喀斯特山地不同密度林雞復(fù)合系統(tǒng)對(duì)表層土壤和 林下植被的影響研究

甘琦琳，尹新雅，趙國政，王林均，彭韜

（1.貴州民族大學(xué)生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽 550025；2.中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所環(huán)境地球化學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽 550081；3.中國科學(xué)院普定喀斯特生態(tài)系統(tǒng)觀測研究站，貴州 安順 562199）

林下經(jīng)濟(jì)由林下復(fù)合經(jīng)營發(fā)展而來，以林地資源和森林生態(tài)環(huán)境為依托，發(fā)展林下種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、采集業(yè)和森林旅游業(yè)[1]，具有提高單位面積產(chǎn)出的作用。合理地利用林下土地資源，發(fā)展立體經(jīng)濟(jì)是推動(dòng)山區(qū)鄉(xiāng)村振興的重要手段。2019年3月，國家林業(yè)和草原局辦公室關(guān)于公布國家林下經(jīng)濟(jì)示范基地名單的通知，促進(jìn)了林下經(jīng)濟(jì)在全國各地的蓬勃發(fā)展，取得了顯著成效。國家林業(yè)和草原局2020年12月6日發(fā)布稱，我國有15個(gè)省份的林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值超過100億元，有9個(gè)省份產(chǎn)值達(dá)500億元以上，江西、廣西甚至超過1000億元。

貴州作為典型的山地農(nóng)業(yè)省，隨著大規(guī)模退耕還林還草的實(shí)施，林下復(fù)合經(jīng)營取得了一定成效。如2010年，貴州桐梓創(chuàng)新發(fā)展庭院型林下經(jīng)濟(jì)、林-菌、林-藥、林下珍禽養(yǎng)殖、林-農(nóng)等多種模式取得一定成效[2]。2015年貴州省都勻林禽模式發(fā)展土雞養(yǎng)殖，效益達(dá)3.1萬元/（hm2·a）[3]。但從全國范圍看，貴州山區(qū)林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展仍然相對(duì)滯后，主要原因與受限于貴州獨(dú)特的喀斯特山區(qū)地質(zhì)背景條件和脆弱的生態(tài)環(huán)境有密切關(guān)系。貴州是我國唯一沒有平原支撐的省份，山地面積占全省總面積的92.5%，其中15°以上坡地占全省面積的69.4%[4]，加上人多地少、人地矛盾突出[5]，因此山地農(nóng)業(yè)是貴州農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要形式。然而，貴州喀斯特地區(qū)占山區(qū)面積的64%[6]，成土速率低、土層淺薄、基巖裸露、土壤總量少、環(huán)境承載力相對(duì)較弱，環(huán)境空間容量小[7]。不合理的陡坡開墾、樵采、過度放牧等人類活動(dòng)導(dǎo)致喀斯特山區(qū)土壤侵蝕、土地質(zhì)量退化和石漠化等生態(tài)環(huán)境問題[6,8]。此外，喀斯特坡地土-石直接突變接觸、巖層孔隙和孔洞發(fā)育[9-12]的地表、地下二元水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得一般性降雨難以形成徑流[13]，雨水入滲作用強(qiáng)烈[14]，土壤水分、養(yǎng)分和污染物極易通過巖石裂隙進(jìn)入地下暗河，不但可造成喀斯特坡地土壤“缺水”和“缺肥”問題，也極易在肥料管理不當(dāng)情況下造成地下水污染[15]以及生態(tài)景觀破壞等其他一系列問題。因此，貴州喀斯特山地農(nóng)業(yè)發(fā)展不能照搬套用平原農(nóng)業(yè) 模式，發(fā)展適宜于喀斯特山地的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式十分必要。

在脆弱的喀斯特生態(tài)地質(zhì)背景與人地矛盾尖銳的雙重不利條件下，更需要以“兩山論”為指導(dǎo)，以深化“生態(tài)優(yōu)先”和“綠色發(fā)展”的理念為指 引[16]，在優(yōu)先保證生態(tài)效益的基礎(chǔ)上，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，踐行“既要綠水青山，又要金山銀山”的發(fā)展路線，林下經(jīng)濟(jì)因此也迎來了科學(xué)發(fā)展機(jī)遇。而林下經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要科學(xué)審慎的對(duì)待，林下生態(tài)養(yǎng)雞作為林禽復(fù)合經(jīng)營系統(tǒng)創(chuàng)新農(nóng)作模式之一，近年來發(fā)展迅速，產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益[17]。但目前山區(qū)養(yǎng)殖技術(shù)仍停留在以傳統(tǒng)散養(yǎng)技術(shù)同現(xiàn)代飼養(yǎng)技術(shù)初步相結(jié)合的養(yǎng)殖基礎(chǔ)上，主要關(guān)注雞肉的品質(zhì)、口感以及其帶來的經(jīng)濟(jì)效益[18-19]，幾乎未考慮對(duì)林下生態(tài)環(huán)境和土壤的影響，導(dǎo)致該模式實(shí)施的可持續(xù)性存在一定問題。根據(jù)實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)殖公司、企業(yè)與個(gè)體戶為片面追求經(jīng)濟(jì)效益，養(yǎng)殖密度高達(dá)3000只/hm2，明顯存在高密度養(yǎng)殖，忽視生態(tài)效益等問題。高密度養(yǎng)殖會(huì)壓縮多年生植物的生存空間[20]，導(dǎo)致生態(tài)質(zhì)量退化[21]，對(duì)水環(huán)境也存在負(fù)面影響[22]，同時(shí)過高密度的林下散養(yǎng)也存在環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)。但在喀斯特退耕山地上要獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，必須構(gòu)建林下復(fù)合經(jīng)營生態(tài)系統(tǒng)[23]。因此，為保護(hù)林下生態(tài)環(huán)境的健康發(fā)展，明確喀斯特山地林雞復(fù)合系統(tǒng)的最佳養(yǎng)殖密度，建立適合在貴州典型喀斯特山地發(fā)展的林雞復(fù)合經(jīng)營模式，是解決林下養(yǎng)雞過度放牧忽視生態(tài)效益的關(guān)鍵路徑，然而相關(guān)研究仍較薄弱。

本研究選取喀斯特典型石灰?guī)r山地設(shè)立三種不同養(yǎng)殖密度的林下養(yǎng)殖（雞）樣地。通過研究養(yǎng)殖前后與恢復(fù)期（養(yǎng)殖后4個(gè)月）林下生態(tài)環(huán)境中草本植被生物量和生物多樣性、表層土壤理化性質(zhì)的變化，分析不同林下養(yǎng)殖對(duì)表層土壤和林下植被的影響，并結(jié)合市場價(jià)值法，對(duì)比計(jì)算林雞復(fù)合模式的經(jīng)濟(jì)生態(tài)效益，確定喀斯特山區(qū)林雞復(fù)合系統(tǒng)的合理養(yǎng)殖密度，促進(jìn)貴州喀斯特山地林下生態(tài)養(yǎng)殖的綠色可持續(xù)發(fā)展，為提高喀斯特山地單位面積經(jīng)濟(jì)林地價(jià)值提供科學(xué)依據(jù)，同時(shí)也對(duì)于穩(wěn)固脫貧攻堅(jiān)成果，助力鄉(xiāng)村振興發(fā)展具有一定的積極意義。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

1.2 研究方法

1.2.1 野外試驗(yàn)設(shè)計(jì) 在試驗(yàn)林地以尼龍網(wǎng)作為圍欄，以11 m×6 m等面積劃分四塊試驗(yàn)樣地，分別設(shè)置3個(gè)不同養(yǎng)殖密度樣地（T1、T2、T3）和1個(gè)對(duì)照組（CK）。因喀斯特地區(qū)存在土壤景觀的異質(zhì)性問題，本次研究選取同一坡地巖土結(jié)構(gòu)和種植桃樹樹齡（5 a）接近的樣地作為觀測樣地，且樣地面積均較大（66 m2），在各樣地內(nèi)設(shè)立重復(fù)的三個(gè)觀測樣方（1 m×1 m）進(jìn)行林下植被和表層土壤性質(zhì)觀測。養(yǎng)殖密度由文獻(xiàn)閱讀和實(shí)地調(diào)研確定，CK對(duì)照樣地養(yǎng)雞密度為0只/hm2，T1、T2、T3養(yǎng)雞密度分別是600、1200、2400只/hm2。T1處理屬于一個(gè)相對(duì)較低的密度，T3處理是調(diào)研時(shí)大多數(shù)養(yǎng)殖戶為追求經(jīng)濟(jì)效益在林下養(yǎng)雞時(shí)實(shí)際密度的一個(gè)均值，由于T1與T3處理密度相差較大，故增設(shè)T2處理以作對(duì)比。試驗(yàn)選用60 d雞齡南丹瑤雞進(jìn)入試驗(yàn)區(qū)。養(yǎng)殖依據(jù)全進(jìn)全出原則，為使飼養(yǎng)時(shí)間與經(jīng)濟(jì)價(jià)值最優(yōu)化，將養(yǎng)殖時(shí)間確定為2020年6月至2020年10月，即4個(gè)月為一個(gè)周期。期間不論自然或非自然因素死亡均采取同齡雞補(bǔ)養(yǎng)措施，確保養(yǎng)殖試驗(yàn)密度不變。2020年11月至2021年2月為場地植被恢復(fù)觀察期。

1.2.2 樣品采集與測定 試驗(yàn)前，對(duì)不同密度養(yǎng)雞樣地和對(duì)照樣地的植被和表層土壤進(jìn)行調(diào)查。植被調(diào)查內(nèi)容包括草本生物量和多樣性，每個(gè)樣地隨機(jī)挑選1 m×1 m標(biāo)準(zhǔn)樣方進(jìn)行草本調(diào)查，樣方共15塊，對(duì)樣地中的草本植物多樣性、生物量進(jìn)行測定，養(yǎng)殖結(jié)束后，再次進(jìn)行植被多樣性及生物量測定。表層土壤考慮到喀斯特山區(qū)土層淺薄，表土取樣深度為0～10 cm，分為表層0～5 cm、底層5～10 cm，共2層。對(duì)照樣地（0只/hm2）上下2層，每層各取3個(gè)重復(fù)樣，其余處理上下2層各取9個(gè)重復(fù)樣，共采集60個(gè)樣品。剔除土壤里的砂礫、根系和動(dòng)物殘?bào)w等雜物，自然風(fēng)干后研磨過10目和100目篩，保存?zhèn)溆?。全氮（TN）、土壤有機(jī)碳（SOC）等指標(biāo)分析通過CHNS元素分析儀（德國Elementar公司）按元素分析儀法完成測定；全磷（TP）、全鉀（TK）等指標(biāo)分別利用紫外分光光度計(jì)、火焰光度計(jì)等儀器按酸熔法完成測定。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與分析 運(yùn)用描述性統(tǒng)計(jì)分析獲得各處理土壤理化性質(zhì)的最大值、最小值、平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；采用單因素方差分析方法-Duncan法，置信度為95%，檢驗(yàn)不同林下養(yǎng)雞密度下土壤理化性質(zhì)的差異顯著性。

生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值按市場價(jià)值法計(jì)算不同密度林雞復(fù)合經(jīng)營模式價(jià)值，這是根據(jù)林下養(yǎng)雞生態(tài)系統(tǒng)所提供的各種產(chǎn)品的產(chǎn)量、市場價(jià)格及其生產(chǎn)成本來核算的。計(jì)算公式為：

式中：Vf為林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品純利潤（元/a）；Yf,i為第i類林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品總產(chǎn)量（kg/a）；Pf,i為i類產(chǎn)品價(jià)格 （元/kg）；Cf,i為i類產(chǎn)品成本（元/kg）；m為產(chǎn)品種類。林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品參考當(dāng)?shù)厥袌鰞r(jià)格。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤理化性質(zhì)變化

2.1.1 土壤物理性質(zhì)變化 土壤容重、飽和導(dǎo)水率、最大持水量、毛管持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度以及孔隙度是衡量土壤質(zhì)量和持水能力的重要指標(biāo)。各樣地養(yǎng)殖前，所測表層土壤中0～5 cm土層土壤容重、最大持水量、孔隙度變化范圍分別為1.03～1.09 g/cm3、50.7%～56.0%、55.4%～56.8%，5～ 10 cm土層土壤容重、最大持水量、孔隙度變化范圍分別 為1.17～1.21 g/cm3、42.0%～44.0%、50.8%～ 52.3%。養(yǎng)殖結(jié)束后，不同養(yǎng)殖密度下的土壤物理性質(zhì)變化特征如表1所示。測定結(jié)果表明，T1、T2處理較養(yǎng)殖前土壤容重變化不明顯，但在T3處理土壤容重顯著增加。養(yǎng)殖前、CK、T1、T2處理與T3處理之間土壤容重差異顯著。各養(yǎng)殖處理土壤容重均值較養(yǎng)殖前其變化幅度分別為-6.6%、-14.0%、11.3%，說明中低密度條件下雞的活動(dòng)會(huì)使表層土壤變得松散，高密度條件下會(huì)使土壤質(zhì)地緊實(shí)。

消解后的地表水水樣澄清與否全憑主觀判斷，而是否去除濁度干擾對(duì)測定結(jié)果有明顯影響，因此建議湖庫等含懸浮物多的樣品消解后都需過濾，以消除主觀判斷的誤差。另外，如過濾后樣品還有色度干擾，則還需進(jìn)行補(bǔ)償法校正，不用重新取樣消解，可將過濾后溶液定容至50mL后，分裝到兩個(gè)25mL比色管，所有試劑加入量按GB11893要求減半進(jìn)行色度補(bǔ)償，減少工作量。

飽和導(dǎo)水率總體呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)（表1），其中0～5 cm土層飽和導(dǎo)水率在T1處理達(dá)到最大，CK、T2、T3處理與T1處理飽和導(dǎo)水率差異顯著。5～10 cm土層飽和導(dǎo)水率在T2處理達(dá)到最大，T1、T2、T3處理均大于CK處理，CK、T3處理與T2處理飽和導(dǎo)水率差異顯著。各養(yǎng)殖處理飽和導(dǎo)水率均值較養(yǎng)殖前其變化幅度分別為562.1%、513.5%和33.9%。主要原因可能是隨著雞養(yǎng)殖密度的變化，刨食和踩踏關(guān)系也發(fā)生變化。雞對(duì)土壤環(huán)境的影響，主要表現(xiàn)在刨食、踩踏以及雞糞補(bǔ)給幾個(gè)方面。T1處理中，雞對(duì)土壤的作用以刨食、雞糞補(bǔ)給為主導(dǎo)，使土壤質(zhì)地疏松，飽和導(dǎo)水率顯著上升，起到了松土劑的效果；T2處理中，雞對(duì)土壤的作用仍以刨食、雞糞補(bǔ)給為主導(dǎo)，但踩踏能力得到增強(qiáng)，飽和導(dǎo)水率呈現(xiàn)由0～5 cm向5～10 cm轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)，對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響仍以促進(jìn)作用為主；T3處理中，雞對(duì)土壤的作用以踩踏為主導(dǎo)，刨食作用、雞糞補(bǔ)給作用減弱，使得土壤容重增加，飽和導(dǎo)水率下降，總孔隙度變小，土壤發(fā)生板結(jié)。

表1 不同養(yǎng)殖密度土壤物理性質(zhì)的變化Table 1 Changes in physical properties of soils with different breeding densities

隨著養(yǎng)殖密度的增加，最大持水量在0～5 cm土層呈波動(dòng)下降趨勢(shì)，5～10 cm呈先升后降的趨勢(shì)（表1）。0～5 cm土層，CK、T3處理分別與T1和T2處理之間差異不顯著，但CK、T3處理之間差異顯著。5～10 cm土層，T2、T3處理分別與T1和CK處理之間差異不顯著，但T2、T3處理之間差異顯著。各養(yǎng)殖處理最大持水量較養(yǎng)殖前其變化幅度分別為1.8%、15.2%、-22.1%。毛管持水量、毛管孔隙與最大持水量變化趨勢(shì)一致，但非毛管孔隙總體上呈現(xiàn)下降變化趨勢(shì)。孔隙度在0～5 cm土層呈緩慢下降趨勢(shì)，各處理間差異不顯著。5～10 cm土層呈現(xiàn)先升后降的變化趨勢(shì)，T1、T2處理與T3處理之間差異顯著。各養(yǎng)殖處理孔隙度較養(yǎng)殖前其變化幅度分別為-4.0%、-0.4%、-12.6%。這說明中低養(yǎng)殖密度對(duì)土壤孔隙度影響較小。

2.1.2 土壤化學(xué)性質(zhì)變化 土壤養(yǎng)分方面，不同桃林生態(tài)養(yǎng)雞密度下各土壤層的TN含量均值范圍為1.80～3.73 g/kg，T1、T2和T3各處理養(yǎng)分含量較養(yǎng)殖前均值增量百分比分別為22.3%、69.1%和50.7%。TP含量均值范圍為0.72～1.05 g/kg，各處理養(yǎng)分含量較養(yǎng)殖前均值增量百分比分別為1.7%、1.9%和25.1%。TK含量均值范圍為4.28～6.27 g/kg， 各處理養(yǎng)分含量較養(yǎng)殖前均值增量百分比分別為0.8%、18.9%和37.4%。SOC含量均值范圍為17.03～37.56 g/kg，各處理養(yǎng)分含量較養(yǎng)殖前均值增量百分比分別為20.9%、89.5%和61.7%（表2）。

不同養(yǎng)殖密度下各處理土壤養(yǎng)分含量具體表現(xiàn)為：TN在表層0～5 cm呈先升后降的變化趨勢(shì)，T2、T3處理分別與CK和T1處理差異顯著。底層5～10 cm與表層變化趨勢(shì)一致，T1、T2、T3處理分別與CK處理差異顯著。TP在表層0～5 cm呈現(xiàn)波動(dòng)上升趨勢(shì)，CK與T3處理之間差異顯著。底層5～10 cm呈現(xiàn)先降后升的變化趨勢(shì)，各處理間差異均不顯著。TK表層0～5 cm呈現(xiàn)逐漸上升趨勢(shì)，CK和T1處理與T3之間差異顯著。底層5～10 cm呈現(xiàn)先降后升趨勢(shì)，T3處理分別與CK、T1處理差異顯著。SOC表層0～5 cm呈現(xiàn)先升后降趨勢(shì)，T2和T3處理與T1和CK處理差異顯著。底層5～10 cm與表層變化一致，T2處理與CK、T3處理差異顯著 （表2）。

表2 不同養(yǎng)殖密度土壤化學(xué)性質(zhì)的變化Table 2 Changes of chemical properties of soil at different breeding densities

2.2 林下植被生物量及物種數(shù)變化

不同養(yǎng)殖密度下草本植被的變化如圖1所示。林下養(yǎng)雞前（2020年6月），林下養(yǎng)雞試驗(yàn)區(qū)域隨機(jī)采樣15個(gè)，共統(tǒng)計(jì)33種草本植被。林下養(yǎng)雞結(jié)束后（2020年10月），林下養(yǎng)雞試驗(yàn)區(qū)域隨機(jī)采樣15個(gè)，共統(tǒng)計(jì)32種草本植被。各處理區(qū)主要物種如表3所示。未養(yǎng)殖區(qū)域，生物量變化不大，草本植被生物量隨時(shí)間、季節(jié)的變化分別是1620.62、2280.32、2075.09 kg/hm2（表3）。

表3 不同養(yǎng)殖密度下草本植被的變化Table 3 Changes of herbaceous vegetation under different breeding densities

養(yǎng)殖區(qū)域，各處理養(yǎng)殖結(jié)束時(shí)，600只/hm2樣地剩余4種植物，主要是藤蔓植物，如牽牛（Pharbitis nil），還有少量高大草本植物，草本植被生物量為84.43 kg/hm2。1200只/hm2樣地剩余1種植物，為少量爵床（Rostellularia procumbens），草本植被生物量為44.37 kg/hm2。2400只/hm2樣地剩余2種植物，其中刺莧（Amaranthus spinosus）屬于國家重點(diǎn)管理外來入侵物種名錄第2批外來植物，為高大草本植物，喀西茄（Solanum khasianum）屬于第4批外來物種，為直立草本至亞灌木植物，兩種外來植物生物量為67.6 kg/hm2，表明在養(yǎng)殖后外來入侵物種在恢復(fù)過程中占主導(dǎo)地位。

總體來說，林下養(yǎng)殖對(duì)林下植被有顯著影響，養(yǎng)殖期間會(huì)對(duì)林下草本的生長產(chǎn)生明顯抑制作用。在養(yǎng)殖區(qū)域，600、1200、2400只/hm2各處理草本植被生物量平均減少程度依次為95.1%、97.8%、99.9%（外來物種除外），對(duì)草本植被物種數(shù)破壞程度依次為83.3%、90%、99.9%。與此同時(shí)，不同養(yǎng)殖密度也會(huì)影響植被的恢復(fù)速率，在養(yǎng)殖結(jié)束4個(gè)月后，各處理樣地草本植被生物量分別為716.16、70.13、16.4 kg/hm2，較養(yǎng)殖前其恢復(fù)速率分別為41.2%、3.5%、1.5%。因此，林下生態(tài)養(yǎng)殖須劃分輪牧區(qū)、休牧區(qū)及禁牧區(qū)，用以保護(hù)植物種子庫和植被景觀等。

2.3 喀斯特山地林雞復(fù)合生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值分析

按照市場價(jià)值法計(jì)算林雞復(fù)合經(jīng)營的生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。在桃林下進(jìn)行生態(tài)養(yǎng)雞時(shí)，為保證雞的安全，未使用農(nóng)藥；同時(shí)雞會(huì)產(chǎn)出糞便，也未施用化肥。研究區(qū)桃樹密度約為1200棵/hm2，1年1熟，價(jià)格2.52元/kg，產(chǎn)量約6500 kg/hm2，桃子經(jīng)濟(jì)價(jià)值為1.64萬元/（hm2·a）。雞在室內(nèi)養(yǎng)殖2個(gè)月（按雞苗購進(jìn)價(jià)格計(jì)算），野外養(yǎng)殖4個(gè)月（按120 d計(jì)算），共養(yǎng)殖6個(gè)月，其具體核算清單如表4所示。

表4 林下復(fù)合經(jīng)營（雞）經(jīng)濟(jì)價(jià)值核算指標(biāo)Table 4 Index of economic value accounting for composite management (chicken) under forest

本研究養(yǎng)殖規(guī)模不大，技術(shù)簡單，無須專人養(yǎng)殖，農(nóng)民茶余飯后皆可操作，故未考慮人工成本。綜合以上指標(biāo)，計(jì)算出養(yǎng)殖成本每只雞約65元，平均每只可盈利60元。按照1年2批的養(yǎng)殖模式進(jìn)行，T1、T2和T3各處理養(yǎng)雞收益分別為7.2、14.4和28.8萬元/（hm2·a）。

3 討論

3.1 不同養(yǎng)殖密度林雞復(fù)合系統(tǒng)對(duì)表層土壤的影響

土壤是植物賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，良好的土壤物理性質(zhì)是肥沃土壤的重要標(biāo)志，土壤的密度、孔隙狀況能調(diào)節(jié)土壤的結(jié)構(gòu)性和通透性[24]。土壤養(yǎng)分是陸地生態(tài)系統(tǒng)中植物營養(yǎng)的主要來源，物種組成、群落結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)力均受土壤養(yǎng)分的影響[25]。自然狀態(tài)下，土壤中C、N、P、K養(yǎng)分的變化主要取決于凋落物的礦化分解與轉(zhuǎn)化累積[26]，土壤保持、維持養(yǎng)分循環(huán)功能是重要的生態(tài)系統(tǒng)支持服務(wù)。但人為干預(yù)會(huì)改變土壤性質(zhì)，羅俊等[27]認(rèn)為，有機(jī)肥可顯著降低土壤容重、緊實(shí)度、貫入阻力和抗剪強(qiáng)度，提高土壤總孔隙度、通氣孔隙度和毛孔孔隙度，而雞糞是一種比較優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥。前人研究發(fā)現(xiàn)，林下養(yǎng)雞能改善土壤物理性質(zhì)，使土壤容重降低，總孔隙度增加[28-29]；但也有研究發(fā)現(xiàn)，養(yǎng)雞后林地土壤容重高于未養(yǎng)雞前[18]。本研究中，林下養(yǎng)雞后，T1、T2處理樣地土壤物理性質(zhì)除孔隙度變化不明顯外，其余各項(xiàng)指標(biāo)均說明土壤質(zhì)地優(yōu)于CK處理和養(yǎng)殖前，T3處理土壤容重顯著增高，孔隙度明顯減小，土壤緊實(shí)度變高。這一結(jié)果與前人研究均存在一定差異性，原因可能與研究區(qū)地質(zhì)背景、林地類型、郁閉度和養(yǎng)雞模式的差異有關(guān)。本研究中，T1處理主要以刨食為主，土壤較為松散；T2處理受刨食和踩踏的雙重影響，土壤較處理T1緊實(shí)，但較T3處理松散；T3處理主要以踩踏為主，土壤較養(yǎng)殖前緊實(shí)。因此，就物理性質(zhì)變化趨勢(shì)來看，在T1、T2處理中，土壤0～5 cm最大持水量變化不明顯，但5～10 cm主要呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。但在T3處理0～5 cm、5～10 cm土層最大持水量均顯示降低，這說明高密度養(yǎng)殖會(huì)降低土壤持水性能。在喀斯特山地林下養(yǎng)雞，合理養(yǎng)殖密度在1200只/hm2以下較為適宜。

林麗等[30]研究認(rèn)為，持久和高強(qiáng)度的放牧干擾將最終改變土壤養(yǎng)分性質(zhì)。在林下養(yǎng)雞研究中，草本植被的作用隨著養(yǎng)殖密度的增大而減小。養(yǎng)殖密度越大，雞糞的產(chǎn)量越高，作用更加明顯，雞產(chǎn)出的雞糞成為土壤養(yǎng)分的主要來源。土壤養(yǎng)分作為直接影響植被生長的元素，關(guān)注雞對(duì)土壤養(yǎng)分的影響就更具必要性?？λ固厥降赝翆颖?、土壤總量小，長期耕作往往缺乏SOC。雞糞作為有機(jī)肥的一種，通過自然發(fā)酵，長期狀態(tài)下對(duì)TN和土壤有機(jī)氮組成有顯著影響[31]。大量研究證明，林下養(yǎng)雞對(duì)TN、SOC等養(yǎng)分含量具有顯著提升作用。張金福[32]研究表明雞糞能增加TN、TP養(yǎng)分含量，其含量隨著土壤剖面加深降低。張顯龍[33]研究認(rèn)為試驗(yàn)樣地SOC含量隨著牧雞年限的增加而增加。劉志云[34]研究認(rèn)為，放牧草地較未放牧對(duì)照樣地不同土壤深度SOC、TN含量顯著增加。本研究中，各處理土壤TN、TP、TK、SOC相較于養(yǎng)殖前養(yǎng)分含量均有所提高，尤其是TN、SOC養(yǎng)分含量的提升是比較高的，在T2處理分別最高達(dá)到了69.1%和89.5%。這一結(jié)果與陳俊華等[18]認(rèn)為林下養(yǎng)殖可促進(jìn)土壤肥力提高的結(jié)論總體一致，但并非所有土壤養(yǎng)分都隨養(yǎng)殖密度增大而增加，本文研究發(fā)現(xiàn)T3處理土壤養(yǎng)分TN、SOC含量增比低于T2處理，這說明在增加TN、SOC土壤養(yǎng)分條件下，T2的投入產(chǎn)出比高于T3處理。李雙喜[35]研究發(fā)現(xiàn)，在廣玉蘭林下養(yǎng)雞一年后土壤中TN含量較養(yǎng)殖前有增加的趨勢(shì)，TP無一定的變化趨勢(shì)，TK含量的變化影響不大，各處理中有增有減。由此可見，各地區(qū)林下養(yǎng)雞后對(duì)土壤養(yǎng)分的影響均存在差異性，但可以確定的是林下養(yǎng)雞對(duì)TN、SOC含量具有顯著促進(jìn)效果，但對(duì)TP、TK等養(yǎng)分含量促進(jìn)效果不明顯。綜上所述，單就土壤理化性質(zhì)而言，喀斯特山地林下養(yǎng)雞在1200只/hm2養(yǎng)殖密度時(shí)效果最佳，對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響相對(duì)較小，土壤中TN、SOC養(yǎng)分含量增加最為明顯。

3.2 不同養(yǎng)殖密度林雞復(fù)合系統(tǒng)對(duì)林下植被的影響

為了維持生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)平衡，需要對(duì)以人為主導(dǎo)的地區(qū)景觀環(huán)境進(jìn)行管理[36]。林禽復(fù)合經(jīng)營的經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的權(quán)衡對(duì)于該模式的構(gòu)建和應(yīng)用建立具有重要意義[37]。林下養(yǎng)雞模式作為強(qiáng)人工干預(yù)的林下放牧模式，對(duì)林下植被的影響較大，故對(duì)林下養(yǎng)雞草本植被的變化研究不可或缺。結(jié)果表明，林下養(yǎng)雞結(jié)束時(shí)，T1、T2、T3處理草本植被生物量均低于100 kg/hm2。經(jīng)4個(gè)月恢復(fù)期后，各處理草本植被生物量分別為716.16、70.13、16.4 kg/hm2，較養(yǎng)殖前其恢復(fù)速率分別為41.2%、3.5%、1.5%。這說明林下養(yǎng)雞對(duì)林下植被具有顯著影響，且T2、T3處理草本植被恢復(fù)速度極慢。這與劉志云[34]研究發(fā)現(xiàn)草地放牧后對(duì)植物群落的豐富度、多樣性指數(shù)沒有顯著影響的觀點(diǎn)相左，可能是研究范圍與密度關(guān)系的不確定導(dǎo)致，本研究的樣本面積均為1 hm2的1/150，研究樣本范圍的大小、雞的活動(dòng)范圍、環(huán)境自我修復(fù)能力與養(yǎng)雞密度的關(guān)系，會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。另外，喀斯特土層淺薄，土壤總量小，高密度的養(yǎng)殖對(duì)應(yīng)表層土壤的破壞和恢復(fù)過程相比非喀斯特區(qū)影響更強(qiáng)。據(jù)觀察，雞對(duì)林下草本植被的破壞主要體現(xiàn)在覓食、刨根與踐踏三個(gè)方面，對(duì)不同的草本植被進(jìn)行影響的行為也不一致。T3處理中的2種外來植物沒有完全消失主要是植被本身的高度及自我保護(hù)機(jī)制決定的。Faried等[38]研究發(fā)現(xiàn)，草地中牧雞后，草地植物種類組分發(fā)生很大變化，即使停止放牧2個(gè)月后，也不能恢復(fù)到未牧雞之前的草本植物組成，禾本科及闊葉雜草成為草地的主要植物種類，離雞舍最近的地方草本植物的消耗最為嚴(yán)重。Allison等[39]研究發(fā)現(xiàn)，在草地中養(yǎng)雞對(duì)草地中草本植物的生長和種類具有不同的影響作用。李雙喜[35]通過在廣玉蘭和柳樹下養(yǎng)雞發(fā)現(xiàn)，處理區(qū)內(nèi)草本植物的多樣性指數(shù)均有所下降，下降幅度與密度成正比。以上觀點(diǎn)基本與本研究發(fā)現(xiàn)相吻合。

總體來看，雞對(duì)林下草本植被的影響隨養(yǎng)殖密度的增大而增大。養(yǎng)殖結(jié)束后，T2、T3處理草本植被短時(shí)間不易恢復(fù)，較養(yǎng)殖結(jié)束時(shí)其恢復(fù)速率均低于5%，對(duì)植被物種多樣性生態(tài)景觀具有較強(qiáng)的破壞作用。將養(yǎng)殖密度控制在600只/hm2，有利于保護(hù)林下植被的種子不被雞采食和破壞，每年養(yǎng)殖結(jié)束的間歇期，林下植被恢復(fù)速度相對(duì)較快，較養(yǎng)殖結(jié)束時(shí)其恢復(fù)速率可達(dá)41.2%。

3.3 喀斯特山地林雞復(fù)合經(jīng)營模式構(gòu)建

在喀斯特山地桃林下進(jìn)行不同密度的生態(tài)養(yǎng)雞活動(dòng)后，桃林生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值也發(fā)生了相應(yīng)的變化，結(jié)合式（1）與2.3節(jié)計(jì)算結(jié)果，不同養(yǎng)殖密度的林雞復(fù)合模式生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值分別為8.84、16.04、30.44萬元/（hm2·a）。相比單一的經(jīng)濟(jì)桃林，林禽復(fù)合系統(tǒng)從桃子經(jīng)營轉(zhuǎn)變?yōu)樘易优c雞復(fù)合經(jīng)營，且得到的收益隨養(yǎng)殖密度增大而增大。但考慮到喀斯特脆弱山地林禽復(fù)合經(jīng)營的可持續(xù)性，應(yīng)將生態(tài)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相權(quán)衡。

本研究認(rèn)為，林禽復(fù)合經(jīng)營模式經(jīng)濟(jì)價(jià)值由養(yǎng)殖密度所決定，但禽類所特有的破壞性對(duì)生物多樣性的破壞程度會(huì)隨養(yǎng)殖密度的增加而增加，在T2處理植被生物量就減少了97.8%，說明在生物多樣性需要保護(hù)的區(qū)域，需要進(jìn)行合理統(tǒng)籌規(guī)劃才能進(jìn)行林禽復(fù)合經(jīng)營模式的推廣。張海明等[40]在北京北部山區(qū)對(duì)不同養(yǎng)殖密度的林下養(yǎng)雞研究認(rèn)為，養(yǎng)殖密度超過450只/hm2，林地植被蓋度和生物量便會(huì)顯著降低，養(yǎng)殖密度在150只/hm2就會(huì)造成水體富營養(yǎng)化。理論意義上講，養(yǎng)殖密度越大，雞糞產(chǎn)量越高，土壤養(yǎng)分也會(huì)隨養(yǎng)殖密度的增加而增加。但本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，并非所有土壤養(yǎng)分含量都隨養(yǎng)殖密度的增加而增加，土壤中T3處理TN、SOC養(yǎng)分含量均值低于T2處理，說明養(yǎng)分的增加具有上限性，在養(yǎng)殖密度達(dá)到一定階段后，雞糞對(duì)土壤養(yǎng)分的補(bǔ)給作用在變?nèi)酢Ｔ蚩赡苡腥浩湟?，研究區(qū)喀斯特土壤量少，土層淺薄，養(yǎng)分留存能力弱[12]；其二，方勝等[14]研究認(rèn)為，強(qiáng)烈的放牧擾動(dòng)會(huì)使土面和土石面生境土壤穩(wěn)滲率顯著降低。本研究中，增大養(yǎng)殖密度，雞對(duì)林下環(huán)境的破壞強(qiáng)度顯著增加，主要表現(xiàn)為植被減少，土壤孔隙度減小，飽和導(dǎo)水率降低，可能導(dǎo)致地表徑流增強(qiáng)，下滲作用減弱，雞糞養(yǎng)分流失加快；其三，T3處理中，由于土壤緊實(shí)，雞糞對(duì)表層土壤養(yǎng)分的補(bǔ)給作用減弱，土壤內(nèi)部養(yǎng)分也會(huì)逐漸流失，即地下流失，這是由喀斯特地區(qū)獨(dú)特的“篩孔”決定的[12]，地下孔（裂）隙對(duì)養(yǎng)分流失的影響不容忽視[41]。因此，有理由認(rèn)為，在養(yǎng)殖密度超過1200只/hm2后，流失的養(yǎng)分便會(huì)成為環(huán)境超載的部分，成為污染物。這說明在喀斯特山地是不適宜進(jìn)行高密度林雞復(fù)合經(jīng)營的。在脆弱的喀斯特山地，合理密度的林下復(fù)合經(jīng)營模式，才是可行的且可持續(xù)的發(fā)展道路。林下復(fù)合經(jīng)營經(jīng)濟(jì)價(jià)值雖然隨養(yǎng)殖密度的增加而增大，但受水土保持、土壤養(yǎng)分循環(huán)、生物多樣性、環(huán)境承載力等條件約束，若過度追求經(jīng)濟(jì)效益，存在環(huán)境和景觀破壞的風(fēng)險(xiǎn)。

在林禽復(fù)合模式應(yīng)用過程中，應(yīng)在保證生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，穩(wěn)步提升生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值[42]。在喀斯特山區(qū)林雞復(fù)合經(jīng)營模式的建立，科學(xué)性上需要解決的是確定林下生態(tài)養(yǎng)雞最佳養(yǎng)殖密度。李雙喜[35]在上海崇明地區(qū)通過研究林下養(yǎng)雞對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響，認(rèn)為合理飼養(yǎng)密度為450只/hm2。劉婷霞[17]對(duì)浙江臨安生態(tài)雞場的山核桃林和早竹林的生物多樣性進(jìn)行了相關(guān)分析研究，認(rèn)為生態(tài)雞場最佳生態(tài)承載量為600～750只/hm2。陳俊華等[18]對(duì)川中丘陵區(qū)柏樹林下養(yǎng)雞的合理密度進(jìn)行了探討，認(rèn)為柏樹林下養(yǎng)雞在考慮經(jīng)濟(jì)效益及水土流失的情況下，合理養(yǎng)殖密度為900只/hm2。舒正悅等[29]、蔡煜等[43]在四川盆地低山丘陵區(qū)研究認(rèn)為，柑橘林下養(yǎng)雞對(duì)土壤肥力的影響隨著養(yǎng)雞密度的增加而增強(qiáng)，并且在2400只/hm2處理達(dá)到最佳。張顯龍[33]在渾善達(dá)克沙地研究認(rèn)為，牧雞密度為27只/hm2不會(huì)對(duì)沙草地地上植被產(chǎn)生影響，為最佳放牧密度。

綜合土壤理化性質(zhì)、植被生物量及物種多樣性、生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益等幾項(xiàng)指標(biāo)，本研究認(rèn)為，在典型喀斯特山地進(jìn)行林下生態(tài)養(yǎng)雞，選擇在對(duì)生物多樣性保護(hù)要求不高且遠(yuǎn)離水資源保護(hù)區(qū)的地方，合理劃分好禁牧區(qū)、輪牧區(qū)后，養(yǎng)殖密度控制在600只/hm2較為適宜。這一養(yǎng)殖密度條件下，既可以保證草本植被能夠相對(duì)較快恢復(fù)，還能得到較好的經(jīng)濟(jì)收益，有利于可持續(xù)發(fā)展。在經(jīng)營模式構(gòu)建上，本研究以當(dāng)?shù)刎毨魹榇淼膫€(gè)體農(nóng)民為研究單位進(jìn)行了驗(yàn)證，給予其可以進(jìn)行養(yǎng)殖的林地，通過企業(yè)扶持，科技培訓(xùn)及指導(dǎo)，訂單養(yǎng)殖的模式，解決農(nóng)戶市場銷售的后顧之憂。在可以進(jìn)行林雞模式推廣的地區(qū)，以每戶1/3 hm2林地為例，按照600只/hm2的密度進(jìn)行養(yǎng)殖，農(nóng)戶額外收入達(dá)2.4萬元/a，這一嘗試初步獲得成功。這表明在喀斯特山地實(shí)施科學(xué)合理的林下生態(tài)養(yǎng)雞模式能夠保障農(nóng)民的利益，提高單位面積經(jīng)濟(jì)林地價(jià)值，對(duì)穩(wěn)固脫貧攻堅(jiān)成果，助力鄉(xiāng)村振興發(fā)展具有一定的積極意義。

4 結(jié)論

1）在喀斯特山地進(jìn)行的4個(gè)月養(yǎng)殖試驗(yàn)表明，1200只/hm2養(yǎng)殖密度范圍內(nèi)的林下養(yǎng)雞能夠有效改善土壤容重、飽和導(dǎo)水率、孔隙度等物理性質(zhì)，穩(wěn)定提高土壤中的TN、SOC養(yǎng)分含量。2400只/hm2密度養(yǎng)殖時(shí)土壤會(huì)出現(xiàn)明顯的板結(jié)現(xiàn)象，同時(shí)還存在養(yǎng)分流失造成面源污染的可能。若僅考慮林下養(yǎng)雞對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，養(yǎng)殖密度范圍應(yīng)控制在1200只/hm2以下，養(yǎng)殖密度增大與土壤養(yǎng)分含量增加呈正相關(guān)。

2）林下植被生物量恢復(fù)速率隨養(yǎng)殖密度增高而降低。在保護(hù)植被物種多樣性的前提下，建議在實(shí)際生產(chǎn)中科學(xué)合理規(guī)劃布局，劃分禁牧區(qū)、輪牧區(qū)，養(yǎng)殖密度控制在600只/hm2較為適宜，4個(gè)月恢復(fù)速率可達(dá)41.2%。

3）喀斯特山地林雞復(fù)合經(jīng)營模式最佳養(yǎng)殖密度為600只/hm2。按此養(yǎng)殖密度進(jìn)行“4+4”模式生產(chǎn)，即4個(gè)月野外養(yǎng)殖，4個(gè)月自然恢復(fù)，養(yǎng)殖時(shí)促進(jìn)土壤肥力提高，休牧?xí)r能使植被較快恢復(fù)，保護(hù)林下生態(tài)環(huán)境。與此同時(shí)，桃樹和雞產(chǎn)生的綜合生態(tài)經(jīng)濟(jì)價(jià)值可達(dá)8.84萬元/（hm2·a）。