浙江安吉縣毛竹林測土推薦施肥實施效果分析

李雪濤 吳 佳 魯春富 王 嵐 柳麗娜

(安吉縣林業(yè)局 浙江安吉 313300)

毛竹(Phyllostachys edulis) 是我國栽培面積最大的經(jīng)濟(jì)竹種[1]。 毛竹林因生長快， 在整個生長過程中需要從土壤中吸取大量養(yǎng)分， 并以竹筍、竹材、 竹副產(chǎn)品等方式被帶離林地。 我國毛竹林大多數(shù)位于較為貧瘠的高山坡地， 養(yǎng)分補充速度較慢， 而且多年來由于竹材采伐、 竹筍挖掘等高強度經(jīng)營性利用， 使得土壤養(yǎng)分缺失更加嚴(yán)重。施肥是有效改善和補充林地養(yǎng)分的重要措施[2]，但過量施肥、 不合理施肥不僅不能提高竹林的生產(chǎn)力， 而且會造成肥料浪費， 同時產(chǎn)生巨大的環(huán)境影響。 本文基于毛竹林養(yǎng)分需求規(guī)律， 開展了長期的通過土壤測試來確定具體竹林推薦施肥量的試驗， 評估了測土推薦施肥對土壤養(yǎng)分含量、毛竹胸徑、 竹林產(chǎn)量的影響， 以期為毛竹林科學(xué)施肥提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

浙江省安吉縣位于天目山北麓， 下轄8 鎮(zhèn)3鄉(xiāng)4 街道， 縣域總面積1 885.71 km2[3]。 地貌以山地丘陵為主， 土壤主要是發(fā)育于酸性巖漿巖與沉積巖的紅壤土， 這類土壤占全縣土壤總面積的53.5%。 氣候?qū)賮啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候， 雨水充沛， 氣候濕潤， 光照充足， 四季分明。 年平均氣溫15.6 ℃， 極端低溫-17.4 ℃， 平均年無霜期226 d， 年均降水量1 100～1 900 mm。 全縣林業(yè)用地面積為13.51 萬hm2， 占全縣土地總面積的71.7%； 全縣竹林面積為6.73 萬hm2， 占森林總面積的50.8%， 其中毛竹林面積5.76 萬hm2， 占竹林總面積的85.6%， 毛竹蓄積量1.7 億株， 年毛竹采伐量3 000 萬株[4]。

研究地位于安吉縣山川毛竹現(xiàn)代科技園， 海拔200～350 m， 土壤類型為黃紅壤， 土層厚度在30 cm 以上， 平均坡度為20°， 竹林經(jīng)營類型為筍竹兩用林。 平均立竹量為3 000 株/hm2， Ⅰ、 Ⅱ度竹比例為1 ∶1。 自2012 年起， 在園區(qū)內(nèi)全面推廣測土推薦施肥技術(shù)。

1.2 研究方法

1.2.1 竹林產(chǎn)量調(diào)查

2012 年確定21 戶竹農(nóng)作為監(jiān)測戶， 連續(xù)記錄大年(春筍大年) 鞭筍、 冬筍、 春筍和毛竹材的產(chǎn)量。

1.2.2 土樣采集與分析

分別于2012 年10 月和2022 年9 月采集土壤樣品。 方法是用GPS 測定經(jīng)緯度并記錄， 按照樣地坡面等高線， 根據(jù)樣地實際情況， 每隔20～25 m 設(shè)置1 個樣點； 因樣地地形原因不易取點的部分地方， 則將樣點間距放寬至50 m， 但盡量使樣點較均勻地分布于林地坡面。 每個樣點以S 形確定5 個采樣點， 采集0～30 cm 土樣， 均勻混合取混合樣。 分別采集59 個混合樣， 在實驗室風(fēng)干后， 測定土壤樣品的pH 值以及有機質(zhì)、 全氮、速效氮、 速效鉀和有效磷等含量。 土樣各指標(biāo)的測定方法按照林業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)LY/T 1210～1279—1999 中的森林土壤分析方法進(jìn)行。

1.2.3 樣地調(diào)查

采用“樣圓法” 調(diào)查樣點中的毛竹胸徑。 隨機布設(shè)點， 確定21 個樣點， 每個采樣點設(shè)3～5個半徑為3 m 的樣圓， 樣圓間的距離大于5 m，調(diào)查樣圓內(nèi)毛竹株數(shù)和胸徑。

1.2.4 數(shù)據(jù)處理分析

用Excel 軟件分別對試驗測定的土壤養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析， 用spss16.0 統(tǒng)計毛竹胸徑情況，并進(jìn)行獨立樣本t檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 施肥對毛竹林土壤養(yǎng)分的影響

土壤是林木生長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)[5]， 是實現(xiàn)森林質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的重要保障[6]。 土壤作為一種獨立的自然體， 對水、 肥、 氣、 熱以及林木根系生長空間等具有調(diào)節(jié)功能， 同時也受各種環(huán)境因素的影響， 如改變土地利用方式會明顯改變土壤的基本性質(zhì)[7]。 毛竹林測土推薦施肥10 年后林地土壤養(yǎng)分的統(tǒng)計結(jié)果見表1。 從表1 可以看出，毛竹林經(jīng)過長期的推薦施肥， 土壤pH 值為3.89～5.31， 平均值為4.68， 呈偏酸性， 變異系數(shù)為6.19%， 說明各土壤樣點間pH 值差異性不大。 土壤有機質(zhì)含量為8.05～60.36 g/kg， 平均含量為36.33 g/kg， 變異系數(shù)為32.56 %， 說明土壤有機質(zhì)含量中等。 全氮含量為0.42～3.35 g/kg， 平均含量為1.86 g/kg， 變異系數(shù)為42.47%， 說明土壤中全氮含量普遍較高， 但土壤樣點間的差異性較大。 有效磷含量為3.34～58.35 mg/kg， 平均含量為12.79 mg/kg， 變異系數(shù)為61.20%， 說明土壤間有效磷平均含量較低， 樣點間變異大。 速效鉀含量為22.84 ～ 118.88 mg/kg， 平均含量為80.92 mg/kg， 變異系數(shù)為24.73%， 說明竹林土壤速效鉀含量較高， 樣點間差異也較大。 施肥是導(dǎo)致土壤養(yǎng)分出現(xiàn)差異的主要原因之一[8]。 另外，由于樣地坡度較大和生產(chǎn)經(jīng)營頻繁， 使得毛竹林養(yǎng)分隨水土而流失， 造成毛竹林土壤養(yǎng)分含量在上、 下坡位間出現(xiàn)差異。

表1 毛竹林測土推薦施肥10 年后林地土壤養(yǎng)分含量Tab.1 Soil nutrient content in moso bamboo forest after 10 years of soil testing and fertilizer recommendation

從測土推薦施肥技術(shù)實施前后土壤養(yǎng)分狀況的變化可以看出(表2)， 經(jīng)過長期的測土推薦施肥， 毛竹林土壤pH 值、 有機質(zhì)含量雖然有所下降， 但下降幅度不大， 分別比技術(shù)實施前下降0.64%、 2.91%； 而全氮、 有效磷、 速效鉀含量則都有一定的提高， 其增幅大小依次為全氮、 有效磷和速效鉀， 分別比技術(shù)實施前增加了14.11%、 9.41%、 4.63%。

表2 測土推薦施肥前后毛竹林土壤養(yǎng)分含量變化Tab.2 Changes in soil nutrient content of moso bamboo forest before and after soil testing and fertilizer recommendation

2.2 施肥對毛竹胸徑的影響

毛竹林平均胸徑不僅能反映施肥效果， 也是評價毛竹林質(zhì)量與毛竹經(jīng)濟(jì)價值的重要指標(biāo)[9]。整齊度是反映竹林中竹株大小差異程度的指標(biāo)，用竹林平均胸徑與平均胸徑的標(biāo)準(zhǔn)差的比值來表示[10]。 整齊度(U) 越小， 說明竹林竹株大小差異越大， 更能有效利用光能與水肥條件， 產(chǎn)量更高。 已有研究表明[11]:U<5 為不整齊竹林； 5≤U<7 為一般整齊林；U≥7 為整齊竹林。 連續(xù)幾年測土推薦施肥后， 分別于2019 年和2021 年測定了新竹平均胸徑(表3)， 從各樣地竹株的整齊度可以看出， 除2021 年3 號樣地的整齊度較小外， 其余樣地的整齊度都較大。 方差分析的結(jié)果顯示，2019 年與2021 年間新竹胸徑無顯著性差異(P>0.05)， 說明樣地毛竹胸徑大小穩(wěn)定。

表3 施肥對毛竹新竹胸徑的影響Tab.3 Effect of fertilization on diameter at breast height of new bamboo

2.3 施肥對竹林產(chǎn)量的影響

測土推薦施肥技術(shù)推廣后， 對21 戶竹農(nóng)進(jìn)行了連續(xù)8 年(4 度) 的竹筍、 竹材產(chǎn)量的監(jiān)測與評估。 結(jié)果顯示(圖1)， 在連續(xù)4 個大年(春筍大年) 中， 鞭筍、 冬筍、 春筍和竹材產(chǎn)量均以2015 年 為 最 低， 分 別 為1 111.31、 2 165.40、7 245.50 和34 428.90 kg/hm2； 鞭筍產(chǎn)量最高的年份是2019 年， 為1 270.05 kg/hm2， 年度間鞭筍產(chǎn)量浮動較小， 較穩(wěn)定； 冬筍和春筍產(chǎn)量最高的年 份 均 是 2021 年， 分 別 為 2 517.45 和10 333.80 kg/hm2； 毛竹材產(chǎn)量最高的年份是2017 年， 為36 245.63 kg/hm2。 竹林產(chǎn)量易受林分環(huán)境質(zhì)量和林地經(jīng)營管理技術(shù)的影響， 特別是筍產(chǎn)量同時受到農(nóng)戶挖筍留竹習(xí)慣的影響， 因此連續(xù)多年的竹林產(chǎn)量有上下浮動， 但總體上呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。 很多研究表明施肥提高了竹林產(chǎn)量， 但研究結(jié)果大多體現(xiàn)的是短期的施肥效果。本研究基于長期的產(chǎn)量評估結(jié)果， 充分說明了測土推薦施肥方法能有效提高竹林產(chǎn)量。

圖1 施肥對毛竹林產(chǎn)量的影響Fig.1 Effect of fertilization on yields of moso bamboo shoots and culms

2.4 化肥用量評價

通過科學(xué)配方實施推薦施肥， 可以實現(xiàn)減少化肥用量、 提高綜合增值效益的目的。 我國?毛竹豐產(chǎn)林技術(shù)? (GB/T 20391—2006) 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的毛竹筍竹林化肥使用量為: 年施肥量為320～400 kg/hm2， 其中氮200～250 kg/hm2、 磷40～50 kg/hm2、 鉀80～100 kg/hm2[12]。 取安吉縣測土推薦施肥各個配方類型的最大量， 以筍為主的兩用林施用量(基本量1 050 kg/hm2， NPK ＝17-8-5)， 對照毛國家標(biāo)準(zhǔn) (GB/T 20391—2006)， 對氮、 磷、 鉀的施用量進(jìn)行對比， 結(jié)果如表4。 可以看出， 安吉縣測土推薦施肥的氮素、鉀素在各個配方中的施用量均低于國家標(biāo)準(zhǔn)， 其中氮素平均施用量為161.15kg/hm2， 比國家標(biāo)準(zhǔn)減少19.43% ～ 35.42%； 鉀素平均施用量為43.90 kg/hm2， 比 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 減 少 45.12% ～56.10%， 這與安吉縣毛竹林土壤中鉀元素較為豐富的現(xiàn)狀一致。 磷肥的施用量較高， 平均為81.31 kg/hm2， 比 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) 高 103.27% ～102.62%， 說明土壤磷缺乏明顯， 而磷是重要的增產(chǎn)元素， 但又容易固持于土壤使得作物吸收率較低。 從氮磷鉀的全量看， 對于筍用林安吉縣測土推薦施肥的平均化肥用量為286.37 kg/ hm2，低于國家標(biāo)準(zhǔn)320 kg/hm2的低限要求， 比高限要求400 kg/hm2減少28.40%。 可見， 安吉縣毛竹林測土推薦施肥明顯減少了化肥施用量， 這對于節(jié)能減排、 減輕面源污染等都具有非常重要的意義。

表4 測土推薦施肥化肥用量與國家標(biāo)準(zhǔn)的比較Tab.4 Comparison of the chemical fertilizer amount recommended by soil testing with that of national standards

3 結(jié)論

通過長期的測土推薦施肥， 毛竹林土壤養(yǎng)分含量保持在較高的水平， 滿足了毛竹生長對土壤營養(yǎng)元素的需求。 但各樣地之間土壤養(yǎng)分差異較大， 施肥是造成土壤養(yǎng)分變化的主要原因之一。另外， 由于樣地較大的坡度和頻繁的生產(chǎn)經(jīng)營，引起毛竹林養(yǎng)分隨水土而流失， 造成毛竹林土壤養(yǎng)分含量上、 下坡位間的差異化。 經(jīng)過多年的測土推薦施肥， 竹林胸徑整齊度較高， 胸徑大小穩(wěn)定， 竹林大年產(chǎn)量雖然有上下浮動， 但總體上呈現(xiàn)連續(xù)增長的趨勢。 測土推薦施肥有效地提高了竹林產(chǎn)量， 明顯減少了化肥施用量， 且在節(jié)能減排、 減輕面源污染等多個方面都具有非常的重要意義。