春夏季壽竹林地土壤氮素含量及土壤酶活性研究

熊明彪，紀丁愈，饒逸馳，張 恒，孫博文，楊遠祥*

(1.四川水利創新發展研究院，成都 611230；2.四川水利職業技術學院，成都 611230；3.四川農業大學，成都 611130)

森林在經濟、社會與環境的可持續發展過程中起著不可替代的支撐作用[1]。第七次全國森林資源清查結果顯示，我國有森林1.95×108hm2，森林覆蓋率為20.36%，森林面積列世界第5，森林蓄積量列世界第6[2]。雖然如此，我國森林資源人均占有量仍然不足，森林資源質量依然不高。

竹子作為重要的森林資源，在人們的日常生活中得到廣泛應用，以竹子為原料的新產品層出不窮，它具有分布廣、生長快、用途多、生態和經濟價值高等特點，被譽為“綠色的金礦”[3-4]。壽竹全身是寶，竹稈、竹枝、籜殼、竹筍等部分皆可被利用，經濟價值高。壽竹林具有保持水土、調節氣候、固碳釋氧、美化環境等生態功能。同時壽竹林為人們提供休閑勝地，社會效益佳。壽竹林是集經濟、生態和社會功能于一體的優良林種。目前，壽竹在家具、造紙、包裝、食品、醫藥、保健、紡織、旅游、環保等行業得到廣泛應用。自1982年被發現以來，壽竹的花后復壯[5]、豐產栽培[6]、稈形結構[7]、埋鞭育苗[8]、立地條件[9-10]、竹稈材積特性[11]、出筍及高生長規律[12]等方面均有研究，但有關壽竹林地土壤氮素含量及土壤酶活性春夏季變化的相關研究鮮見報道。

鑒此以壽竹林地土壤為研究對象，了解其氮素含量及酶活性的春夏季變化規律，以期為壽竹林合理施肥、營林生產及管理提供一定技術指導。

1 材料與方法

1.1 研究區域概況

重慶市梁平縣明月山中段百里槽的竹山區，位于107°30′E～107°41′E,30°39′N～30°51′N之間，生境海拔500～1100m，土壤屬山地黃壤，境內多喀斯特地貌，年均氣溫14～16℃，無霜期250d左右，年均降水量1200～1400mm，相對濕度85%，屬亞熱帶季風氣候區。

1.2 試驗材料

壽竹(Phyllostachysbambusoidesforma shouzhu Yi)系禾本科(Gramineae)竹亞科(Bambusoideae)剛竹屬(Phyllostachys)桂竹(P.bambusoides)的變型，與原變型的區別在于新稈微被白粉，稈環較平，節間較長，籜鞘無毛。壽竹為淺根系單軸散生竹，稈高達20m，直徑4～13cm，稈的節間最長可達50cm，是我國特有的經濟竹種，主要分布于四川東部、重慶及湖南南部，為僅次于毛竹(Phyllostachysedulis)的優良大徑竹種[13]，利用價值高，在我國竹產業中占據著十分重要的地位。

1.3 試驗方法

1.3.1 樣地選擇及設置 根據研究區域實地調查，在土壤類型、坡度、坡位、海拔一致的前提下選擇具有代表性且人為干擾少的壽竹林，設置3個10m×10m的樣方。本次試驗樣地位于107°36′18.0″E，30°45′53.6″N，各樣地基本概況如表1所示。

1.3.2 采樣時間 春季采樣時間：2019年4月。夏季采樣時間：2019年7月。

1.3.3 土壤采集 采取壽竹林0～20cm土壤。在各采樣單元內按蛇形布點法取土樣(避開路邊、地角)，用小土鏟采集表層土壤，將各采樣單元內的土壤混合起來構成混合樣品(5kg左右)帶回實驗室分析測定。

1.4 測定項目及方法

有機質：重鉻酸鉀容量法—外加熱法[14]；全氮：半微量開氏法[14]；堿解氮：堿解擴散法[14];脲酶：靛酚藍比色法[15]；蛋白酶：茚三酮比色法[15]；過氧化氫酶：高錳酸鉀滴定法[15]。

表1 林地基本概況

1.5 數據處理方法

采用Excel及DPS進行數據處理統計分析。

2 結果與分析

2.1 春夏季壽竹林土壤氮素特征

由表2可知，春季壽竹林表層土壤有機質、全氮、堿解氮含量分別為40.01g/kg、2.49g/kg、157.90mg/kg，夏季壽竹林表層土壤有機質、全氮、堿解氮含量分別為67.21g/kg、3.86g/kg、215.48mg/kg。壽竹林表層土壤有機質、全氮、堿解氮含量春、夏差異顯著，總體呈現夏季高春季低的特征。原因可能有2個方面：一方面是土壤養分被壽竹根系大量吸收，為春季出筍所利用，導致春季土壤養分含量低于夏季。另一方面是夏季溫度高、竹林濕度大、覆蓋物厚，有利于微生物對有機物的分解。因此，在人工壽竹栽培中，應注意對春季出筍期氮素養分的補充，滿足壽竹出筍營養需求，保證成活率。

2.2 春夏季壽竹林土壤酶活性特征

由表3可知，春季壽竹林表層土壤脲酶、蛋白酶、過氧化氫酶活性分別為0.20mg (g·d)-1、0.012mg (g·d)-1、45.35ml (min·kg)-1，夏季壽竹林表層土壤脲酶、蛋白酶、過氧化氫酶活性分別為0.12mg (g·d)-1、0.029mg (g·d)-1、40.58ml (min·kg)-1。壽竹林土壤脲酶、蛋白酶、過氧化氫酶活性春、夏差異顯著，蛋白酶活性呈現夏季高春季低的特征，與有機質、全氮、堿解氮特征相同；脲酶、過氧化氫酶活性呈現夏季低春季高的特征，這與陶寶先等對毛竹林土壤酶活性季節變化研究結果一致[16]。相比雷竹、麻竹等竹林[17-20]表層土壤酶活性，壽竹林表層土壤脲酶活性較高，而蛋白酶、過氧化氫酶活性偏低。脲酶、過氧化氫酶活性與土壤有機質、全氮、堿解氮特征相反，原因可能是春季出筍消耗了大量土壤養分，夏季林下濕度較大，土壤通氣性較春季差從而抑制了土壤酶活性所致。因此，在人工壽竹栽種中，應加強對栽培地土壤的水文調控，設置好排水溝渠并適當清除竹林地表覆蓋物，提高竹林土壤通氣性，以提高土壤酶活性。

2.3 土壤氮素與土壤酶活性相關性

由表4可知，除過氧化氫酶與蛋白酶之間相關性不顯著外，其它指標之間均存在著顯著或極顯著相關性。其中，有機質、全氮、堿解氮之間表現為極顯著正相關，有機質、全氮、堿解氮與脲酶、過氧化氫酶呈極顯著負相關，有機質、全氮、堿解氮與蛋白酶呈顯著或極顯著正相關，這與毛竹、雷竹等竹林表層土壤蛋白酶研究結果一致[17-20]，說明蛋白酶活性高低能較好反映土壤肥力狀況，吳家森等[21]通過對毛竹的研究表明，土壤蛋白酶與毛竹粗生長相關性極顯著。森林土壤酶被視作具有敏感性和可靠性的指標，參與森林生態過程中的能量流動和物質循環[22]，因此，可以通過調控竹林水肥氣熱，提高酶活性，進而為壽竹林出筍、材質生長提供充足養分。然而，影響土壤酶活性的因素較復雜，土壤中微生物種類、水氣熱狀況、pH、竹齡、養分豐缺、污染程度等都影響著土壤酶活性，有待深入研究。

3 討論

春夏季壽竹林表層土壤有機質、全氮、堿解氮含量與脲酶、蛋白酶、過氧化氫酶活性差異顯著，這充分表明季節變化對土壤氮素含量、土壤酶活性會產生影響。有機質、全氮、堿解氮含量總體呈現夏季高春季低的特征，脲酶活性：春季>夏季，蛋白酶活性：夏季>春季，過氧化氫酶活性：春季>夏季。相關分析表明，有機質、全氮、堿解氮之間表現為極顯著正相關，與蛋白酶表現為顯著或極顯著正相關，與脲酶、過氧化氫酶表現為極顯著負相關。由此可見，壽竹林土壤肥力水平評價中，脲酶、蛋白酶、過氧化氫酶活性特征是不容忽視的重要指標。

通過研究壽竹林春夏季土壤氮素養分與土壤酶活性的變化特征，對提高出筍率、促進材質生長提供了一定的管理依據：第一竹林地表增添覆蓋物。研究表明季節對氮素養分及酶活性的影響明顯，因此根據季節變化應及時對竹林進行相關養護，如出筍前期可對竹林進行秸稈覆蓋，提高土溫，促進筍芽萌發。第二人工翻耕、水分調控。研究結果表明夏季土壤脲酶、過氧化氫酶活性明顯低于春季，分析原因可能是夏季土壤濕度較大致使土壤通氣性能降低，從而抑制了土壤酶活性。因此，可根據壽竹林具體情況，適當在林下開挖排水溝渠，實施必要的水分調控。可對竹林進行必要翻耕，改善土壤通氣性能，促進土壤酶活性。第三及時施肥。研究表明春季土壤氮素含量明顯低于夏季，說明春季出筍對土壤氮素營養消耗較大，此時應及時追施氮肥，確保出筍和成活率。

為全面科學指導壽竹林水肥管理，保證壽竹出筍率和材質生長，土壤磷、鉀及其他營養元素含量及土壤酶活性隨季節變化特征值得進一步研究。