雷竹林地土壤養(yǎng)分限制因子研究

楊賀菲，唐劍波，胥聞博，趙 靜，龔麗娜

(1.長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院水土保持研究所，湖北武漢 430010；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江西南昌 330045)

雷竹林地土壤養(yǎng)分限制因子研究

楊賀菲1，唐劍波2，胥聞博1，趙 靜2，龔麗娜2

(1.長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江科學(xué)院水土保持研究所，湖北武漢 430010；2.江西農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江西南昌 330045)

摘要[目的]研究雷竹林地土壤養(yǎng)分限制因子，提出最佳施肥方案，指導(dǎo)雷竹林平衡施肥。[方法]采用土壤養(yǎng)分測(cè)試、吸附試驗(yàn)和溫網(wǎng)室生物盆栽試驗(yàn)相結(jié)合的診斷程序，以高粱為指示作物，對(duì)江西萬(wàn)年豐盛公司雷竹林土壤養(yǎng)分養(yǎng)分限制因子進(jìn)行系統(tǒng)診斷。[結(jié)果]土壤對(duì)P和Cu具有較強(qiáng)的吸附固定能力，而對(duì)K、Zn和S的吸附固定能力較弱；盆栽試驗(yàn)中雷竹林土壤養(yǎng)分虧缺程度從大到小依次為Ca、P、Zn、N、S、Cu；雷竹林土壤中有效Fe、S 和B 含量普遍豐富，生物盆栽試驗(yàn)中3種供試土壤缺Ca、P、Zn，分別使高粱減產(chǎn)65.4個(gè)百分點(diǎn)、34.6個(gè)百分點(diǎn)、18.8個(gè)百分點(diǎn)。[結(jié)論]萬(wàn)年縣雷竹林地土壤養(yǎng)分限制因子為Ca、P、Zn，虧缺程度從高到低依次為Ca、P、Zn，而N、B、Cu、S可能為潛在限制因子。

關(guān)鍵詞土壤養(yǎng)分；限制因子；雷竹

雷竹(Phyllostacyspraecoxf.Prevelnalis)是一種優(yōu)良筍用竹種，竹桿散生，高6～10 m，節(jié)間長(zhǎng)15～20 cm，新桿節(jié)下有一圈白粉環(huán)，這種現(xiàn)象在成熟竹林中較明顯。雷竹性文雅，質(zhì)脆弱，喜肥沃，怕積水，連年出筍，在生產(chǎn)上已有10余年的栽培歷史，近年來(lái)通過(guò)科研人員的大量研究，雷竹高產(chǎn)栽培技術(shù)日益成熟。

根據(jù)土壤本身養(yǎng)分含量的豐缺程度與土壤對(duì)養(yǎng)分的吸附固定能力，來(lái)統(tǒng)籌考慮土壤中各種營(yíng)養(yǎng)元素的均衡供應(yīng)，從而推薦施肥，是高效施肥的重要途徑之一。土壤養(yǎng)分狀況系統(tǒng)研究法(ASI法)最初被用于水稻、小麥等糧食作物，隨后在蔬菜、水果等方面進(jìn)行了很多相關(guān)研究，這種方法在我國(guó)得到了大范圍的應(yīng)用，而在雷竹栽培中的應(yīng)用鮮見(jiàn)。該研究應(yīng)用Porth(1988)修正法——土壤養(yǎng)分狀況的溫網(wǎng)室調(diào)查方法[1]，對(duì)江西萬(wàn)年豐盛公司雷竹林土壤養(yǎng)分狀況及其限制因子進(jìn)行系統(tǒng)研究，旨在提出最佳施肥方案，指導(dǎo)雷竹林平衡施肥。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)點(diǎn)概況試驗(yàn)在江西省上饒市萬(wàn)年豐盛公司雷竹林地進(jìn)行，該地位于江西省東北部，屬信江流域，雨量充沛，日照充足，氣候溫和，四季分明，全年平均氣溫為15.3～17.7 ℃，年均降水量為1 552.1 mm，無(wú)霜期為274 d。

1.2土壤樣品采集與常規(guī)分析供試土壤采自豐盛公司雷竹林地。通過(guò)多點(diǎn)隨機(jī)取樣法采集耕層土樣，混合約70 kg，室內(nèi)風(fēng)干后過(guò)2 mm篩，通過(guò)多點(diǎn)取樣法得1 kg干樣本，將此樣本送至北京中加合作實(shí)驗(yàn)室按ASI法進(jìn)行常規(guī)分析[2-3]，分析項(xiàng)目包括pH、有機(jī)質(zhì)(OM)、活性酸(AA)、NH4-N、Ca和Mg、速效P、K、Fe、Cu、Mn、Zn、S和B，其余樣品作吸附試驗(yàn)及盆栽試驗(yàn)用。

1.3吸附試驗(yàn)土壤對(duì)養(yǎng)分的吸附固定能力直接影響著土壤養(yǎng)分肥效的發(fā)揮。吸附試驗(yàn)是在一系列定量的土壤樣品中加入各元素含量不同的溶液，自然風(fēng)干后，在短時(shí)間內(nèi)模擬田間條件下各元素與土壤組分從水分飽和到風(fēng)干過(guò)程中的各種反應(yīng)，用浸提液浸提土壤，測(cè)定元素中的可浸提量，然后以各元素的加入量對(duì)風(fēng)干后的可浸提量做吸附曲線圖，用來(lái)評(píng)價(jià)土壤的吸附固定能力，并確定適宜的施肥量。該研究根據(jù)ASI法確定的各營(yíng)養(yǎng)元素虧缺臨界值，規(guī)定凡測(cè)定值低于3倍虧缺臨界值的元素均進(jìn)行土壤吸附試驗(yàn)。對(duì)土樣進(jìn)行了速效P、K、S 、B、Cu、Mn、Zn等的吸附研究，并做出吸附曲線[4]。

根據(jù)土壤有效養(yǎng)分含量的測(cè)定結(jié)果，在一系列定量的土壤樣品中加入各營(yíng)養(yǎng)元素溶液并充分混合(表1)，于無(wú)塵室內(nèi)靜置3～6 d，模擬田間條件下各元素與土壤組分從飽和到風(fēng)干過(guò)程的反應(yīng)，自然風(fēng)干后采用ASI法測(cè)定土壤中K、P、S、B、Cu、Mn 和 Zn 等元素的有效含量，做出各元素的吸附曲線來(lái)評(píng)價(jià)土壤對(duì)其的吸附固定能力。

表1　土壤吸附液中元素濃度

1.4盆栽試驗(yàn) 結(jié)合土壤常規(guī)分析和吸附試驗(yàn)結(jié)果，可確定最佳處理(OPT)，其基本原則是保證各營(yíng)養(yǎng)元素的均衡供應(yīng)。若土壤中某化學(xué)元素含量高于3倍虧缺臨界值，在OPT中不再施加；當(dāng)?shù)陀?倍虧缺臨界值時(shí)，結(jié)合相應(yīng)吸附曲線使其在OPT中的量達(dá)到3倍虧缺臨界值。從OPT配方中除去或加入某一元素，構(gòu)成元素的豐缺處理。盆栽土壤處理方法如下：-N、-P、+K、-S、+B、-Cu、+Fe、-Mn、-Mo、-Zn、-Ca、-Mg、CK(“+”與“-”分別為施與不施，CK為不施加任何元素，其他同OPT)。所需溶液及化合物如下：N 2.00 mL、P 1.00 mL、K 0 mL、S 2.00 mL、B 0 mL、Cu 3.80 mL、Fe 0 mL、Mn 0.80 mL、Mo 2.00 mL、Zn1.05 mL，CaCO30.35 g、MgCO30.10 g。先將各待加入的養(yǎng)分元素配成溶液，一次性加入600 mL風(fēng)干土中，室內(nèi)放置陰干后充分拌勻；用400 mL底部穿孔的塑料杯裝土，每杯裝200 mL，每一處理設(shè)3次重復(fù)。通過(guò)過(guò)濾嘴的毛細(xì)作用供應(yīng)水分，-N和CK處理用去離子水，其他處理用0.3 g/L NH4NO3溶液作灌溉液。

以高粱作指示作物，種子經(jīng)過(guò)24 h催芽后播入1 cm土壤深處，每杯播8粒，出苗后2 d間苗，定苗5株。當(dāng)植株停止最快生長(zhǎng)時(shí)收獲地上部分烘干稱重，以O(shè)PT處理的相對(duì)產(chǎn)量為100%，計(jì)算各處理的相對(duì)產(chǎn)量。采用方差分析和多重比較分析各處理與OPT處理的產(chǎn)量差異[4-5]。

2結(jié)果與分析

2.1供試土壤的基本養(yǎng)分狀況 根據(jù)ASI確定的各營(yíng)養(yǎng)元素虧缺臨界值，凡測(cè)定值低于該臨界值的3倍均可作為缺素對(duì)象加以研究。由表2可知，供試土壤的K、Fe和B含量較豐富，其他養(yǎng)分含量均明顯低于3倍虧缺臨界值。

表2　 雷竹林土壤的常規(guī)分析結(jié)果

2.2吸附試驗(yàn)結(jié)果由圖1～7可知，萬(wàn)年縣雷竹林土壤對(duì)P和Cu具有較強(qiáng)吸附固定能力，對(duì)P、Cu的吸附均表現(xiàn)在加入量大(分別大于40、4 μg/L)時(shí)；而對(duì)K、B和S的吸附固定能力較弱，對(duì)Mn的吸附固定能力在加入量超過(guò)80 μg/L時(shí)才會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。結(jié)合吸附特征曲線和化學(xué)分析值可知，P、Ca、Cu、Zn是雷竹林土壤的限制因子。除了B提取量(大于0.6 μg/L)外，其他元素的提取量均小于3倍虧缺臨界值。

圖1　K的吸附曲線Fig.1　Adsorption curve of K

圖2　P的吸附曲線Fig.2　Adsorption curve of P

圖3　S的吸附曲線Fig.3　Adsorption curve of S

圖4　Mn的吸附曲線Fig.4　Adsorption curve of Mn

圖5　Cu的吸附曲線Fig.5　Adsorption curve of Cu

圖6　B的吸附曲線Fig.6　Adsorption curve of B

圖7　Zn的吸附曲線Fig.7　Adsorption curve of Zn

2.3盆栽試驗(yàn)結(jié)果由于土壤—作物之間關(guān)系的復(fù)雜性，土壤的常規(guī)分析和吸附試驗(yàn)只用于定性判別養(yǎng)分限制因子存在的可能性，而其虧缺程度及順序則需要盆栽試驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)土樣的盆栽結(jié)果進(jìn)行方差分析表明，各土壤處理間差異顯著(表3)；多重比較表明，土壤嚴(yán)重缺Ca、P，相對(duì)產(chǎn)量依次為34.6%、65.4%，Ca缺乏程度大于P；明顯缺Zn，相對(duì)產(chǎn)量為81.2%，Zn是萬(wàn)年縣土壤中的限制因子；土壤增施B、Fe對(duì)高粱生產(chǎn)影響不大。

盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，該土壤不同處理間高粱生長(zhǎng)量差異極顯著，其養(yǎng)分限制因子為Ca、P、Zn，虧缺程度從大到小依次為Ca、P、Zn；與最佳處理相比，土壤中不施加這些元素處

表3　盆栽試驗(yàn)結(jié)果

注：小寫(xiě)字母不同表示差異顯著(P<0.05)，大寫(xiě)字母不同表示差異極顯著(P<0.01)。

Note：Different lowercases indicated significant differences(P< 0.05)；different capital letters indicated extremely significant differences(P<0.01).

理高粱分別減產(chǎn)65.4個(gè)百分點(diǎn)、34.6個(gè)百分點(diǎn)、18.8個(gè)百分點(diǎn)；土壤中含較多的Mg、Mn、Mo，不施會(huì)增產(chǎn)，但不明顯。不難看出，土樣盆栽試驗(yàn)結(jié)果和吸附試驗(yàn)結(jié)果基本上是一致的。

3結(jié)論與討論

在雷竹集約經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，必須要緊密結(jié)合其生物學(xué)特性及需肥機(jī)理，人為控制土壤中各營(yíng)養(yǎng)元素含量，調(diào)節(jié)雷竹對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收，從而促進(jìn)雷竹的生長(zhǎng)[6]。萬(wàn)年縣雷竹林地土壤吸附試驗(yàn)及盆栽試驗(yàn)結(jié)果表明，土壤P、Ca、Cu有效含量極低，均在臨界值以下，處于虧缺狀態(tài)，Mg、Mn、Mo、Fe含量豐富；土壤不施Zn、P、N、Ca、Cu均會(huì)影響高粱干物質(zhì)產(chǎn)量，其中缺Ca、P、Zn影響顯著，分別減產(chǎn)65.4個(gè)百分點(diǎn)、34.6個(gè)百分點(diǎn)、18.8個(gè)百分點(diǎn)，增施Fe和B對(duì)高粱生長(zhǎng)有不良影響。萬(wàn)年縣雷竹林地土壤養(yǎng)分限制因子為Ca、P、Zn，虧缺程度從高到低依次為Ca、P、Zn，而N、B、Cu、S可能為潛在限制因子。在施肥時(shí)應(yīng)增施P、N、Ca、Mg大中量元素肥料以及Zn、Cu等微量元素肥料。否則，這些養(yǎng)分的虧缺或失衡將嚴(yán)重影響雷竹林高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)和可持續(xù)性經(jīng)營(yíng)，造成土壤肥力嚴(yán)重衰退。

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Study on the Limiting Factors of Soil Nutrient inPhyllostachyspraecoxPlantation

YANG He-fei1, TANG Jian-bo2, XU Wen-bo1et al

(1. Changjiang Water Resources Commission,Institute of Soil and Water Conservation, Changjiang River Scientific Research Institute, Wuhan, Hubei 430010; 2. College of Forestry, Jiangxi Agricultural University, Nanchang, Jiangxi 330045)

Abstract[Objective] To research the limiting factors of soil nutrient in Phyllostacys praecox f. Prevelnalis plantation, to put forward the optimal fertilizer application scheme, and to guide the balanced fertilization of P. praecox plantation. [Method] Soil nutrient test, adsorption test and greenhouse/screenhouse technique biological pot experiment were all used together as the diagnostic program. With sorghum as the indicator crop, the limiting factors of soil nutrient in P. praecox plantation were systematically diagnosed. [Result] Soil had relatively strong fixed adsorption capacity to P and Cu, but relatively weak fixed adsorption capacity to K, Zn and S. In the pot experiment, the order of nutrient deficiency of P. praecox plantation was in the order of Ca>P>Zn>N>S>Cu. Effective Fe, S and B contents were generally abundant in the soil of P. praecox plantation. And in pot experiment, three kinds of tested soils were lack of Ca, P and Zn, so that the dry matter yields of sorghum reduced by 65.4 percentage points, 34.6 percentage points and 18.8 percentage points, respectively. [Conclusion] Ca, P and Zn are the limiting factors of soil nutrient in P. praecox plantation, their deficiency degrees are in the order of Ca>P>Zn. And N, B, Cu and S might be the potential limiting factors.

Key wordsSoil nutrient; Limiting factors; Phyllostacys praecox f. Prevelnalis

基金項(xiàng)目國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2012BAC11B00)；國(guó)際植物營(yíng)養(yǎng)研究所(IPNI)項(xiàng)目(Jiangxi-29)。

作者簡(jiǎn)介楊賀菲(1988- )，女，湖北武漢人，助理工程師，在讀博士，研究方向：水土保持。

收稿日期2016-03-14

中圖分類號(hào)S 714.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A

文章編號(hào)0517-6611(2016)12-195-03