以遂川县不同比例的上阔下竹混交林Ⅰ (18.6%)、Ⅱ（25%）、Ⅲ（27.5%）和毛竹纯林（Ⅳ）为研究对象，对不同深度（0 ～ 60 cm）的土壤物理性质分析。结果 表明：土壤容重的排列顺序为Ⅳ (1.04 g·cm-3) ＜Ⅲ (1.11g·cm-3) ＜Ⅱ (1.12 g·cm-3) ＜Ⅰ (1.13 g·cm-3)，且差异显著；土壤总孔隙度大小为Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ；土壤有机质由大到小依次为Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ＞Ⅳ，土壤有机质与土壤容重存在显著负相关，与土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等存在显著或极显著关系；土壤最大蓄水量和蓄水深度均表现为Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ。采用TOPSIS 法对不同类型毛竹林土壤物理结构综合评价，土壤物理结构优劣顺序为Ⅲ＞Ⅳ＞Ⅱ＞Ⅰ，表明较大比例的上位阔叶林对下位毛竹纯林土壤结构有一定的改善作用。

By taking the different proportions moso bamboo and broad-leaved mixed forests [ Ⅰ (18.6%), Ⅱ (25%), Ⅲ (27.5%)] andmoso bamboo pure forest ( Ⅳ ) in Suichuan county as studying objectives, the soil physical properties of the forests in different depths (0~ 60 cm) have been analyzed. The results indicate that the order of soil bulk density from large to small was plot Ⅳ (1.04 g·cm-3) ＜ plotⅢ (1.11g·cm-3) ＜ plot Ⅱ (1.12g·cm-3) ＜Ⅰ (1.13g·cm-3), of them there were significant differences; the soil total porosity sequenced bymagnitude plot Ⅳ > Ⅲ > Ⅰ > Ⅱ ; the order of soil organic matter order was plot Ⅲ > Ⅰ > Ⅱ > Ⅳ , which was negatively correlatedwith soil bulk density, but significantly or highly significant correlated with soil total porosity, capillary porosity and non-capillaryporosity et al; the soil maximum water volume and water depth were in the order plot Ⅳ > Ⅲ > Ⅱ >I. Evaluating with the method ofTOPSIS, the advantages and disadvantages of the soil physical structure in different types of moso bamboo forests ranked in magnitudeorder plot Ⅲ > Ⅳ > Ⅱ >I, which show that the upper broad-leaves forests with a significant proportion had some improvements on thesoil structure of the lower moso bamboo pure forest.

毛竹Phyllostachys edulis 又名“楠竹”，是中国特有的经济竹种，其分布区域广、栽培面积大、观赏性好^[1]、利用价值高，在我国竹产业中具有重要的地位。毛竹林培育方式较多，根据林分类型分毛竹纯林，毛竹混交林等；根据用途分为毛竹笋用林，毛竹材用林及毛竹笋材两用林等。随着毛竹纯林面积的迅速扩大，出现病虫害严重、土壤肥力下降、抵抗力弱等现状，有学者^[2-3] 指出切忌推广一种固定经营模式,应合理组建竹林生态系统的优化功能和结构体系。近年来,毛竹混交林的研究较多,主要以竹阔混交林和竹杉混交林为主^[4-7]，毛竹与泡桐^[8-9]、毛竹与光皮桦^[10] 及毛竹与油桐^[11]等混交林的物理性质研究也均有报道。

本研究提出的上阔下竹混交林即为毛竹林斑块混交中的一种，是指山顶阔叶林或针叶林和山体中下部毛竹纯林所构成的上阔下竹复合生态系统，其上位阔叶林多为自然生存的乡土树种，适应性强，在涵养水源方面具有重要的生态功能。一般的毛竹林混交林的经营方式为株间混交不便于竹农的经营，且毛竹纯林的经营海拔不宜过高，上阔下竹复合系统不但可避免这些不足，而且留有部分的阔叶林可以保存部分珍贵物种，产生一定的经济效益，因此，上阔下竹复合生态系统是毛竹林可持续经营的较好方式。本研究主要比较上阔下竹混交林与毛竹纯林土壤物理性质和有机质等方面的差异性，为毛竹林生态经营、长期生产力保持提供科学依据。

遂川县位于江西省西南边境，东经114°3′，北纬26°20′。县境属中亚热带湿润季风区，气候温和，雨量充沛，阳光充足，四季分明。年平均气温在15.1~18.1 ℃之间，年平均降水量1 421.2 mm，年平均无霜期284 d。该县最高海拔2 120.4 m，最低海拔只有82 m，相对海拔2 038 m，山地以红壤类为主。遂川县自然资源丰富，全县有林地面积2.46×10⁵ hm²，森林覆盖率达75.8%，活立木蓄积量达1.003×10⁷ m³，立竹4 000 余万根，是江西省重点林业县。

• 2.1 样地的调研和样品的采集

  • 2.1.1 样地的设置和调查

    选择立地条件基本一致的上阔下竹混交林和毛竹纯林，根据阔叶林占整个坡面投影面积的比例不同选择3 座上阔下竹混交林，编号分别为类型Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，纯林编号为Ⅳ，共4 座山体。首先在类型Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ阔叶林内随机设置3 个10m×10 m 样方；然后在中下部毛竹林根据海拔高度按3 等分设置为上坡、中坡和下坡，每个坡位设3 个10 m×10 m 样方；最后，用罗盘仪测坡度、坡向，皮尺测量水平距( 林地坡度大于5°时，应将斜距改为水平距)，GPS 仪测定各样方的海拔，并在样方内进行每木检尺，测定指标包括胸径，枝下高，全高，立竹度等，基本信息详见表1。

    

    表1 样地基本情况†
    Table 1 Basic situation of the simples

  • 2.1.2 样品的采集

    在已设置好的样方内，沿对角线按上中下取样点挖取坡面，用环刀和铝盒分别在0 ～ 20 cm、20 ～ 40 cm、40 ～ 60 cm 土层取样，每个样品约500 g。将采集的样品用自封袋装好密封，并记录采集地点、采集时间等。

• 2.2 实验分析

  土壤机械组成采用比重计法，土壤质地的划分用美国制划分标准，将土壤划分为砂粒（2 ～0.05 mm），粉粒（0.05 ～ 0.002 mm）和粘粒（＜0.002 mm）。土壤含水量的测定采用烘干恒重法。土壤容重、总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度等物理指标的测定参照GB7835-87。土壤有机质的测定采用重铬酸钾外加热法。

• 2.3 数据处理

  阔叶林所占的投影面积比例采用山体地形图在CAD 软件中计算；其他数据经Microsoft officeExcel 软件整理后，采用SPSS13.0 版统计软件分析，采用单因素方差分析(one-way ANOVA) 和Duncan多范围检验法(α=0.05) 比较不同数据组间的差异。评价4 种类型毛竹林土壤物理结构优劣采用TOPSIS(technique for order preference by similarityto ideal solution) 优劣解距离法^[12]，为避免专家打分法存在较大的主观因素，本研究采用变异系数法来评价各指标的权重。

• 3.1 不同类型毛竹林土壤容重分析

  由图1 可知：不同类型毛竹林在竹林中土壤密度变化范围为（1.01±0.04）～（1.15±0.02）g·cm^-3，土壤密度的大小依次为Ⅳ (1.04 g·cm^-3)＜Ⅲ (1.11 g·cm^-3) ＜ Ⅱ (1.12 g·cm^-3) ＜Ⅰ (1.13g·cm^-3)，上阔下竹混交林与毛竹纯林差异性显著（p ＜ 0.05），这可能由于Ⅳ集约型毛竹纯林相对于其他三种类型毛竹林海拔相对较低，相对湿度较大，土质较疏松，根系发达，有利于林下植物生长，因而土壤密度较小。类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ相比，阔叶林面积所占比例越大毛竹林中土壤密度越小，差异性不显著，这可能由于3 种阔叶林面积所占比例差异性不够明显。在0 ～ 60 cm 土层中，不同类型毛竹林在同一土层上土壤密度差异不显著（p ＞ 0.05），但垂直方向上随着土层的加深密度变大（见图2）；Ⅳ毛竹纯林中0 ～ 40 cm 土层差异不显著，40 ～ 60 cm 差异显著（p ＜ 0.05），而Ⅰ，Ⅱ类型土层则表现为20 ～ 60 cm 差异不显著，但与0 ～ 20 cm 差异显著（p ＜ 0.05），类型Ⅲ为0 ～ 60 cm 土层土壤密度差异都不显著。

• 3.2 不同类型毛竹林土壤孔隙状况分析

  由表2 可知，类型Ⅰ阔叶林所占面积较少，阔叶林土壤总孔隙度较小，表现为中下坡土壤总孔隙度稍大于上坡，分别高出1.24%，1.74%，与类型Ⅳ毛竹纯林的变化趋势相同。类型Ⅲ阔叶林所占面积较大，阔叶林土壤疏松，总孔隙度大，表现为上坡（51.21%）大于中坡（44.24%），说明较大面积比例阔叶林对毛竹林上坡土壤水分保持方面有一定的作用。表中的非毛比是指非毛管孔隙度与毛管孔隙度的比值表征土壤通气性、渗透性和保水性，4 种类型毛竹林中表现为Ⅲ (0.37)＞Ⅱ (0.33)= Ⅳ (0.33) ＞Ⅰ (0.31)，有机质含量方面也以类型Ⅲ（73.73 g·kg^-1）较高，土壤肥力较好。这充分表明较大面积比例阔叶林对毛竹林土壤通气性，持水性方面有一定的效果。

  

  图1 不同类型毛竹林土壤密度随坡位变化竹林内均值13.07 39.49 52.54 0.33 63.33 †
  Fig.1 Changes of soil density with slope position in different types of bamboo forests

  

  图2 不同类型毛竹林土壤密度随深度变化
  Fig.2 Changes of soil density with depth in different types of bamboo forests

  

  表2 不同类型毛竹林土壤孔隙组成
  Table 2 Porosity of different types of bamboo forests

• 3.3 不同类型毛竹林土壤有机质与孔隙度的关系

  由表2 可知，3 种类型的上阔下竹复合生态系统毛竹林内土壤有机质均大于毛竹纯林。对不同类型毛竹林内土壤有机质与土壤密度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、总孔隙度相关分析（表3）表明：有机质与土壤密度呈负显著相关（p ＜ 0.01），与非毛管孔隙度、毛管孔隙度等都呈极显著相关（p ＜ 0.01）。另外，各物理指标之间也存在显著或极显著相关性。

  

  表3 不同毛竹林土壤有机质与各物理指标间的相关性分析†
  Table 3 Correlation analysis among different soil organic matters and physical indexes in different bamboo forests

• 3.4 不同类型毛竹林土壤蓄水能力分析

  土壤的蓄水性能与土壤的前期含水量密切相关，因此，把土壤的饱和蓄水量与土壤平均含水量之差作为衡量土壤涵蓄降水的指标，称为土壤涵蓄降水量^[13]。用非毛管孔隙度来反映土壤的蓄水特性，称其为有效涵蓄量，是用来评价不同森林类型林地土壤涵养水源及调节水分循环的一个重要指标^[13-16]。林地蓄水量计算公式为：

  s= 10 000 hp。 (1)

  式(1) 中，s 为土壤贮水能力(t·hm^-2)，h 为土层厚度(m)，p 为非毛管孔隙度(%).

  土壤最大蓄水深度（mm）=s/10。 (2)

  水源涵养功能等级分为2 个等级， 一级＞1 000 t·hm^-2，二级650~1 000 t·hm^-2

  

  表4 不同类型毛竹林土壤蓄水能力
  Table 4 Soil water storage ability of different bamboo forests

  分析表明，类型Ⅲ、Ⅳ毛竹林水源涵养功能等级为一级，都优于类型Ⅰ和Ⅱ。类型Ⅲ、Ⅳ毛竹林贮水量分别为1 016.77 t/hm²，1 045.54 t/hm²，具有较大的贮水能力，为毛竹鞭根的生长及笋的良好发育提供保障。

• 3.5 不同类型毛竹林土壤涵养水源综合评价

  为客观科学地比较不同类型毛竹林土壤涵养水源的优劣状况，选用土壤密度，非毛管孔隙度，毛管孔隙度，非毛管孔隙度与毛管孔隙度比，总孔隙度，有机质，最大蓄水量7 个评价指标，采用Topsis 优劣解距离法将各指标归一化后，运用变异系数法计算权重系数依次为0.095，0.184，0.108，0.097，0.195，0.172，0.184，然后确定正理想解向量和负理想解向量，评价各指标与最优值相对接近度。由表5 可知，4 种类型毛竹林土壤水分物理结构优劣顺序为Ⅲ＞Ⅳ＞Ⅱ＞Ⅰ。

  

  表5 不同类型毛竹林土壤物理结构的评价
  Table 5 Evaluation of soil physical structure in different bamboo forests

(1) 从不同类型毛竹林土壤密度研究结果可知土壤密度变化范围为（1.01±0.04）～（1.15±0.02）g·cm^-3。有研究^[16] 表明毛竹鞭根在垂直方向上与土壤密度大小呈负相关,鞭根在各层次中土壤密度一般在0.8 ～ 1.15 g·cm-3 之间,土壤密度达1.38 g·cm-3 则很少有鞭根分布,从竹林内均值来看,4 种类型的毛竹林均利于毛竹鞭根的生长。在坡位方面,类型Ⅳ毛竹纯林土壤密度表现为上坡（1.07 g·cm-3）> 中坡（1.04 g·cm-3> 下坡（1.02g·cm-3）,这与其他类型林地研究相同^[17]，这由于上坡和下坡相对于下坡土层较薄、石砾多、密度较大，而类型Ⅲ在竹林上坡土壤密度却较小，这可能上位阔叶林对毛竹林上坡土壤有改善作用。

(2) 林地的土壤孔隙状况是评价土壤通透性和水源涵养能力的重要指标，土壤孔隙的大小直接影响到土壤中的水分状况，从而影响了林木的生长^[18]。土壤的总孔隙度大，则土壤结构疏松，通气性好，利于植物根系的生长。研究表明，土壤总孔隙度一般在50% 左右，其中非毛管孔隙占1/5～ 2/5 时，土壤的通透性、透水性和持水性比较协调^[19]，4 种类型毛竹林土壤总孔隙度变化范围为48.1% ～ 52.54%，排列顺序为Ⅳ＞Ⅲ＞Ⅰ＞Ⅱ；非毛比为0.27 ～ 0.44，协调性较好。

(3) 影响土壤持水性的因素很多，特别是标志土壤肥力的有机质，因其粘结及吸附作用与土壤水分蓄水性有很大的关系^[20]。土壤有机质提高不但改善土壤结构，使密度减小，孔隙度增加，而且改变了土壤的胶体状况，使土壤的吸附作用增强，增大吸附水分的能力。本研究有机质含量为Ⅲ (73.73g·kg^-1) ＞Ⅰ (72.24 g·kg^-1) ＞Ⅱ (71.11 g·kg^-1) ＞Ⅳ (63.33 g·kg^-1)，有机质与土壤密度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度等相关性明显，从而进一步说明了有机质对改善土壤结构和提高土壤保水性能具有重要作用，这一结果与前人研究报道一致^[21-22]。Ⅳ中土壤有机质含量较小土壤密度应该相对较大，总孔隙度较少，而本研究结果却与其相反，可能原因为Ⅳ为毛竹纯林经营，人工施肥，垦复也较多，再加上海拔相对较低，土壤湿度大，有利于改良土壤通透性。

Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ 3 种类型中最大蓄水能力为类型Ⅲ优于类型Ⅱ，类型Ⅰ最弱，结合以上4 种类型毛竹林孔隙度和蓄水能力分析，运用TOPSIS 法综合分析排名可知阔叶林所占投影面积比例越大，越益于毛竹林的生长，上阔下竹混交林优于毛竹纯林，这与侯慧峰和吴正强^[23-24] 研究上阔下竹复合生态系统基本一致,与其它混交林研究结论也相同^[25-26]。本研究研究的类型Ⅳ毛竹纯林在土壤蓄水方面优于其他三种类型的上阔下竹复合生态系统，主要原因是类型Ⅳ毛竹纯林海拔较低，湿度大，土层厚，土质较疏松，而有机质含量方面以上阔下竹混交林较好。因此，对于相对海拔较高的山体，可以选择山顶留有部分的阔叶林或针叶林，阔叶林所占比例30% 以上效果较明显，而对于海拔较低的毛竹纯林本身蓄水能力较好，人工集约经营也方便，则可以选择毛竹纯林经营方式。