沼液施肥對(duì)毛竹林竹子生長(zhǎng)和土壤化學(xué)性狀的影響1)

俞文仙

(浙江省杭州市富陽區(qū)農(nóng)業(yè)和林業(yè)局，杭州，311400)

陳雙林 郭子武 錢國(guó)平 李迎春

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所) (浙江省杭州市富陽區(qū)萬市鎮(zhèn)林業(yè)站) (中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所)

沼液施肥對(duì)毛竹林竹子生長(zhǎng)和土壤化學(xué)性狀的影響1)

俞文仙

(浙江省杭州市富陽區(qū)農(nóng)業(yè)和林業(yè)局，杭州，311400)

陳雙林 郭子武 錢國(guó)平 李迎春

(中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所) (浙江省杭州市富陽區(qū)萬市鎮(zhèn)林業(yè)站) (中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所)

毛竹是我國(guó)最為重要的經(jīng)濟(jì)竹種，對(duì)區(qū)域農(nóng)村社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要作用。為了解沼液施肥對(duì)雷竹新竹生長(zhǎng)和土壤化學(xué)性質(zhì)的影響，測(cè)定了全年一次性沼液施肥處理的試驗(yàn)毛竹林新竹質(zhì)量、葉片SPAD值、鞭根根系活力和土壤基本化學(xué)性狀指標(biāo)。結(jié)果表明：沼液施肥毛竹林立竹密度變化影響不明顯，而新竹數(shù)量、胸徑、全高、枝下高、胸高壁厚及葉片SPAD值、鞭根根系活力與對(duì)照(CK)相比均顯著提高；處理II和處理III，新竹胸徑、全高、葉片SPAD值和鞭根根系活力差異不顯著，且顯著高于處理I。沼液施肥顯著提高了毛竹林土壤pH值、有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和土壤主要養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)；處理II和處理III，毛竹林土壤的pH值和全磷、速效磷、全鉀、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異不顯著，均顯著高于處理I。因此，沼液施肥可明顯提高毛竹林新竹質(zhì)量，改善毛竹林土壤基本化學(xué)性狀，試驗(yàn)毛竹林適宜的沼液施肥量為45 t·hm-2。

沼液;毛竹;新竹質(zhì)量;土壤化學(xué)性狀

隨著禽畜養(yǎng)殖業(yè)的迅猛發(fā)展，養(yǎng)殖業(yè)廢棄物污染及其帶來的環(huán)境問題日益突出，已經(jīng)成為我國(guó)農(nóng)村地區(qū)主要的污染源之一[1-3]。畜禽糞便中的氮、磷等的大量流失進(jìn)入大氣或水體中，不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，而且還會(huì)引發(fā)酸雨、水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問題[1，4]。因此，加強(qiáng)畜禽糞便的管理利用方式的研究顯得尤為必要。沼液是沼氣發(fā)酵后的產(chǎn)物，含有豐富的養(yǎng)分和生物活性物質(zhì)等，常被作為液體肥料施用于各種作物(如糧食、蔬菜和果樹等)，具有明顯的增產(chǎn)和改善作物品質(zhì)的效果[5-6]。目前，關(guān)于施用沼液對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)和改善作物品質(zhì)的研究較多[5-8]，而竹林沼液施肥及其對(duì)竹子生長(zhǎng)與土壤質(zhì)量的影響研究較少。

毛竹(Phyllostachysedulis)隸屬禾本科竹亞科剛竹屬，廣泛分布于浙江、江西、福建、湖南等省(市、區(qū))，約占我國(guó)竹林總面積的70%,是我國(guó)森林資源的重要組成部分[9-10]，也是我國(guó)南方重要的經(jīng)濟(jì)林種之一。毛竹林經(jīng)營(yíng)過程中，竹筍、竹材的持續(xù)產(chǎn)出會(huì)帶走大量的土壤養(yǎng)分，為維持毛竹林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)水平和立地生產(chǎn)力，需要及時(shí)補(bǔ)充土壤養(yǎng)分。目前，毛竹林經(jīng)營(yíng)過程中，過度依賴化學(xué)肥料的施用[11-13]，大量的化學(xué)肥料施用不僅會(huì)引起竹林土壤酸化、板結(jié)、養(yǎng)分失衡等劣變問題[14-16]，而且還會(huì)導(dǎo)致竹產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量下降、土壤重金屬含量超標(biāo)、區(qū)域水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問題[14，17]。而將沼液作為肥料進(jìn)行毛竹林養(yǎng)分補(bǔ)充，既解決了禽畜養(yǎng)殖業(yè)的污染問題，也在一定程度上補(bǔ)充了土壤養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)的損失，是一種保持環(huán)境和經(jīng)濟(jì)雙贏的竹林經(jīng)營(yíng)措施。為此，本研究測(cè)定了不同沼液施肥量處理的試驗(yàn)毛竹林新竹質(zhì)量、鞭根根系活力、葉片葉綠素值和土壤基本化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，探討毛竹林沼液施肥對(duì)竹子生長(zhǎng)和土壤化學(xué)性狀的影響，為科學(xué)經(jīng)營(yíng)毛竹林提供參考。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于浙江省杭州市富陽區(qū)永昌鎮(zhèn)，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，溫暖濕潤(rùn)，四季分明，年平均氣溫16.1 ℃，7月平均氣溫28.1 ℃，1月平均氣溫3.8 ℃，極端高溫41.3 ℃，極端低溫-12.3 ℃，年平均日照時(shí)間1 429 h，年無霜期237 d，土壤為紅壤。永昌鎮(zhèn)是杭州市富陽區(qū)竹產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，現(xiàn)有竹林面積2 300 hm2，其中，毛竹林面積1 400 hm2。

2 試驗(yàn)方法

2014年在試驗(yàn)區(qū)選擇立地條件、經(jīng)營(yíng)措施和經(jīng)營(yíng)水平基本一致，經(jīng)營(yíng)類型為筍材兩用林的試驗(yàn)毛竹林7 hm2。在每種沼液施肥處理試驗(yàn)毛竹林中分別設(shè)置20 m×20 m樣地各6個(gè)，調(diào)查竹林結(jié)構(gòu)，立竹林密度為(1890±30)株·hm-2，立竹胸徑為(8.31±1.57)cm，1年生、2年生、3年生立竹數(shù)量比例為1.89∶1.96∶1.13。在每年5月份新竹抽枝長(zhǎng)葉完成后，用沼液罐車進(jìn)行沼液澆施，連續(xù)試驗(yàn)3 a。試驗(yàn)使用沼液氮、磷、鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.281、0.039和0.285 g·kg-1，pH值為7.44。各處理的沼液施肥量分別為：處理I為22.5 t·hm-2、處理II為45 t·hm-2、處理III為67.5 t·hm-2，以不施肥為對(duì)照(CK)。

2016年9月調(diào)查試驗(yàn)毛竹林當(dāng)年出筍成竹的立竹徑向和縱向生長(zhǎng)的狀況與生長(zhǎng)活力。依據(jù)便于測(cè)量的原則，確定新竹質(zhì)量指標(biāo)主要包括：新竹密度、胸徑、全高、枝下高及胸高壁厚。并在每個(gè)樣地中隨機(jī)選擇新竹6株，在竹冠上部、中部、下部各取葉片6片，沿葉片長(zhǎng)軸方向的上、中、下部，用SPAD-502葉綠素測(cè)定儀測(cè)定SPAD值，重復(fù)測(cè)定3次。同時(shí)取選取新竹的鞭根，置于冰盒中，帶回實(shí)驗(yàn)室，采用α-萘胺氧化法測(cè)定根系活力[18]。

在每塊樣地中，采用5點(diǎn)取樣法進(jìn)土壤取樣，分別在每個(gè)樣點(diǎn)，0～30 cm土層，取土壤各500 g，混合均勻后，按四分法取500 g，剔除石塊、根系、葉片等較大的殘留物，帶回實(shí)驗(yàn)室，風(fēng)干研磨，分別過20目和100目篩，裝袋儲(chǔ)于真空干燥器中，以備化學(xué)分析。土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測(cè)定，pH值采用酸度計(jì)測(cè)定，全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用半微量凱氏定氮法測(cè)定，全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用HClO4-H2SO4消化-鉬銻抗比色法測(cè)定，全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用HClO4-H2SO4消化-火焰光度法測(cè)定，堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用擴(kuò)散吸收法測(cè)定，速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用雙酸浸提-鉬銻抗顯色法測(cè)定，速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)采用乙酸銨浸提-原子吸收測(cè)定[19-20]。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel 2003統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行整理和作圖表，SPSS 14.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行單因素方差分析和多重比較(α=0.05)。

3 結(jié)果與分析

3.1 沼液施肥對(duì)毛竹林新竹質(zhì)量的影響

由表1可知，沼液施肥后，試驗(yàn)毛竹林密度變化較小，這與人為的留筍養(yǎng)竹和伐竹密切相關(guān)。隨沼液施用量的增加，試驗(yàn)毛竹林新竹數(shù)量、胸徑、枝下高、全高及胸高壁厚總體上均呈升高的變化趨勢(shì)，且施肥毛竹林與對(duì)照間差異均達(dá)顯著水平。不同沼液施肥量處理的毛竹林新竹數(shù)量和枝下高并無顯著差異，處理II和處理III，毛竹林新竹胸徑和全高也無顯著差異，均顯著高于處理I。處理I和處理II毛竹林新竹胸高壁厚無顯著差異，均顯著低于處理III。

表1 沼液施肥毛竹林新竹質(zhì)量

注：表中數(shù)值為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

3.2沼液施肥對(duì)毛竹林新竹葉片葉綠素值和鞭根根系活力的影響

由表2可知，沼液施肥可明顯提高毛竹林新竹的鞭根根系活力和葉片葉綠素值。隨沼液施肥量的增加，試驗(yàn)毛竹林新竹鞭根根系活力分別較對(duì)照提高了20.31%、34.26%、37.76%，SPDA值分別比對(duì)照提高了16.11%、28.52%、43.05%，均與對(duì)照有顯著差異。處理II和處理I相比，毛竹林新竹鞭根根系活力和SPDA值分別增加了11.60%、14.51%；處理III和處理I相比，毛竹林新竹鞭根根系活力和SPDA值分別增加了10.69%、23.21%(P<0.05)，而處理II和處理III差異不顯著。說明沼液施肥可明顯提高毛竹鞭根活力和葉片功能，從而提高毛竹林立地生產(chǎn)力。

表2 沼液施肥毛竹林鞭根根系活力和葉片葉綠素值

注：表中數(shù)值為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

3.3 沼液施肥對(duì)毛竹林土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

由表3可知，隨沼液施肥量的增加，毛竹林土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)均呈增加趨勢(shì)，且不同沼液施肥量處理的毛竹林土壤有機(jī)質(zhì)和全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化幅度均超過10%(P<0.05)，各處理土壤全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對(duì)照分別增加了43.75%、62.5%、71.88%，全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)較對(duì)照分別增加了13.33%、35.54%、43.92%，比對(duì)照均有顯著差異(P<0.05)。處理II和處理I相比，土壤全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了13.04%、19.57%，差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)；處理III和處理I相比，土壤全磷、全鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加了19.59%、26.99%，差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)；而處理III和處理II無顯著差異(P>0.05)。

表3沼液施肥毛竹林土壤基本化學(xué)性狀 g·kg-1

注：表中數(shù)值為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

由表4可知，沼液施肥對(duì)毛竹林土壤pH值和速效養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)有重要影響，隨沼液施肥量的增加，土壤pH值、速效磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)、速效鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈增加趨勢(shì)。處理I與對(duì)照相比，沼液施肥毛竹林土壤pH值、速效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)增幅分別超過了12.53%、11.65%和21.14%，與對(duì)照差異均達(dá)顯著水平。

處理II和處理I相比，毛竹林土壤pH值、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別提高了16.15%、10.37%、13.73%，差異達(dá)到顯著水平(P<0.05)；處理III和處理I相比，毛竹林土壤pH值、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別提高了20.54%、21.70%、19.68%，差異達(dá)顯著水平(P<0.05)；處理III和處理II相比，毛竹林土壤pH值、速效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)略有增加，二者間差異不顯著(P>0.05)。隨沼液施肥量的增加，毛竹林土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著增加趨勢(shì)，各處理土壤堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)增幅分別為11.65%、10.37%、10.26%，差異均達(dá)顯著水平(P<0.05)。

表4 沼液施肥毛竹林土壤pH值和速效養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)

注：表中數(shù)值為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”，同列不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

4 結(jié)論與討論

本研究表明，沼液施肥對(duì)毛竹林立竹密度增加影響不大，這表明試驗(yàn)區(qū)竹農(nóng)已經(jīng)掌握了毛竹林高效經(jīng)營(yíng)的林分密度調(diào)控技術(shù)，通過留筍和伐竹來保持立竹密度的穩(wěn)定。而沼液施肥對(duì)毛竹林新竹數(shù)量、胸徑、全高、枝下高和胸高壁厚均有顯著提高，且處理II顯著高于處理I，而與處理III并無顯著差異，也即沼液施肥后新竹質(zhì)量明顯改善，且具有一定的施肥量效應(yīng)，處理II對(duì)新竹質(zhì)量改善作用最明顯；葉片SPAD值提高，鞭根根系活力明顯增強(qiáng)，立竹生長(zhǎng)活力增強(qiáng)，且處理II的立竹生長(zhǎng)活力增幅最大。這說明沼液施肥后，毛竹林新竹鞭根根系活力和葉片葉綠素值明顯提高，這是沼液施肥毛竹林新竹質(zhì)量提高的重要原因之一。

沼液施肥對(duì)毛竹林土壤有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有明顯影響，且隨沼液施肥量的增加，土壤有機(jī)質(zhì)、氮素養(yǎng)分呈現(xiàn)出明顯的響應(yīng)。沼液施肥使土壤磷、鉀養(yǎng)分明顯增加，處理間差異顯著。隨著沼液施肥量的增加，磷、鉀養(yǎng)分增幅放緩，當(dāng)沼液施肥量達(dá)到67.5 t·hm-2時(shí)，和其它處理相比，毛竹林的土壤速效磷、速效鉀值并無顯著差異，這說明沼液施肥量不是越大越好，而是有有一個(gè)量的控制。沼液施肥后毛竹林土壤pH值明顯升高，能有效抑制毛竹林因長(zhǎng)期施用化學(xué)肥料導(dǎo)致的土壤酸化趨勢(shì)，土壤溶液的酸堿環(huán)境得到改善。45 t·hm-2沼液施肥量處理，毛竹林pH值超過5.0，這與毛竹適生pH值范圍(4.5～5.5)比較接近[21-22]，利于毛竹林良好生長(zhǎng)和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。

由此可見，這說明沼液施肥可明顯增加毛竹林土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，特別是氮素營(yíng)養(yǎng)和有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，這可能是沼液施肥使毛竹鞭根根系活力和葉綠素值升高，從而使新竹質(zhì)量提高，改善毛竹林土壤基本化學(xué)性狀。因此，認(rèn)為試驗(yàn)區(qū)毛竹林適宜的沼液施肥量為45 t·hm-2，沼液施肥能提高毛竹林新竹生長(zhǎng)和土壤養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)、pH值等，可以在生產(chǎn)中推薦應(yīng)用。

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(Agriculture and Forestry bureau of Fuyang District of Hangzhou, Hangzhou 311400, P. R. China);
Chen Shuanglin, Guo Ziwu
(Research Institute of Subtropical Forestry. CAF);
Qian Guoping
(Wanshi Forestry Station of Fuyang District of Hangzhou);
Li Yingchun
(Research Institute of Subtropical Forestryl CAF)//Journal of Northeast Forestry University，2017,45(9)：58-61.

Biogas fluid fertilization;Phyllostachysedulis; Young bamboo quality; Soil chemical properties

S795

1)杭州市富陽區(qū)科技計(jì)劃項(xiàng)目(2014NK010)；國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFD0600903)；浙江省中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院省院合作項(xiàng)目(2013SY04)。

俞文仙，女，1976年1月生，浙江省杭州市富陽區(qū)農(nóng)業(yè)和林業(yè)局，高級(jí)工程師。E-mail:YWX1976@sohu.com。

郭子武，中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院亞熱帶林業(yè)研究所，副研究員。E-mail:hunt-panther@163.com。

2017年4月19日。

責(zé)任編輯：王廣建。

To evaluate the impacts of biogas fluid fertilization on the growth of young bamboo and soil chemical properties, we determined the quality of young bamboo, root vigor, SPAD value, soil pH, and soil nutrient of bamboo stand with biogas fluid fertilization. The density ofPhyllostachysedulisstand increased slightly in biogas fluid fertilization, while number, diameter at breast height (DBH), total height, height under branch, wall thickness at DBH, leaves SPAD vale of young bamboo, and root vigor all increased significantly (P<0.05) compared with CK. DBH, total height, SPAD vale of young bamboo, root vigor of in treatment II and III were significantly higher than that of treatment I and CK, while the differences between those of treatment II and III were not significant. Soil pH, organic matter content and nutrient content increased obviously under biogas fluid fertilization treatment. Soil pH, soil total and available phosphorus content, and soil total potassium content in the treatment II and III were significantly higher than those of treatment I, while there were no significant differences between then those of the treatment II and III. Therefore, biogas fluid fertilization can enhance the quality of young bamboo and soil nutrient level, and the rate of biogas fluid fertilization at 45.0 t·hm-2reaches the optimal for the shoot production of theP.edulisstands.