不同施肥對雷竹林滲漏水中可溶性有機碳、氮流失的影響

陳裴裴， 吳家森， 鄭小龍， 姜培坤* ， 吳建軍

(1 浙江農林大學環境與資源學院， 浙江臨安 311300； 2 浙江大學環境與資源學院， 浙江杭州 310058)

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

1.2 研究方法

試驗設置在已建園15 a的地勢平坦的雷竹園，并進行過6 a的冬季覆蓋，試驗地有大量覆蓋物和凋落物未清除。試驗始于2012年4月，設5個處理，3次重復，隨機區組設計，每個小區面積為100 m2。小區之間用水泥預制板隔離。

雷竹屬淺根性植物，據調查顯示，雷竹的竹鞭90%分布在5—30 cm的土層范圍內[15]，約81%的竹鞭分布于0—20 cm的土壤中，其中，10—20 cm深度處竹鞭分布最多，占41%，超過30 cm深處分布很少，僅占1.2%[16]。因此30 cm深度線作為分淋失的界限，在每個處理小區內的中心位置埋設土壤滲漏水收集裝置，收集器的2個集水槽埋設在離地表30 cm處，面積各為15 cm×40 cm，一個集水桶收集滲漏水，用100 mL的針筒接著抽水軟管通入出水管中，從集水桶中抽出滲漏水，用量杯測量每次的滲漏水量[17]。同時在試驗地周邊空地布置雨量筒，測定降雨量。5個處理的肥料用量及養分量見表1。減量無機肥、減量有機肥以及減量有機無機肥配合處理的施氮量相當于常規施肥處理的60%。本試驗于5月18日、9月7日、11月9日分別施用肥料總量的40%、30%和30%，施肥后均進行淺翻，深度5 cm左右，第三次施肥后沒有對雷竹林進行覆蓋。

表1 試驗各處理肥料用量及養分量 [kg/(hm2 ·a)]

養分農學利用率指所施單位養分所增加的作物經濟產量，即施用肥料的每千克養分(如N、P、K等) 提高作物經濟產量的能力，因此它是表征養分利用效率最直觀的方法，養分農學利用率可按下式計算[18]：

養分農學利用率 (kg/kg) =(施肥區作物經濟產量-無肥區作物經濟產量)/施肥量

2 結果與分析

2.1 不同施肥雷竹林滲漏水DOC和DON濃度動態變化

減量有機肥和減量有機無機肥處理滲漏水中DON濃度變化較大，減量有機肥處理在第二次施肥后相對于8月30日樣品濃度有大幅上升，與其他的施肥處理相比，濃度上升的幅度并不大，減量有機肥處理11月與9月的滲漏水樣DON濃度比值僅為1.8，遠低于其他的處理。減量有機無機肥處理的滲漏水中DON濃度變化與整體一致，但是在9月15日水樣濃度增加后，11月12日水樣濃度從33.9 mg/L大幅度下降到0.6 mg/L。

圖1 不同施肥雷竹林滲漏水中DOC和DON濃度動態變化Fig.1 Dynamic changes of DOC and DON concentrations in the leakage water from the soil with different fertilization under Phyllostachy praecox stand

2.2 不同施肥雷竹林滲漏水DOC、DON相關性

2.3 不同施肥雷竹林滲漏水DOC和DON流失負荷變化

圖2 不同施肥雷竹林滲漏水中DOC和DON濃度之間的相關性Fig.2 Correlation between DON and DOC concentrations in the water leakage from the soil with different fertilization under Phyllostachy praecox stand

2.4 不同施肥對雷竹林竹筍產量及肥料農學利用率的影響

不同施肥對雷竹筍產量及肥料農學利用率的影響如表3所示。減量施肥與常規施肥間產量相差不多，基本保證正常的產量。本次試驗主要是進行減氮施肥，減量無機肥、減量有機無機肥以及減量有機肥相對于常規施肥減氮40%。減量無機肥和減量有機無機肥的肥料農學利用率與常規施肥很接近。

圖3 不同施肥雷竹林滲漏水DOC和DON累計流失負荷Fig.3 The total loss loads of DOC and DON in the leakage water from the soil with different fertilization under Phyllostachy praecox stand

3 討論

3.1 雷竹林滲漏水DOC和DON濃度的動態變化

雷竹林滲漏水中DOC和DON濃度的動態變化取決于降雨量的大小和土壤中碳和氮的濃度。降雨是影響土壤DOC遷移的重要因素，側滲是表土DOC淋溶的主導過程[19]。在相同土壤碳和氮濃度下，土壤滲漏水愈多，其DOC和DON濃度就低。本研究的結果表明，雷竹林滲漏水DOC和DON濃度與降雨量之間沒有明顯的相關性。雷竹林滲漏水DOC和DON濃度的動態變化更多地取決于土壤中的碳和氮濃度，未施肥前土壤有機碳和全氮含量分別為30.3 g/kg和2.39 g/kg，本研究的雷竹林滲漏水DOC和DON濃度在5月18日、 9月7日和11月9日3次施肥后有明顯升高就充分說明了這一點。雷竹林滲漏水DON濃度的動態變化還與雷竹的生長有密切關系，例如第3次施肥(11月9日)后，11月12日滲漏水中DON的濃度迅速下降可能是由于此時正是孕筍期，需要吸收大量的養分所致，其中減量有機無機施肥處理變化特別明顯，從9月15日水樣濃度33.9 mg/L大幅度下降到0.6 mg/L，有可能是因為有機無機肥配施使養分更容易被雷竹吸收，減量有機無機肥的竹筍產量相對其他減量施肥較高。

表3 不同施肥處理對雷竹肥料農學利用率的影響(kg/kg, 鮮筍基)

3.2 不同施肥對雷竹林滲漏水中DOC和DON平均濃度的影響

DOC平均濃度順序為：常規施肥(45.5 mg/L)>減量無機肥(40.1 mg/L)>減量有機肥(39.0 mg/L)>不施肥(36.9 mg/L)>減量有機無機肥(33.7 mg/L)，DON平均濃度為常規施肥(12.6 mg/L)>減量有機肥(12.1 mg/L)>減量有機無機肥(11.4 mg/L)>減量無機肥(10.1 mg/L)>不施肥(6.6 mg/L)(表2)。總體上是減量施肥低于常規施肥且高于不施肥，但是減量有機無機肥DOC的平均濃度反而比不施肥低，這可能是減量有機無機肥配施有利于竹筍產量的提高，即有利于雷竹生長及出筍過程中對土壤養分的吸收，因而降低了滲漏水中的DOC濃度。

3.3 不同施肥對雷竹林滲漏水DOC和DON流失負荷的影響

雷竹林土壤滲漏水DOC和DON濃度及淋失量的多少取決于降雨量[22]，而后者又受制于施肥量和肥料種類、施肥時間等因素。隨著施肥量的增加，雷竹林土壤滲漏水中DOC和DON濃度及淋失量明顯提高。雖然減量有機肥處理氮用量只有常規施肥處理的60%，但前者的DON流失負荷(46.3 kg/hm2)卻比后者(35.3 kg/hm2)高，前者DON流失負荷占施氮量的9.1%，而后者卻占施氮量的4.2%，這說明有機肥中的氮比化肥中的氮更易淋失。

DOC進入土壤溶液加大了土壤中養分離子被淋失的可能性，從而導致土壤養分損失和水體富營養化[4]，它引起的水體富營養化有時比氮磷污染更嚴重。水溶性有機氮是森林土壤氮流失的主要形式之一，占總氮比例達28%[23]。

3.4 不同施肥對雷竹林竹筍產量及肥料農學利用率的影響

本次研究結果顯示，減量無機肥和減量有機無機肥(減氮40%)在不減產的前提下肥料農學利用率與常規施肥接近。

4 結論

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