經營措施對竹林生態系統健康的影響

顧志康，宋緒忠，孟 暉，張 駿，江 波，朱 煒，吳建明，朱志建

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

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

湖州市竹產業的發展水平居全國領先。在竹林經營中，為了在短期內獲得較高的產量而采用一些較為獨特的經營方式和人工集約經營措施技術，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提高竹林經濟產量，但也使竹林的自然生態系統受到頻繁、強度的人為干擾，對竹林生態系統產生不利的影響。如集約經營的毛竹筍用林，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%，且土壤中有機質和全氮分別為材用林的32.0%和70.0%，土壤的理化性質下降，造成持續豐產能力下降，強度墾復、施肥經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生變化、竹林病蟲害加劇等現象，管理不合理造成的竹林生態系統健康水平的降低對生態安全造成威脅。本研究結合湖州市竹林管理特點，從維護竹林可持續經營與區域生態安全的角度出發，分析評價了人工經營措施對竹林生態系統健康的影響，以期尋求合理的營林技術措施，對促進竹林的生態系統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，是環太湖地區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。東部為平原水網區，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”。境內源自天目山南、北麓的兩大水系東、西苕溪在湖州城區匯合后注入太湖。湖州是浙江省竹子核心分布區之一，全市現有竹林面積 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區，區分竹林立地的坡度、人工經營強度，選取典型樣地開展調查。其中竹林生產力在全市調查80個典型樣地，群落特征及土壤抗侵蝕樣地在吳興區埭溪鎮竹林培育區進行（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 研究內容和研究方法

2.1 竹林生態系統健康評價體系的構建

根據生態系統健康的概念性框架，結合湖州市竹林經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 竹林生態系統健康評價指標體系Table 2 Evaluation indicator on ecosystem health of bamboo stands

2.2 調查內容

于2010年3-4月，對典型竹林開展竹林生產力、群落結構、自然度、穩定性、生物多樣性調查，并在調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性指標進行測定。

2.3 數據分析

對監測數據進行整理分析，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的聚類分析，同時對吳興區重點調研的竹林樣地進行了聚類分析（圖1、圖2）。可將毛竹林生態系統健康狀況劃分為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 毛竹林生態系統健康狀況Figure 1 Ecosystem health of Phyllostachys heterocycla cv. pubescens stands

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

表4 毛竹林生態系統健康類型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系統健康的影響

采用數量化研究方法分別對管理強度和坡度賦值，依據坡度增加趨勢 < 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—竹林生態健康關系模型，很好地將人工撫育、立地條件建立起了聯系。

相關系數R= 0.957 61。

式中，X1為坡度指數，取值范圍[1, 3]；X2為墾撫強度指數，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，表明竹林生態系統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 基于竹林生態系統健康的竹林培育

由模型1可知，設定湖州市全市竹林生態系統預期的健康水平和客觀評價現有的經營水平，可以對湖州市現有竹林的健康狀況進行評價，為適度發展、持續發展提供支撐。

以面積比例為權重，湖州市毛竹林的管理水平指數為1.557 175。要實現湖州市毛竹林健康管理（平均健康指數不小于0.681 75），竹林建設的坡度指數應不大于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系統健康角度考慮，發展竹林的立地坡度不適宜高于27.4°。

4 討論

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

（2）針對人工經營措施對竹林影響問題，以往研究多集中在規律性單方面或針對少數幾個問題研究，如群落結構改變對毛竹林持續立地生產力的影響，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力和土壤理化性質的影響，施用除草劑和不同的經營強度的作業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營措施干擾下竹林林下植被的發育和功能及其對土壤肥力的影響等方面，對人工經營干擾對毛竹林持續立地生產力的影響問題進行了研究，而針對竹林生態安全和健康發展的竹林健康管理鮮有報道。本文采用層次分析法和生態系統健康管理的方法，對人工措施對竹林生態系統健康管理問題進行了探討，構建了評價體系，形成了數學模型，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）竹林生態系統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，人們仍很難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竹林生態系統健康管理非常重要。鑒于此，竹林經營一方面可以通過選擇合適立地進行竹林經營，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系統健康管理，實現規避產業發展風險、降低生態安全隱患、促進生態、經濟、社會效益協調進步。

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

[2] 楊偉真，吳明，陳雙林. 人工經營竹林生態效益發揮與維護研究述評[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力和土壤性狀研究[J]. 林業科學，1998，34（1）：l6-24.

[4] 徐秋芳，劉力，洪月明. 高低產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. 毛竹純林長期經營對林地土壤肥力的影響[J]. 林業科學研究，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的特征比較[J]. 林業科技開發，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. 生態系統健康評價：方法與方向[J]. 中國人口·資源與環境，2002，21（12）：2 106-2 107.