竹子是我国森林资源的重要组成部分，具有特殊的生长方式及利用价值。竹笋营养丰富，是深受人们喜爱的天然绿色蔬菜(周芳纯，1998；江泽慧，2002)。毛竹(Phyllostachys edulis)林是我国面积最大、产出最高的竹林，其经济价值较高，相关产业已成为经济发展的重要支柱(陈双林，2011)。然而随着毛竹林经营水平不断提高，竹材和竹笋等竹林产品产量已达到较高水平，短期内很难进一步提高(陈双林，2011)。为追求更高经济效益，一直在寻求新的技术措施，如近年来借鉴雷竹(Phyllostachys praecox)林地覆盖促进早出竹笋的技术，也对毛竹林地进行覆盖，使出笋期提前并显著提高了竹笋产量(钟子龙等，2016)。该技术主要是通过有机物料覆盖来提高土壤温度，从而促进笋芽分化，使其提早萌发(李婷，2016)。短期覆盖经营不仅能提高土壤温度、阻止水分蒸发、抑制杂草生长(Rathinasabapathi et al., 2005；Ni et al., 2016)，而且还能增强土壤生物活性、改善土壤理化状况、增加土壤有机质含量(Mulumba et al., 2008；Jordán et al., 2010；Nzeyimana et al., 2017)，从而提高土壤质量。但是，长期林地覆盖会较大程度地改变土壤水、热、气等环境状况(陈双林，2011；王意锟等，2017)，从而影响竹林正常生长和导致竹林退化，这在雷竹林中已尤为突出(郭子武等，2013b；陈珊等，2014)。

目前，关于毛竹林地覆盖促进竹笋早出技术已研究较多，主要集中在林地覆盖对竹笋产量(陈建明等，2015；李跃华等，2015；钟子龙等，2016)、竹鞭生长(李跃华等，2015；王波等，2012；钟子龙等，2016)、竹林结构(钟子龙等，2016)、土壤理化性质(李婷，2016)等方面，但这些研究只是短周期的(覆盖1年)，缺乏连续性试验。前期研究发现，连续覆盖经营后，毛竹笋用林大小年的竹笋产量比为1 :0.97，这说明连续覆盖提高了小年毛竹笋用林的竹笋产量(陈建明等，2015)，但这也促进了大小年明显的毛竹林向花年毛竹林的转变，打破了原有毛竹林的生物学节律(陈双林，2011)。同时，覆盖毛竹林地的林下植被减少，土壤密度提高(李东海等，2006)，妨碍了毛竹林鞭根系统的正常生长，导致竹鞭上浮，严重限制了鞭根系统对土壤养分和水分的吸收空间(陈双林，2011)，降低了生产力(王波等，2013)，竹林退化严重。本研究对不同覆盖年限毛竹林的土壤养分含量、酶活性和微生物生物量进行研究，探索覆盖经营毛竹林的退化机理，为退化毛竹林恢复提供理论指导。

试验地位于浙江省湖州市埭溪镇山背村(119°55′—119°58′E，30°38′— 30°40′N)，属亚热带湿润季风气候。该区年均气温15.2 ℃，最冷月(1月)平均气温3.2 ℃，最热月(7月)平均气温28.4 ℃，年极端最高气温39.0 ℃，极端最低气温-11.1 ℃，年均日照时数2 124.5 h，年均无霜期246天，年均降水量1 400 mm。土壤为红壤，厚60 cm以上，平均密度1.22 g ·cm^-3，pH值4.9~6.7。

试验所用毛竹林为集中连片的纯林，以笋用为主，兼顾材用，大小年明显，其立竹密度为2 500株·hm^-2左右，但覆盖年限不一。具体覆盖方法为：每年11月中下旬进行覆盖，覆盖前先施足肥料，浇透水，然后铺5~10 cm厚的稻草，并适当浇水，加快下层覆盖物发酵增温，第1层采用20 cm厚竹叶覆盖，最后覆盖20 cm砻糠作为保温层，至翌年自然出笋时，逐步移除覆盖物。试验林实行连续覆盖法，至2014年试验林中有不同覆盖年限的毛竹林，为本研究创造了条件。

2014年5月，选择覆盖1年(M1)、2年(M2)和3年(M3)的毛竹林，以未覆盖(CK)毛竹林为对照，分别设置3块20 m × 20 m样地，共12块样地。调查每块样地的立竹度、年龄、胸径和秆高等指标。样地概况见表 1。

表 1 样地概况^① Tab.1 General information of sample plots

表 1 样地概况① Tab.1 General information of sample plots 处理 Treatment 密度 Density/ (individual·hm-2) 平均胸径 Mean DBH/cm 平均高 Mean height/m 年龄结构 Age structure (Ⅰ:Ⅱ:Ⅲ) 竹笋产量 Yields of bamboo shoots/ (kg·hm-2) CK 2 433±67 10.14±0.67 14.45±1.78 0.42:0.31:0.27 5 738±254 M1 2 467±94 10.34±0.85 15.22±1.89 0.39:0.32:0.29 23 361±1 034 M2 2 418±101 10.03±0.76 14.89±1.52 0.38:0.31:0.31 20 647±916 M3 2 387±74 10.42±0.95 15.08±1.94 0.41:0.29:0.30 17 322±809 ①Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ分别代表 1年生竹、2~3年生竹和4~5年生竹。Ⅰ, Ⅱ and Ⅲ represent 1 year, 2-3 years, and 4-5 years, respectively.

移除覆盖物后，立即采集土壤样品。在各样地内设置5个取样点，用土钻分别钻取0~40 cm土层的土壤并将其混合均匀，采用四分法取部分样品作为该样地的土壤样品，共得到12份土壤样品，置于保温箱内带回实验室。然后去除石块、根系等杂质，并将每块样地的土壤样品分成2份，一部分风干、粉碎、过筛后进行土壤养分含量测定，一部分保存于4 ℃冰箱中，并尽快测定土壤酶活性及微生物生物量。

土壤pH值及养分含量的测定参照林业行业标准(LY-T1999)中的相关方法：土壤pH值采用电位法测定(水土比为2.5 :1)；有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定；全氮含量采用凯氏定氮法测定；全磷含量采用碱熔钼锑抗比色法测定；全钾含量采用氢氧化钠熔融火焰光度法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；有效磷含量采用氟化铵-盐酸浸提钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用乙酸铵浸提火焰光度法测定。

土壤酶活性的测定参照关松荫(1986)的相关方法：脲酶活性采用靛酚比色法测定；蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水杨酸比色法测定；蛋白酶活性采用茚三酮比色法测定；过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法测定；酸性磷酸酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定。

土壤微生物生物量采用磷脂脂肪酸法(PLFA)进行测定，以19 :0甲酯为内标，在气相色谱仪上进行分析测定。细菌、真菌、放线菌等特定微生物的PLFAs含量的标定和计算参照刘彩霞等(2015)和赵建诚(2016)的方法。

所有数据在Excel 2003中进行统计、整理，运用Origin 8.6进行绘图，利用SAS 9.0统计软件进行单因素分析(ANOVA)和最小显著性检验(LSD)。

由表 2可看出，毛竹林0~40 cm土层的土壤pH值随覆盖年限增加逐渐下降，由未覆盖处理的5.63降至覆盖3年后的4.08，酸化现象非常明显。与未覆盖毛竹林相比，覆盖1，2，3年后的土壤pH值分别下降了0.46，0.94和1.55。方差分析表明，各处理毛竹林的土壤pH值差异显著(P < 0.05)(图 2)。

表 2 不同覆盖年限毛竹林土壤pH值及养分含量^① Tab.2 pH-values and nutrient contents of soil in P. edulis stands after different mulching years

表 2 不同覆盖年限毛竹林土壤pH值及养分含量① Tab.2 pH-values and nutrient contents of soil in P. edulis stands after different mulching years 处理 Treatment pH 有机质 Organic matter/ (g·kg-1) 全氮 Total N/ (g·kg-1) 碱解氮 Available N/ (mg·kg-1) 全磷 Total P/ (g·kg-1) 有效磷 Available P/ (mg·kg-1) 全钾 Total K/ (g·kg-1) 速效钾 Available K/ (mg·kg-1) CK 5.63±0.12a 23.37±1.09c 1.36±0.13d 84.88±5.44b 1.31±0.14d 30.23±1.52b 6.21±0.94d 59.27±3.51b M1 5.17±0.22b 26.22±2.21c 1.52±0.28c 102.54±7.21a 1.37±0.25c 46.21±2.17a 7.12±1.06c 75.32±4.24a M2 4.69±0.56c 43.24±3.39b 2.02±0.37b 76.36±6.05c 1.54±0.31b 23.40±1.71c 8.01±1.12b 57.39±3.84b M3 4.08±0.49d 59.62±4.57a 2.31±0.33a 67.47±5.92d 1.64±0.34a 21.72±1.11c 9.21±0.78a 38.45±2.25c ①同列不同小写字母表示不同处理间差异显著(P < 0.05)。下同。Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among different treatments at P < 0.05 level. The same below.

图 2 不同覆盖年限毛竹林的土壤微生物生物量 Fig. 2 Soil microbial biomass in P. edulis stands after different mulching years

毛竹林0~40 cm土层有机质含量随覆盖年限增加呈逐渐增加趋势。覆盖1，2，3年后比未覆盖对照分别提高了12.20%，85.02%和155.11%。方差分析表明，覆盖3年后土壤有机质含量显著高于其他处理(P < 0.05)，而覆盖1年后与未覆盖之间差异不显著(P>0.05)。随着毛竹林覆盖年限增加，0~40 cm土层的全氮、全磷和全钾含量逐渐升高，均高于未覆盖毛竹林，在覆盖3年后分别达到2.31，1.64和9.21 g ·kg^-1。方差分析表明，土壤全氮、全磷和全钾含量差异在各处理间均达到显著水平(P < 0.05)。

覆盖经营毛竹林土壤有效养分含量与全量养分的变化趋势不同。随着覆盖年限增加，0~40 cm土层的有效养分含量均呈现先升高后降低的趋势，但均以覆盖1年的最高，其碱解氮、有效磷和速效钾含量分别为102.54，46.21和75.32 mg ·kg^-1。方差分析表明，土壤碱解氮、有效磷、速效钾含量表现为覆盖1年的显著高于其他处理(P < 0.05)；覆盖2年的土壤碱解氮和有效磷含量显著高于对照处理(P < 0.05)，而速效钾含量差异不显著(P>0.05)；覆盖3年的碱解氮、有效磷、速效钾含量显著低于未覆盖毛竹林(P < 0.05)，分别下降了20.51%，28.15%和35.13%。

土壤化学计量比能体现土壤养分元素之间的平衡关系。图 1表明，覆盖年限对毛竹林土壤化学计量比的影响明显。

图 1 不同覆盖年限毛竹林土壤化学计量比 Fig. 1 Stoichiometry of nutrients of soil in P. edulis stands after different mulching years 图中不同小写字母表示不同处理间差异显著(P < 0.05)。下同。 Different lowercase letters in the figure indicate significant differences among different treatments at P < 0.05 level. The same below.

随着覆盖年限增加，毛竹林0~40 cm土层的C/N逐渐升高，覆盖3年的显著高于其他处理(P < 0.05)；覆盖2年后显著高于覆盖1年及未覆盖处理(P < 0.05)；而覆盖1年的与未覆盖对照差异不显著(P>0.05)。

与C/N相似，毛竹林0~40 cm土层的N/P随覆盖年限增加亦呈现逐渐升高趋势。覆盖1年后与未覆盖处理的差异不显著(P>0.05)；覆盖2年后与覆盖3年的未表现出显著差异(P>0.05)，但显著高于覆盖1年的(P < 0.05)。

与C/N不同，毛竹林0~40 cm土层的N/K随覆盖年限增加呈现先升高后降低的趋势，以覆盖2年最高。覆盖1年与未覆盖处理差异不显著(P>0.05)，覆盖2年与3年间差异性不显著(P>0.05)，但覆盖2年和3年的显著高于覆盖1年的及未覆盖处理(P < 0.05)。

随着毛竹林覆盖年限增加，0~40 cm土层的P/K呈降低趋势，未覆盖对照显著高于各覆盖处理(P < 0.05)；覆盖1年的P/K显著低于未覆盖处理(P < 0.05)，但与覆盖2年的无显著差异(P>0.05)；覆盖3年的显著低于覆盖2年的(P < 0.05)。

土壤中各种生化反应都是在土壤酶的参与下完成的，因此土壤酶活性的强弱反映了土壤中的物质转化和土壤肥力状况。覆盖经营对毛竹林土壤酶活性具有一定影响(表 3)，不同类型土壤酶的活性随毛竹林覆盖年限变化亦有差别。

表 3 不同覆盖年限毛竹林土壤酶活性 Tab.3 Enzyme activity of soil in P. edulis stands after different mulching years

表 3 不同覆盖年限毛竹林土壤酶活性 Tab.3 Enzyme activity of soil in P. edulis stands after different mulching years 处理 Treatment 脲酶 Urease/ (mg·g-1d-1) 蔗糖酶 Sucrase/ (mg·g-1d-1) 蛋白酶 Protease/ (mg·g-1d-1) 过氧化氢酶 Catalase/ (mL·g-1d-1) 酸性磷酸酶 Acid phosphatase/ (mg·g-1d-1) CK 0.73±0.02a 1.92±0.16a 1.49±0.05a 68.54±1.21a 8.92±0.33a M1 0.76±0.05a 1.98±0.27a 1.42±0.06a 67.31±1.31a 8.35±0.51b M2 0.59±0.03b 1.69±0.13b 1.31±0.08b 54.23±2.39b 6.84±0.72c M3 0.55±0.02b 1.54±0.19c 0.66±0.02c 41.76±1.86c 5.43±0.35d

土壤脲酶和蔗糖酶活性均随毛竹林覆盖年限增加呈先升高后降低的趋势，覆盖1年的最高，且显著高于其他覆盖年限(P < 0.05)，但与未覆盖处理的差异不显著(P>0.05)。覆盖2年与3年的土壤脲酶活性差异不显著(P>0.05)，但蔗糖酶活性差异显著(P < 0.05)。与未覆盖毛竹林相比，覆盖3年后的土壤脲酶和蔗糖酶活性分别下降了24.66%和19.79%。

土壤蛋白酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性与脲酶和蔗糖酶的变化趋势不同，均随覆盖年限增加呈逐渐降低趋势，以未覆盖毛竹林最高。与未覆盖处理相比，覆盖1年的土壤蛋白酶和过氧化氢酶活性差异不显著(P>0.05)，而酸性磷酸酶活性显著变低(P < 0.05)；覆盖2年的土壤蛋白酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性均显著变低(P < 0.05)；覆盖3年后，土壤蛋白酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性分别下降了55.70%，39.07%和39.13%。

土壤微生物作为分解者参与土壤的物质循环与能量转化过程。毛竹林覆盖处理使土壤温湿度、养分含量等均发生变化，势必引起土壤微生物的明显变化。覆盖经营对毛竹林0~40 cm土层微生物生物量的影响如图 2所示。

随毛竹林覆盖年限增加，土壤微生物生物量呈先升高后降低的趋势，覆盖1年的最高，且显著高于未覆盖处理和覆盖3年的(P < 0.05)，但与覆盖2年的差异不显著(P>0.05)。覆盖3年的土壤微生物生物量总量虽然高于未覆盖处理，但差异不显著(P>0.05)。

细菌和好氧细菌生物量与微生物生物量表现出一致的变化趋势，即随覆盖年限增加呈先升高后降低的趋势，且均以覆盖1年的最高，随后逐渐降低。覆盖1年和2年的细菌生物量差异不显著(P>0.05)，但覆盖1年的好氧细菌生物量显著高于覆盖2年的(P < 0.05)。覆盖3年后，细菌与好氧细菌生物量均显著低于其他处理(P < 0.05))(图 2)。

真菌生物量随覆盖年限增加表现出的变化规律与细菌生物量不同。真菌生物量随覆盖年限增加呈逐渐升高趋势，覆盖处理的显著高于未覆盖处理(P < 0.05)。覆盖2年后，土壤真菌生物量显著高于覆盖1年及未覆盖处理(P < 0.05)，但与覆盖3年的差异不显著(P>0.05)。

放线菌生物量随覆盖年限增加呈先升高后降低的趋势，以覆盖1年毛竹林最高，但与未覆盖的差异不显著(P>0.05)，却显著高于覆盖2年和3年的(P < 0.05)(图 2)。

随毛竹林覆盖年限增加，真菌与细菌的生物量比值呈先降低后升高的变化趋势，以覆盖1年的最低，且显著低于覆盖2年和3年的(P < 0.05)，但与未覆盖的差异不显著(P>0.05)。覆盖3年的约为未覆盖的2倍，且差异达到显著水平(P < 0.05)。

土壤变化是个长期缓慢过程，受气候变化、林木生长、人为经营活动等多因素影响(范少辉等，2015)。竹农为提高竹笋产量和经济效益而采取覆盖经营措施，但长期覆盖对土壤水、热、气等环境状况的改变较大，必然引起土壤变化，影响竹林正常生长(陈双林，2011；王意锟等，2017)。

随覆盖年限增加，雷竹林土壤pH值逐渐降低，土壤酸化趋于严重(郭子武等，2013b；叶丽莎等，2015；翟婉璐等，2017)。本研究中，连续3年覆盖经营使毛竹林的土壤pH值从5.63降至4.08，酸性逐渐增强。土壤pH值变化是一个受多因素综合影响的复杂过程，毛竹覆盖过程中大量施用氮肥，土壤中的氮素大量积累会发生硝化作用，产生大量H⁺，导致土壤酸化(Álvarez et al., 2005；陈双林等，2005；李子川等，2011；Ni et al., 2016)。此外，长期林地覆盖时因覆盖物的大量存留、腐烂、分解及厌氧细菌的滋生，大量累积酚酸类物质，同样可导致土壤酸化(郑仁红，2006；Chalker-Scott，2007；徐秋芳等，2008)。但施用化肥和覆盖物的腐烂分解对土壤酸化的贡献率尚不清楚，开展后续研究可对本研究进行补充、完善。

毛竹林覆盖后土壤有机质含量增加，且随覆盖年限增加逐渐增大。这与郭子武等(2013a)的研究结果一致。覆盖毛竹林土壤有机质含量的增加主要源于有机覆盖物的腐烂分解，且覆盖时间越长残留覆盖物越多(刘丽，2009)。上层覆盖物的保温作用促进了下层覆盖物(稻草)的发酵、腐烂，使得土壤有机质含量升高。土壤养分(全氮、全磷、全钾)含量的明显积累可能也与林地施肥和覆盖物分解有关。试验所用毛竹林以笋用为主，兼顾材用，虽然长期连年采收竹笋、砍伐竹材带走了大量土壤养分(刘广路，2009；赵建诚等，2016)，但化学肥料施用及覆盖物分解又增加了养分含量，抵消了前述的输出，净增加量仍然显著(姜培坤等，1999)。同时，由于各养分含量的增加量并不一致，其C/N和氮磷钾间的比例严重失衡。这说明覆盖经营对毛竹林土壤主要养分元素的均衡性和协同性产生了不利影响，是导致覆盖毛竹林退化的因素之一。

研究发现，土壤有效养分含量随覆盖年限增加呈先升高后降低趋势，以覆盖1年的最高。这主要是由于短期覆盖对土壤具有改良作用(Nzeyimana et al., 2017)，而长期覆盖导致土壤环境发生较大变化(陈双林，2011；王意锟等，2017)。覆盖1年后，土壤全氮积累，硝化作用增加，碱解氮含量增加；而长期覆盖导致土壤氧气消耗，反硝化作用增强，硝酸盐被还原，增加了土壤有效氮损失。随覆盖年限增加，土壤酸化明显，土壤中的磷酸吸收固定在Fe, Al胶粒上，形成迟效性的磷酸盐，从而降低磷的有效性(刘丽，2009；赵静等，2009)。土壤有效钾含量随pH值降低而下降(赵静等，2009)，是因土壤酸化使得土壤对钾的吸附量降低，导致钾元素淋失增加，有效性降低(刘丽，2009)。

土壤理化状况对土壤酶活性及微生物数量具有较大影响。本研究中，覆盖3年毛竹林的土壤酶活性降低明显。这是由于长期覆盖使土壤处于高温高湿状态，引起土壤酶活性异常(刘丽，2009)。此外，长期覆盖经营后土壤酸化明显，土壤酶活性降低(刘丽，2009)。随着毛竹林覆盖年限增加，其土壤微生物生物量、细菌和放线菌生物量均呈先升高后降低的变化趋势，这可能是由于短期(1年)覆盖可有效增加养分含量，提高微生物生物量。然而，长期覆盖经营导致土壤酸化，养分关系失衡，对微生物产生了严重抑制作用，从而引起微生物生物量下降(郭子武等，2013b)。真菌生物量则逐渐升高，这与长期覆盖导致土壤酸化有关，而真菌生物量的增加极易诱发土传真菌病害和土壤障碍(Wang et al., 2000；Liu et al., 2012)。土壤好氧细菌数量降低说明了土壤氧气含量不足，厌氧细菌滋生会产生大量影响土壤质量的代谢产物。长期覆盖不仅会导致毛竹林土壤酶活性降低，而且改变了土壤微生物区系，也是导致覆盖毛竹林退化的原因。

综上所述，土壤酸化、C/N及氮磷钾间的比例失衡、酶活性降低及土壤微生物区系的变化，是林地覆盖导致毛竹林土壤退化的主要原因。因此，在毛竹林覆盖经营过程中，自然出笋后应及时撤除有机覆盖物，并尽量减少有机覆盖物的残留量(郭子武等，2013a)，还要合理使用化肥。针对长期连续覆盖导致毛竹林土壤退化的现实问题，结合毛竹林大小年现象，建议在生产中采用休养式覆盖模式，即隔年覆盖，在冬笋大年开始覆盖，覆盖1年休养1年(钟子龙等，2016)。

毛竹林长期覆盖经营后，对土壤质量产生了一定的不利影响，导致土壤pH值降低，土壤酸化显著；同时，有机质及N、P、K含量也逐渐增加，但C/N和氮磷钾间的比例失衡，而土壤速效养分含量呈先升高后降低的变化过程；土壤脲酶和蔗糖酶活性呈先升高后降低的趋势，而土壤蛋白酶、过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性逐渐降低；土壤微生物总量呈先升高后降低的变化，细菌、真菌、放线菌生物量均发生较大变化，微生物区系紊乱。虽然短期(1年)覆盖经营在一定程度上能改善毛竹林土壤环境，提高土壤肥力和经济产量，但长期连续覆盖会恶化土壤环境，导致毛竹林退化，建议采用休养式覆盖经营模式，并合理使用化肥。