丁立忠 ，金 錦，汪智勇，周菊敏，童志鵬，周平山，馬閃閃

（1.杭州市臨安區(qū)農(nóng)林技術(shù)推廣中心，浙江 杭州 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，浙江 杭州 311300；3.杭州市臨安區(qū)龍崗鎮(zhèn)人民政府，浙江 杭州 311300）

山核桃Carya cathayensis天然分布于我國(guó)浙、皖交界的天目山脈，是浙江省杭州市臨安區(qū)、淳安縣及安徽省寧國(guó)市、歙縣等地的名優(yōu)特產(chǎn)[1]。20 世紀(jì)90 年代以來(lái)，林農(nóng)在山核桃生產(chǎn)過(guò)程中大量施用化肥、除草劑，增加了山核桃產(chǎn)量，降低了勞動(dòng)力成本，杭州市臨安區(qū)38 000 hm2的山核桃林，2018 年山核桃產(chǎn)量達(dá)1.36 萬(wàn)t，全產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)值達(dá)37.1 億元，但強(qiáng)度經(jīng)營(yíng)也帶來(lái)了一系列問(wèn)題，如生物多樣性下降[2-3]、水土流失加劇[4-5]、病蟲(chóng)害頻發(fā)[6-7]等。

當(dāng)前，對(duì)山核桃林地土壤已開(kāi)展了從多相關(guān)研究，如臨安山核桃林地土壤pH 以河橋鎮(zhèn)為最高，而有機(jī)質(zhì)含量則以島石鎮(zhèn)為最高[8]；隨著海拔升高，土壤pH 下降，而有機(jī)質(zhì)含量上升[9]；花崗巖發(fā)育的土壤酸堿度最低，而有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高[10]；強(qiáng)度經(jīng)營(yíng)降低了土壤總有機(jī)碳、輕組有機(jī)碳和重組有機(jī)碳含量[11]，但增強(qiáng)了有機(jī)碳庫(kù)的穩(wěn)定性[12]；與2008 年相比，2013 年土壤水解氮和速效鉀顯著下降[13]，長(zhǎng)期偏施氮肥，造成林地土壤酸化，土壤pH 平均僅為5.23，有效磷含量低于10 mg·kg-1的土壤占63%[14-15]。人為經(jīng)營(yíng)方式（如施肥、除草）的改變，直接影響山核桃林地土壤肥力水平的高低。本研究在2008 年杭州市臨安區(qū)山核桃林地土壤肥力調(diào)查的基礎(chǔ)上，每間隔5 年（即2013 年和2018 年）對(duì)典型山核桃林地土壤進(jìn)行復(fù)位調(diào)查分析，有效掌握主產(chǎn)區(qū)鎮(zhèn)土壤肥力水平長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，探討人為經(jīng)營(yíng)對(duì)山核桃林地土壤肥力的影響，為區(qū)域山核桃林施肥管理提供科學(xué)指導(dǎo)和實(shí)踐借鑒。

1 試驗(yàn)和材料

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于浙江省杭州市臨安區(qū)，地理坐標(biāo)為118°51'～ 119°52' E，29°56'～ 30°23' N，年平均氣溫為16℃，極端最高氣溫為41.7℃，年平均降水量為1 351 mm。山核桃林平均分布在海拔50～ 800 m 的丘陵山地，土壤母巖為板巖、花崗巖、千枚巖和砂頁(yè)巖等，主要土壤為油黃泥、黃紅泥、鈣質(zhì)頁(yè)巖土等。山核桃主產(chǎn)區(qū)不同鎮(zhèn)的土壤機(jī)械組成如表1。

表1 山核桃主產(chǎn)區(qū)不同鎮(zhèn)土壤機(jī)械組成Table 1 Soil mechanical composition under C.cathayensis stands in different towns

1.2 樣品采集

室內(nèi)樣點(diǎn)確定方法：充分考慮樣點(diǎn)的代表性和均勻性，按照1 km×1 km 網(wǎng)格布設(shè)確定土壤采樣點(diǎn)（網(wǎng)格中為山核桃林分的點(diǎn)確定為樣點(diǎn)），對(duì)采樣點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

野外勘察及樣品采集：于2008 年7 月山核桃林地施肥前，對(duì)臨安山核桃主產(chǎn)區(qū)7 個(gè)鎮(zhèn)的山核桃林開(kāi)展土壤調(diào)查，根據(jù)樣點(diǎn)圖，利用GPS 導(dǎo)航和定位，同時(shí)，根據(jù)山核桃林地形等實(shí)際情況以及是否有利于長(zhǎng)期跟蹤復(fù)查，在主產(chǎn)區(qū)昌化鎮(zhèn)、龍崗鎮(zhèn)、島石鎮(zhèn)、河橋鎮(zhèn)、太陽(yáng)鎮(zhèn)、湍口鎮(zhèn)和清涼峰鎮(zhèn)7 個(gè)鎮(zhèn)設(shè)采樣點(diǎn)共計(jì)254 個(gè)（表1）。在選定的典型樣地上，按“Z”形布點(diǎn)并分別采集各樣點(diǎn)0～ 20 cm 土樣，將其混合成 1 個(gè)土壤樣品，采用四分法留取1 kg 土樣帶回實(shí)驗(yàn)室。土壤樣品經(jīng)風(fēng)干、過(guò)篩，供土壤pH、有機(jī)碳及速效養(yǎng)分測(cè)定。采樣過(guò)程中同時(shí)記錄各采樣點(diǎn)山核桃林的立地條件、農(nóng)戶施肥管理習(xí)慣、山核桃產(chǎn)量等情況。

在2008 年山核桃樣點(diǎn)布置和采樣基礎(chǔ)上，分別于2013 年7 月和2018 年7 月，根據(jù)均勻分布原則，復(fù)位調(diào)查該7 個(gè)鎮(zhèn)254 個(gè)樣點(diǎn)，采用相同方法采集并分析土壤樣品。

1.3 分析方法

土壤機(jī)械組成用比重計(jì)法測(cè)定；土壤pH 用酸度計(jì)法（水土比為2.5∶1.0）測(cè)定；土壤有機(jī)碳采用硫酸—重鉻酸鉀外加熱法；土壤水解氮采用堿解擴(kuò)散法；土壤有效磷采用鹽酸氟化銨浸提—分光光度法；土壤速效鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度法[16]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

圖表均采用Excel 2013、SPSS 19.0 對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用單因素方差分析，利用Duncan’s 法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較和差異顯著性分析（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 山核桃林地土壤肥力水平總體變化

由表2 可以看出，2008－2018 年山核桃林地土壤pH 總體較低，呈現(xiàn)低-更低-升高的變化趨勢(shì)，其中，2013年土壤pH 達(dá)到最低（5.29），2018 年土壤pH（5.77）比2013 年增加了9.1%，變化率達(dá)5.1%；近十年，林地土壤有機(jī)碳的含量變化較小，維持在19 g·kg-1左右的中等含量水平；土壤水解氮含量呈現(xiàn)高-降低-再降低的變化趨勢(shì)，2008 年山核桃林地土壤水解氮含量最高，達(dá)198.57 mg·kg-1，2018 年水解氮含量比2008 年減少了123.61 mg·kg-1，變化率達(dá)－62.3%；同樣，林地土壤有效磷含量逐步下降，磷有效性總體仍維持在較低水平；土壤速效鉀含量變化趨勢(shì)與土壤pH 類(lèi)似，呈現(xiàn)高-低-高的變化趨勢(shì)，其中，2018 年土壤速效鉀含量比2013 年高94.3%。

表2 臨安山核桃林地土壤肥力水平總體變化Table 2 Variation of soil fertility in C.cathayensis stands in Lin’an from 2008 to 2018

2.2 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤pH 的變化

如圖1 所示，2008－2018 年，7 個(gè)鎮(zhèn)山核桃林地土壤pH 呈現(xiàn)不同程度的變化，但各鎮(zhèn)山核桃林地土壤pH 在不同年份間均未達(dá)到顯著性差異。其中，昌化鎮(zhèn)山核桃林地土壤pH 呈連續(xù)下降趨勢(shì)，而其它6 個(gè)鎮(zhèn)山核桃林地土壤pH 表現(xiàn)為先下降后略有升高的趨勢(shì)。這主要與2013 年以后，臨安山核桃主產(chǎn)區(qū)大力倡導(dǎo)開(kāi)展林地測(cè)土配方施肥、施用石灰等改良劑進(jìn)行土壤酸堿度調(diào)節(jié)有關(guān)。

2.3 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤有機(jī)碳含量的變化

由圖2 可知，2008－2018 年，7 個(gè)鎮(zhèn)山核桃林地土壤有機(jī)碳含量的變化不大，一般維持在15～ 20 g·kg-1。其中，昌化鎮(zhèn)、河橋鎮(zhèn)、清涼峰鎮(zhèn)三個(gè)鎮(zhèn)山核桃林地土壤有機(jī)碳含量呈連續(xù)升高趨勢(shì)，龍崗鎮(zhèn)、島石鎮(zhèn)山核桃林地土壤有機(jī)碳含量先下降后略有上升，太陽(yáng)鎮(zhèn)、湍口鎮(zhèn)先略有提高后下降；同一鎮(zhèn)的山核桃林地土壤有機(jī)碳含量在不同年份間沒(méi)有顯著性差異。2018 年各鎮(zhèn)山核桃林地土壤有機(jī)碳含量的大小順序?yàn)椋糊垗忔?zhèn)>島石鎮(zhèn)>昌化鎮(zhèn)>太陽(yáng)鎮(zhèn)>清涼峰鎮(zhèn)>河橋鎮(zhèn)>湍口鎮(zhèn)。

圖1 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤pH 值的變化Figure 1 Change of soil pH in C.cathayensis stands in different towns of Lin’an

2.4 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤水解氮含量的變化

由圖3 可以看出，同一鎮(zhèn)山核桃林地土壤水解氮含量在2008 年和2013 年之間均無(wú)顯著變化且均維持在較高含量水平，說(shuō)明2013 年之前林地土壤投入或殘留的氮素?cái)?shù)量（含量）仍然較高；同一鎮(zhèn)林地土壤水解氮含量在2013 年和2018 年之間均呈顯著下降趨勢(shì)（P<0.05）。其中，昌化鎮(zhèn)土壤水解氮含量降幅最大，由2008 年的217.6 mg·kg-1降低為2018 年的68.3 mg·kg-1，降幅達(dá)68.6%；湍口鎮(zhèn)山核桃林地土壤水解氮含量略有升高而后顯著下降，其它6 個(gè)鎮(zhèn)山核桃林地土壤水解氮含量則呈連續(xù)下降趨勢(shì)。

圖2 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤有機(jī)碳含量的變化Figure 2 Changes of soil organic carbon content in C.cathayensis stands in different towns of Lin’an

圖3 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤水解氮含量的變化Figure 3 Changes of soil hydrolyzable nitrogen in C.cathayensis stands in different towns of Lin’an

2.5 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤有效磷含量的變化

從圖4 可知，隨著時(shí)間的推移，7 個(gè)鎮(zhèn)山核桃林地土壤有效磷含量呈現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，但各鎮(zhèn)均呈較低或極低磷素水平。其中，太陽(yáng)鎮(zhèn)、湍口鎮(zhèn)和清涼峰鎮(zhèn)山核桃林地土壤有效磷含量始終處于過(guò)低水平，均不足5 mg·kg-1。

圖4 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤有效磷含量的變化Figure 4 Changes of soil available phosphorus in C.cathayensis stands in different towns of Lin’an

圖5 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤速效鉀含量的變化Figure 5 Changes of soil available potassium in C.cathayensis stands in different towns of Lin’an

動(dòng)態(tài)變化顯示，昌化鎮(zhèn)、河橋鎮(zhèn)、湍口鎮(zhèn)三個(gè)鎮(zhèn)山核桃林地土壤的有效磷含量在2008、2013 和2018 年連續(xù)升高，同時(shí)，昌化鎮(zhèn)與河橋鎮(zhèn)在不同年份間的增幅均達(dá)顯著差異水平（P<0.05），而湍口鎮(zhèn)2008 年則顯著低于2013 年和2018 年（P<0.05）；龍崗鎮(zhèn)、太陽(yáng)鎮(zhèn)山核桃林地土壤有效磷含量則表現(xiàn)為先升高而后下降且2013年的增幅顯著高于2008 年（P<0.05）；島石鎮(zhèn)、清涼峰鎮(zhèn)山核桃林地土壤有效磷含量不斷下降，島石鎮(zhèn)不同年份間均達(dá)到顯著差異水平（P<0.05），清涼峰鎮(zhèn)林地土壤有效磷含量在2018 年降至最低（2.2 mg·kg-1），比2008年下降了40.2%。

2.6 不同鎮(zhèn)山核桃林地土壤速效鉀含量的變化

由圖5 可知，隨著時(shí)間的推移，7 個(gè)鎮(zhèn)山核桃林地土壤速效鉀含量均呈先降低后升高的變化趨勢(shì)。各鎮(zhèn)2008年和2018 年土壤速效鉀含量均高于90 mg·kg-1，鉀素營(yíng)養(yǎng)較充足，能夠滿足山核桃生長(zhǎng)所需；7 個(gè)鎮(zhèn)2013 年土壤速效鉀含量降幅明顯且均不足70 mg·kg-1，其中，島石鎮(zhèn)2013 年和2018 年山核桃林地土壤速效鉀含量顯著低于2008 年（P<0.05），2013 年河橋鎮(zhèn)山核桃林地土壤速效鉀含量顯著低于2008 年和2018 年（P<0.05），其它鎮(zhèn)在不同年份間則沒(méi)有顯著性差異。7 個(gè)鎮(zhèn)2018 年山核桃林地土壤速效鉀含量大小順序?yàn)椋汉訕蜴?zhèn)>太陽(yáng)鎮(zhèn)>昌化鎮(zhèn)>龍崗鎮(zhèn)>湍口鎮(zhèn)>島石鎮(zhèn)>清涼峰鎮(zhèn)。

2.7 山核桃林地土壤不同肥力指標(biāo)間的相關(guān)分析

土壤中不同養(yǎng)分間存在動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系，且隨著土壤中化學(xué)性質(zhì)的變化而發(fā)生不同程度的變化。山核桃林地土壤肥力指標(biāo)間相關(guān)關(guān)系如表3 所示。從表3 中可以看出，山核桃林地土壤pH 與土壤有機(jī)碳、水解氮、有效磷之間均呈顯著（P<0.05）或極顯著（P<0.01）負(fù)相關(guān)，隨著水解氮含量的增加，土壤pH 呈極顯著降低；土壤有機(jī)碳與水解氮、有效磷、速效鉀之間均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01），土壤有機(jī)碳含量增加，能夠有效活化土壤養(yǎng)分，提高土壤水解氮、有效磷和速效鉀的有效性；土壤有效磷與水解氮、速效鉀之間的正相關(guān)性也達(dá)到極顯著水平（P<0.01）。

表3 土壤化學(xué)性質(zhì)間的相關(guān)系數(shù)Table 3 Correlation coefficient among soil fertility parameters

3 討論

林地土壤肥力水平變化對(duì)山核桃林健康生長(zhǎng)和產(chǎn)量增加起關(guān)鍵作用[17]。山核桃林地土壤肥力水平的高低主要受海拔、母巖等自然環(huán)境的影響[9-10]，同時(shí)人為經(jīng)營(yíng)措施（施肥、生草管理等）也顯著影響著山核桃林地土壤肥力水平[12]。有機(jī)碳是土壤肥力的重要載體之一，對(duì)提高土壤養(yǎng)分含量和有效性等方面均有著重要作用[18]。生態(tài)化經(jīng)營(yíng)方式可以顯著提高土壤有機(jī)碳含量[19]。與2013 年相比，2018 年臨安區(qū)山核桃林地土壤有機(jī)碳含量增加了5.3%，這主要是由于近年來(lái)臨安區(qū)山核桃林大力禁用除草劑，推廣林下套種綠肥，實(shí)行人工劈草等生態(tài)化種植管理技術(shù)，使山核桃林下灌、草植被生長(zhǎng)茂盛，每年通過(guò)凋落物歸還、細(xì)根周轉(zhuǎn)和根系分泌等向土壤歸還大量有機(jī)質(zhì)，從而增加了林地土壤有機(jī)碳含量。這與錢(qián)進(jìn)芳[20]等的定位研究結(jié)果一致，即林下留養(yǎng)自然雜草2年后，山核桃林地土壤有機(jī)碳含量升高了12.9%。

施用石灰是改良酸性土壤的有效手段之一，可以顯著降低土壤酸度，提高土壤pH 值[21]。與2013 年相比，2018 年山核桃林地土壤pH 提高了9.1%（土壤pH 5.77），這主要是由于近年來(lái)林農(nóng)為緩解山核桃林地土壤酸化，在林地中逐漸增施生石灰及其他土壤改良劑，使土壤pH 值逐步提高，這與劉軍[22]等在早竹Phyllostachys violascens林中施用生石灰顯著提高了土壤pH 值的研究結(jié)果是一致的。

施肥對(duì)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量增加效應(yīng)顯著，施肥量的多少直接影響土壤速效氮、磷、鉀含量[23]，土壤肥力水平過(guò)高或過(guò)低均影響山核桃健康生長(zhǎng)。3 次固定位點(diǎn)山核桃7 個(gè)主產(chǎn)區(qū)鎮(zhèn)林地土壤肥力指標(biāo)顯示，山核桃林地土壤速效養(yǎng)分呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢(shì)，這可能是由于2008 年之前山核桃林地經(jīng)營(yíng)以高投入（化肥等生產(chǎn)資料）、高收益為主，常年大量施用化肥，土壤養(yǎng)分不斷累積使肥力水平一直維持在較高水平；2008 年以來(lái)，以山核桃干腐病Boftyophaeria dotidee、山核桃根系死亡等為代表的山核桃林退化現(xiàn)象不斷發(fā)生，使部分山核桃林出現(xiàn)零星和連片衰敗、死亡癥狀[24]，林農(nóng)認(rèn)為施肥過(guò)量是導(dǎo)致山核桃干腐病流行及樹(shù)木死亡的重要原因之一，因此大量降低山核桃林肥料施用量或不再進(jìn)行施肥，土壤中的養(yǎng)分隨著山核桃收獲而被帶出林地；同時(shí)，山核桃林在坡陡、裸露地表發(fā)生的水土流失也造成了養(yǎng)分的損失，使山核桃林地土壤速效養(yǎng)分尤其是水解氮含量下降明顯。為保持土壤肥力水平較好地供給山核桃林生長(zhǎng)所需，今后在山核桃經(jīng)營(yíng)過(guò)程中仍需加大力度推廣測(cè)土配方施肥，實(shí)施“缺什么補(bǔ)什么，缺多少補(bǔ)多少”的土壤養(yǎng)分精準(zhǔn)管理，有效避免林地施肥過(guò)量及養(yǎng)分不足現(xiàn)象。

科學(xué)施用氮肥，增施鉀肥和提高土壤磷素有效性，積極調(diào)整施肥理念和施肥結(jié)構(gòu)仍然是山核桃林地發(fā)展亟需解決的問(wèn)題。山核桃主產(chǎn)區(qū)不同鎮(zhèn)在土壤類(lèi)型、海拔、坡度等方面存在差異，同時(shí)，不同鎮(zhèn)施肥在管理措施和施肥習(xí)慣上存在差別，因此，需要在結(jié)合不同鎮(zhèn)林地情況進(jìn)行土壤測(cè)試的基礎(chǔ)上，開(kāi)展和推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，因地制宜制定施肥管理對(duì)策，以實(shí)現(xiàn)臨安山核桃產(chǎn)業(yè)科學(xué)健康發(fā)展。

4 結(jié)論

臨安區(qū)山核桃主產(chǎn)區(qū)7 個(gè)鎮(zhèn)2018 年山核桃林地土壤pH 平均為5.77，較2008 年和2013 年略有提高；土壤有機(jī)碳平均含量為19.52 g·kg-1，各鎮(zhèn)間無(wú)顯著差異；土壤水解氮含量均呈過(guò)高-高-過(guò)低趨勢(shì)；土壤有效磷含量普遍較低，均不能滿足山核桃正常生長(zhǎng)需求，土壤磷有效性有待提高；土壤速效鉀平均含量為99.93 mg·kg-1，其中，島石鎮(zhèn)、湍口鎮(zhèn)和清涼峰鎮(zhèn)3 個(gè)鎮(zhèn)的土壤速效鉀有待提高。施肥數(shù)量和施肥結(jié)構(gòu)對(duì)山核桃林地土壤pH和林地土壤養(yǎng)分豐缺有重要影響。建議在臨安區(qū)山核桃主產(chǎn)區(qū)7 個(gè)鎮(zhèn)因地制宜制定區(qū)域施肥對(duì)策：科學(xué)施用氮肥，重視鉀肥施用，提高磷肥利用率，推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，推進(jìn)山核桃林地土壤肥力均衡供給和山核桃產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。