浙江平陽縣典型綠竹林土壤質量分析

邱金蓮，王 剛，郭明陽，史文輝，應葉青

(浙江農(nóng)林大學林業(yè)與生物技術學院 省部共建亞熱帶森林培育國家重點實驗室，浙江 杭州311300)

綠竹(Dendrocalamopsisoldhami)屬禾本科竹亞科綠竹屬叢生型竹類植物，主要分布于中國南部地區(qū)如福建、浙江南部、廣東、廣西等地[1-2]，綠竹長速快，育林后可每年持續(xù)孽生鮮筍新竹，是我國重要的森林資源和山區(qū)經(jīng)濟的重要支柱，同時具有重要的經(jīng)濟和生態(tài)價值[3-5]。綠竹筍形似馬蹄，故俗稱“馬蹄筍”。綠竹出筍集中、產(chǎn)量高、筍體大，味美鮮甜，是一種價值很高的天然保健食品[6]，被認為是21世紀具有發(fā)展?jié)摿Φ男滦蜕攀忱w維資源之一[7]。

土壤作為陸生植物生活的重要基質，能為植物提供營養(yǎng)物質，穩(wěn)定其正常生長[8-9]，植物生長所需養(yǎng)分和水分資源大多通過根部從土壤吸收，直接或間接影響植物的生長和農(nóng)林產(chǎn)品的品質[10]。土壤與植物相互促進、相互制約，土壤和植被的單方面變化或系統(tǒng)演變均可能促進或阻礙植物個體生長，植物從土壤中獲取資源的同時，也將部分養(yǎng)分通過凋落物的形式轉移到土壤中，從而增加土壤養(yǎng)分，改變土壤的物理或化學條件，繼而反作用于植物生長[11-12]。此外，土壤的物理、化學等特性會導致植物生物量的積累、產(chǎn)量和品質相關的一系列生理、生物和化學變化[13]。

平陽縣是浙江最主要的綠竹產(chǎn)區(qū)之一，產(chǎn)量高、效益好。綠竹林土壤養(yǎng)分狀況呈現(xiàn)區(qū)域性特征，需要掌握土壤肥力狀況，才能有效指導綠竹林土壤養(yǎng)分管理。因此，通過典型樣地調查和主成分分析法研究浙江平陽縣綠竹林土壤肥力水平，以竹林土壤物理、化學性質以及土壤酶活性為核心，選取能反映土壤肥力質量特性的定量因子，通過室外采樣及室內(nèi)樣品分析，旨在了解當?shù)鼐G竹林土壤肥力狀況，為提高綠竹土壤生產(chǎn)力及合理施肥提供理論參考。

1 試驗地概況

在浙江省溫州市平陽縣選取具有典型區(qū)域差異的綠竹林樣地進行調查研究，樣地編號分別為S1-S7；該區(qū)域位于浙江省東南沿海地區(qū)，屬中亞熱帶海洋性季風氣候，全年雨水光照充足，氣候溫暖濕潤，年平均氣溫18℃，年平均降水量1 550～1 700 mm，以低山、丘陵和谷地為主。以上綠竹林研究區(qū)概況如表1所示。

2 研究方法

2.1 樣品采集

實驗分別在表1試驗地內(nèi)采用5點取樣法采取土樣，每樣地3次重復，每取樣點挖取一個剖面。采用環(huán)刀取樣法取樣，用于測定物理性質；此外，每個土層取1 kg鮮土樣裝于布袋帶回土壤室內(nèi)，自然風干后磨細過20目和100目篩用于化學性質分析；同時，取土壤新鮮樣品快速過20目篩后裝于離心管，放進液氮，帶回實驗室-80℃冰箱保存，用于銨態(tài)氮和硝態(tài)氮及酶活性測定。

表1 綠竹林研究區(qū)概況

2.2 指標測定

對于特定區(qū)域，由于考慮到土壤屬性的時空變異性、數(shù)據(jù)獲取的成本及各指標間的相關性等因素，根據(jù)劉世梁等[14]提出使用頻率最高且具有穩(wěn)定性的評價耕作土壤肥力的因子：有機質、全氮、全磷、全鉀、有效磷、速效鉀、pH等。從眾多因素中篩選出具有代表性、獨立性、主導性的因子是定量準確評價土壤質量的關鍵。結合試驗實際情況并考慮便于常規(guī)分析，選取了含水率、孔隙度、全氮、全磷、全鉀、有機質、酸堿度、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、脲酶、酸性磷酸酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶共16個肥力因子作為主成分分析的評價指標。

土壤物理性質中含水率、孔隙度均用100 cm3環(huán)刀進行取樣測定[15]。

化學性質參照森林土壤分析方法：樣品經(jīng)H2SO4-H2O2消煮完全后，采用凱氏定氮法測定全氮含量，鉬銻抗比色法測定全磷含量，火焰光度計法測定全鉀含量。采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化容量法測定有機質含量，電位法(水土體積比2.5∶1)測定酸堿度，靛酚藍比色法在波長625 nm處測定銨態(tài)氮。硝態(tài)氮采用硫酸鈣飽和溶液浸提后，220 nm和250 nm雙波長分光光度比色法進行測定；堿解氮采用堿解擴散法；有效磷經(jīng)氟化銨浸提后采用鉬銻抗比色法測定其含量；速效鉀采用乙酸銨浸提火焰光度法測定；土壤脲酶、酸性磷酸酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶活性采用江蘇菲亞生物科技有限公司ELISA試劑盒測定。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

利用IBM SPSS Statistics 21.0(Inc.，Chicago，IL，美國)軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用Pearson相關性分析方法構建土壤因子與竹筍指標之間的相關關系。通過單因素方差分析法(One-way ANOVA)分析不同林地之間的差異，并利用新復極差法(Duncan)進行多重比較。利用Origin 2018(Microcal Software Inc.，Northampton，MA，美國)作圖，實驗數(shù)據(jù)以“均數(shù)±標準差(M±SD)”表示。

3 結果與分析

3.1 土壤物理性質分析

通過對竹林地土壤物理性質進行測定發(fā)現(xiàn)，各樣地間土壤物理性質均存在一定的差異性(表2)。土壤容重在1.37～1.51 g·cm-3之間，土層含水率在24.33%～27.67%之間，孔隙度在43.15%～48.08%之間。

表2 綠竹林土壤物理性質

3.2 土壤化學性質分析

對竹林地土壤化學性質進行測定結果顯示，各樣地間土壤化學性質均存在一定的差異性(表3)。土壤均為酸性，土壤有機質含量在6.86～12.75 g·kg-1之間，銨態(tài)氮含量在14.88～21.04 mg·kg-1之間，硝態(tài)氮含量在3.26～6.10 mg·kg-1之間。

表3 綠竹林地化學性質

不同綠竹林地土壤全量養(yǎng)分均存在一定的差異性，土壤全氮含量在1.09～2.29 g·kg-1之間，全磷含量在0.38～0.61 g·kg-1之間，全鉀含量在21.74～34.41 g·kg-1之間(表4)。

不同綠竹林地土壤土壤堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別在100.98～119.60 mg·kg-1、2.25～4.94 mg·kg-1和150.56～213.56 mg·kg-1之間，其中速效養(yǎng)分堿解氮和速效鉀具有顯著差異，而有效磷含量差異程度較小(表5)。

3.3 土壤酶活性分析

各地綠竹林地土壤脲酶、酸性磷酸酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶活性分別在1 175.09～1 332.93 μg·d-1·g-1、6.93～9.22 mg·d-1·g-1、19.42～25.52 μg·d-1·g-1、21.66～28.85 μg·d-1·g-1之間，且不同林地間土壤脲酶、酸性磷酸酶、硝酸還原酶、亞硝酸還原酶活性存在顯著差異(表6)。

表6 綠竹林土壤酶活性

3.4 土壤因子主成分分析

由表7可知，綠竹林土壤前5個主分量累計方差貢獻率達85.18%。綠竹林土壤中第1主分量反應原始數(shù)據(jù)信息的38.65%，特征值為6.57，其中pH、全氮、全磷、堿解氮、有效磷速效鉀、硝酸還原酶的特征向量絕對值較大；第2主向量反應原始數(shù)據(jù)信息的22.50%，特征值為3.82，其中全鉀、有機質、銨態(tài)氮。脲酶、亞硝酸還原酶的特征向量絕對值較大。第3主向量反應原始數(shù)據(jù)信息的10.34%，特征值為1.76，其中銨態(tài)氮、容重、脲酶的特征向量絕對值較大。第4主向量反應原始數(shù)據(jù)信息的7.80%，特征值為1.33，其中孔隙度、全鉀、硝態(tài)氮的特征向量絕對值較大。第5主向量反應原始數(shù)據(jù)信息的5.89%，特征值為1.00，其中酸性磷酸酶的特征向量絕對值較大。

表7 綠竹林土壤因子主成成分分析

4 討論與結論

土壤作為陸生植物生活的重要基質，是植物所需養(yǎng)分的直接載體和供體，能為植物提供營養(yǎng)物質，植物根系吸收土壤中的養(yǎng)分進而影響到植物的生長和營養(yǎng)積累[16]，進而使其正常生長[17]。同時，土壤也是生態(tài)系統(tǒng)中物質和能量交換的重要場所，植物和土壤之間發(fā)生一系列的交互作用，如根系的分解反饋、凋落物的分解等，進而直接或間接影響土壤性狀[10]。在氣候、降水大環(huán)境條件相似的情況下，林地土壤的理化因子、生物學活性等是影響植物品質優(yōu)劣的重要因素，并且對植物產(chǎn)品的加工和利用等方面有著重要影響，最終決定其產(chǎn)品的使用價值和用途[18]。因此，實驗通過對浙江平陽縣綠竹林地土壤因子進行測定并用主成分分析，各林地土壤因子均存在顯著差異。通過主成分分析發(fā)現(xiàn)，前5個主分量累計方差貢獻率達85.18%。竹林土壤中特征向量絕對值較大的為土壤有機質、全量養(yǎng)分和速效養(yǎng)分。土壤有效養(yǎng)分是決定土壤肥力的基礎，也是土壤供肥能力最重要的指標之一。筆者在主成分分析的基礎上得出土壤有效養(yǎng)分含量是該地區(qū)綠竹土壤肥力最主要的限制性因素，土壤有機質在第2主成分的載荷較大，其含量也是竹林土壤肥力的重要指標。

從整體上來看，竹林土壤有效磷含量不足，這與毛竹林土壤中有效磷含量低相類似。其主要原因是浙江平陽處于亞熱帶地區(qū)其竹林土壤的速效磷含量極為缺乏。如果土壤養(yǎng)分投入不足或失衡都會對土壤肥力狀況造成一定負面影響。當前，竹林肥料投入主要依靠化肥，而化肥在使用不當?shù)那闆r下容易引起土壤養(yǎng)分不平衡和養(yǎng)分流失。建議日后多施農(nóng)家肥，重視有機肥的施用，尤其應注重鈣鎂磷肥的施用，以便在中和土壤酸堿度的同時，提高土壤磷的有效性，改善土壤理化性狀。在今后綠竹林經(jīng)營中需不斷加強土壤養(yǎng)分管理水平，根據(jù)綠竹生長需肥規(guī)律科學施肥，提高肥料利用率，避免竹林施肥造成的污染和土壤環(huán)境質量惡化。