∶0.43。從這些研究結(jié)果可以看到，竹林養(yǎng)雞土壤可能存在磷輸入量過剩的風(fēng)險(xiǎn)。本研究中土壤中氮和磷增加速度一致可能也能說明這一趨勢(shì)。值得注意的是養(yǎng)雞竹林表層土壤中有效磷、速效鉀迅速增加，這一現(xiàn)象一方面同雞糞的直接輸入有關(guān)，另一方面可能與雞糞中有機(jī)酸同土壤的作用有關(guān)，王林權(quán)等[11]研究得到，雞糞腐熟過程中會(huì)形成和累積大量的有機(jī)酸，尤其是丁二酸及其衍生物等低級(jí)脂肪酸等，這些酸在活化土壤磷素方面具有重要作用。

表2 林下養(yǎng)雞對(duì)竹林土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

說明：小寫字母表示同一土層不同處理間差異顯著(P<0.05)

2.3 林下養(yǎng)雞對(duì)毛竹生長(zhǎng)的影響

林下養(yǎng)雞竹林立竹株數(shù)與對(duì)照竹林沒有顯著差異(表3)，均在竹林經(jīng)營(yíng)適宜的立竹密度范圍內(nèi)[12]。竹林的平均胸徑和平均稈高是反映立地條件、林分結(jié)構(gòu)和經(jīng)營(yíng)水平的綜合性指標(biāo)，常用來評(píng)價(jià)林地生產(chǎn)力的高低，對(duì)竹林資源的利用、林分結(jié)構(gòu)的改善以及生態(tài)效益的發(fā)揮有十分重要的意義[12]。竹林下養(yǎng)雞的平均胸徑和平均枝下高與對(duì)照相比存在顯著差異(P<0.05)，平均胸徑相比對(duì)照增大了7.7%，平均枝下高也較對(duì)照高出17.1%，但兩者在平均高度間沒有顯著差異。平均胸徑的增加可能同土壤有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分改善有關(guān)，不少施肥試驗(yàn)得到，在養(yǎng)分充足的條件下，毛竹的胸徑能顯著增加。對(duì)于毛竹竹枝下高有研究認(rèn)為施肥能明顯降低了毛竹枝下高[13]，但也有研究發(fā)現(xiàn)施肥配方(養(yǎng)分的比例)的不同對(duì)枝下高的影響也不一致[14]。

林下養(yǎng)雞的毛竹尖削度要小與對(duì)照，但兩者之間沒有顯著性差異。毛竹尖削度是衡量竹材質(zhì)量高低的重要指標(biāo)之一，尖削度越小，竹材越勻稱，利用率和利用價(jià)值越高[15]。研究表明，竹材尖削度與立竹度、養(yǎng)分條件、立地條件等關(guān)系密切[16]，本研究2個(gè)竹林的立竹度一致，養(yǎng)雞造成的物理性質(zhì)和土壤養(yǎng)分條件的變化可能是竹材尖削度出現(xiàn)下降的原因。

表3 林下養(yǎng)雞對(duì)毛竹林分生長(zhǎng)狀況的影響

說明：小寫字母表示同一土層不同處理間差異顯著(P<0.05)

3 結(jié)論

本研究得到，毛竹林下養(yǎng)雞密度為500～600只·hm-2時(shí)，可降低0～20 cm土層的土壤容重，并增大土壤總孔隙度和毛細(xì)管孔隙度，使土質(zhì)變疏松，土壤保水性增強(qiáng)。同時(shí)雞糞的輸入也明顯增加了竹林土壤有機(jī)質(zhì)、全量養(yǎng)分(全氮、全磷和全鉀)和速效養(yǎng)分(有效磷和速效鉀)，改善了土壤化學(xué)肥力，尤其是在表層土壤，還明顯增大了土壤pH值，減弱了土壤酸化，這對(duì)解決土壤酸度隨著毛竹林經(jīng)營(yíng)時(shí)間延長(zhǎng)而增加的問題提供了一個(gè)思路。本研究表明，竹林下養(yǎng)雞屬于林牧結(jié)合的模式，雖然養(yǎng)殖過程會(huì)對(duì)竹林環(huán)境產(chǎn)生一定程度的干擾，但若把雞群數(shù)量控制在適宜范圍內(nèi)，則有利于增大竹林胸徑和株高，并減少尖削度，從而促進(jìn)竹林生長(zhǎng)，提高竹材質(zhì)量。

竹林下養(yǎng)雞為竹林復(fù)合經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)模式之一，對(duì)毛竹林的高效利用和綠色食品的開發(fā)具有重要的示范意義。已有相關(guān)研究表明，林下養(yǎng)殖的家禽踩踏林地土壤，會(huì)造成林木根部裸露、林下植被破壞、土壤板結(jié)、容重增大、孔隙度減少等問題，同時(shí)，林下養(yǎng)殖也存在家禽排泄物沒有經(jīng)過堆漚、發(fā)酵直接留在林地中，容易滋生有害病原，而帶來環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。這些問題是否會(huì)隨著養(yǎng)殖密度和養(yǎng)殖時(shí)間的增加而產(chǎn)生將是竹林養(yǎng)雞下一步值得研究的方向。