雷竹筍用林覆蓋措施對土壤養(yǎng)分的影響

高志勤 江豹彪 王新屯 王劍勇 戴尚雨

(1 寧波城市職業(yè)技術學院景觀生態(tài)學院 浙江寧波 315100；2 浙江省寧波奉化區(qū)岳林街道辦事處 浙江奉化 315500；3 浙江省寧波市鄞州區(qū)農(nóng)林局 浙江寧波 315100；4 浙江省奉化永樂果園 浙江奉化 315502；5 浙江省臺州安倍科農(nóng)資有限公司 浙江天臺 317200 )

土壤養(yǎng)分是經(jīng)濟林生產(chǎn)力形成的基礎，也是對經(jīng)濟產(chǎn)量起決定作用的影響因子。土壤養(yǎng)分狀況一方面受到施肥影響，另外也受到生物吸收利用和微生物分解有機質(zhì)等多種因素作用。土壤酸堿度是土壤溶液中氫離子濃度的負對數(shù)，是表征土壤溶液化學性質(zhì)的重要指標，土壤酸堿度pH值與土壤質(zhì)地、母質(zhì)礦物風化有關，更多受耕作措施和施肥狀況的影響。前人已對土壤酸堿度與耕作制度的關系做了相關研究[1]，表明酸堿度與土壤養(yǎng)分之間存在密切的相關性，耕作土壤有機質(zhì)補充量減少導致腐殖質(zhì)礦化速度加快，有機質(zhì)養(yǎng)分變化與種植制度和經(jīng)營強度密切相關[2]。近年來，關于施用不同種類肥料對于植物生產(chǎn)效率影響的研究報道逐年增加，認為肥料性質(zhì)的不同和投入量差異是引起土壤養(yǎng)分差異的重要原因，并且肥料種類對于土壤結構性具有直接影響[3-4]，也能顯著改變土壤酸堿度和養(yǎng)分狀況。

雷竹林是浙江省的重要經(jīng)濟筍用竹種，全省栽培面積達5.62萬hm2，雷竹筍產(chǎn)量高且品質(zhì)好，深受市場青睞。雷竹自然出筍時間為3月中下旬至4月上旬，近10年來，在實踐探索的基礎上，雷竹栽培方式和種植制度發(fā)生了根本性變革，主要是有機促成栽培應用逐年擴大，出筍時間提前至2月上中旬，林下種植也開始出現(xiàn)，優(yōu)質(zhì)雷筍市場占有份額逐年提高，種植經(jīng)濟效益較高，成為提高雷竹經(jīng)濟效益的主攻方向[5-6]。雷竹是寧波市的主要筍用竹種，產(chǎn)量、產(chǎn)值位居全省前列。多年的實踐顯示，高強度投入的雷竹林，其生產(chǎn)力水平和養(yǎng)分保持能力呈下降趨勢，酸堿度出現(xiàn)顯著變動，雷竹的產(chǎn)量效應直接影響種植效益。為此，迫切需要探究在有機促成栽培條件下，雷竹林土壤養(yǎng)分和酸堿度變化的規(guī)律，以及引起變化的主要因素。本研究以雷竹有機栽培林分為對象，探討經(jīng)營年限和施肥對于土壤養(yǎng)分狀況和酸堿度的影響，以期為栽培方式優(yōu)化和精準管理提供依據(jù)和參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設在浙江省寧波奉化溪口康嶺村，地處北緯29°24′12″、東經(jīng)121°04′11″，屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，年平均總日照1 839.52 h，>10 ℃的積溫為4 751.3 ℃，年平均氣溫15.9～17.53 ℃，年平均降水量1 464.23 mm。土壤為紫砂泥田土及山地黃紅壤土類。

1.2 試驗林管理措施與樣地設置

在雷竹林有機物料覆蓋栽培試驗期間，每年4月下旬至5月上旬，出筍結束后分次移除覆蓋物礱糠，至5月底清理完畢；對竹林下灌木、草本植物進行刈割，在鞭根集中的淺層0～10 cm翻耕后，施入生物有機肥或有機復混肥。每年的施肥量為：農(nóng)家腐熟豬欄肥用量17 120 kg/667 m2，商品有機肥260～310 kg/667 m2，復合肥140 kg/667 m2，尿素35 kg/667 m2。根據(jù)林地狀況，以及天氣條件于每年的8—9月份進行有效灌溉，土壤水分含量應保持在18%～32%。以礱糠作為覆蓋材料，在覆蓋年份一般在12月中下旬至元旦前后、不晚于1月下旬完成覆蓋，覆蓋厚度為33～35 cm，覆蓋量為31 020～32 150 kg/667 m2。覆蓋之前，對竹林密度進行調(diào)整，砍伐6年生以上的老竹，使2～4年生竹子占據(jù)林分主導地位，且單株分布均勻，及時清理風倒竹、枯梢、病害危害嚴重的竹子，維持良好的林地環(huán)境。

選擇雷竹林分覆蓋次數(shù)分別為1、2、3、4、5次的林分，以未經(jīng)過礱糠覆蓋的林分為試驗對照(CK)。每種覆蓋年限的林分設置3塊樣地，樣地大小為10 m × 10 m，以3塊樣地數(shù)據(jù)的平均值作為統(tǒng)計數(shù)據(jù)。試驗林分概況見表1。

表1 試驗林分概況

1.3 土壤采樣與分析

2018年9月21—25日，于雷竹筍芽分化階段，選取耕作層0～10 cm采集土壤樣品。方法是在每塊樣地按照“S”形隨機布置5點采集土樣，剔除樹木枝條、石礫和動植物殘體、新生體和侵入體等，均勻混合后裝于布袋。當天于實驗室采用烘干法測定土樣自然含水率，重復3次。

樣品于實驗室風干半個月后，研磨過孔徑2.0 mm和0.25 mm的土壤篩，裝瓶用于測定土壤養(yǎng)分[7-8]。測定指標與測定方法為：土壤有機質(zhì)含量采用濃硫酸—重鉻酸鉀氧化法測定[9]；土壤水解氮含量用NaOH堿解擴散法測定；土壤速效磷含量用Olsen法測定；土壤速效鉀含量用1 mol/L NH4OAc浸提，原子吸收法測定；陽離子交換量用乙酸銨交換法測定[10]；酸堿度pH值用1∶2.5水浸提，以pH值為4.183的苯甲酸標準試劑校正，電位計測定，同時用KCl溶液浸提測定潛性酸[11]。

2 結果與分析

2.1 不同覆蓋次數(shù)林地土壤養(yǎng)分的變化

竹林覆蓋后，對林地土壤生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了影響，主要表現(xiàn)為改變了土壤的水熱狀況、通氣性能，從而影響土壤的理化性質(zhì)。不同覆蓋次數(shù)的林地，其土壤養(yǎng)分的測定分析結果見表2。

表2 不同覆蓋次數(shù)的竹林土壤養(yǎng)分狀況

氮素養(yǎng)分是雷竹生長過程中的最主要養(yǎng)分，而水解性氮需求量最高。覆蓋栽培后土壤中水解氮含量減少，覆蓋次數(shù)越多水解氮含量減少幅度越大，覆蓋5次后土壤中水解氮含量減少49.03%，而覆蓋1次的土壤水解氮僅減少9.31%。南方丘陵紅壤缺乏磷素，是雷竹產(chǎn)量的限制因子，竹林覆蓋后土壤速效磷含量有所減少；其中覆蓋1次、2次減少的幅度最大，分別為36.82%和45.94%；覆蓋4次減少幅度最小，為10.38%；表明覆蓋栽培不利于磷素積累，微生物對于有機磷的分解能力增強。在竹林覆蓋栽培后，速效鉀呈現(xiàn)增加趨勢，且隨覆蓋次數(shù)增加而增加，覆蓋5次后增加幅度達到60.98%，覆蓋2次增加28.93%。

林地土壤有機質(zhì)含量也隨著覆蓋次數(shù)的增加而增加，增加幅度最高的是覆蓋4次的林地土壤，達到35.86%；增加幅度最小的為覆蓋1次的林地土壤，為4.53%。土壤有機質(zhì)含量隨著覆蓋年限增加而增加的趨勢，與有機物料輸入、分解有關。陽離子交換量是反映土壤膠體保肥能力的指標，土粒膠體上吸附的陽離子越多，與土壤溶液發(fā)生離子交換的能力就越強，施肥后肥料養(yǎng)分離子參與土壤膠體的離子代換吸附過程。林地覆蓋能夠增加土壤的陽離子交換量，覆蓋次數(shù)不同其增加的幅度也不同；其中，覆蓋4次的林地土壤陽離子交換量增加最多，增加了38.63%；其他依次為覆蓋5次(37.19%)>覆蓋3次(18.14%)>覆蓋1次(9.58%)>覆蓋2次(3.74%)。

不同覆蓋次數(shù)林地養(yǎng)分出現(xiàn)差異的原因為：一方面是各試驗林地本底存在一定差異，同時每一林地施肥也不盡相同，但是在本次試驗中，各個林地施肥用量、種類相差不大，差異主要是覆蓋后的林地條件發(fā)生變化所致。

2.2 不同覆蓋次數(shù)林地土壤容重和孔隙度的變化

在樣地土壤質(zhì)地基本一致的情況下，分析了不同覆蓋次數(shù)的雷竹林土壤的容重和孔隙度(表3)。可以看出，林地覆蓋后，土壤容重呈現(xiàn)出隨覆蓋次數(shù)增加而減小的趨勢，且覆蓋林地的土壤容重均小于對照樣地。其中，覆蓋5次的林地土壤容重最小，為1.07 g/cm3，減小幅度為22.46%；覆蓋1次林地土壤容重為1.24 g/cm3，減小幅度為10.14%。林地覆蓋后的土壤總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度均大于對照樣地，增加幅度分別為5.29%～11.7%、0.24%～5.62%和2.39%～6.35%。總體而言，經(jīng)過雷竹林經(jīng)過覆蓋后，林地土壤孔隙狀況得到改善，更加有利于保持水分，非毛管孔隙度也呈現(xiàn)一定程度的增加，改善了土壤的通氣狀況。

表3 不同覆蓋次數(shù)的竹林土壤容重和孔隙度

2.3 不同覆蓋次數(shù)林地土壤酸堿度的變化

土壤酸堿性與土壤養(yǎng)分存在的形態(tài)及其有效性密切相關，是反映土壤化學性質(zhì)的重要指標，也是受到經(jīng)營措施影響的主要養(yǎng)分指標。生產(chǎn)實踐證明，中性至微酸性土壤(pH值5.3～7.6)適宜雷竹生長，過酸或過堿均不利于雷竹生長。測定分析結果顯示(表4)，林地覆蓋次數(shù)不同，土壤酸度亦不同，其中土壤活性酸度的變動范圍為5.9～7.9，潛性酸度變化范圍為4.6～6.2；相應土壤的自然含水率為18.64%～26.31%，容重為1.07～1.24 g/cm3，林地有機肥每年投入量為275～310 kg/667 m2。隨著覆蓋次數(shù)增加，雷竹林酸度呈現(xiàn)減小、pH值隨之增高的趨勢，經(jīng)過5次覆蓋的相同林地pH值增加2.1個單位，經(jīng)過4次覆蓋的林地pH值增加1.6個單位，說明了覆蓋以后表層土壤出現(xiàn)劣化跡象，這與輸入有機肥尤其釀熱廄肥有直接關系，其原因有待于進一步研究。

表4 不同覆蓋次數(shù)林地土壤酸度變化

3 結論和討論

雷竹林是目前華東地區(qū)推廣栽植的經(jīng)濟筍用竹種，每年推廣面積約0.9萬hm2，是竹產(chǎn)區(qū)農(nóng)戶經(jīng)濟收入的重要來源。通過促成栽培技術，改變了林地的土壤條件，最大限度地滿足了雷竹出筍對于熱量、水分等因子的需求，實現(xiàn)早出、高產(chǎn)。本研究發(fā)現(xiàn)，在覆蓋栽培條件下，林地土壤性質(zhì)發(fā)生如下變化：

1) 竹林覆蓋減少了林地土壤的有效氮、磷含量，減少幅度隨著覆蓋次數(shù)的增加而增大，速效鉀含量卻呈現(xiàn)相反的變化趨勢，覆蓋次數(shù)越多土壤鉀素積累相對越多。

2) 竹林覆蓋增加了土壤有機質(zhì)的含量，這與覆蓋后有機物料輸入分解有關；土壤陽離子交換量也隨覆蓋次數(shù)的增加而增加，土壤保肥性增強。

3) 竹林覆蓋改善了土壤的物理性質(zhì)，土壤容重減小，保水、通氣性增強。

4) 竹林覆蓋使土壤的酸性減弱，pH值增大，表層土壤出現(xiàn)劣化。因此，應減少覆蓋次數(shù)，或?qū)で筇娲劅嵊袡C物料是改變雷竹林土壤條件的關鍵技術之一，同時通過改變林地經(jīng)營模式或者采用間隔帶狀覆蓋將是一種有效措施。