長期不同施肥方式對毛竹林土壤酸化過程的影響

張飛英，劉亞群，柏明娥

（浙江省林業科學研究院，浙江 杭州 310023）

長期不同施肥方式對毛竹林土壤酸化過程的影響

張飛英，劉亞群，柏明娥

（浙江省林業科學研究院，浙江 杭州 310023）

在浙江省毛竹Phyllostachys heterocycla cv. Pubescens主產區的11個縣（市、區）選擇固定樣地，對長期施用尿素、復合肥、有機肥和不施肥（對照）4種不同施肥方式的林地進行pH定位監測研究，歷時10 a （2006－2015年）。結果表明，對照的土壤平均酸化速率為0.011 pH·a-1；長期施用尿素的平均酸化速率達0.082 pH·a-1，是對照的7.5倍；施用復合肥土壤的平均酸化速率為0.053 pH·a-1，是對照的4.8倍；施用有機肥土壤的平均酸化速率為0.019 pH·a-1，是對照的1.7倍，相對比施用化肥的緩慢些，但一定程度上也促進土壤的酸化進程。因此減少毛竹林地化肥的施用是控制和緩解毛竹林土壤酸化的重要手段，同時積極開展生態施肥和生態經營以實現毛竹林健康可持續發展。

毛竹林；長期施肥；土壤酸化；酸化速率

毛竹Phyllostachys heterocycla cv. pubescens主要分布于我國秦嶺至長江流域以南各省區，是我國分布最廣、面積最大、開發利用程度最高的竹種。全國有毛竹林443.02萬hm2，占竹林總面積的73.8%、森林總面積的2.13%[1]。因此毛竹林經營的好壞直接影響我國南方竹農的收入，也直接影響毛竹林的可持續健康發展。近十幾年來，為提高竹材和筍的產量不斷在林地施用化肥，導致林地退化和土壤酸的化[2-5]。土壤酸化是土壤質量退化的一個重要方面，其實質是土壤鹽基性陽離子減少，氫、鋁離子增加，土壤pH降低，有毒金屬離子活性增大的過程[6]。土壤酸化過程在自然界是固然存在的[7]，但在自然狀態下的酸化速度非常緩慢，由于工業飛速發展和人為強烈活動加速了土壤酸化進程[8]。Tarkalson等[9]認為施肥和土地利用方式在土壤酸化中占主導地位。Cai等[10]研究表明長期施用化學氮300 kg·hm-2·a-1，8~12 a后土壤pH下降了1.2 ~ 1.5。徐仁扣[11]發現在降雨量相對較低的南澳大利亞地區，80 kg·hm-2·a-1的銨態氮肥已明顯加速了土壤的酸化。許中堅等[12]發現在土壤中施用硝酸銨會使土壤的酸度有不同程度的增大。據Ju等[13]的研究發現，重施氮肥能導致土壤嚴重酸化，并顯著提高土壤鋁、鐵含量。因此對毛竹林進行生態施肥和緩解酸化過程成為毛竹林健康和可持續經營面臨的新問題[14-16]。本研究通過長期多點定位觀察將研究揭示毛竹林不同施肥方式對林地土壤酸化過程的影響，可為毛竹林生態施肥健康經營提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

浙江省是我國毛竹的主產區，地處華東地區中部，東海之濱，118°01' ~ 123°08' E，27°01' ~ 31°10' N，屬亞熱帶濕潤季風氣候，年平均氣溫16 ~ 19°C，年平均降水量1 200 ~ 1 800 mm。陸域面積10.55萬km2，只占全國陸域面積的1.1%，但竹林面積卻占全國的16%。截止2013年底，浙江省有26億多株毛竹，相當于人均擁有47.5株[17]。在浙江省的湖州、金華、衢州、麗水、臺州的毛竹主要產區選擇11個縣（市、區）（圖1），包括湖州市的安吉縣，金華市的武義縣，衢州市的龍游縣、衢江區、江山市，麗水市的遂昌縣、龍泉市、慶元縣，臺州市的臨海市、黃巖區，選擇典型固定樣地，開展定位監測。監測開始之前，土壤pH背景值為5.31。

圖1 監測點位置圖Figure 1 Location of sample plots

1.2 實驗方法

2006年，在選取的11個監測點中，分別選擇經營正常、立竹密度在2 200 ~ 2 800株·hm-2間的具有代表性的毛竹典型筍竹兩用林分4塊，每塊毛竹林分面積均大于3 000 m2，分別設置施尿素（N）、施復合肥（NPK）、施有機肥（M）和不施肥對照（CK）4種不同施肥種類進行試驗，并設立固定樣地進行pH定位監測，固定樣地面積600m2。監測點的施肥量為：尿素300±10.0 kg·hm-2·a-1，復合肥750±10.0 kg·hm-2·a-1，有機肥450±10.0 kg·hm-2·a-1。復合肥以尿素磷銨硫酸鉀三種肥料按30%，35%，35%的比例配合施用；有機肥采用當地豬、牛、雞的畜禽熟腐糞肥。翻墾及其他經營管理等農事活動根據當地經管習慣照常進行。

1.3 樣品采集與測定分析

每年春季發筍期過后的5月中下旬，在每個固定樣地內采用上、中、下部各2個計6個采樣點進行多點采樣，采集0 ~ 20 cm土層的混合土壤，然后將6個采樣點的土樣進行充分混合，再用四分法選取混合土樣帶回實驗室。土壤pH測定方法根據《LY/T1239-1999森林土壤pH值的測定》，采用pH計水浸提電位測定法。

1.4 數據的統計分析

土壤酸化速率 （Acidification Rate/AR）是指單位時間pH變化引起的單位容積土壤中H+ 的變化量[18]：

式中，pH1~3表示試驗初始3 a土壤平均pH；pH7~10表示試驗第7至第10年的平均pH；T為試驗時間。

數據處理采用Micosoft Excel 2007和OriginPro 8.5.0軟件。

2 結果與分析

2.1 施肥種類與土壤酸化趨勢

將各試驗點在同一階段的土壤pH求平均值，以探索浙江毛竹林在長期施肥下土壤pH的變化趨勢。不同的施肥種類對土壤酸化的影響程度顯然不同。監測表明，在同一階段由于施肥種類的不同，各監測點毛竹林土壤的平均pH下降程度不同（圖2）。未施肥土壤的pH值10 a后較初始值下降0.06個單位，說明自然酸化非常緩慢；施用尿素的土壤pH下降程度最大，至第10年較初始值下降0.57個單位，幾乎呈直線下降；施用復合肥土壤在第1至第3年高于施用尿素的土壤，在第7至第10年階段低于施用尿素的土壤，但在10a間的平均pH較初始值下降0.45個單位；施用有機肥土壤的pH到第10年較初始值下降0.21個單位，但是，在第7至10年，施用復合肥土壤的pH下降了0.13個單位，而施用有機肥土壤的pH增加了0.01個單位，說明長期施有機肥對土壤酸化具有較強的緩沖作用并在后期得到充分的體現。

2.2 施肥種類與土壤酸化速率

不同施肥種類對毛竹林土壤酸化速率的影響十分明顯。10 a的監測表明（圖3），對照毛竹林土壤的平均酸化速率為0.011 pH·a-1，說明土壤固然存在的酸化過程，但速度非常緩慢；施用尿素毛竹林土壤的平均酸化速率達0.082 pH·a-1，是對照的7.5倍，大大加速了土壤的酸化過程；施用復合肥毛竹林土壤的平均酸化速率為0.053 pH·a-1，是對照的4.8倍，同樣加速毛竹林地的土壤酸化進程；施用有機肥毛竹林土壤的平均酸化速率為0.019 pH·a-1，是對照的1.7倍，相比施用化肥緩慢些，但一定程度上也促進土壤的酸化進程，這可能與畜禽糞肥的組成等有關。

2.3 不同監測點的土壤酸化速率比較

各監測點不同施肥處理的毛竹林土壤酸化速率也并不相同（圖4）。與對照相比，施用尿素的土壤酸化速度最大的是安吉縣監測定，酸化速率為0.13 pH·a-1，其次為衢江區和龍泉市監測點。施用復合肥的土壤酸化速度最大的也是安吉縣監測點，酸化速率為0.09 pH·a-1，其次也為衢江區和龍泉市。說明浙江省毛竹林土壤的酸化現象普遍存在，但毛竹林土壤的酸化速率以安吉縣最高，這可能與其安吉縣毛竹的集約化經營強度有關，其次是龍泉市和衢江區。

圖2 不同施肥處理土壤pH變化趨勢Figure 2 Variation of soil pH under different fertilizer treatments

圖3 不同施肥處理土壤平均酸化速率Figure 3 Soil acidification rate of stands treated by different fertilizers

圖4 長期施肥下各監測點的酸化速率Figure 4 Soil acidification rate of stands in different counties under different fertilizer treatments

3 結論與討論

經10 a多點長期定位監測表明，毛竹林地不同施肥種類對土壤酸化速率和程度影響很大。在不施肥情況下，毛竹林土壤也存在固有酸化現象，但速度非常緩慢。毛竹林地單施尿素，大大地加速了土壤的酸化進程，施用NPK復合肥，也會較快地促進土壤的酸化。施用畜禽有機肥一定程度上也促進土壤的酸化進程。

施用復合肥土壤的pH變化趨勢與施用有機肥的土壤相似，因復合肥中氮素的含量與有機肥中的差別大，到第10年，施用復合肥的土壤的平均pH較初始值下降0.45個單位。施用有機肥處理的土壤，較施用尿素和施用復合肥的土壤，酸化速率顯著的降低，在整個監測期間，施用有機肥土壤的平均pH只下降了0.21個單位。有機肥主要是畜禽糞便類物質，對土壤酸化的影響不僅受畜禽糞類堿基的含量、有機氮含量有關，還與畜禽糞便類物質鹽基離子如Ca2+，Mg2+組成有關，鹽基離子交換緩沖體系的存在能減緩土壤酸化的加速[21]。

因此減少化學氮肥的施用是控制和緩解浙江毛竹林土壤酸化的重要手段，建議改施富含Ca2+，Mg2+等鹽基離子的有機肥，減緩土壤酸化的加速。同時積極開展毛竹林生態施肥及其生態經營技術研究，改良林地土壤結構和質量，實現毛竹林健康可持續發展。

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Effects of Different Fertilizations on Soil Acidification of Phyllostachys heterocycla cv. Pubescens Stands

ZHANG Fei-ying，LIU Ya-qun，BAI Ming-e
（Zhejiang Academy of Forestry, Hangzhou 310023, China）

Permanent sample plots were established in 2006 at Phyllostachys heterocycla cv. pubescens stands in 11 counties from the main producing areas of Zhejiang province. Different fertilization treatments were conducted on bamboo stands like application of urea, compound fertilizer, organic fertilizer and no fertilization (ck) to determine pH during 2006-2015. The results showed that the mean annual soil acidification rate of the control was 0.011 pH, and that of the plots treated by urea reached 0.082 pH, about 7.5 time of the CK. The annual average soil acidification rate of stand treated with compound fertilizer was 0.053 pH, which was 4.8 times of the CK, and that of stands treated by organic fertilizer was 0.019 pH, 1.7 time of the CK. Therefore, suggestions were offered such as reducing application of chemical fertilizers instead of ecological fertilization and management for healthy and sustainable development of bamboo forest.

Phyllostachys heterocycla cv. pubescens; long-term fertilization; soil acidification; acidification rate

S727.15；S753.53+2

A

1001-3776（2017）02-0060-05

10.3969/j.issn.1001-3776.2017.02.009

2016-12-14 ；

2017-01-28

張飛英，助理研究員，從事林業土壤、林下經濟相關研究；E-mail：157880063@qq.com。