劉 軍，徐旻昱

（杭州市余杭區(qū)林業(yè)工作站，浙江 杭州 311100）

杭州市余杭區(qū)雷竹林土壤肥力評價及管理對策

劉 軍，徐旻昱

（杭州市余杭區(qū)林業(yè)工作站，浙江 杭州 311100）

2013年7－8月，在杭州市余杭區(qū)雷竹（Phyllostachys praecox cv. prevernalis）林產(chǎn)區(qū)共設(shè)置了292個樣地，對其土壤樣品進(jìn)行分析，研究長期覆蓋及重施肥對雷竹林地土壤肥力的影響。結(jié)果表明，土壤有機(jī)質(zhì)平均含量為32.06 g/kg，堿解氮、有效磷和速效鉀平均含量分別為167.12、111.61和206.99 mg/kg；堿解氮、有效磷、速效鉀含量很豐富的林地分別占51.4%、62.5%和40.7%；平均pH值為5.0，其中強(qiáng)酸性（pH < 4.6）的占34.7%；土壤pH值與4個肥力指標(biāo)間呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與堿解氮、有效磷達(dá)極顯著水平（P < 0.01），土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀4個指標(biāo)兩兩間均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）；高含量的氮、磷、鉀和土壤酸化導(dǎo)致林地養(yǎng)分不平衡，影響雷竹生長，存在面源污染風(fēng)險。建議雷竹林經(jīng)營過程中使用配方施肥技術(shù)，平衡土壤養(yǎng)分，適量施用石灰，減輕土壤酸化。

雷竹；土壤肥力；配方施肥；石灰

土壤肥力質(zhì)量是指土壤供應(yīng)和協(xié)調(diào)作物生長所需的營養(yǎng)和環(huán)境因素的能力[1]。自然的土壤肥力質(zhì)量高低取決于母質(zhì)和土壤形成過程，自然條件下土壤肥力質(zhì)量的變化十分緩慢，但施肥、灌溉、耕作等人為活動顯著影響著土壤肥力質(zhì)量的好壞[2]。不同區(qū)域土壤在自然條件和人為活動的雙重影響下，土壤肥力質(zhì)量存在較大差異[3]。

雷竹（Phyllostachys praecox cv. prevernalis）又稱早竹、早園竹，是一種優(yōu)良的筍用竹種，自然筍期為3月初至4月底，覆蓋出筍期為12月到翌年3月底。主要分布在浙江省西北部的丘陵平原地帶，其中杭州市余杭區(qū)是雷竹的原產(chǎn)地之一，在其西北部的徑山、黃湖、瓶窯、余杭4個鎮(zhèn)（街道）有大量栽培，截止2015年，全區(qū)種植面積約6 666.7 hm2，年產(chǎn)竹筍5.36×104t，年銷售額2億元。雷竹林高效栽培技術(shù)的核心是林地覆蓋和重施肥，通常覆蓋材料中稻草用量40 t/（hm2·a），礱糠用量55 t/（hm2·a），肥料用量為無機(jī)復(fù)合肥（N∶P2O5∶K2O=16∶16∶16）2.25 t/（hm2·a）和尿素1.125 t/（hm2·a）[4]。雷竹林經(jīng)營過程中的強(qiáng)度人為活動對土壤質(zhì)量的影響已有相關(guān)的研究[5～8]，但對于全區(qū)土壤肥力質(zhì)量的總體現(xiàn)狀及等級劃分還未見報道，本文采用單指標(biāo)分析法，對余杭區(qū)雷竹林土壤肥力質(zhì)量現(xiàn)狀進(jìn)行等級評價，并探討其形成原因，旨在為該區(qū)域雷竹林健康生產(chǎn)、土壤改良及面源污染控制提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)域位于浙江省杭州市余杭區(qū)，地處中亞熱帶向北亞熱帶過渡區(qū)，119o40'～120o23' E， 30o09'～30o34' N。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，境內(nèi)溫暖濕潤，四季分明，光照充足，雨量充沛，年平均氣溫16.1℃，極端最高氣溫40.7℃，極端最低氣溫-11.8℃，一月平均氣溫3.9℃，七月平均氣溫28.3℃，相對濕度79.5%，年平均降水量1 509 mm，年平均日照時數(shù)1 527 h[9]。

1.2 樣品采集與分析

2013年7－8月，根據(jù)雷竹林分布情況，結(jié)合余杭區(qū)森林資源分布圖，在雷竹筍主要產(chǎn)區(qū)按0.5 km×0.5 km網(wǎng)格布設(shè)土壤樣地（即半公里網(wǎng)格中有雷竹分布的點(diǎn)即為采樣點(diǎn)），共設(shè)292個樣地。每個樣地按五點(diǎn)采樣法采集表層0～30 cm的土壤樣品，去除石塊和植物，室內(nèi)風(fēng)干，過2 mm篩后，用于測定土壤肥力相關(guān)指標(biāo)。

土壤有機(jī)質(zhì)采用高溫外加熱重鉻酸鉀—硫酸外加熱法測定；堿解氮采用堿解擴(kuò)散法測定；有效磷采用Bray法，鹽酸—氟化銨溶液浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用乙酸銨浸提，火焰分光光度法測定[10]。根據(jù)全國第二次土壤普查土壤養(yǎng)分分極標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合林地土壤的特點(diǎn)[11]，將土壤肥力指標(biāo)分為6個等級，具體分級標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 土壤養(yǎng)分及酸堿度分級標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Grading standard of soil fertility and pH

表2 雷竹林土壤肥力質(zhì)量指標(biāo)Table 2 Soil fertility index of Ph. praecox cv. prevernalis stand

2 結(jié)果與分析

2.1 雷竹林土壤肥力質(zhì)量特征

根據(jù)林地土壤肥力分級標(biāo)準(zhǔn)（表1），從土壤肥力指標(biāo)的平均值來看（表2），雷竹林地土壤有機(jī)質(zhì)含量豐富，堿解氮、有效磷、速效鉀含量達(dá)很豐富水平，土壤絕大部分酸性。5個肥力指標(biāo)中，土壤有效磷的變異系數(shù)達(dá)111.3%，為強(qiáng)變異性，而其它4個指標(biāo)的變異系數(shù)均在10%～100%，為中等變異性，其中以pH值的變異最小，變異系數(shù)僅為18.3%。

2.2 雷竹林土壤肥力質(zhì)量分級

2.2.1 土壤pH值 調(diào)查顯示，土壤酸化明顯，pH值3.0 ～ 8.0，平均值為5.0。從表3可知，強(qiáng)酸性、酸性的土壤占調(diào)查樣點(diǎn)數(shù)的77.8%，其中pH值小于4.6的強(qiáng)酸性土壤占調(diào)查樣點(diǎn)的34.7%，僅有22.2%的調(diào)查樣點(diǎn)pH值處于微酸性或中性。調(diào)查發(fā)現(xiàn)pH處于四、五級的樣地主要是由于多年施用石灰引起的。

表3 雷竹林不同土壤肥力等級所占比例Table 3 Percentage of different fertility grade of tested soil

2.2.2 土壤有機(jī)質(zhì) 土壤有機(jī)質(zhì)含量3.97 ～ 100.00 g/kg，平均含量為32.06 g/kg。從表3可知，試驗(yàn)區(qū)雷竹林有機(jī)質(zhì)含量很豐富、豐富的土壤占調(diào)查樣點(diǎn)數(shù)的49.4%，有34.7%樣點(diǎn)的土壤有機(jī)質(zhì)含量適中，而含量缺乏及以下的樣點(diǎn)數(shù)僅占15.9%。

2.2.3 土壤速效氮磷鉀 土壤堿解氮含量19.17 ～ 694.00 mg/kg，平均含量為167.12 mg/kg。從表3可知，堿解氮很豐富、豐富的土壤占調(diào)查樣點(diǎn)數(shù)的73.3%，其中含量大于150 mg/kg的土樣占51.4%，有15.2%的土壤堿解氮含量適中，僅有11.5%的土壤樣點(diǎn)氮素缺乏和極缺乏。

2.2.4 土壤有效磷 土壤有效磷含量介于0.40 ～ 775.27 mg/kg，平均含量為111.61 mg/kg。從表3可知，土壤富含磷素，有效磷含量大于40.00 mg/kg的一級土壤占調(diào)查樣點(diǎn)數(shù)的62.5%，有效磷缺乏的土壤僅占調(diào)查樣點(diǎn)數(shù)的12.8%。

2.2.5 土壤速效鉀 土壤速效鉀含量為25.00 ～ 993.50 mg/kg，平均含量為206.99 mg/kg。從表3可知，土壤速效鉀含量大于150.00 mg/kg的土壤占調(diào)查樣點(diǎn)數(shù)的56.8%，含量適中的占16.1%，而有效鉀缺乏的土壤占27.1%。

2.3 雷竹林土壤肥力質(zhì)量指標(biāo)間的相關(guān)性

雷竹林土壤肥力質(zhì)量指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)，如表4。

從表4中可知，土壤pH值與其它4個指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中與堿解氮、有效磷的相關(guān)性達(dá)極顯著水平（P < 0.01），與速效鉀的相關(guān)性達(dá)顯著水平（P < 0.05）。有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀4個指標(biāo)兩兩間均呈極顯著正相關(guān)（P < 0.01）。

表4 雷竹林土壤肥力質(zhì)量指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient among soil fertility index

3 結(jié)論與討論

余杭區(qū)雷竹林土壤肥力質(zhì)量總體表現(xiàn)為“四高一低”，即高含量的土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀，而pH值偏低。與該區(qū)域同期農(nóng)地土壤相比[9]，土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀平均含量分別比農(nóng)地高出21.4%、109.0%和41.4%，而pH值則低了0.5。

3.1 雷竹林土壤高養(yǎng)分含量的形成及土壤管理

3.1.1 雷竹林土壤高養(yǎng)分含量的成因及對環(huán)境的影響 研究表明，土壤中生物量和有機(jī)物質(zhì)的增加，使得土壤微生物活動不斷增強(qiáng)，加速了土壤有機(jī)質(zhì)的累積[12]。本研究結(jié)果表明，余杭區(qū)雷竹林土壤有機(jī)質(zhì)平均含量達(dá)32.01 g/kg，這與雷竹林在經(jīng)營過程中冬季地表覆蓋物中的增溫材料稻草40 t/（hm2·a）基本都腐爛入土，成為土壤有機(jī)質(zhì)的組成部分，同時每年凋落的雷竹葉也向土壤提供了一定量的有機(jī)物質(zhì)，從而促進(jìn)了土壤有機(jī)質(zhì)的積累有關(guān)。蔡榮榮等[13]研究表明，水稻田改種雷竹后15 a，0～10 cm土壤有機(jī)質(zhì)含量平均每年增加3.22 g/kg，李國棟等[14]研究也表明，雷竹林每年表層有機(jī)質(zhì)可增加9.24 t/hm2。

肥料的大量施用是土壤養(yǎng)分含量的快速積累和急劇提高的最重要原因。雷竹林經(jīng)營過程中化肥用量超過3 t/（hm2·a），從而造成林地土壤氮、磷、鉀大量累積。孟賜福等[15]研究表明，常規(guī)施肥雷竹林土壤的N、P和K盈余量分別達(dá)到706.0、127. 1和665.0 kg/hm2，黃芳等[4]研究也表明，雷竹林土壤殘留N素為610 kg/hm2。15 a栽培歷史的雷竹林土壤堿解氮含量是栽培初期的2.37倍[16]；種植年限增加6 a，土壤有效磷和速效鉀含量增加了4.45倍和44.0%[15]。雷竹林土壤磷的積累速率遠(yuǎn)高于氮、鉀的原因在于施入土壤中的磷肥不易流失，更為重要的原因是雷竹對磷的吸收比氮、鉀要少得多。雷竹筍吸收的N∶P∶K比為1∶0.16∶0.69，其葉片吸收的比例為N∶P∶K= 1∶0.15∶0.97[15]。

土壤中過量氮、磷的累積會對環(huán)境造成極大的負(fù)荷，土壤中高含量的氮素，不僅向地表水體及地下水排放硝態(tài)氮和銨態(tài)氮，還向大氣釋放氮氧化物，尤其含量非常高的有效磷，更是對附近水體富營養(yǎng)化的嚴(yán)重威脅[17]。雷竹林土壤發(fā)生磷素流失的有效磷“閾值”為52.52 mg/kg，余杭區(qū)現(xiàn)有54.1%的雷竹林土壤有效磷含量超過該值，存在著較大的流失風(fēng)險。定位研究表明[18]，雷竹林地土壤氮、磷流失（包括徑流及滲漏）達(dá)97.5～309.4 kg/(hm2·a)和3.5～15.9 kg/（hm2·a）。雷竹產(chǎn)區(qū)水體氮磷年均含量達(dá)4.24、0.05 mg/L，分別是非產(chǎn)區(qū)水體的3.2倍和2.4倍[5]。

3.1.2 減量配方施肥 針對雷竹土壤高含量的氮磷鉀、土壤養(yǎng)分失調(diào)及對周邊水體產(chǎn)生潛在面源污染風(fēng)險的問題，推廣實(shí)施測土配方施肥，減少化肥投入量，實(shí)現(xiàn)土壤養(yǎng)分平衡。測土配方施肥以肥料田間試驗(yàn)、土壤測試為基礎(chǔ)，根據(jù)雷竹的需肥規(guī)律、土壤供肥性能和肥料效應(yīng)，在合理施用有機(jī)肥料的基礎(chǔ)上，提出氮、磷、鉀及中、微量元素等肥料的施用品種、數(shù)量、施肥時期和施用方法。根據(jù)余杭區(qū)雷竹林土壤養(yǎng)分現(xiàn)狀，結(jié)合林土翻耕，采用撒施方法，建議每年5月中、下旬，施用雷竹（筍）配方肥（N∶P2O5∶K2O=20∶4∶16）750～1 125 kg/hm2和商品有機(jī)肥或發(fā)酵廄肥3 000～4 500 kg/hm2[19]，與常規(guī)施肥相比[4]，可減少三分之二以上的肥料投入。如以竹筍產(chǎn)量為14 250 ～ 24 825 kg/(hm2·a)和疏伐老竹11 300 kg/(hm2·a)計，竹林生態(tài)系統(tǒng)輸出氮、磷、鉀分別為93 ～ 139、15.3 ～ 23.0、98.0 ～ 129 kg/（hm2·a）[15]，因此上述施肥量足以滿足雷竹生長的養(yǎng)分所需，另外調(diào)節(jié)了肥料配比，大大減少了磷的輸入和輸出，有效緩減林地土壤磷素的大量累積。

3.2 雷竹林土壤酸化原因及經(jīng)營對策

3.2.1 雷竹林土壤酸化原因及其影響 長期施用化肥將導(dǎo)致土壤酸化[20]。余杭區(qū)雷竹土壤pH值平均為5.0，其中pH值小于4.6的強(qiáng)酸性土壤樣點(diǎn)數(shù)所占比例達(dá)34.7%。孫曉等[21]研究結(jié)果表明，雷竹林種植10 a后，表層土壤pH值下降了3個單位，平均年酸化0.19 ～ 0.29。吳士文等[22]研究也表明，雷竹經(jīng)營過程中的化肥過量施用、覆蓋材料分解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)以及雷竹根系分泌有機(jī)酸等三者的共同作用引起竹林土壤酸化，表土的最低pH值達(dá)到3.75。

土壤酸化不利于雷竹林的可持續(xù)利用，在酸性強(qiáng)化條件下，各種陽離子養(yǎng)分如鉀、鈣、鎂等更容易被土壤溶液從土壤膠體上代換下來進(jìn)而被徑流移出土體而流失。雷竹林土壤酸化后，土壤交換性酸、鋁顯著增加，土壤中生物毒性鋁和生物可利用鋁含量劇增，雷竹根部鋁大量積聚，養(yǎng)分轉(zhuǎn)運(yùn)受阻，從而危害雷竹的正常生長[7]。3.2.2 適量施用生石灰，預(yù)防和減輕土壤酸化 施用生石灰是一種有效改良酸性土壤的方法，緩解鋁和重金屬毒害，補(bǔ)充鈣鎂營養(yǎng)，改善土壤結(jié)構(gòu)，提高養(yǎng)分循環(huán)能力，提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)[23]。根據(jù)余杭區(qū)雷竹林地土壤pH值現(xiàn)狀，建議每年3月上、中旬，將塊狀生石灰均勻撒施于除去了覆蓋材料的雷竹林地表，施用量為3 000～6 000 kg/（hm2·a）[19]，待生石灰塊潮解風(fēng)化后，自然入土，提高土壤pH值。莊舜堯等[24]對土壤pH值為3.2的雷竹林地施用石灰10 000 kg/（hm2·a）后，pH值顯著提高，有效減少了土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮與可溶態(tài)總氮的流失量。

致謝：本文承蒙浙江農(nóng)林大學(xué)吳家森教授級高級工程師指導(dǎo)，謹(jǐn)表示謝忱！

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Soil Fertility Evaluation of Phyllostachys praecox cv. prevernalis Stand in Yuhang and Countermeasures

LIU Jun，XU Min-yu
（Yuhang Forestry Station of Zhejiang, Yuhang 311100, China）

292 sample plots were established in July and August of 2013 in Phyllostachys praecox cv. prevernalis stands with mulching and fertilization in Yuhang, Zhejiang province for determination of soil fertilities. The result demonstrated that mean soil organic matter reached 32.06 g/kg, mean alkali-hydrolyzale nitrogen, available phosphorous and available potassium had respectively 167.12, 111.61, 206.99 mg/kg. The result also showed that 51.4%, 62.5% and 40.7% of tested soil had first grade content of alkali-hydrolyzale nitrogen, available phosphorous and available potassium. Mean soil pH was 5.0, 34.7% of tested soil was less than 4.6. Soil pH had negative relationship with determined soil fertility index, especially significant (P<0.01) with of alkali-hydrolysable nitrogen and available phosphorous. Moreover, there were significant positive correlations (P<0.01) with either two of the four fertility index. Directive fertilization and lime application was recommended for balance of fertility, decrease of soil acidification and diffused pollution.

Phyllostachys praecox cv. prevernalis; soil fertility; directive fertilization; lime

S795.7

A

1001-3776（2016）05-0059-05

2016-03-12；

2016-06-21

杭州市余杭區(qū)農(nóng)技推廣基金會“雷竹林更新改造綜合技術(shù)示范與推廣”（2012－2014）

劉軍（1961－），男，浙江余杭人，高級工程師，從事林業(yè)科技研究與推廣工作。