毛竹林地覆蓋對土壤養分的影響研究

王海霞，曾慶南， 程 平，韓 偉

(1.江西省林業科學院，江西 南昌 330032； 2.弋陽縣鐵沙林場，江西 上饒 334400)

毛竹(Phyllostachysedulis)是江西重要竹種，全省現有毛竹林面積103.7萬hm2，占全省竹林總面積105.6萬hm2的98.2%[1]。長期以來，江西毛竹以材用林經營為主，筍用林經營極少。近年來，由于市場變化，竹材產品受到巨大沖擊，竹材價格急劇下滑，從最高1 000元·t-1左右降至最低380元·t-1，材用林經營幾乎無效益。與此同時，市場對于筍的需求量卻與日劇增，2019年毛竹冬筍產地售價達20元·kg-1以上，效益可觀。為此，及時轉變毛竹林經營目標，培育毛竹冬筍用林，是提高江西毛竹林經營效益的有效途徑。筆者采用林地覆蓋增溫措施，促使毛竹筍在冬季出土生長，生產個體較大、口感及品質優于自然冬筍的毛竹早出筍產品，在降低竹筍采挖難度的情況下，有效提高了冬筍品質及產量，提高毛竹林的經營效益。

毛竹地下鞭上的筍芽分化以后，不斷從土壤環境吸收養分膨大發育成冬筍，因此，土壤養分元素直接影響著毛竹冬筍的產量及品質，該文從毛竹林地覆蓋對土壤養分元素含量的影響進行探討，以期為毛竹早出筍產量、品質及安全生產奠定基礎。

1 試驗地概況

試驗林位于江西省弋陽縣北部山區約163 hm2集中連片天然毛竹林分下坡，海拔280～300 m，坡度平緩，土層深厚、較疏松、石礫含量低，紅壤土、微酸性。地理位置117°13′27″～117°37′45″ E、28°3′55″～28°46′55″ N，屬中亞帶季風濕潤氣候區，平均氣溫18.1 ℃、最冷月1月平均氣溫5.9 ℃、最熱月7月平均氣溫29.5 ℃，極端最高溫41.4 ℃、極端最低溫-11.2 ℃。年降雨量1 350.2～2 843.7 mm。

2 試驗材料與方法

2.1 覆蓋材料及方法

稻草和礱糠作為林地覆蓋材料。每年11月中下旬連續5 d日間最高氣溫不高于20 ℃時開始覆蓋，覆蓋前在林內均勻撒施尿素750 kg·hm-2，隨后對林地澆水，澆透(用水量375～450 t·hm-2)后依次用稻草和礱糠進行覆蓋。覆蓋采用二層覆蓋發，具體操作為先用3 t稻草順著坡度方向從上之下均勻鋪蓋，作為發熱層，厚度約20 cm；再用16 t礱糠作為保溫層，在稻草上均勻鋪蓋，厚度約20 cm；覆蓋總厚度約為40 cm。詳見《毛竹早出筍培育技術規程》[2]。

2.2 試驗設計

在林地內設置3個試驗小區，小區面積為0.2 hm2、小區之間相距10 m以上，小區內各設置20 m×20 m固定樣地1個。2016-2017年冬季不覆蓋，2017-2019年間連年覆蓋，并于產筍盛期(1月下旬-2月上旬)采取土樣和筍樣。

2.3 樣品采集

每年1月下旬-2月上旬土樣采集：在樣地內設置間距10 m梅花狀選取5個點挖40 cm深的土壤剖面后采集混合土樣1.0 kg左右，帶回試驗室晾干備用。

2.4 檢測指標及方法

有全氮、有效氮、全磷、有效磷、全鉀、有效鉀、有機質、總鈣、總鎂、總鋅、總銅、總鐵、總鋁及鉛元素含量，全氮采用HJ 717-2014、有效氮采用LY/T 1228-2015、全磷采用NY/T 1121.7-2014、全鉀采用NY/T 87-1988、有效鉀采用NY/T 889-2004、有機質采用NY/T 1121.6-20、總鈣、鎂、鋅、鐵采用HJ 781-2016規定的檢測方法，每個樣品檢測3次，取算數平均數進行分析。

2.5 數據處理

試驗數據采用Excel錄入、求取平均數等，用DPS數據處理系統進行統計分析。

3 研究結果

3.1 林地土壤元素含量變化情況

2016-2019年4年間林地土壤元素含量情況見表1。

表1 覆蓋毛竹林地土壤元素含量變化表

表1可知，4年間，林地土壤元素含量出現了較為規律的變化，不同元素變化不同，整體上呈現出3種情況： 第一種(全鉀、全氮、全磷、有效氮及有效磷)是先增后減，第二種(速效鉀、總鋅)是持續增加，第三種(有機質、鈣、鎂、鐵、銅)是持續減少。

3.1.1氮磷鉀元素含量變化情況 毛竹筍期對氮磷鉀元素，特別是氮元素的需求較高，獲取方式主要是從土壤中吸收。因此，土壤元素含量的高低直接關系著植物體內元素的含量水平。

圖1 覆蓋毛竹林土壤氮磷鉀元素含量變化趨勢圖Fig.1 Variation of soil nitrogen, phosphorus and potassium contents of Moso bamboo plantation with mulching

圖1可知，全氮、全鉀、全磷含量均較高，遠遠高出了國際一級土壤的標準(0.2%)，說明試驗林地土壤氮元素含量豐富，這與筆者早期對江西省毛竹林地土壤養分狀況[3]的研究相一致。同時，3個指標及有效磷含量均呈現出明顯的先升后降趨勢，其中，到第4年末全氮、全鉀的含量均低于對照林分；有效氮含量也呈現處理先升后降的趨勢，但不明顯，試驗期末含量稍高于對照林分；有效鉀的含量不同，呈現出持續上升的趨勢，到試驗期末已顯著高于對照林分。這與趙睿宇等[4]研究的覆蓋2年內全氮、全鉀和水解氮有所增加、李婷[5]覆蓋1年土壤中全氮、水解氮、有效磷、全鉀、速效鉀含量有所升高的研究結果一致，與劉芯竹[6]有效氮、有效磷和有效鉀顯著增加、李偉成等[7]全氮含量大幅度提高的結果不同。

3.1.2氮磷鉀有效態與全含量之間的關系分析 以元素全含量為自變量、有效態含量為因變量用DPS數據處理系統一元線性回歸，當p值最小時，取為此次分析結果。

氮元素：經y′=x/y轉換后，有效氮含量與全氮含量之間的回歸方程為y=x/(0.014 3-0.011 0x)(0

鉀元素：y′=ln[(k-y)/y]轉換后，速效鉀與全鉀含量的回歸方程為 ln[(501.495 1-y)/y]=7.752 8-0.009 2x，決定系數為0.999 9，P值為0.000 1，即分析結果達極顯著水平(0.01)，這與氮元素含量的分析結果一致，毛竹林地土壤中有效鉀含量與全鉀含量之間的相關性更強，但與氮元素不同的是，在(0，842.7)范圍內，有效鉀與全鉀含量之間呈負相關性。從圖1可以看出，第3-4年間，有效鉀的含量雖然在增加，但增加速度(曲線斜率)明顯減緩，后期是否會降低，有待于進一步研究。

磷元素：y′=ln((k-y)/y)轉換后，有效磷與全磷含量的回歸方程為 ln((511.009 1-y)/y)=42.214 7-120.501 6x，決定系數為0.70，F值為4.74，p值為0.16，即回歸結果不顯著，但在(0，0.35)范圍內兩者變化趨勢一致，呈正相關性。

3.1.3有機質含量變化情況 土壤有機質(soil organic matter)是土壤中含碳有機化合物的總稱，是土壤肥力的重要標志。該研究顯示，連續覆蓋的毛竹林，林地土壤有機質出現持續下降的趨勢，以平均每年10.35%的速度減少(見圖2)。這與李婷[5]覆蓋1年土壤有機質含量最終含量水平下降的研究結果一致，與李偉成等[7]全氮含量提高的結果不同。

圖2 覆蓋毛竹林土壤有機質及礦質元素含量變化圖Fig.2 Variation of soil organic matter and mineral element contents of Moso bamboo plantation with mulching

3.1.4有機質與氮磷鉀元素含量的關系分析 林地土壤中，土壤有機質是土壤各種營養元素特別是氮、磷元素的主要來由[8]，因此，研究有機質與速效養分之間的相互關系對毛竹生產和合理施肥具有指導意義，有機質與氮磷鉀元素有關回歸方差擬合情況見表2。

表2可以看出，有機質含量與有效鉀含量之間呈正相關性、且方程擬合達到極顯著水平；與全磷、有效磷之間呈負相關性、且回歸方程達到顯著水平；與有效氮、全氮、全鉀含量之間呈負相關性，但方程擬合并不顯著。

3.1.5礦質元素含量變化情況 從圖2可以看出，毛竹林地土壤中鋅的含量程序先降后升的趨勢，且增加十分明顯。其他礦質元素均呈現出持續下降的趨勢，以鈣下降得最快，依次為銅、鐵，鎂降下降最少。

4 結論與討論

毛竹及竹筍內氮磷鉀營養水平與土壤速效氮、速效磷和有效鉀的含量存在著不同程度的相關性，因此，該文為下一步研究土壤與竹筍內元素含量之間、不同元素含量之間的交互影響情況奠定了基礎。

試驗持續了4 a，研究結果顯示覆蓋后林地土壤氮磷鉀元素含量出現不同程度的變化，有效態的含量與全含量也存在一定相關性，但尚未出現周期性變化規律，要探明覆蓋毛竹林地土壤養分含量變化周期需要長期的研究。同時，試驗第1、2年的研究結果與趙瑞宇、李婷等短期研究結果一致，而與劉芯竹、李偉成等的研究結果不同。這可能與試驗林分立地條件、氣候有關。另一方面，毛竹林是一個長期變化的有機生態系統，覆蓋對林地生態系統產生的影響是否不可逆或是否存在周期性有待于進一步研究。

覆蓋后毛竹林地土壤有機質和礦質元素含量出現持續下降，特別是有機質含量，在覆蓋時大量有機材料投入林地時出現持續下降的情況，是否與毛竹林的產出存在一定的相關性，有待于進一步研究。

持續覆蓋后毛竹林地土壤有機質與氮磷鉀元素含量之間存在不同程度的相關性，其中與有效鉀、全磷、有效磷之間存在顯著相關，與氮元素及全鉀含量之間的相關性不顯著，這與蘇小飛[8]、林振清[9]等描述的有機質是氮元素的重要來源所不同，具體原因有待于探索。