高山毛竹林不同坡位和土層深度的土壤理化性質(zhì)

楊 寬

(1.上海古猗園，上海201802；2.南京林業(yè)大學(xué)竹類研究所，江蘇南京 210037)

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高山毛竹林不同坡位和土層深度的土壤理化性質(zhì)

楊 寬1，2

(1.上海古猗園，上海201802；2.南京林業(yè)大學(xué)竹類研究所，江蘇南京 210037)

摘要[目的]研究毛竹林中不同坡位和土層深度的土壤物理性質(zhì)和基本化學(xué)性質(zhì)，為高山地區(qū)毛竹林經(jīng)營提供科學(xué)依據(jù)。[方法]以閩北高山地區(qū)的毛竹林土壤為對象，按坡位采集土壤樣品，分析相關(guān)理化指標(biāo)。[結(jié)果]毛竹林上坡、下坡土壤物理性質(zhì)優(yōu)于中坡土壤，土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀、有效硼、有效銅、有效鐵含量隨坡位和土層深度的增加大致呈下降趨勢，有效硅含量隨土層深度的增加而增加，總體看毛竹林中坡土壤物理性質(zhì)較差，養(yǎng)分流失嚴(yán)重，下坡土壤理化條件較為理想。[結(jié)論]在毛竹林經(jīng)營過程中，應(yīng)特別注重加強(qiáng)對中坡的治理防護(hù)，防止土壤退化。

關(guān)鍵詞毛竹林；理化性質(zhì)；坡位；土層深度

毛竹(Phyllostachys heterocyclacv.pubescens)是我國重要的、經(jīng)濟(jì)價值極高的竹種之一，它生長迅速、成材快、產(chǎn)量高，已成為我國南方地區(qū)開發(fā)的重要經(jīng)濟(jì)竹種，其在保護(hù)美化環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候等方面也發(fā)揮著重要的作用[1-2]。近年來，許多研究表明毛竹的生長發(fā)育與土壤養(yǎng)分、物理性質(zhì)息息相關(guān)[3-6]，筆者研究了毛竹林不同坡位和土層深度的土壤理化性質(zhì)，為毛竹林生態(tài)經(jīng)營、提高生產(chǎn)力提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究地概況試驗在福建省永安市上坪鄉(xiāng)境內(nèi)(117°28′～117°31′E，25°55′～25°56′N)進(jìn)行，該地位于武夷山脈與戴云山脈的過渡地帶，屬典型的亞熱帶季風(fēng)山地氣候，夏長冬短，氣候溫暖濕潤，年均氣溫19.3 ℃，無霜期約300d，年平均日照時數(shù)1 800h，年降雨量1 600mm左右，林地土壤以紅壤為主，海拔1 000m左右。

1.2試驗方法2012年在永安市上坪鄉(xiāng)鐵丁石村設(shè)置研究樣地，在該區(qū)域內(nèi)選擇1座坡位條件適中的毛竹山坡。同一坡向分上坡、中坡和下坡，其中上坡樣地靠近坡頂部，下坡樣地靠近坡底，中坡樣地大體位于山坡的中間位置。每個坡位設(shè)3個10m×10m的樣地，樣地間隔5m以上，采用GPS儀測定各樣地的海拔，并在樣地內(nèi)進(jìn)行每木檢尺，各樣地基本情況見表1。在各采樣區(qū)內(nèi)按照“S”形設(shè)置5個土樣采集點，每個土樣采集點分為3個土層深度，分別為0～20、20～40、40～60cm。將各采樣區(qū)同一土層深度的土壤組成混合樣品，按四分法取混合土樣1kg，用無菌袋裝好帶回實驗室晾干，磨細(xì)過篩，待檢測。

表1　各樣地基本情況

1.3測定指標(biāo)及方法土壤容重、總孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度等物理指標(biāo)的測定參照GB7835-87；pH采用pH計直接測定；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；速效磷采用0.5mol/LNa2CO3浸提-分光光度計法測定；速效鉀采用1.0mol/LNH4OAc浸提-火焰光度計法測定；有效硼采用沸水浸提-姜黃素比色法測定；DTPA浸提-ICP法測定有效鐵、有效銅；檸檬酸浸提-硅鉬藍(lán)比色法測定有效硅。

1.4數(shù)據(jù)處理試驗所得數(shù)據(jù)采用MicrosoftOfficeExcel2010軟件進(jìn)行處理和繪圖，采用SPSS16.0統(tǒng)計分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與差異顯著性比較。

2結(jié)果與分析

2.1毛竹林土壤物理性質(zhì)土壤容重可綜合反映土壤松緊度和水土流失狀況[7]。由表2可知，毛竹林土壤容重總體表現(xiàn)為隨土層深度的增加而增加，其中上坡、下坡0～20cm土層土壤容重均與40～60cm土層土壤容重差異顯著(P<0.05)，中坡0～20cm土層土壤容重高于上坡、下坡0～20cm土層土壤容重，但差異并不顯著(P>0.05)，可能原因是毛竹林上坡、下坡立竹度較高，由于竹鞭、根系和枯枝落葉層的作用，增加了土壤的疏松性，使土壤容重得以改善[8]，容重值高通常表明土壤有退化的趨勢[9]，可見中坡位土壤相對更易退化。

土壤孔隙度隨土層深度的增加而降低，上坡、下坡0～20cm土層土壤總孔隙度與40～60cm土層土壤總孔隙度差異顯著；相同土層不同坡位條件下，0～20cm土層土壤總孔隙度從小到大依次為中坡、下坡、上坡，20～40cm土層土壤總孔隙度從小到大依次為下坡、中坡、上坡，40～60cm土層土壤總孔隙度從小到大依次為下坡、上坡、中坡，差異并不顯著。

表2　毛竹林不同坡位的土壤物理性質(zhì)

注：同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著(P<0.05 )，下同。

Note：Differentlettersinthesamerowindicatedsignificantdifferences(P<0.05)，thesameasfollows.

2.2毛竹林土壤基本化學(xué)性質(zhì)由表3可知，相同坡位不同土層條件下，隨著土層深度的增加，土壤pH總體呈上升趨勢，中坡位0～20cm土層土壤與40～60cm土層土壤pH差異顯著(P<0.05)；在0～20、20～40cm土層，中坡土壤pH均小于上坡、中坡，差異顯著(P<0.05)，40～60cm土層，中坡土壤pH最大，各坡位差異不顯著(P>0.05)。各坡位土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀含量均表現(xiàn)為0～20cm土層土壤最高，顯著高于其他土層(P<0.05)，隨著土壤深度的增加，各坡位土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量逐步下降，在20～40cm和40～60cm間差異不顯著(P>0.05)，速效磷含量也表現(xiàn)為0～20cm土層土壤最高。

相同土層不同坡位條件下，隨著坡位的下降，0～20cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀含量均表現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，均在下坡土壤達(dá)到最高值，速效磷表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，在中坡達(dá)到最高值；20～40cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷含量表現(xiàn)為逐步上升趨勢，速效鉀含量表現(xiàn)為先上升后下降趨勢；40～60cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效磷、速效鉀均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢。該研究結(jié)果顯示下坡0～20cm土層土壤速效養(yǎng)分含量(除速效磷)均高于上坡、中坡，但差異并不顯著，表明竹林土壤養(yǎng)分含量有向下匯集的現(xiàn)象，但在海拔差異較小的情況下，坡位間的差異并不顯著。

表3　毛竹林不同坡位的土壤基本化學(xué)性質(zhì)

2.3毛竹林土壤微量元素含量由表4可知，隨土層深度的增加，各坡位毛竹林土壤有效硼、有效銅、有效鐵含量呈下降趨勢，其中下坡0～20cm土層土壤有效硼含量，中坡0～20cm土層土壤有效銅、有效鐵含量顯著高于同坡位其他土層(P<0.05)，與林地土壤大量元素垂直分布相似，表明土壤有效硼、有效銅、有效鐵含量受地表植被、枯落物影響較大。土壤有效硅含量隨土層深度的增加呈上升趨勢，上坡40～60cm土層有效硅含量顯著高于上坡其他土層。

在相同土層不同坡位條件下，0～20cm土層土壤有效硼、有效硅、有效銅含量均表現(xiàn)出上坡最高、下坡最低的趨勢，其中中、下坡土壤有效銅含量顯著高于上坡(P<0.05)，各坡位0～20cm土層土壤有效硼、有效硅含量間差異不顯著(P>0.05)。在20～60cm土層中，隨坡位下降，土壤有效硼含量表現(xiàn)為先上升后下降，差異并不顯著(P>0.05)；有效硅含量表現(xiàn)為先下降后上升，上坡40～60cm土層土壤有效硅含量顯著高于其他坡位；在20～40cm土層，土壤有效銅含量為隨坡位下降逐步上升，下坡土壤有效銅含量顯著高于上坡，而在40～60cm土層中，土壤有效銅含量表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢，差異不顯著(P>0.05)；各土層土壤有效鐵含量表現(xiàn)為隨坡位下降逐步下降的趨勢，下坡各土層有效鐵含量均低于上、中坡相同土層，上、中坡0～20cm土層土壤有效鐵含量顯著高于下坡。

表4　毛竹林不同坡位的土壤微量元素含量

2.4毛竹林土壤理化指標(biāo)間的相關(guān)性分析由表5可知，除有效硅外，毛竹林土壤養(yǎng)分含量均與pH呈負(fù)相關(guān)，即土壤酸性越小，養(yǎng)分含量越高，其中有機(jī)質(zhì)、速效磷、速效鉀、有效硼、有效鐵含量與土壤pH的相關(guān)性達(dá)到顯著水平；毛竹林土壤堿解氮、速效鉀、有效硼、有效銅含量均與有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)，有效磷、有效鐵含量與有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，即土壤有機(jī)質(zhì)含量增加有利于土壤速效養(yǎng)分和大部分有效態(tài)微量元素積累。該試驗中土壤有機(jī)質(zhì)含量對有效硅含量影響不顯著，表明土壤有效態(tài)養(yǎng)分大部分來源于林地枯落物、有機(jī)物的輸入[10]，而后者對土壤有效硅含量的影響不大。

表5　毛竹林土壤理化指標(biāo)間的相關(guān)性分析結(jié)果

注：*表示顯著相關(guān)(P<0.05)；**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。

Note：*indicatedsignificantcorrelation(P< 0.05)；**indicatedextremelysignificantcorrelation(P< 0.01).

土壤堿解氮含量分別與速效磷、速效鉀、有效硼、有效銅含量呈顯著或極顯著正相關(guān)；速效鉀含量分別與有效硼、有效銅、有效鐵含量呈顯著或極顯著正相關(guān)。在竹林出筍季節(jié)，有必要降低氮、鉀肥的施用量，以降低可能存在的毒害。

3結(jié)論與討論

坡位、土層深度是影響毛竹林土壤理化性質(zhì)的重要因素，同時人為經(jīng)營活動也對其產(chǎn)生了顯著影響。研究表明，閩北高山地區(qū)毛竹林上坡、下坡土壤物理性質(zhì)優(yōu)于中坡土壤，這與其他類型林地的研究結(jié)果[9]并不完全一致，可能是由于人為擾動較多集中在中、下坡區(qū)域，人為擾動破壞了地表植被，進(jìn)而影響土壤結(jié)構(gòu)，而下坡土層相對較厚、植被豐富，使得3個坡位中，中坡土壤物理性質(zhì)最差。

0～20cm土層土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、有效硼、有效銅含量均在下坡土壤達(dá)到最高值，這可能是由于徑流向下坡的沖刷作用，使得養(yǎng)分向下坡富集，加之徑流泥沙攜帶的養(yǎng)分在下坡的沉積作用，使得下坡的養(yǎng)分含量高于中、上坡，可見下坡是養(yǎng)分的匯集處，這與賀小容等的研究結(jié)果[11-13]相似，但在40～60m土層并沒有此現(xiàn)象。

閩北高山地區(qū)土壤偏酸性，這有利于毛竹生長，但會導(dǎo)致以下問題：一方面高山地區(qū)雨水充足，土壤養(yǎng)分淋失，致使土壤退化[14]；另一方面，酸性土壤促進(jìn)硼、鐵等有利微量元素富集的同時，也加快了銅等重金屬的富集，不利于毛竹生長，特別是影響毛竹筍的品質(zhì)。而有機(jī)質(zhì)的提高不但改善了

土壤結(jié)構(gòu)，使密度減小，孔隙度增加，而且改變了土壤的化學(xué)性質(zhì)，使土壤的有效態(tài)養(yǎng)分含量增加。

總體來看，毛竹林中坡土壤物理性質(zhì)較差，養(yǎng)分流失嚴(yán)重，今后在進(jìn)行毛竹林復(fù)壯改造等活動時，特別要加強(qiáng)對中坡的治理防護(hù)，提高有機(jī)肥施用量，適當(dāng)保留地被，降低侵蝕作用，防止土壤退化。

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基金項目國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(201204106)。

作者簡介楊寬(1985- )，男，河北深澤人，工程師，碩士，從事竹林生態(tài)研究。

收稿日期2016-03-25

中圖分類號S 795.7

文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號0517-6611(2016)13-211-03

SoilPhysicalandChemicalPropertiesofHigh-mountainMosoBambooForestsatDifferentSlopePositionsandSoilDepths

YANGKuan1，2

(1.ShanghaiGuyiGarden，Shanghai201802; 2.InstituteofBamboo，NanjingForestUniversity,Nanjing,Jiangsu210037)

Abstract[Objective] To study the effects of slope position and soil depth on the soil physical and chemical properties and basic chemical property of moso bamboo forest，and to provide scientific basis for the management of high-mountain moso bamboo forest.[Method] By taking the soil in high-mountain moso bamboo forest in north of Fujian as test materials, soil samples of the different slope positions were collected and analyzed.[Result] The physical properties of soil at lower slope and upper slope were better than those at the middle slope. With the increase of soil depth and slope position, the content of organic matter, N, P, K, B, Cu and Fe decreased, but the content of Si raised with increase of soil depth. It was proved that the physical and chemical properties was the highest at the lower slope position, and worst at the middle slope.[Conclusion] In the management of high-mountain moso bamboo forest, it is very important to strengthen the management of the slope protection to prevent soil degradation.

Key wordsMoso bamboo forest; Physical and chemical properties; Slope position; Soil depth