雷竹林地土壤肥力統計特征與空間分布

劉 軍， 徐旻昱，吳家森

（1. 杭州市余杭區林業工作站，浙江 杭州 311100； 2. 浙江農林大學，浙江 臨安 311300）

雷竹林地土壤肥力統計特征與空間分布

劉 軍1， 徐旻昱1，吳家森2

（1. 杭州市余杭區林業工作站，浙江 杭州 311100； 2. 浙江農林大學，浙江 臨安 311300）

2014年對浙江省臨安市、余杭區的雷竹（Phyllostachys praecox cv. prevernalis）林地表層（0～30 cm）土壤的pH、有機碳、堿解氮、有效磷和速效鉀的含量進行測定，分析其的空間變異特征及影響因素。結果表明，林地土壤的土壤有機碳（18.3 g·kg-1）、堿解氮（159.7 mg·kg-1）、有效磷（119.1 mg·kg-1）、速效鉀（192.3 mg·kg-1）含量高，pH值較低（5.0）；土壤肥力的空間分布特征為：pH值北低南高，有效磷和速效鉀為北高南低，而堿解氮、有機碳則呈西南高、東北低的趨勢；經營措施顯著影響著土壤有機碳、堿解氮的空間分布（P＜0.05），土壤pH、有效磷、速效鉀的空間變化同時受到土壤類型和人為經營的顯著影響（P＜0.05）。

雷竹；土壤；肥力；空間分布

土壤肥力是度量土壤為植物正常生長提供并協調養分和環境條件，決定了作物的產量和品質。由于人為的干擾，如施肥、耕作、采伐等，會導致土壤肥力發生變化，從而影響著作物的生長和周邊的生態環境[1]。

雷竹（Phyllostachys praecox cv. prevernalis），又稱早竹、早園竹，是優良的筍用竹種[2]，自然出筍期為3月初至4月底，原產于浙西北臨安市東部和余杭區西部毗鄰交界的區域[3]。20世紀80年代中后期，以冬季地表增溫覆蓋和重施肥為核心的雷竹早產高效栽培技術的推廣應用，雷竹出筍期提早到1月初至3月底，實現了反季節栽培，產量也明顯上升，提高了經濟效益，是自然出筍雷竹林經濟效益的8～10倍。雷竹早出筍栽培中過程中，覆蓋物稻草、礱糠用量達50 t·hm-2·a-1，肥料用量2 t·hm-2·a-1以上[4]。臨安中東部與余杭區西北部相接壤，是雷竹資源分布的集中區域，栽培面積達40 000 hm-2，2015年雷竹筍銷售額10億元以上。以往的研究主要集中于雷竹林地土壤的微觀分析[5～7]，土壤肥力的空間變化則集中于市、縣區域[8～9]，而對于特色商品林的土壤肥力的空間變化則鮮有報道。

本文以浙西北的臨安市和杭州市余杭區為研究區域，利用地統計學方法和GIS技術，研究集中連片分布雷竹林地土壤主要養分含量的空間分布特征，旨在為其土壤管理提供基礎。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究區域位于浙西北的臨安市和杭州市余杭區，30°04′～30°31′ N，119°29′～119°02′ E，地處中亞熱帶向北亞熱帶過渡區。屬亞熱帶季風氣候，溫暖濕潤，四季分明，光照充足，雨量充沛，年平均氣溫16.1℃，極端最高溫40.7℃，極端最低溫-11.8℃，一月平均氣溫3.9℃，七月平均氣溫28.3℃，相對濕度79.5%，年平均降水量1 509 mm，年平均日照時數1 527 h。西北向東北延伸的低丘緩坡中有雷竹分布，人工大面積栽培后，則種植于農田改造的旱地中，雷竹生長區域的海拔在30～100 m。

1.2 樣品采集

根據雷竹的分布特點，利用臨安市、余杭區森林資源分布圖，分別在臨安市和余杭區的雷竹產區，按1 km × 1 km網格布設雷竹林土壤樣地（公里網格中有雷竹分布的點即為采樣點），共在分布區的10個鄉鎮設采樣點195個（圖1A），其中臨安市6個鄉鎮91個采樣點，余杭區4個鄉鎮104個采樣點，2014年7-8月采集各樣地土壤。在選定的樣點地塊上，按“S”型布點，分別采集5個點的表層（0～30 cm）土樣，將其混合，然后采用四分法分取樣品1 kg左右，帶回室內風干，過2 mm篩，待用。

1.3 分析方法

有機碳采用硫酸重鉻酸鉀—外加熱法；堿解氮采用堿解擴散法測定；有效磷采用Bray法，鹽酸—氟化銨溶液浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀采用乙酸銨浸提，火焰分光光度法測定；pH值用酸度計法（水土質量比為2.5:1）[10]。

1.4 數據處理及分析

使用SPSS（18.0）軟件進行描述性統計分析，采用R軟件的gstat模塊擬合半方差函數，利用ArcGIS 9.3 進行克里格插值，分析土壤肥力質量的空間分布格局。

2 結果與分析

2.1 土壤肥力統計特征

表1 雷竹林地土壤養分統計特征Table 1 Statistics characters of soil nutrients in Ph. praecox cv. prevernalis stand

由表1可知，浙西北雷竹林地土壤肥力總體特征表現為“四高一低”，即高含量的土壤有機碳、堿解氮、有效磷、速效鉀和較低的pH值。土壤有機碳含量平均值達18.3g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀平均含量分別為159.7，119.1，192.3 mg·kg-1，而pH值平均僅為5.0。與余杭區同期農地土壤相比[11]，土壤有機碳、有效磷和速效鉀含量分別高了21.4%，109.0%和41.4%，而pH值則低了0.6個單位。

變異系數的大小可以較好地反映離散程度，可將土壤肥力的變異程度分為3級：變異系數小于10%為弱變異性，介于10%～30%為中等變異性，大于30%為強變異性[12]。根據這一標準，5個肥力指標中，僅土壤pH值為中等變異性，而其它4個指標均表現為強變異性，說明各雷竹林樣地土壤肥力之間的差異較大。

表2 土壤肥力的半方差模型和參數Table 2 Semivariance model and its parameters for soil nutrients

圖1 土壤采樣點及肥力空間分布圖Figure 1 Spatial distribution of sampling points and soil fertility

2.2 土壤肥力空間分布特征

由表2表明，浙西北雷竹林地土壤肥力的半方差函數均符合指數模型。一般認為，[塊金系數塊金值/基臺值=C0/（C0+C）]表示由隨機因素所引起的異質性占總的空間異質性的程度[13]。塊金系數的比值為＜25%，25%～75%，＞75%時，分別表示變量的空間相關性為較強、中等、較弱。從表2可知，早竹林地土壤肥力的5個指標均具有中等的空間自相關性。土壤養分分布是自然因素和人為因素共同作用的結果。自然因素將導致土壤養分變量的空間相關性加強，而人為因素會使空間相關性減弱，向著均一化方向發展[14]。根據塊金系數（表2）可以得出，土壤pH、有機碳、堿解氮、有效磷和速效鉀的分布受自然因素和人為經營的雙重影響。

2.3 土壤肥力的空間分布格局

基于符合正態分布的各土壤養分數據，運用普通克里格插值方法，繪制了浙西北雷竹土壤肥力空間分布圖，如圖1-B至1-F所示。

圖1-B可看出，土壤速效鉀含量的空間分布也表現為北高南低。大部分區域土壤速效鉀含量大于160.0 mg·kg-1，高值主要集中于北部，含量小于100 mg·kg-1的極低值分布于板橋鄉西部。

圖1-C顯示，土壤有效磷含量的空間表現為北高南低。區域內大部分林地土壤有效磷含量大于80.0 mg·kg-1，其中大于120.0 mg·kg-1的極高值分布于東北部的徑山鎮和瓶窯鎮，而小于40.0 mg·kg-1的低值區則分布于板橋鄉及太湖源鎮北部。

圖1-D顯示，土壤堿解氮含量的空間分布也表現為西南高、東北低。含量主要集中于150.0～190.0 mg·kg-1，高值主要分布于太湖源鎮和高虹鎮中部，而極低值主要分布于瓶窯鎮。

圖1-E顯示，土壤pH值呈北低南高的分布格局。整體pH較低，pH小于5.0的面積占60.5%，帶狀分布于臨安市太湖源鎮至余杭區瓶窯鎮，該區域為早竹的傳統產區，長期集約經營造成林地土壤酸化，pH值降低，部分區域pH值甚至低于4.5。板橋鎮北部、青山街道土壤pH值介于6.0～6.5，而板橋鄉南部pH在5.5～6.5。

圖1-F顯示，土壤有機碳含量的空間分布表現為西南高、東北低的趨勢。含量主要集中于20.0～22.0 g·kg-1，高值主要分布在太湖源鎮東部和板橋鄉南部，而低值主要分布余杭區的黃湖鎮、瓶窯鎮和徑山鎮。

2.4 土壤肥力空間變異的影響因素及管理對策

土壤肥力受氣候、地形、土壤屬性以及人為活動等自然條件和人為因素的綜合影響。本研究區域的氣候條件相似、地形以低丘緩坡為主，因此在探討土壤肥力的空間變化時，主要選取土壤類型和人為經營兩個因素進行分析。

2.4.1 土壤類型對土壤肥力空間變化的影響

不同成土因素作用形成不同類型的土壤，大部分土壤肥力指標的量值與土壤類型有密切的關系[15]。雷竹原產于浙江低丘緩坡的紅壤，今大量的水稻田改種雷竹林，形成了不同的土壤類型。由表3可知，土壤類型對土壤pH值（P=0.000）、有效磷（P=0.049）、速效鉀（P=0.047）的空間分布有顯著影響。

表3 土壤類型對土壤肥力影響的均值方差分析Table 3 ANOVA on soil fertility influenced by soil type

2.4.2 經營措施對土壤肥力空間變化的影響

施肥及有機物料的投入等經營措施顯著影響著土壤肥力的變化[17]。不同經營措施與林地土壤肥力空間變化的均值方差分析表明（表4），施肥、有機物料的投入、竹林管理等經營措施顯著影響著土壤pH值（P=0.000）、有機碳（P=0.049）、堿解氮（P=0.043）、有效磷（P=0.000）、速效鉀（P=0.001的空間變化。

表4 經營措施對土壤肥力影響的均值方差分析Table 4 ANOVA on soil fertility influenced by different management

2.4.4 雷竹林地土壤管理對策

針對浙西北雷竹林地土壤高含量的氮磷鉀及養分不平衡問題，應大力推廣測土配方施肥。根據各雷竹林地的土壤養分現狀，結合林地土壤翻耕，每年5月中、下旬采用撒施方法，施用配方肥（N:P2O5:K2O=20:6:14）750～1 125 kg·hm-2和商品有機肥或發酵廄肥3 000～4 500 kg·hm-2[18]。

浙西北雷竹林地長期大量施用化肥，土壤pH平均值僅為5.0。施用石灰能有效改良酸性土壤，有效降低土壤酸度，緩解鋁和重金屬離子的毒害，改善土壤結構，提高竹筍產量和品質。當雷竹林土壤pH值介于4.5～5.5時，每年3月上、中旬，將塊狀生石灰均勻撒施于林地，施用量為每年3 000～6 000 kg·hm-2[18]，待生石灰塊潮解風化后，自然入土，達到提高土壤pH值的目的。

3 結論與討論

調查顯示浙西北雷竹林土壤肥力總體表現為高含量的碳、氮、磷、鉀和強酸性，土壤有機碳平均含量18.3 g·kg-1，堿解氮、有效磷、速效鉀平均含量分別為159.7，119.1，192.3 mg·kg-1，而pH值平均僅為5.0，土壤養分的分布受自然因素和人為經營的雙重影響。

土壤肥力的空間分布特征總體表現為：pH值北低南高，有效磷和速效鉀為北高南低，而堿解氮、有機碳則呈西南高、東北低的趨勢。土壤類型對土壤pH值（P=0.000）、有效磷（P=0.049）、速效鉀（P=0.047）的空間分布有顯著影響。人為經營措施顯著影響著土壤pH值（P=0.000）、有機碳（P=0.049）、堿解氮（P=0.043）、有效磷（P=0.000）、速效鉀（P=0.001）的空間變化。

雷竹林測土配方施肥可以有效滿足其生長的養分所需，減少了氮、磷的投入，有效緩減林地土壤氮磷的累積、減少向水體環境的輸出。施用石灰是一種有效改良酸性土壤的方法，可有效降低土壤酸度，緩解鋁和重金屬毒害，補充鈣鎂營養，改善土壤結構，提高養分循環能力，提高雷竹筍的產量和品質。建議今后在雷早竹生產中加強測土配方施肥、施用生石灰等林地土壤養分綜合管理技術。

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Soil Fertility Properties and Spatial Distributio of Phyllostachys praecox cv. prevernalis Stand

LIU Jun1，XU Min-yu1，WU Jia-sen2

（1.Yuhang Forestry Station of Zhejiang, Hangzhou 311100, China; 2. Zhejiang A & F University, Lin'an 311300, China）

Determinations were implement in 2014 on soil fertilities, such as pH, organic carbon, alkali-hydrolysale nitrogen, available phosphorus and available potassium at 0-30 layer in Phyllostachys praecox cv. prevernalis stands in Lin'an and Yuhang, Zhejiang province. Analysis were made on spatial variation character. The result demonstrated that contentw of organic carbon, alkali-hydrolysale nitrogen, available phosphorus and available potassium were higher, but pH was lower. Spatial distribution of pH was lower in the north part and higher in the south, that of available phosphorus and potassium higher in the north and lower in the south, and that of organic carbon, alkali-hydrolysale nitrogen higher in the southwest and lower in the northeast. Investigations showed that management measures of the stands had great effect on spatial distribution of organic carbon, alkali-hydrolysale nitrogen, while spatial distribution of pH, available phosphorus and potassium was influenced by soil types and management measures.

Phyllostachys praecox cv. prevernalis; soil; fertility; spatial distribution

S714.8

A

1001-3776（2016）05-0025-06

2016-06-18；

2016-08-23

杭州市農業科研攻關專項“早竹林冰雪災害應對與生產恢復關鍵技術研究與示范”；杭州市余杭區農技推廣基金會“早竹林更新改造綜合技術示范與推廣”

劉軍（1961-），男，浙江余杭人，高級工程師，從事林業科技研究與推廣工作。