桃江縣毛竹林土壤養分狀況初探

2021-01-09 03:30:06沈健林肖進軍吳金水

湖南農業科學 2020年11期

王娟，沈健林，肖進軍，李勇，吳金水

（1. 中國科學院亞熱帶農業生態研究所亞熱帶農業生態過程重點實驗室，湖南長沙 410125；2.湖南省吉祥天生物科技有限公司，湖南桃江 413400）

竹林是我國森林資源的重要組成部分，具有很高的經濟、生態和社會價值[1]。毛竹是我國面積最大、分布最廣、經濟效益最高的竹種之一，在我國林業生產中占有重要的地位[2]。根據第九次森林資源清查報告結果，我國竹林面積高達641.2 萬hm2，其中毛竹林467.8 萬hm2，占總竹林面積的72.96%，是南方竹區農村經濟發展的重要組成部分[3]。毛竹生產周期較短，經過幾個輪伐期后，竹林地土壤養分輸出量大于輸入量，林地土壤逐漸出現貧瘠狀況[4]。目前的種植方式己經造成了土壤生產能力下降，竹林衰退，生態多樣性削減，病蟲害及水土流失常發生等許多問題[4-7]。

桃江縣位于我國湖南省益陽市，現有竹林面積7.67 萬hm2，其中毛竹林有6.67 萬hm2，是全國十大竹鄉之一，竹林面積居全國第三位，湖南省第一位，是湖南省“千億”竹產業核心基地，竹林產業占到當地農民收入的30%左右。在氣候條件相似的竹林中，土壤條件是影響毛竹生長的主要因素之一。全面了解桃江縣毛竹林土壤環境及養分狀況，是合理經營毛竹林的前提，是實現毛竹林可持續發展目標的先決條件。筆者于2018 年5 月和10 月，對桃江縣毛竹林土壤養分狀況進行調查，采集縣域典型毛竹林土壤樣品，對土樣的基本理化性質進行了測定，以期為了解桃江縣毛竹林土壤養分狀況、促進毛竹林健康生長提供依據。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

桃江縣位于湘中偏北，資水中下游，地理坐標為東經111°36′～112°19′，北緯28°13′～28°41′，屬中亞熱帶大陸性季風濕潤氣候，年均溫度16.6 ℃，年均降雨量1 400～2 000 mm，境內多為低山丘崗地，土壤類型主要為紅壤。

1.2 采樣點分布

2018 年5 月和10 月在桃江縣境內毛竹主產區自西向東在武潭鎮（樣點WT1-2）、馬跡塘鎮（樣點MJT1-4）、三堂街鎮（樣點STJ）、鸕鶿渡鎮（樣點LCD）、松木塘鎮（樣點SMT1-2）和灰山港鎮（樣點HSG1-2）隨機采集典型竹林土壤樣品12 個，采集土樣時，用GPS 全球定位系統定位，記錄取樣點的經緯度，具體采樣點分布見圖1。按照地理位置將WT1到LCD 的樣點定為西部8 點，將SMT1 到HSG2 的樣點定為東部4 點。

1.3 樣品采集及樣品測定

在每個采樣點，按“S”型隨機取 3 個土樣，清理表層后，采集 0～20 cm 土層土壤，以 3 點混合樣作為一個樣本，充分混合后按四分法取 1 kg 左右土樣帶回實驗室分析。采集的土壤樣品去除石礫和根系等雜物經風干后等分成2 份，一份過100 目篩測定有機質、全氮、全磷和全鉀含量，一份過20 目篩測定pH 值和堿解氮、速效磷和速效鉀含量。pH 值按1 ∶2.5 土水比采用電極法測定，有機質采用重鉻酸鉀氧化法測定，全氮采用濃硫酸-混合加速劑法測定，堿解氮采用堿解擴散法測定，全磷、全鉀采用堿熔融法測定，速效磷采用Olsen 法測定，速效鉀采用乙酸銨浸提火焰光度法測定。

羅治建等[8]提出土壤有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀等含量的臨界值作為毛竹林土壤養分元素貧瘠化評價的依據。根據已有學者對我國林地土壤養分貧瘠化評價標準[7-11]，結合桃江縣實際情況以及主要影響毛竹生長的土壤養分指標，擬定桃江縣毛竹林土壤養分分級指標見表1。

2 結果與分析

2.1 土壤pH 值

土壤酸堿度是土壤重要的化學性質之一，它直接影響林木和微生物的活動以及土壤其他性質與肥力狀況[12]。一般認為，毛竹適宜的土壤酸堿度為pH值4.5～7.0[13-14]。由表2 可知，桃江毛竹林采樣點土壤pH 值在4.02～5.01，平均pH 值為4.37，屬于強酸性土壤。這一數值較羅治建等[8]報道的鄂南地區毛竹林土壤pH 值（5.19～5.46）、徐秋芳等[10]報道的湖州市材用筍用毛竹林地土壤 pH 值（4.86～5.39）、黃啟堂等[15]報道的建甌市毛竹混交林土壤 pH 值（5.13～6.01）及黃承標等[16]報道的廣西資源縣不同立地毛竹林地土壤 pH 值（4.62～4.90）偏低。而除WT1、WT2 和SMT2 這3 個樣點外，其余樣點土壤pH 值均在4.5 以下，占75%，表明桃江縣土壤pH 值已屬于不適宜毛竹生長范疇。

圖1 采樣點分布圖

2.2 土壤有機質含量

土壤有機質含量的高低是衡量土壤肥力的重要標志。從表2 可知，桃江毛竹林采樣點土壤有機質含量在16.0～53.2 g/kg，平均含量為31.9 g/kg。這一數值與林麗欽等[11]報道的福建毛竹林和于正亮等[17]報道的大別山區霍山縣毛竹林土壤有機質含量結果接近，而低于黃承標等[16]研究結果，高于徐秋芳等[10]、黃啟堂等[15]和周云娥等[18]報道的湖州市4 類竹林土壤有機質含量。將40 g/kg 定為肥沃毛竹林土壤有機質含量臨界值，SMT1、HSG1 和HSG2 樣點有機質含量都在40 g/kg 以上，東部4 點有機質平均含量為43.3 g/kg，說明桃江縣東部毛竹林土壤有機質含量非常高，土壤肥沃；而西部8 點土壤有機質含量平均為26.1 g/kg，屬于中度貧瘠水平。

2.3 土壤全氮和堿解氮含量

土壤中的全氮含量代表著土壤氮素的總貯量和供氮潛力。因此，全氮含量是土壤肥力的主要指標之一。桃江毛竹林采樣點土壤全氮含量在1.08～2.65 g/kg，平均為1.91 g/kg。這一數值與丁正亮等[17]和趙睿宇等[19]報道的浙江省臺州市黃巖區毛竹林土壤全氮研究結果接近，而低于黃承標等[16]和胡文杰等[20]報道的湖北省咸寧市潛山毛竹林土壤全氮研究結果，高于徐秋芳等[10]、林麗欽等[11]、黃啟堂等[15]和周云娥等[18]研究結果。以2.50 g/kg 含量作為毛竹林土壤全氮缺乏的臨界值，桃江縣西部8 點和東部4 點毛竹林土壤全氮含量平均值分別為1.78 和2.16 g/kg，說明桃江縣西部毛竹林土壤全氮含量屬于中度貧瘠水平，而東部土壤屬于輕度貧瘠水平。

堿解氮又稱速效氮，堿解氮含量能反映近期土壤的氮素供應能力。從表2 可看出，桃江縣毛竹林土壤堿解氮含量在65.0～138.1 mg/kg，平均含量為99.3 mg/kg。這一數值高于黃啟堂等[15]研究結果，低于毛朝明等[7]、羅治建等[8]、丁正亮等[17]、周云娥等[18]、趙睿宇等[19]和胡文杰等[20]研究結果。以150 mg/kg 作為毛竹林土壤堿解氮缺乏的臨界值，桃江縣西部8 點和東部4 點毛竹林土壤全氮含量平均值分別為89.1 和119.8 mg /kg，說明桃江縣西部毛竹林土壤堿解氮含量屬于中度貧瘠水平，而東部土壤屬于輕度貧瘠水平。

2.4 土壤全磷和速效磷含量

土壤全磷含量的高低與土壤母質、成土作用和耕作施肥等措施有關。一般情況下, 當全磷量低于0.08%～0.10%時，土壤常出現磷素供應不足[12]，而缺磷是紅壤普遍存在的問題。從表2 結果來看，桃江縣毛竹林土壤全磷含量在0.27～0.46 g/kg，平均為0.34 g/kg，這與黃啟堂等[15]研究結果接近，而低于羅治建等[8]、徐秋芳等[10]、黃承標等[16]和胡文杰等[20]的研究結果，高于周云娥等[18]研究結果。以0.65 g/kg 作為缺磷臨界值，則桃江縣毛竹林土壤全磷均屬于中度貧瘠水平。

一般來說，土壤全磷含量只表明該土壤磷元素的儲備，而植物直接吸收利用的是磷的速效部分。從表2 可看出，桃江縣土壤速效磷含量在0.56～4.30 mg/kg，平均含量僅為1.17 mg/kg，有8 個樣點速效磷含量低于1 mg/kg。速效磷水平是毛竹林土壤磷元素供應能力的直接反映，桃江縣全部樣點土壤速效磷含量遠遠低于臨界值20 mg/kg，屬于嚴重貧瘠。

2.5 土壤全鉀和速效鉀含量

土壤全鉀含量反映了土壤鉀素的潛在供應能力。從表2 可知，桃江縣毛竹林土壤全鉀含量在12.3～28.0 g/kg，平均為22.6 g/kg。這一數值與林麗欽等[11]研究結果接近，而低于黃承標等[16]研究結果，高于羅治建等[8]、徐秋芳等[10]、黃啟堂等[15]、于正亮等[17]、周云娥等[18]和胡文杰等[20]研究結果。以全鉀含量15 g/kg 作為土壤肥沃與貧瘠劃分標準。從分析結果看，除HSG2 點外桃江縣91.7%毛竹林土壤屬于富鉀狀態，且西部8 點全鉀含量極高，平均值達25.8 g/kg。盡管全鉀能反映土壤鉀素的總儲量，但因其中90%～98%在相當長時間內是無效的，因此，全鉀值不能用以指導施肥。

魯如坤[21]認為，在作物生產中，土壤速效鉀小于50 mg/kg 時，即說明土壤嚴重缺鉀，羅治建等[8]認為宜以75 mg/kg 作為毛竹林土壤速效鉀缺乏的臨界值。從表2 可知，桃江縣毛竹林土壤速效鉀含量在54.3～101.1 mg/kg，平均為85.6 mg/kg。這一數值與黃啟堂等[15]和高志勤[22]的結果接近，高于毛朝明等[7]和羅治建等[8]研究結果，低于林麗欽等[11]和胡文杰等[20]研究結果。除西部的WT2、MJT1、STJ 及LCD這4 個點速效鉀含量低于75 mg/kg 外，其他8 個點的速效鉀含量均在90 mg/kg 以上，占66.7%，說明桃江縣毛竹林土壤速效鉀屬于肥沃水平。

從試驗結果分析得出，桃江縣土壤pH 值已不適宜毛竹林生長。土壤有機質、全氮、堿解氮、全磷、速效磷分別屬于輕度貧瘠、中度貧瘠、輕度貧瘠、中度貧瘠和嚴重貧瘠水平，而土壤全鉀和速效鉀含量屬于肥沃水平；且東部地區土壤pH 值、有機質、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀含量均高于西部地區，說明東部地區毛竹林土壤肥力水平高于西部地區。