李雪濤 吳 佳 魯春富 王 嵐 柳麗娜
(安吉縣林業局 浙江安吉 313300)
毛竹(Phyllostachys edulis) 是我國栽培面積最大的經濟竹種[1]。 毛竹林因生長快, 在整個生長過程中需要從土壤中吸取大量養分, 并以竹筍、竹材、 竹副產品等方式被帶離林地。 我國毛竹林大多數位于較為貧瘠的高山坡地, 養分補充速度較慢, 而且多年來由于竹材采伐、 竹筍挖掘等高強度經營性利用, 使得土壤養分缺失更加嚴重。施肥是有效改善和補充林地養分的重要措施[2],但過量施肥、 不合理施肥不僅不能提高竹林的生產力, 而且會造成肥料浪費, 同時產生巨大的環境影響。 本文基于毛竹林養分需求規律, 開展了長期的通過土壤測試來確定具體竹林推薦施肥量的試驗, 評估了測土推薦施肥對土壤養分含量、毛竹胸徑、 竹林產量的影響, 以期為毛竹林科學施肥提供借鑒。
浙江省安吉縣位于天目山北麓, 下轄8 鎮3鄉4 街道, 縣域總面積1 885.71 km2[3]。 地貌以山地丘陵為主, 土壤主要是發育于酸性巖漿巖與沉積巖的紅壤土, 這類土壤占全縣土壤總面積的53.5%。 氣候屬亞熱帶海洋性季風氣候, 雨水充沛, 氣候濕潤, 光照充足, 四季分明。 年平均氣溫15.6 ℃, 極端低溫-17.4 ℃, 平均年無霜期226 d, 年均降水量1 100~1 900 mm。 全縣林業用地面積為13.51 萬hm2, 占全縣土地總面積的71.7%; 全縣竹林面積為6.73 萬hm2, 占森林總面積的50.8%, 其中毛竹林面積5.76 萬hm2, 占竹林總面積的85.6%, 毛竹蓄積量1.7 億株, 年毛竹采伐量3 000 萬株[4]。
研究地位于安吉縣山川毛竹現代科技園, 海拔200~350 m, 土壤類型為黃紅壤, 土層厚度在30 cm 以上, 平均坡度為20°, 竹林經營類型為筍竹兩用林。 平均立竹量為3 000 株/hm2, Ⅰ、 Ⅱ度竹比例為1 ∶1。 自2012 年起, 在園區內全面推廣測土推薦施肥技術。
1.2.1 竹林產量調查
2012 年確定21 戶竹農作為監測戶, 連續記錄大年(春筍大年) 鞭筍、 冬筍、 春筍和毛竹材的產量。
1.2.2 土樣采集與分析
分別于2012 年10 月和2022 年9 月采集土壤樣品。 方法是用GPS 測定經緯度并記錄, 按照樣地坡面等高線, 根據樣地實際情況, 每隔20~25 m 設置1 個樣點; 因樣地地形原因不易取點的部分地方, 則將樣點間距放寬至50 m, 但盡量使樣點較均勻地分布于林地坡面。 每個樣點以S 形確定5 個采樣點, 采集0~30 cm 土樣, 均勻混合取混合樣。 分別采集59 個混合樣, 在實驗室風干后, 測定土壤樣品的pH 值以及有機質、 全氮、速效氮、 速效鉀和有效磷等含量。 土樣各指標的測定方法按照林業行業標準LY/T 1210~1279—1999 中的森林土壤分析方法進行。
1.2.3 樣地調查
采用“樣圓法” 調查樣點中的毛竹胸徑。 隨機布設點, 確定21 個樣點, 每個采樣點設3~5個半徑為3 m 的樣圓, 樣圓間的距離大于5 m,調查樣圓內毛竹株數和胸徑。
1.2.4 數據處理分析
用Excel 軟件分別對試驗測定的土壤養分數據進行統計分析, 用spss16.0 統計毛竹胸徑情況,并進行獨立樣本t檢驗。
土壤是林木生長的重要物質基礎[5], 是實現森林質量可持續發展的重要保障[6]。 土壤作為一種獨立的自然體, 對水、 肥、 氣、 熱以及林木根系生長空間等具有調節功能, 同時也受各種環境因素的影響, 如改變土地利用方式會明顯改變土壤的基本性質[7]。 毛竹林測土推薦施肥10 年后林地土壤養分的統計結果見表1。 從表1 可以看出,毛竹林經過長期的推薦施肥, 土壤pH 值為3.89~5.31, 平均值為4.68, 呈偏酸性, 變異系數為6.19%, 說明各土壤樣點間pH 值差異性不大。 土壤有機質含量為8.05~60.36 g/kg, 平均含量為36.33 g/kg, 變異系數為32.56 %, 說明土壤有機質含量中等。 全氮含量為0.42~3.35 g/kg, 平均含量為1.86 g/kg, 變異系數為42.47%, 說明土壤中全氮含量普遍較高, 但土壤樣點間的差異性較大。 有效磷含量為3.34~58.35 mg/kg, 平均含量為12.79 mg/kg, 變異系數為61.20%, 說明土壤間有效磷平均含量較低, 樣點間變異大。 速效鉀含量為22.84 ~ 118.88 mg/kg, 平均含量為80.92 mg/kg, 變異系數為24.73%, 說明竹林土壤速效鉀含量較高, 樣點間差異也較大。 施肥是導致土壤養分出現差異的主要原因之一[8]。 另外,由于樣地坡度較大和生產經營頻繁, 使得毛竹林養分隨水土而流失, 造成毛竹林土壤養分含量在上、 下坡位間出現差異。
表1 毛竹林測土推薦施肥10 年后林地土壤養分含量Tab.1 Soil nutrient content in moso bamboo forest after 10 years of soil testing and fertilizer recommendation
從測土推薦施肥技術實施前后土壤養分狀況的變化可以看出(表2), 經過長期的測土推薦施肥, 毛竹林土壤pH 值、 有機質含量雖然有所下降, 但下降幅度不大, 分別比技術實施前下降0.64%、 2.91%; 而全氮、 有效磷、 速效鉀含量則都有一定的提高, 其增幅大小依次為全氮、 有效磷和速效鉀, 分別比技術實施前增加了14.11%、 9.41%、 4.63%。
表2 測土推薦施肥前后毛竹林土壤養分含量變化Tab.2 Changes in soil nutrient content of moso bamboo forest before and after soil testing and fertilizer recommendation
毛竹林平均胸徑不僅能反映施肥效果, 也是評價毛竹林質量與毛竹經濟價值的重要指標[9]。整齊度是反映竹林中竹株大小差異程度的指標,用竹林平均胸徑與平均胸徑的標準差的比值來表示[10]。 整齊度(U) 越小, 說明竹林竹株大小差異越大, 更能有效利用光能與水肥條件, 產量更高。 已有研究表明[11]:U<5 為不整齊竹林; 5≤U<7 為一般整齊林;U≥7 為整齊竹林。 連續幾年測土推薦施肥后, 分別于2019 年和2021 年測定了新竹平均胸徑(表3), 從各樣地竹株的整齊度可以看出, 除2021 年3 號樣地的整齊度較小外, 其余樣地的整齊度都較大。 方差分析的結果顯示,2019 年與2021 年間新竹胸徑無顯著性差異(P>0.05), 說明樣地毛竹胸徑大小穩定。
表3 施肥對毛竹新竹胸徑的影響Tab.3 Effect of fertilization on diameter at breast height of new bamboo
測土推薦施肥技術推廣后, 對21 戶竹農進行了連續8 年(4 度) 的竹筍、 竹材產量的監測與評估。 結果顯示(圖1), 在連續4 個大年(春筍大年) 中, 鞭筍、 冬筍、 春筍和竹材產量均以2015 年 為 最 低, 分 別 為1 111.31、 2 165.40、7 245.50 和34 428.90 kg/hm2; 鞭筍產量最高的年份是2019 年, 為1 270.05 kg/hm2, 年度間鞭筍產量浮動較小, 較穩定; 冬筍和春筍產量最高的年 份 均 是 2021 年, 分 別 為 2 517.45 和10 333.80 kg/hm2; 毛竹材產量最高的年份是2017 年, 為36 245.63 kg/hm2。 竹林產量易受林分環境質量和林地經營管理技術的影響, 特別是筍產量同時受到農戶挖筍留竹習慣的影響, 因此連續多年的竹林產量有上下浮動, 但總體上呈現逐年增長的趨勢。 很多研究表明施肥提高了竹林產量, 但研究結果大多體現的是短期的施肥效果。本研究基于長期的產量評估結果, 充分說明了測土推薦施肥方法能有效提高竹林產量。
圖1 施肥對毛竹林產量的影響Fig.1 Effect of fertilization on yields of moso bamboo shoots and culms
通過科學配方實施推薦施肥, 可以實現減少化肥用量、 提高綜合增值效益的目的。 我國?毛竹豐產林技術? (GB/T 20391—2006) 國家標準規定的毛竹筍竹林化肥使用量為: 年施肥量為320~400 kg/hm2, 其中氮200~250 kg/hm2、 磷40~50 kg/hm2、 鉀80~100 kg/hm2[12]。 取安吉縣測土推薦施肥各個配方類型的最大量, 以筍為主的兩用林施用量(基本量1 050 kg/hm2, NPK =17-8-5), 對照毛國家標準 (GB/T 20391—2006), 對氮、 磷、 鉀的施用量進行對比, 結果如表4。 可以看出, 安吉縣測土推薦施肥的氮素、鉀素在各個配方中的施用量均低于國家標準, 其中氮素平均施用量為161.15kg/hm2, 比國家標準減少19.43% ~ 35.42%; 鉀素平均施用量為43.90 kg/hm2, 比 國 家 標 準 減 少 45.12% ~56.10%, 這與安吉縣毛竹林土壤中鉀元素較為豐富的現狀一致。 磷肥的施用量較高, 平均為81.31 kg/hm2, 比 國 家 標 準 高 103.27% ~102.62%, 說明土壤磷缺乏明顯, 而磷是重要的增產元素, 但又容易固持于土壤使得作物吸收率較低。 從氮磷鉀的全量看, 對于筍用林安吉縣測土推薦施肥的平均化肥用量為286.37 kg/ hm2,低于國家標準320 kg/hm2的低限要求, 比高限要求400 kg/hm2減少28.40%。 可見, 安吉縣毛竹林測土推薦施肥明顯減少了化肥施用量, 這對于節能減排、 減輕面源污染等都具有非常重要的意義。
表4 測土推薦施肥化肥用量與國家標準的比較Tab.4 Comparison of the chemical fertilizer amount recommended by soil testing with that of national standards
通過長期的測土推薦施肥, 毛竹林土壤養分含量保持在較高的水平, 滿足了毛竹生長對土壤營養元素的需求。 但各樣地之間土壤養分差異較大, 施肥是造成土壤養分變化的主要原因之一。另外, 由于樣地較大的坡度和頻繁的生產經營,引起毛竹林養分隨水土而流失, 造成毛竹林土壤養分含量上、 下坡位間的差異化。 經過多年的測土推薦施肥, 竹林胸徑整齊度較高, 胸徑大小穩定, 竹林大年產量雖然有上下浮動, 但總體上呈現連續增長的趨勢。 測土推薦施肥有效地提高了竹林產量, 明顯減少了化肥施用量, 且在節能減排、 減輕面源污染等多個方面都具有非常的重要意義。