竹林培育措施对土壤特性影响的研究进展

周昀菲 辉朝茂 刘蔚漪

(1 西南林业大学 昆明 650224； 2 西南林业大学丛生竹工程技术研究中心 昆明 650224)

竹子属禾本科(Gramineae)竹亚科(Bambusodeae)植物，是一种独立的、具有重要地位的特殊植被类型，在国际竹藤中心与英国皇家植物园合作出版的《世界竹藤名录》一书中，涵括的竹种达1 642种[1]。竹类可以通过生产竹类原材料、加工制造竹产品、开发利用其药用价值，为有着丰富竹类资源的区域提供重要的经济来源。竹类对生态环境也具有积极的影响，具有一次造林永续利用的优势，在固土保墒、涵养水源、园林绿化、气候调节、美化环境、改良土壤物理结构等方面具有很大的应用空间和发展潜能，比如竹类涵养水源及水分吸收的能力是杉木的1.3倍，水土保持能力是马尾松的1.5倍[2]。因此，制定合理的竹林资源培育措施，既要保证竹林经营的经济效益，又要发挥其良好的生态效益，寻找竹林经济效益与生态效益的平衡，在竹类资源的合理开发和利用中具有重要的现实意义。

土壤作为一个间接因子，受到水、热、气、肥等多种环境因素的影响，能够调控植株根系的生长。土壤质量是土壤保护生态环境、维持生物生产力、为动植物提供适合其生存环境的能力[3]。土壤在一系列有效的培育措施下，能够增加土壤微生物数量，提高土壤酶活性，从而提高土壤肥力，促进植物生长。本文选择竹林培育措施中的传统培育措施、林分及群落结构调整、土壤性质改良3个重要方面，总结其最新研究进展，综合分析这些措施对土壤特性的影响、适用范围及可操作性，以期为竹林培育工作提供借鉴。

1 传统培育措施

1.1 整地对土壤的影响

整地一般包括整地前清理和翻垦2个部分，通常在造林前3～5个月进行。当坡度平缓时，每年进行全面垦复；当坡度适中时，每2年进行1次隔带垦复；当坡度较大时每年浅锄1次，隔年垦复1次，并同时清除一些大石块、竹兜、老竹鞭等杂物[4]。

合理的整地措施，不仅能够直接影响土壤质量，还能通过改变土壤的团粒结构、水分状况、温度状况、通气状况等，增进养分循环效率，增加土壤中生物的数量、活性，从而间接改变土壤质量；同时在一定程度上还能提高竹林光照强度及面积，改变小地形，减弱土壤侵蚀，增强保持水土、涵养水源能力，从而改善竹林结构，促进竹林生长[5]。研究显示：垦复后毛竹林平均胸径、新生竹胸径、新生竹占比是未垦复竹林的1.37、1.53、1.85倍，竹林立竹度提高450株/hm2[6]；方竹林笋产量增加1.31倍，1～3年生竹生物量明显提高，0～20 cm土层生物量提高2.54倍，竹林总生物量增长1 463.25 g/m2[7]；带翻处理的麻竹林笋产量和笋生物量是不处理和全翻的1.17和1.11倍，而且竹林经济效益最好，其利润达17 778元/hm2[8]。

但整地过度(长期机械整地或高强度整地)会引起土壤流失，造成土壤质量下降，人工林长期生产力受到影响[8]。垦复次数多、深度大对土壤会造成剧烈干扰，从而破坏土壤结构，加剧土壤呼吸作用，微生物分解加速，土壤碳储量可降低10.27～21.08 t/hm2，毛竹林总碳储量降低15.02 t/(hm2·a)[9]。麻竹笋用林采用全翻整地，泥沙含量和地表径流每年流失达234.45 kg/hm2和30.37 mm[10]。因此，在竹林培育中应合理控制整地强度，调整整地方式，以维护林地生产力。

1.2 施肥对土壤的影响

施肥主要影响土壤的理化性质及微生物数量和活性。合理的竹林施肥能够显著提高新竹产量、出笋量，在毛竹林中施肥能让80～100 cm土层的有机碳含量提高2.72%～37.14%[11-12]。氮肥可以使竹林土壤养分和生产力维持在较高水平；磷肥能使竹子的枝茎坚韧，促进地下茎的萌发，增强抗旱、抗寒能力；钾肥有利于竹子对氮元素的吸收、代谢以及碳水化合物的代谢，能有效调控各种矿物元素和酶的活性，控制养分和水的输送，在一定程度上增强竹类的光合作用，并帮助竹子抵御病害及恶劣天气，从而有效防止竹子枯萎[13]。

但不恰当的施肥方式会增加氮、磷等的淋失，施肥成分单一还会破坏土壤的团粒结构，改变土壤特性，降低土壤含水量和土壤通透性，降低土壤质量，从而使林分生产力下降[14]。化肥的大量施用会使0～30 cm土层交换性酸增多，土壤pH值下降，20～40 cm土层速效氮含量随种植年份的增加可降低6.45%～17.24%[15]。过量施肥还会在一定程度上降低土壤碳储量，影响土壤碳库，破坏原有生态系统的结构[16]。因此，掌握合适的施肥方式和施肥量非常必要。

1.3 水分调控对土壤的影响

土壤水分影响土壤结构、黏合度、紧实度等，对竹子的生长和发育过程具有不可替代的作用，尤其当其他环境条件良好时，水分甚至是竹子生物量的重要决定因子[17]。

竹林地的土壤含水量是影响竹林成活率的重要因素之一。在干旱期、竹林生长期或竹林留笋前的秋季，竹林需及时补水。在自然情况下，适宜竹林生长的降水量为1 000～2 000 mm，低于这个水平土壤所能够提供的水分不足以支撑竹林的生长。例如，当慈竹林土壤含水率由50%～70%下降到20%～40%时，其发笋数量会下降40%，新竹茎秆鲜质量下降72%，纤维细胞长度下降27%[18]；毛竹林在供水后毛竹层碳贮量、生物量分别提高12.44、24.57 t/hm2[19]；植被层、凋落物层、土壤层氮磷钾的总贮量分别增加220.09、14.09、24 606.54 kg/hm2[20]；尤其是秋季供水的出笋量、出笋单株质量、出笋株数是不供水的1.54、1.19、1.30倍，第2年新笋的平均胸径、平均竹高、留笋数是不供水的1.11、1.12、1.14倍[21]，毛竹林水分含量提高了毛竹林生产力。

供水措施虽然在短期内改善了土壤环境，但长期而言会使竹林土壤的渗透能力、竹林养分含量与土壤保水性能等下降。在相同条件下，不长期供水的毛竹林比长期供水的毛竹林其初渗率、平均渗透率和渗透总量高1.14、1.17、1.50倍[22]。总体而言，与长期供水毛竹林相比，不长期供水的土壤渗透能力更强、保水性能更优。另外，供水时还要注意方式，竹林供水一般分为喷灌和滴灌，喷灌在提高竹林的平均胸径、平均竹高等生长指标上的作用比滴灌更为显著。喷灌与滴灌处理的毛竹林相比，其平均眉径、平均竹高、平均立竹度可增加1.18、0.73、0.86倍[23]。

2 林分及群落结构调整

2.1 密度调整

林分密度是影响林分土壤质量的重要因素之一[24]，合理调控好竹林密度能有效提升土壤质量，为竹林生长提供更优质的环境。与其他大多数乔木不同，竹林在生长过程中立竹密度一直处于动态变化中，竹林从出笋到成材收获的整个过程，都需要不断调控密度。通常出笋前的立竹密度最大，随着出笋和竹子生长，应定期进行抚育疏伐，在冬天伐竹密度下降后，再提高立竹密度[25]。不同立竹密度下的土壤质量存在明显差异，选择适宜的立竹密度经营竹林，能在一定程度上提高土壤质量；当密度为2 400株/hm2时土壤质量综合指数达最大值0.585 3，土壤含水量和孔隙度也能得到最显著提高；当密度为3 000株/hm2时，土壤容重最大[24]。

在一般经营条件下，适宜毛竹林生长的经营密度为2 700～3 000株/hm2[26]，也有人认为是1 200～1 650株/hm2[27]，这取决于不同的经营目标。对提高土壤密度而言，密度宜选择3 000株/hm2；对提高土壤总孔隙度、含水率和质量综合指数而言，密度宜为2 400株/hm2[24]。随着竹林经营密度的增加，土壤全氮含量和pH值会升高，其他营养元素和有机质含量会先增加再略有下降，而土壤各种酶的活性则会先升高再逐渐稳定或略有下降[24]。

林分密度对竹林的生态条件如温度、光照、空气湿度、土壤水分、土壤肥力、通气情况等也有较明显的影响[28]。调节竹林密度应针对竹林的培育目标，用材竹林应适当增加立竹量，笋用竹林应注意减少立竹量以保持笋产量，笋竹两用林应注意平衡笋、材两者需求来决定立竹量；经营密度也与立地条件有关，立地较好的竹林适合相对较低密度的经营，立地较差的竹林则应适当提高竹林密度[27]，只有竹林结构合理时才能够充分发挥水肥条件和利用太阳能，提高竹林生物量[29]。

2.2 混交造林

竹类常与杉木(Cunninghamialanceolate)、马尾松(Pinusmassoniana)或其他经济价值较高的阔叶树种混植，形成混交林分[30]。集约经营纯竹林容易造成竹林产量下降，立竹度降低，对病虫害抗性减弱等情况；而竹木混交林能增加土壤表面枯落物，提高竹林的质量、产量和生态效益，增强抗恶劣天气以及抵御病虫害的能力[30]。

杉木是竹林短期混交模式中适宜的伴生树种[30]，竹杉混交林可以提高林分生产力，改善土壤理化性质[31]，林下总辐射可由竹纯林的1 226 μmol/(m2·s)提高到竹杉混交林的1 473 μmol/(m2·s)，地表径流系数由竹纯林的0.621降低到混交林的0.529[32-33]；将密度调整到毛竹575株/hm2、杉木870株/hm2时，地上部分生物量可达355.89 t/hm2，平均胸径为毛竹纯林的1.14倍[34]。肉桂(Cinnamomumcassia)属于中性偏阴树种，竹类属于阳性树种，两者混交相对于毛竹林纯林，可充分利用林分的空间资源，增加林分相对湿度，林分提前郁闭。在毛竹林中种植肉桂，对毛竹造林母竹成活率无明显影响[35]，但对造林母竹当年长新竹的比例和新竹质量有明显影响[36-37]。当毛竹与马尾松混交时，由于马尾松高大通直，树冠透光度大，竹类多居于亚层林，混交时种间矛盾小，长期经营有利于抵御大风及严寒天气对竹类秆形造成的危害，保证竹子高大通直，提高其利用价值和观赏性[29]。

整体而言，混交林内郁闭情况较纯林好，相对湿度较高，母竹光合作用条件较优，有更充足的营养物质供幼竹生长，对幼竹林的生长发育有积极作用，可充分利用林分的空间资源，营造出适合竹类生长的小环境，增加新造竹林的质量和数量。

2.3 林下种植

林下种植可以提高林分的生产力，维护竹林多样性，促进养分循环，提高竹林的生态稳定性。了解林下种植对竹林土壤生态系统的影响，可以有效改良土壤特性[37]。

淡竹叶(Lophatherumgracile)属于耐荫性的多年生草本植物，其生长条件和竹林生长所需的条件相近，适合在竹林下栽植[38]。春兰(Cymbidiumgoeringii)是兰科兰属的地生植物，喜温暖湿润的半阴环境，在竹林下栽培春兰可解决栽培场地问题和大棚搭建问题。竹荪(Dictyophoraindusiata)是寄生在枯竹根部的一种隐花菌类，在竹林采伐后会留下很大比例的竹兜，而竹兜难以清除，自行腐烂也需要很长一段时间，在竹兜之上接种适宜在竹下环境生长的竹荪菌，既能有效利用伐后剩余的竹兜，改善土壤条件，又能发展林下食用菌，竹荪产量平均可达33.0 kg/hm2，净收益是竹林单产竹和笋的51倍，可大大提高林分经济效益[39]。在竹林下还适合种植金银花、西洋参等药用植物，发展竹林下经济能够带来可观的经济收益[40]。

3 土壤改良措施

3.1 土壤酶和微生物的调控

土壤酶能够通过一系列物理、化学、生物学反应显著影响土壤肥力[41]。例如土壤中的过氧化氢酶能够改变微生物数量和活性、有机质含量从而影响竹根系的生长[42]；碱性磷酸酶能够加速土壤中有机磷化合物水解，形成无机态磷，直接为土壤提供养分，增强土壤肥力，从而提高竹林立地生产力[43]；脲酶可以促进有机物水解成CO2和氨，其中氨是竹类氮素的直接来源，测定氨的活性可以知道土壤氮素状况；蔗糖酶可以促进高分子化合物的分解，将土壤中的高分子化合物分解成竹林土壤及其中微生物能够利用的营养物质，通过测定土壤中蔗糖酶的活性还能够了解土壤熟化程度以及土壤肥力状况[44]。

土壤微生物能够改善土壤结构，促进养分循环和植物生长[45]，是维持土壤质量和活性的关键保证，是土壤养分供给能力和土壤适应能力的外在表征，对改善土壤物理、化学和生物学特性，以及提高土壤质量有显著作用[46]。为保证竹林土壤微生物的多样性和群落结构的复杂化，应注意保持栽植种类的多元化、林分层次的复杂化以及经营强度的合理化。长期施用磷肥可以提高土壤微生物活性[46]，土壤中有效磷、腐殖质含量的增加以及微生物数量的分解可以增加磷酸酶的含量[47]。竹林覆盖和长期施肥会降低土壤微生物活性，导致土壤微生物数量下降，竹林地生产力过早出现退化。长期(10年以上)强度经营会使土壤微生物碳活性减弱，长期施用有机肥能显著提高微生物氮含量[48]。将有机肥和化肥按比例配施，可明显增加土壤有机质含量、微生物生物量，提高土壤养分，加快土壤中物质循环，增强土壤肥力，提高竹林的产量[49]。

3.2 土壤改良剂的施用

土壤改良剂可以改善土壤理化性质，协调土壤水、热、气、肥的交互作用，提高土壤对养分的利用效率，增加土壤含水量，提高涵养水源能力，有时还可以保持土壤温度，使植物提前或不延迟发育成熟[50]。

竹林专用矿渣肥是一种很好的土壤改良剂，既能够改良酸性土壤，又具有养分种类多、浓度高等特点[51]。林地使用碱性的矿渣肥能够有效调节土壤因施用氮肥而导致的土壤酸化，使土壤回到正常酸碱度水平[52]。酸性的、含有丰富养分的竹叶酵素可以改良碱性化竹林土壤，使土壤的pH值明显下降，养分水平明显上升，竹叶酵素还有延缓竹叶变黄衰老、促进竹子生长的效果，具有环保、绿色、成本低的特点[53]。在土壤中施用含磷石膏、EDTA、海泡石、醋酸和柠檬酸等调节土壤性能、改善土壤成分的土壤改良剂，能够吸收竹林土壤中的重金属元素，减弱土壤中有害物质的累积，有利于竹林生长[54]。

但是，土壤改良剂还存在一些亟待解决的问题：第一，单一成分的改良剂存在改良效果不佳或存在不同程度的负面影响；第二，天然成分的土壤改良剂效果不明显，来源有限，效果持续时间不长；第三，人工合成的高分子土壤改良剂成本高，存在一些潜在的环境污染危险，应用不广泛。结合多种土壤改良剂优点的配合施用，但其改良效果、改良机理和是否存在交互作用还没有成熟的研究结论，有待开展进一步的探究性试验[55]。

4 总结及展望

研究竹林培育措施与土壤特性的关系，有利于把握适生竹林土壤的土壤特性和土壤质量，从而通过采取传统的、新型的竹林培育措施改良土壤，促进竹林生长。在山区竹林种植中，通过改进竹林培育措施改良林地土壤特性，能有效解决目前竹林培育措施落后的问题，起到增加竹林产量和改进竹材质量的作用。

在所提到的几类竹林培育措施中，施肥、灌溉、密度调整、林下种植、混交造林、土壤酶调控、施用土壤改良剂等，会存在资金预算不足、条件欠缺等实际问题。目前在我国浙江、江苏、福建、江西、云南等地区都有大面积的竹林种植，对浙江一带经济较发达的地区，竹林培育措施比较完善，具备了一套成熟的培育体系；而在云南经济条件较为有限，培育措施也比较落后一些，可以通过借鉴江浙地区的培育措施，改良并结合传统的培育措施，取优补劣，提高云南一带竹林培育的成效。

总而言之，随着竹林培育措施与土壤特性两者关系研究的不断深入，竹林因土壤特性问题而导致的生长受限和质量缺陷将得以改善。同时，在竹林培育、竹笋生产、林下种植等方面也为竹农提供一定的参考和指导，未来可在山区现有的培育措施基础上结合新型培育措施进行合理的改进和提升，将会增加竹林产量，为山区竹林经营带来更好的经济效益。