毛竹林地覆蓋對(duì)土壤養(yǎng)分的影響研究

王海霞，曾慶南， 程 平，韓 偉

(1.江西省林業(yè)科學(xué)院，江西 南昌 330032； 2.弋陽(yáng)縣鐵沙林場(chǎng)，江西 上饒 334400)

毛竹(Phyllostachysedulis)是江西重要竹種，全省現(xiàn)有毛竹林面積103.7萬(wàn)hm2，占全省竹林總面積105.6萬(wàn)hm2的98.2%[1]。長(zhǎng)期以來(lái)，江西毛竹以材用林經(jīng)營(yíng)為主，筍用林經(jīng)營(yíng)極少。近年來(lái)，由于市場(chǎng)變化，竹材產(chǎn)品受到巨大沖擊，竹材價(jià)格急劇下滑，從最高1 000元·t-1左右降至最低380元·t-1，材用林經(jīng)營(yíng)幾乎無(wú)效益。與此同時(shí)，市場(chǎng)對(duì)于筍的需求量卻與日劇增，2019年毛竹冬筍產(chǎn)地售價(jià)達(dá)20元·kg-1以上，效益可觀。為此，及時(shí)轉(zhuǎn)變毛竹林經(jīng)營(yíng)目標(biāo)，培育毛竹冬筍用林，是提高江西毛竹林經(jīng)營(yíng)效益的有效途徑。筆者采用林地覆蓋增溫措施，促使毛竹筍在冬季出土生長(zhǎng)，生產(chǎn)個(gè)體較大、口感及品質(zhì)優(yōu)于自然冬筍的毛竹早出筍產(chǎn)品，在降低竹筍采挖難度的情況下，有效提高了冬筍品質(zhì)及產(chǎn)量，提高毛竹林的經(jīng)營(yíng)效益。

毛竹地下鞭上的筍芽分化以后，不斷從土壤環(huán)境吸收養(yǎng)分膨大發(fā)育成冬筍，因此，土壤養(yǎng)分元素直接影響著毛竹冬筍的產(chǎn)量及品質(zhì)，該文從毛竹林地覆蓋對(duì)土壤養(yǎng)分元素含量的影響進(jìn)行探討，以期為毛竹早出筍產(chǎn)量、品質(zhì)及安全生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林位于江西省弋陽(yáng)縣北部山區(qū)約163 hm2集中連片天然毛竹林分下坡，海拔280～300 m，坡度平緩，土層深厚、較疏松、石礫含量低，紅壤土、微酸性。地理位置117°13′27″～117°37′45″ E、28°3′55″～28°46′55″ N，屬中亞帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候區(qū)，平均氣溫18.1 ℃、最冷月1月平均氣溫5.9 ℃、最熱月7月平均氣溫29.5 ℃，極端最高溫41.4 ℃、極端最低溫-11.2 ℃。年降雨量1 350.2～2 843.7 mm。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 覆蓋材料及方法

稻草和礱糠作為林地覆蓋材料。每年11月中下旬連續(xù)5 d日間最高氣溫不高于20 ℃時(shí)開(kāi)始覆蓋，覆蓋前在林內(nèi)均勻撒施尿素750 kg·hm-2，隨后對(duì)林地澆水，澆透(用水量375～450 t·hm-2)后依次用稻草和礱糠進(jìn)行覆蓋。覆蓋采用二層覆蓋發(fā)，具體操作為先用3 t稻草順著坡度方向從上之下均勻鋪蓋，作為發(fā)熱層，厚度約20 cm；再用16 t礱糠作為保溫層，在稻草上均勻鋪蓋，厚度約20 cm；覆蓋總厚度約為40 cm。詳見(jiàn)《毛竹早出筍培育技術(shù)規(guī)程》[2]。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在林地內(nèi)設(shè)置3個(gè)試驗(yàn)小區(qū)，小區(qū)面積為0.2 hm2、小區(qū)之間相距10 m以上，小區(qū)內(nèi)各設(shè)置20 m×20 m固定樣地1個(gè)。2016-2017年冬季不覆蓋，2017-2019年間連年覆蓋，并于產(chǎn)筍盛期(1月下旬-2月上旬)采取土樣和筍樣。

2.3 樣品采集

每年1月下旬-2月上旬土樣采集：在樣地內(nèi)設(shè)置間距10 m梅花狀選取5個(gè)點(diǎn)挖40 cm深的土壤剖面后采集混合土樣1.0 kg左右，帶回試驗(yàn)室晾干備用。

2.4 檢測(cè)指標(biāo)及方法

有全氮、有效氮、全磷、有效磷、全鉀、有效鉀、有機(jī)質(zhì)、總鈣、總鎂、總鋅、總銅、總鐵、總鋁及鉛元素含量，全氮采用HJ 717-2014、有效氮采用LY/T 1228-2015、全磷采用NY/T 1121.7-2014、全鉀采用NY/T 87-1988、有效鉀采用NY/T 889-2004、有機(jī)質(zhì)采用NY/T 1121.6-20、總鈣、鎂、鋅、鐵采用HJ 781-2016規(guī)定的檢測(cè)方法，每個(gè)樣品檢測(cè)3次，取算數(shù)平均數(shù)進(jìn)行分析。

2.5 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel錄入、求取平均數(shù)等，用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 研究結(jié)果

3.1 林地土壤元素含量變化情況

2016-2019年4年間林地土壤元素含量情況見(jiàn)表1。

表1 覆蓋毛竹林地土壤元素含量變化表

表1可知，4年間，林地土壤元素含量出現(xiàn)了較為規(guī)律的變化，不同元素變化不同，整體上呈現(xiàn)出3種情況： 第一種(全鉀、全氮、全磷、有效氮及有效磷)是先增后減，第二種(速效鉀、總鋅)是持續(xù)增加，第三種(有機(jī)質(zhì)、鈣、鎂、鐵、銅)是持續(xù)減少。

3.1.1氮磷鉀元素含量變化情況 毛竹筍期對(duì)氮磷鉀元素，特別是氮元素的需求較高，獲取方式主要是從土壤中吸收。因此，土壤元素含量的高低直接關(guān)系著植物體內(nèi)元素的含量水平。

圖1 覆蓋毛竹林土壤氮磷鉀元素含量變化趨勢(shì)圖Fig.1 Variation of soil nitrogen, phosphorus and potassium contents of Moso bamboo plantation with mulching

圖1可知，全氮、全鉀、全磷含量均較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了國(guó)際一級(jí)土壤的標(biāo)準(zhǔn)(0.2%)，說(shuō)明試驗(yàn)林地土壤氮元素含量豐富，這與筆者早期對(duì)江西省毛竹林地土壤養(yǎng)分狀況[3]的研究相一致。同時(shí)，3個(gè)指標(biāo)及有效磷含量均呈現(xiàn)出明顯的先升后降趨勢(shì)，其中，到第4年末全氮、全鉀的含量均低于對(duì)照林分；有效氮含量也呈現(xiàn)處理先升后降的趨勢(shì)，但不明顯，試驗(yàn)期末含量稍高于對(duì)照林分；有效鉀的含量不同，呈現(xiàn)出持續(xù)上升的趨勢(shì)，到試驗(yàn)期末已顯著高于對(duì)照林分。這與趙睿宇等[4]研究的覆蓋2年內(nèi)全氮、全鉀和水解氮有所增加、李婷[5]覆蓋1年土壤中全氮、水解氮、有效磷、全鉀、速效鉀含量有所升高的研究結(jié)果一致，與劉芯竹[6]有效氮、有效磷和有效鉀顯著增加、李偉成等[7]全氮含量大幅度提高的結(jié)果不同。

3.1.2氮磷鉀有效態(tài)與全含量之間的關(guān)系分析 以元素全含量為自變量、有效態(tài)含量為因變量用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)一元線性回歸，當(dāng)p值最小時(shí)，取為此次分析結(jié)果。

氮元素：經(jīng)y′=x/y轉(zhuǎn)換后，有效氮含量與全氮含量之間的回歸方程為y=x/(0.014 3-0.011 0x)(0

鉀元素：y′=ln[(k-y)/y]轉(zhuǎn)換后，速效鉀與全鉀含量的回歸方程為 ln[(501.495 1-y)/y]=7.752 8-0.009 2x，決定系數(shù)為0.999 9，P值為0.000 1，即分析結(jié)果達(dá)極顯著水平(0.01)，這與氮元素含量的分析結(jié)果一致，毛竹林地土壤中有效鉀含量與全鉀含量之間的相關(guān)性更強(qiáng)，但與氮元素不同的是，在(0，842.7)范圍內(nèi)，有效鉀與全鉀含量之間呈負(fù)相關(guān)性。從圖1可以看出，第3-4年間，有效鉀的含量雖然在增加，但增加速度(曲線斜率)明顯減緩，后期是否會(huì)降低，有待于進(jìn)一步研究。

磷元素：y′=ln((k-y)/y)轉(zhuǎn)換后，有效磷與全磷含量的回歸方程為 ln((511.009 1-y)/y)=42.214 7-120.501 6x，決定系數(shù)為0.70，F(xiàn)值為4.74，p值為0.16，即回歸結(jié)果不顯著，但在(0，0.35)范圍內(nèi)兩者變化趨勢(shì)一致，呈正相關(guān)性。

3.1.3有機(jī)質(zhì)含量變化情況 土壤有機(jī)質(zhì)(soil organic matter)是土壤中含碳有機(jī)化合物的總稱，是土壤肥力的重要標(biāo)志。該研究顯示，連續(xù)覆蓋的毛竹林，林地土壤有機(jī)質(zhì)出現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì)，以平均每年10.35%的速度減少(見(jiàn)圖2)。這與李婷[5]覆蓋1年土壤有機(jī)質(zhì)含量最終含量水平下降的研究結(jié)果一致，與李偉成等[7]全氮含量提高的結(jié)果不同。

圖2 覆蓋毛竹林土壤有機(jī)質(zhì)及礦質(zhì)元素含量變化圖Fig.2 Variation of soil organic matter and mineral element contents of Moso bamboo plantation with mulching

3.1.4有機(jī)質(zhì)與氮磷鉀元素含量的關(guān)系分析 林地土壤中，土壤有機(jī)質(zhì)是土壤各種營(yíng)養(yǎng)元素特別是氮、磷元素的主要來(lái)由[8]，因此，研究有機(jī)質(zhì)與速效養(yǎng)分之間的相互關(guān)系對(duì)毛竹生產(chǎn)和合理施肥具有指導(dǎo)意義，有機(jī)質(zhì)與氮磷鉀元素有關(guān)回歸方差擬合情況見(jiàn)表2。

表2可以看出，有機(jī)質(zhì)含量與有效鉀含量之間呈正相關(guān)性、且方程擬合達(dá)到極顯著水平；與全磷、有效磷之間呈負(fù)相關(guān)性、且回歸方程達(dá)到顯著水平；與有效氮、全氮、全鉀含量之間呈負(fù)相關(guān)性，但方程擬合并不顯著。

3.1.5礦質(zhì)元素含量變化情況 從圖2可以看出，毛竹林地土壤中鋅的含量程序先降后升的趨勢(shì)，且增加十分明顯。其他礦質(zhì)元素均呈現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢(shì)，以鈣下降得最快，依次為銅、鐵，鎂降下降最少。

4 結(jié)論與討論

毛竹及竹筍內(nèi)氮磷鉀營(yíng)養(yǎng)水平與土壤速效氮、速效磷和有效鉀的含量存在著不同程度的相關(guān)性，因此，該文為下一步研究土壤與竹筍內(nèi)元素含量之間、不同元素含量之間的交互影響情況奠定了基礎(chǔ)。

試驗(yàn)持續(xù)了4 a，研究結(jié)果顯示覆蓋后林地土壤氮磷鉀元素含量出現(xiàn)不同程度的變化，有效態(tài)的含量與全含量也存在一定相關(guān)性，但尚未出現(xiàn)周期性變化規(guī)律，要探明覆蓋毛竹林地土壤養(yǎng)分含量變化周期需要長(zhǎng)期的研究。同時(shí)，試驗(yàn)第1、2年的研究結(jié)果與趙瑞宇、李婷等短期研究結(jié)果一致，而與劉芯竹、李偉成等的研究結(jié)果不同。這可能與試驗(yàn)林分立地條件、氣候有關(guān)。另一方面，毛竹林是一個(gè)長(zhǎng)期變化的有機(jī)生態(tài)系統(tǒng)，覆蓋對(duì)林地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響是否不可逆或是否存在周期性有待于進(jìn)一步研究。

覆蓋后毛竹林地土壤有機(jī)質(zhì)和礦質(zhì)元素含量出現(xiàn)持續(xù)下降，特別是有機(jī)質(zhì)含量，在覆蓋時(shí)大量有機(jī)材料投入林地時(shí)出現(xiàn)持續(xù)下降的情況，是否與毛竹林的產(chǎn)出存在一定的相關(guān)性，有待于進(jìn)一步研究。

持續(xù)覆蓋后毛竹林地土壤有機(jī)質(zhì)與氮磷鉀元素含量之間存在不同程度的相關(guān)性，其中與有效鉀、全磷、有效磷之間存在顯著相關(guān)，與氮元素及全鉀含量之間的相關(guān)性不顯著，這與蘇小飛[8]、林振清[9]等描述的有機(jī)質(zhì)是氮元素的重要來(lái)源所不同，具體原因有待于探索。