滇東南毛花酸竹林土壤養(yǎng)分特征

徐田，楊宇明，孫茂盛，楊漢奇

(1.云南省林業(yè)科學(xué)院，云南　昆明650201；2.西南林業(yè)大學(xué)，云南　昆明650224；

3.中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所，云南　昆明650224)

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滇東南毛花酸竹林土壤養(yǎng)分特征

徐田1，楊宇明1，孫茂盛2，楊漢奇3

(1.云南省林業(yè)科學(xué)院，云南昆明650201；2.西南林業(yè)大學(xué)，云南昆明650224；

3.中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所，云南昆明650224)

摘要：為研究滇東南毛花酸竹林土壤養(yǎng)分特征，在天然林和人工純林以及有人工經(jīng)營措施的天然林中分別設(shè)置土壤樣地，分析其土壤pH值、全N、速效P、速效K、有機(jī)質(zhì)含量等指標(biāo)。結(jié)果表明，不同類型毛花酸竹林pH值較為穩(wěn)定；天然竹林中林緣處養(yǎng)分含量更高；人工經(jīng)營措施對天然竹林立地生產(chǎn)力有提升效果，尤其是施肥對增加土壤有機(jī)質(zhì)、全N、速效P、速效K含量較為明顯。研究結(jié)果可為云南毛花酸竹林的經(jīng)營管理提供參考。

關(guān)鍵詞：滇東南；毛花酸竹；土壤養(yǎng)分;天然林;人工純林;有人工經(jīng)營措施的天然林

土壤養(yǎng)分是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，土壤養(yǎng)分狀況直接影響林木的生長，通過研究林地土壤養(yǎng)分可以評價林地土壤肥力，為森林可持續(xù)經(jīng)營提供依據(jù)[1]。毛花酸竹(Acidosasahirtiflora)，屬禾本科、竹亞科、酸竹屬，是優(yōu)良的筍材兩用竹，其竹材勻稱，通直，強(qiáng)度較高，韌性好，是理想的建筑、圍籬材料，也是上等的編織用竹；筍味鮮美，可供鮮食，也可制成筍干或酸筍[2～5]。毛花酸竹在云南東南部應(yīng)用廣泛、普受老百姓喜愛，但因多為天然退化林分，長勢衰敗、林相雜亂。本研究通過土壤養(yǎng)分入手，分析毛花酸竹天然林的土壤養(yǎng)分狀況，并對竹林進(jìn)行人工經(jīng)營，分析經(jīng)營后土壤養(yǎng)分的變化，同時以對照樣地、林緣、人工純林的土壤養(yǎng)分變化進(jìn)行比較，探討土壤養(yǎng)分變化規(guī)律，為今后合理利用、經(jīng)營天然竹林提供參考，指導(dǎo)天然竹林的合理種植開發(fā)，協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益的可持續(xù)發(fā)展。

1材料和方法

1.1試驗地概況

試驗地點位于云南省屏邊苗族自治縣東南方向大凹腰，23°0′35.1″N，103°42′49.4″E，海拔1 113m；氣候?qū)俚途暥葋啛釒駶櫳降丶撅L(fēng)氣候，陰霧多，光照短，潮濕多雨，雨熱同季，四季不明顯，年較差大，而日較差??；土壤以黃壤為主，土層深。該區(qū)域小環(huán)境十分適合竹類植物的生長，周邊主要植被群落是人工禿杉(Taiwaniaflousiana)林。試驗林分為次生天然竹林，無人為破壞跡象，但生長狀況不好，林分中混有少數(shù)喬木和藤本植物，主要有黃心樹(Machilusbombycima)、樹蕨(Alsophilacostularis)、西南沿階草(Ophiopogonchingii)、扁擔(dān)藤(Tetrastigmaplanicaule)、北越鉤藤(Uncariahomomalla)等[5]。

1.2調(diào)查方法

在天然郁閉林分內(nèi)設(shè)置樣地1、樣地2和對照樣地CK，林緣處設(shè)置樣地3，在同一區(qū)域選取一處郁閉人工經(jīng)營林分內(nèi)設(shè)置樣地4，共5個樣地。2007年冬季取完土樣后對樣地1、樣地2進(jìn)行間伐和施肥試驗。對5種不同類型樣地進(jìn)行采樣，因散生竹竹鞭多數(shù)生長在淺層土壤中，故采集上層(0～30cm)土樣。共采3次樣，分別是人工改造試驗前的2007年冬季和人工改造試驗后的2008年夏季與冬季。土壤樣品采集方法為在樣地內(nèi)采用S形混合取樣法，每個處理類型地內(nèi)3點采樣，挖掘土壤剖面，采用環(huán)刀法(用100cm3環(huán)刀)采取原狀土樣。將在野外采集的土樣，及時攤開，風(fēng)干后研磨過孔徑0.20mm篩，裝入塑料袋中封口待測。

1.3土壤養(yǎng)分測定方法

土壤有機(jī)質(zhì)的測定用重鉻酸鉀容量法，pH值測定用電位法，全氮的測定用重鉻酸鉀-硫酸消化法(蒸餾、擴(kuò)散)，速效P測定用鹽酸-氟化銨化學(xué)測定法，速效K測定用火焰光度法。

1.4數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)統(tǒng)計與計算采用Excel 2003軟件，數(shù)據(jù)分析采用SPSS 18.0軟件。

2結(jié)果與分析

2.1天然竹林土壤養(yǎng)分

2.1.1pH值

竹類植物多喜酸性、微酸性土壤[6]，大凹腰毛花酸竹林的pH值在4.28～4.63范圍內(nèi)，呈酸性，較適宜竹類植物的生長；不同地點pH值相對穩(wěn)定，差異較小。不同地點土壤pH值的關(guān)系為樣地2>CK>樣地1>樣地3(圖1)，樣地3是林緣處，其pH值相對林分內(nèi)部的其他樣地更為低，說明該林分林緣處土壤酸化程度更高。

圖1　不同地點pH值

樣地全N/g·kg-1速效P/mg·kg-1速效K/mg·kg-1有機(jī)質(zhì)/g·kg-1樣地11.678±0.071a1.204±0.080a39.869±0.539a9.19±0.325a樣地21.317±0.011b1.076±0.011b41.150±0.020b9.375±0.054a樣地32.378±0.001d1.259±0.004a45.388±0.001c11.471±0.002bCK1.481±0.001c0.982±0.005c45.474±0.001c9.121±0.001a均值1.7041.13042.9709.785

2.1.2土壤全N

土壤全N的含量在一定程度上可以代表土壤的供N水平[7]，是土壤中無機(jī)態(tài)氮和有機(jī)態(tài)氮的總和，它與有機(jī)質(zhì)含量及氮肥施用量相關(guān)。天然竹林不同地點土壤全N含量相互之間差異顯著(表1)，說明同一林分內(nèi)土壤N元素的消耗和產(chǎn)生并不同步。尤其在該林分林緣，全N含量比郁閉林內(nèi)高出56.7%。說明人為活動的增多，會加快表土層的分解和養(yǎng)分的釋放[8]，另一方面是因為林緣緊接著農(nóng)田，農(nóng)田的長期耕作和養(yǎng)分補(bǔ)給增加了林緣處土壤的養(yǎng)分含量。

2.1.3土壤速效P

速效P水平是土壤P元素供應(yīng)能力的直接反映，全林土壤速效P含量平均值為1.13mg/kg，間伐與林緣樣地高于平均值且相互之間不存在顯著性差異，而與施肥樣地和對照樣地存在顯著性差異，間伐樣地與施肥、對照樣地在地理位置上更接近，都遠(yuǎn)離林緣樣地，說明土壤速效P的含量與地理位置并無明顯關(guān)系，初步判斷與短期內(nèi)消耗與供給關(guān)系較為密切。

2.1.4土壤速效K

在作物生產(chǎn)中，土壤速效K小于50mg/kg時，即說明土壤嚴(yán)重缺鉀[9]。對4處不同地點的毛花酸竹土壤速效K分析發(fā)現(xiàn)均未達(dá)到50mg/kg，說明屏邊大凹腰地區(qū)土壤缺鉀。

2.1.5土壤有機(jī)質(zhì)

樣地1、樣地2和CK樣地都設(shè)在林內(nèi)，土壤有機(jī)質(zhì)含量差異不顯著(表1)，而與林緣處的土壤有機(jī)質(zhì)含量存在顯著性差異。天然毛花酸竹林下土壤由于受相同礦化、分解等作用，因此整個林分內(nèi)土壤有機(jī)質(zhì)含量大致相同；林緣處由于邊緣效應(yīng)，人為活動干擾、物種多樣化差異及養(yǎng)分流動造成有機(jī)質(zhì)含量高于林內(nèi)。

2.1.6方差分析

變異系數(shù)的大小能夠反映土壤特性空間變異性大小，通常認(rèn)為變異系數(shù)≤10%時為弱變異性，10%﹤變異系數(shù)≤100%時為中等變異性，變異系數(shù)≥100%時為強(qiáng)變異性[1]。屏邊不同地點天然毛花酸竹林分土壤養(yǎng)分變異統(tǒng)計見表2。

表2　毛花酸竹林土壤養(yǎng)分方差分析

全N、速效K和有機(jī)質(zhì)的變異系數(shù)都較大(表2)，達(dá)到了中等變異性，尤其是速效K的變異系數(shù)高達(dá)83.49%；速效P、pH值較為穩(wěn)定，變異系數(shù)較小，僅僅為弱變異性。導(dǎo)致天然林土壤養(yǎng)分變異的因素較多，主要有土質(zhì)差異、人為活動干擾、土壤坡度等，土壤坡度易引起林地養(yǎng)分隨水土流失，導(dǎo)致林地上下坡位土壤養(yǎng)分含量差異。

2.2人工純林土壤養(yǎng)分

人工純林與天然林相比，在全N、速效K、速效P、有機(jī)質(zhì)上均高于后者(表3)，人工經(jīng)營中養(yǎng)分的補(bǔ)給對土壤養(yǎng)分的提高效果非常明顯，并且速效K的含量達(dá)到了69.27mg/kg，超過了50mg/kg的嚴(yán)重缺鉀的上限，pH值也略高于天然林。說明在人工經(jīng)營的過程中，人為向土壤施加養(yǎng)分的情況下，并未加速土壤的酸化，反而使土壤pH值有升高的趨勢，這與2.1.1中天然生林林緣處土壤酸化更為明顯并不一致，因此人為活動對于毛花酸竹林土壤pH值并無直接影響。

表3　毛花酸竹人工純林土壤養(yǎng)分

2.3人工經(jīng)營對土壤養(yǎng)分影響

人工經(jīng)營能提高地力，并能加快養(yǎng)分循環(huán)[10]。對樣地1、樣地2進(jìn)行人工經(jīng)營，土壤在改造試驗前后除了pH值沒有顯著性差異外，全N、速效P、速效K、有機(jī)質(zhì)的含量均存在差異(表4)。

表4　不同地點在試驗前后各項指標(biāo)變化情況

2.3.1土壤全N

土壤全N在人工改造試驗前后均發(fā)生顯著性變化。2008年夏季，CK、樣地3的全N含量均有所下降，樣地1和樣地2全N含量則有少量升高，這是因為毛花酸竹發(fā)筍主要集中在3月下旬至6月上旬，竹筍的孕育和生長吸收大量的營養(yǎng)物質(zhì)，立地生產(chǎn)力在短期內(nèi)表現(xiàn)出下降趨勢；而樣地1對林分進(jìn)行間伐減少了地上部分的立竹，降低了對N素的消耗，間伐留下的枝、葉、頂梢增加了地被物的厚度和儲量，加快物質(zhì)分解和養(yǎng)分釋放，因此，在一季竹筍生長期過后，土壤全N含量略有升高；樣地2則是因為直接補(bǔ)充無機(jī)態(tài)N素，全N含量有所升高，因為試驗地夏季多雨水，一部分N素會隨徑流流走，因此，在供應(yīng)當(dāng)年筍期所需N素之后，升高幅度并不大。與2008年夏季相比，2008年冬季4個不同地點的全N含量均有回升，這是因為經(jīng)過高溫、多雨的夏秋季節(jié)之后，微生物分解、土壤礦化、養(yǎng)分釋放，使得土壤N素含量又有所升高。竹類植物由筍成竹的整個過程只需要幾個月就可完成，因此在短期內(nèi)需要大量的養(yǎng)分供給，尤其是N素，在CK樣地和林緣樣地3土壤全N有夏季降低，冬季升高的現(xiàn)象，說明夏季出筍的毛花酸竹吸收了土壤中的大量N元素，樣地1和樣地2土壤全N則一直在升高，主要原因是這兩項改造措施改變了地上生物量和直接養(yǎng)分補(bǔ)給[11]。

2.3.2土壤速效P

土壤速效P也存在類似全N的情況，因P的使用會導(dǎo)致生殖生長，而開花對竹林的損害是致命的，因此竹林的經(jīng)營上對于P肥的施用量應(yīng)慎重。

2.3.3土壤速效K

土壤速效K除樣地3均存在人工改造試驗后的冬季比夏季降低的現(xiàn)象，毛花酸竹對速效K的消耗主要集中在夏季到秋季，這段時期是竹稈木質(zhì)化程度增加的時期，竹稈木質(zhì)化轉(zhuǎn)化時期需要消耗大量K元素；樣地3由于靠近農(nóng)田，土壤速效K變化規(guī)律不明顯，由于屏邊大凹腰地區(qū)嚴(yán)重缺鉀，在人工經(jīng)營過程中人為補(bǔ)充土壤K元素也是提高作物生產(chǎn)力的一項必要措施。

2.3.4土壤有機(jī)質(zhì)

土壤有機(jī)質(zhì)的變化規(guī)律性不明顯，有機(jī)質(zhì)的形成是一個綜合的過程，與pH值、全N、速效P、速效K都有聯(lián)系，但又存在不一致性。對天然毛花酸竹林間伐和施肥等經(jīng)營措施，對增加土壤枯落物、加速分解、改善土壤通氣性、增加無機(jī)養(yǎng)分含量有一定程度的促進(jìn)作用，在幾個耕作周期之后，土壤的有機(jī)質(zhì)、全N、速效P、速效K含量會逐漸增高，提高立地生產(chǎn)力。

3結(jié)論和討論

3.1結(jié)論

屏邊大凹腰天然毛花酸竹林，林緣處土壤養(yǎng)分略大于郁閉林內(nèi)；各種類型pH值相差不大。人工純林土壤全N、速效P、速效K、有機(jī)質(zhì)含量均大于天然林，pH值稍高于天然林。

對天然毛花酸竹林人工改造，人工經(jīng)營措施對毛花酸竹林土壤有機(jī)質(zhì)、全N、速效P、速效K含量均有提升的效果，對土壤pH值影響不大。對竹林進(jìn)行間伐會增加林下枯落物儲量，有利于提高地表溫度、加快分解速度、提供更多有機(jī)分解物，因此養(yǎng)分還原速度增快，土壤有機(jī)質(zhì)、全N、速效P、速效K含量呈上升趨勢。施肥管理直接補(bǔ)充無機(jī)態(tài)養(yǎng)分，增加土壤有機(jī)質(zhì)、全N、速效P、速效K含量，提高立地生產(chǎn)力。

土壤全N、速效P含量在夏季略有降低，速效K、pH值在夏季則有輕微升高，土壤有機(jī)質(zhì)含量隨季節(jié)變化不明顯。毛花酸竹由竹筍生長至成竹期間會消耗大量的N元素和P元素，而在成竹后材質(zhì)生長的過程中會消耗更多的K元素。

3.2討論

對于滇東南長期處于退化衰敗的天然毛花酸竹林分，人工改造對提高立地生產(chǎn)力有較好的作用，施肥效果比間伐明顯。對于交通便利、坡度較小的天然毛花酸竹林分，可采用施肥與間伐相結(jié)合方法；對于坡度較大、處于山體上部、有較強(qiáng)水源涵養(yǎng)、水土保持功能的天然毛花酸竹林分，可用間伐的方法進(jìn)行人工改造，在不破壞其生態(tài)功能的前提下提高地力[12]。

對于可用施肥方式來人工經(jīng)營的毛花酸竹林，N元素的補(bǔ)充需要在全年進(jìn)行；P元素有利于植物開花結(jié)實，但竹類植物一方面要抑制開花結(jié)實，另一方面竹筍成竹期又需要P元素，因此P元素的施用要在發(fā)筍前，竹筍成竹后不宜再施用；竹筍成竹后高生長停止但材質(zhì)生長旺盛期才開始，這一階段需要大量的K元素，在發(fā)筍后的夏季及時補(bǔ)充K元素有利于材質(zhì)的積累。

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Soil Nutrient Contents of Acidosasa hirtiflora Stands in Southeastern Yunnan

XU Tian1,YANG Yu-ming1,SUN Mao-sheng2,YANG Han-qi3

(1.Yunnan Academy of Forestry,Kunming Yunnan 650201,P.R.China;2.Southwest Forestry University,Kunming Yunnan 650224,P.R.China;3.Research Institute of Resources Insects,Chinese Academy of Forestry,Kunming Yunnan 650224,P.R.China)

Abstract:In order to study on soil nutrient of Acidosasa hirtiflora stands in southeastern Yunnan,samples were set in nature stands ,artificial operation stands ,and nature stands with some management.the result showed that soil pH value was stable in different samples.The edge of forest had higher contents of nutrient in nature stand.Artificial operation could promoted forest productivities,fertilization could increased total nitrogen,available phosphorous,available potassium and organic matter obviously.

Key words:southeastern Yunnan;Acidosasa hirtiflora; soil nutrient contents;nature stands;artificial operation stands;nature stands with some management

中圖分類號：S 795.7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1672-8246(2016)02-0066-05

第一作者簡介：徐田(1981-)，碩士，助理研究員，主要從事竹類培育和經(jīng)濟(jì)林良種選育研究。E-mail:nasitian@163.com 楊漢奇(1974-)，博士，研究員，主要從事植物資源保護(hù)和利用研究。E-mail:yanghanqikm@aliyun.com

基金項目：云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃(2013FZ163)，云南省科技廳(2014HB041)，中國林科院資源昆蟲研究所(2012005M)。

*收稿日期：2015-12-19