胡可易，柳麗娜，李雪濤，金愛武

（1. 浙江省安吉縣林業(yè)局，浙江 安吉 313300；2. 麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000）

經(jīng)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(yè)局，浙江 安吉 313300；2. 麗水學(xué)院，浙江 麗水 323000）

以安吉不同經(jīng)營模式的毛竹林為研究對象，分析經(jīng)營干擾對毛竹林土壤肥力及毛竹胸徑分布的影響。結(jié)果表明，筍竹兩用林，經(jīng)營程度高，產(chǎn)出量高，經(jīng)營合理的竹林，肥力指數(shù)保持較高水平；材用林亦同，合理經(jīng)營保持土壤肥力指數(shù)高。竹林胸徑與土壤肥力指數(shù)相關(guān)性不顯著，而與竹林經(jīng)營有關(guān)，無論是材用林還是筍用林，在高強度的人工經(jīng)營干擾下，只要保持合理的經(jīng)營方式，均可以保持竹林土壤肥力的較高水平，且經(jīng)過長期經(jīng)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(shù)；胸徑；最大熵原理

毛竹（Phyllostachys heterocycla cv. pubescens）是中國南方重要的經(jīng)濟生態(tài)型林種。毛竹林經(jīng)營培育為竹農(nóng)的增收致富起了重要的作用，為提高毛竹林的產(chǎn)量，各地竹農(nóng)都在對其毛竹林進行不同程度的經(jīng)營管理。胸徑分布是林分結(jié)構(gòu)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(tài)勢有比較詳盡的了解，為林業(yè)生產(chǎn)提供科學(xué)依據(jù)。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(shù)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(fā)現(xiàn)基于最大熵原理產(chǎn)生的概率密度函數(shù)更適宜描述毛竹林胸徑分布，它除了具有明確的數(shù)學(xué)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(xiāng)”，毛竹林的經(jīng)營管理程度較高，本文以安吉縣受不同經(jīng)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(jù)最大熵原理產(chǎn)生的概率函數(shù)模的胸徑分布情況，并試分析其形成原因。

1 研究區(qū)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(fēng)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(yán)寒。境內(nèi)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(shù)1 980 ～ 2 050 h，山區(qū)受山峰遮擋，日照時數(shù)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(xiāng)。

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(jīng)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(jīng)營模式較統(tǒng)一，小年施肥，以施復(fù)合肥為主，施肥量平均750 kg/hm2，林下植被少量）、山川鄉(xiāng)山川村（筍用林為主，小年施肥，以施復(fù)合肥為主，施肥量平均2 500 kg/hm2，少數(shù)農(nóng)戶同時施用有機肥，經(jīng)營程度高，林內(nèi)基本無其他植被）、杭垓唐舍村（以筍用林為主，小年施肥，以復(fù)合肥為主，施肥量平均2 500 kg/hm2，大多農(nóng)戶兼施有機肥，經(jīng)營程度高，林內(nèi)植被少）（表1）。

2 研究方法

2.1 樣地調(diào)查

采用《樣圓法》調(diào)查竹林情況。根據(jù)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(shè)3 ～ 5個樣圓，樣圓半徑為3 m，樣圓之間的間距大于5 m，調(diào)查樣圓內(nèi)竹株胸徑、株數(shù)，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(qū)內(nèi)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(fēng)干，并對樣品的 pH值、全氮、速效氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量進行測定。土樣測定方法依據(jù)中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(rèn)，為調(diào)解提供法治保障。調(diào)解協(xié)議效力的司法確認(rèn)是當(dāng)前訴調(diào)銜接機制中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是“楓橋經(jīng)驗”實踐納入法治軌道的必然要求。全市法院著力規(guī)范和細(xì)化司法確認(rèn)程序，采取各種措施引導(dǎo)和保障當(dāng)事人及時向法院申請對調(diào)解協(xié)議的司法確認(rèn)，以增強調(diào)解協(xié)議的權(quán)威性和強制力。司法確認(rèn)工作既給選擇非訴途徑化解矛盾的當(dāng)事人吃了定心丸、為民間調(diào)解協(xié)議加了安全鎖，也為基層矛盾的自我化解構(gòu)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(zhì)：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(shù)很難描述每個樣地毛竹胸徑分布規(guī)律，最大熵函數(shù)由于指數(shù)冪是多項式，所以具有統(tǒng)一的函數(shù)解析式，適用范圍比常用的任意概率分布函數(shù)都廣。劉恩斌等[1]基于最大熵原理推導(dǎo)出能最大限度的利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)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(shù)解析式。其推導(dǎo)出的概率密度函數(shù)如下：

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

2.4 數(shù)據(jù)處理

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

3 結(jié)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(zhì)含量20.26 ～ 46.36 g/kg，樣地間有機質(zhì)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(yǎng)分含量Table 2 Contents of soil nutrient of sample plots

土壤肥力指數(shù)法是常用的一種定量化評價土壤肥力的方法。根據(jù)各樣地土壤養(yǎng)分含量，計算土壤肥力指數(shù)。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(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀已經(jīng)完全能反映竹林土壤肥力情況。本文選取有機質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀4個因子計算不同經(jīng)營模式毛竹林土壤肥力指數(shù)（Integrated Fertility Index，IFI）。

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

（2）再根據(jù)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(biāo)的公因子方差，確定各指標(biāo)的權(quán)重。

（3）根據(jù)得出樣區(qū)內(nèi)各采樣點所在樣地的土壤肥力指數(shù)，計算出各樣區(qū)平均土壤肥力指數(shù)[3～5]。計算結(jié)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(shù)，判定各樣地的土壤肥力指數(shù)都較高，IFI(章村)＞IFI(杭垓)＞IFI(昆銅)＞IFI(山川)。結(jié)合毛竹林經(jīng)營模式分析，山川毛竹林是筍用林為主竹林，施肥量大，產(chǎn)出量高，但肥力指數(shù)低；同為筍竹兩用林的杭垓毛竹林，雖然竹林產(chǎn)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(chǎn)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(jīng)營管理程度低，產(chǎn)出量低，肥力指數(shù)也低；章村竹林產(chǎn)出量較筍竹兩用林低，長期保持平衡施用復(fù)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(shù)最高，IFI（章村）＞IFI（昆銅）。

表3 林地土壤S型隸屬度函數(shù)曲線中轉(zhuǎn)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(shù)Table 4 IFI of sample plots

3.2 經(jīng)營干擾對毛竹林胸徑的影響

統(tǒng)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(shù)不同，平均數(shù)與中位數(shù)相比，易受極端數(shù)值的影響，中位數(shù)較能代表毛竹林的胸徑情況。分析毛竹胸徑中位數(shù)與土壤肥力指數(shù)相關(guān)性，結(jié)果表明土壤肥力指數(shù)與胸徑相關(guān)性不顯著（r = 0.611，P = 0.389＞0.05）。分析其原因，筆者認(rèn)為與各樣地經(jīng)營目標(biāo)有關(guān)，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(jīng)營程度低；杭垓和山川都為筍用林，表現(xiàn)出肥力指數(shù)高，竹林胸徑也高。

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

根據(jù)研究分析表明最大熵函數(shù)采用1 ～ 6階樣本矩時擬合效果最好，經(jīng)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(shù)值與相應(yīng)評價指標(biāo)見表 6。根據(jù)前人經(jīng)驗，最大熵函數(shù)運算對參數(shù)的有效點位數(shù)很敏感，因此，本文的參數(shù)盡可能保留小數(shù)點后多位小數(shù)位數(shù)。為了更直觀的對比4種經(jīng)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(shù)曲線圖（圖1）。

表6 毛竹林樣地最大熵函數(shù)參數(shù)及評價指標(biāo)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(shù)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(biāo)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(yīng)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(shù)曲線Figure 1 Curves of maximum entropy function of sample plots

4 結(jié)論

安吉縣是著名的竹鄉(xiāng)，安吉竹林培育技術(shù)的發(fā)展處于全國先進水平，本文以安吉不同經(jīng)營模式的毛竹林樣地為研究對象，分析不同經(jīng)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(xiàn)狀的原因，為以后毛竹林的進一步培育提供參考。

經(jīng)過對昆銅、章村、山川和杭垓毛竹林樣地代表的不同經(jīng)營模式毛竹林的分析發(fā)現(xiàn)，筍竹兩用林經(jīng)營程度高時，產(chǎn)出量高，肥力指數(shù)低；筍竹兩用林經(jīng)營程度高時，竹林產(chǎn)出量大，如果經(jīng)營措施得當(dāng)，肥力指數(shù)也可保持較高水平；如果材用林經(jīng)營程度低，則產(chǎn)出量低，肥力指數(shù)也低；如果材用林經(jīng)營程度高，則產(chǎn)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(shù)高。

分析毛竹林胸徑與土壤肥力指數(shù)相關(guān)性，結(jié)果表明土壤肥力指數(shù)與胸徑相關(guān)性不顯著，這與竹林經(jīng)營類型、模式、經(jīng)營目標(biāo)有關(guān)。且經(jīng)過多年的經(jīng)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(jīng)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(jīng)營干擾下只要保持合理的經(jīng)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(chǎn)出量；經(jīng)過長期經(jīng)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。

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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(yè)技術(shù)推廣工作：*通訊作者。