毛竹林地覆盖对土壤养分的影响研究

王海霞，曾庆南， 程 平，韩 伟

(1.江西省林业科学院，江西 南昌 330032； 2.弋阳县铁沙林场，江西 上饶 334400)

毛竹(Phyllostachysedulis)是江西重要竹种，全省现有毛竹林面积103.7万hm2，占全省竹林总面积105.6万hm2的98.2%[1]。长期以来，江西毛竹以材用林经营为主，笋用林经营极少。近年来，由于市场变化，竹材产品受到巨大冲击，竹材价格急剧下滑，从最高1 000元·t-1左右降至最低380元·t-1，材用林经营几乎无效益。与此同时，市场对于笋的需求量却与日剧增，2019年毛竹冬笋产地售价达20元·kg-1以上，效益可观。为此，及时转变毛竹林经营目标，培育毛竹冬笋用林，是提高江西毛竹林经营效益的有效途径。笔者采用林地覆盖增温措施，促使毛竹笋在冬季出土生长，生产个体较大、口感及品质优于自然冬笋的毛竹早出笋产品，在降低竹笋采挖难度的情况下，有效提高了冬笋品质及产量，提高毛竹林的经营效益。

毛竹地下鞭上的笋芽分化以后，不断从土壤环境吸收养分膨大发育成冬笋，因此，土壤养分元素直接影响着毛竹冬笋的产量及品质，该文从毛竹林地覆盖对土壤养分元素含量的影响进行探讨，以期为毛竹早出笋产量、品质及安全生产奠定基础。

1 试验地概况

试验林位于江西省弋阳县北部山区约163 hm2集中连片天然毛竹林分下坡，海拔280～300 m，坡度平缓，土层深厚、较疏松、石砾含量低，红壤土、微酸性。地理位置117°13′27″～117°37′45″ E、28°3′55″～28°46′55″ N，属中亚带季风湿润气候区，平均气温18.1 ℃、最冷月1月平均气温5.9 ℃、最热月7月平均气温29.5 ℃，极端最高温41.4 ℃、极端最低温-11.2 ℃。年降雨量1 350.2～2 843.7 mm。

2 试验材料与方法

2.1 覆盖材料及方法

稻草和砻糠作为林地覆盖材料。每年11月中下旬连续5 d日间最高气温不高于20 ℃时开始覆盖，覆盖前在林内均匀撒施尿素750 kg·hm-2，随后对林地浇水，浇透(用水量375～450 t·hm-2)后依次用稻草和砻糠进行覆盖。覆盖采用二层覆盖发，具体操作为先用3 t稻草顺着坡度方向从上之下均匀铺盖，作为发热层，厚度约20 cm；再用16 t砻糠作为保温层，在稻草上均匀铺盖，厚度约20 cm；覆盖总厚度约为40 cm。详见《毛竹早出笋培育技术规程》[2]。

2.2 试验设计

在林地内设置3个试验小区，小区面积为0.2 hm2、小区之间相距10 m以上，小区内各设置20 m×20 m固定样地1个。2016-2017年冬季不覆盖，2017-2019年间连年覆盖，并于产笋盛期(1月下旬-2月上旬)采取土样和笋样。

2.3 样品采集

每年1月下旬-2月上旬土样采集：在样地内设置间距10 m梅花状选取5个点挖40 cm深的土壤剖面后采集混合土样1.0 kg左右，带回试验室晾干备用。

2.4 检测指标及方法

有全氮、有效氮、全磷、有效磷、全钾、有效钾、有机质、总钙、总镁、总锌、总铜、总铁、总铝及铅元素含量，全氮采用HJ 717-2014、有效氮采用LY/T 1228-2015、全磷采用NY/T 1121.7-2014、全钾采用NY/T 87-1988、有效钾采用NY/T 889-2004、有机质采用NY/T 1121.6-20、总钙、镁、锌、铁采用HJ 781-2016规定的检测方法，每个样品检测3次，取算数平均数进行分析。

2.5 数据处理

试验数据采用Excel录入、求取平均数等，用DPS数据处理系统进行统计分析。

3 研究结果

3.1 林地土壤元素含量变化情况

2016-2019年4年间林地土壤元素含量情况见表1。

表1 覆盖毛竹林地土壤元素含量变化表

表1可知，4年间，林地土壤元素含量出现了较为规律的变化，不同元素变化不同，整体上呈现出3种情况： 第一种(全钾、全氮、全磷、有效氮及有效磷)是先增后减，第二种(速效钾、总锌)是持续增加，第三种(有机质、钙、镁、铁、铜)是持续减少。

3.1.1氮磷钾元素含量变化情况 毛竹笋期对氮磷钾元素，特别是氮元素的需求较高，获取方式主要是从土壤中吸收。因此，土壤元素含量的高低直接关系着植物体内元素的含量水平。

图1 覆盖毛竹林土壤氮磷钾元素含量变化趋势图Fig.1 Variation of soil nitrogen, phosphorus and potassium contents of Moso bamboo plantation with mulching

图1可知，全氮、全钾、全磷含量均较高，远远高出了国际一级土壤的标准(0.2%)，说明试验林地土壤氮元素含量丰富，这与笔者早期对江西省毛竹林地土壤养分状况[3]的研究相一致。同时，3个指标及有效磷含量均呈现出明显的先升后降趋势，其中，到第4年末全氮、全钾的含量均低于对照林分；有效氮含量也呈现处理先升后降的趋势，但不明显，试验期末含量稍高于对照林分；有效钾的含量不同，呈现出持续上升的趋势，到试验期末已显著高于对照林分。这与赵睿宇等[4]研究的覆盖2年内全氮、全钾和水解氮有所增加、李婷[5]覆盖1年土壤中全氮、水解氮、有效磷、全钾、速效钾含量有所升高的研究结果一致，与刘芯竹[6]有效氮、有效磷和有效钾显著增加、李伟成等[7]全氮含量大幅度提高的结果不同。

3.1.2氮磷钾有效态与全含量之间的关系分析 以元素全含量为自变量、有效态含量为因变量用DPS数据处理系统一元线性回归，当p值最小时，取为此次分析结果。

氮元素：经y′=x/y转换后，有效氮含量与全氮含量之间的回归方程为y=x/(0.014 3-0.011 0x)(0

钾元素：y′=ln[(k-y)/y]转换后，速效钾与全钾含量的回归方程为 ln[(501.495 1-y)/y]=7.752 8-0.009 2x，决定系数为0.999 9，P值为0.000 1，即分析结果达极显著水平(0.01)，这与氮元素含量的分析结果一致，毛竹林地土壤中有效钾含量与全钾含量之间的相关性更强，但与氮元素不同的是，在(0，842.7)范围内，有效钾与全钾含量之间呈负相关性。从图1可以看出，第3-4年间，有效钾的含量虽然在增加，但增加速度(曲线斜率)明显减缓，后期是否会降低，有待于进一步研究。

磷元素：y′=ln((k-y)/y)转换后，有效磷与全磷含量的回归方程为 ln((511.009 1-y)/y)=42.214 7-120.501 6x，决定系数为0.70，F值为4.74，p值为0.16，即回归结果不显著，但在(0，0.35)范围内两者变化趋势一致，呈正相关性。

3.1.3有机质含量变化情况 土壤有机质(soil organic matter)是土壤中含碳有机化合物的总称，是土壤肥力的重要标志。该研究显示，连续覆盖的毛竹林，林地土壤有机质出现持续下降的趋势，以平均每年10.35%的速度减少(见图2)。这与李婷[5]覆盖1年土壤有机质含量最终含量水平下降的研究结果一致，与李伟成等[7]全氮含量提高的结果不同。

图2 覆盖毛竹林土壤有机质及矿质元素含量变化图Fig.2 Variation of soil organic matter and mineral element contents of Moso bamboo plantation with mulching

3.1.4有机质与氮磷钾元素含量的关系分析 林地土壤中，土壤有机质是土壤各种营养元素特别是氮、磷元素的主要来由[8]，因此，研究有机质与速效养分之间的相互关系对毛竹生产和合理施肥具有指导意义，有机质与氮磷钾元素有关回归方差拟合情况见表2。

表2可以看出，有机质含量与有效钾含量之间呈正相关性、且方程拟合达到极显著水平；与全磷、有效磷之间呈负相关性、且回归方程达到显著水平；与有效氮、全氮、全钾含量之间呈负相关性，但方程拟合并不显著。

3.1.5矿质元素含量变化情况 从图2可以看出，毛竹林地土壤中锌的含量程序先降后升的趋势，且增加十分明显。其他矿质元素均呈现出持续下降的趋势，以钙下降得最快，依次为铜、铁，镁降下降最少。

4 结论与讨论

毛竹及竹笋内氮磷钾营养水平与土壤速效氮、速效磷和有效钾的含量存在着不同程度的相关性，因此，该文为下一步研究土壤与竹笋内元素含量之间、不同元素含量之间的交互影响情况奠定了基础。

试验持续了4 a，研究结果显示覆盖后林地土壤氮磷钾元素含量出现不同程度的变化，有效态的含量与全含量也存在一定相关性，但尚未出现周期性变化规律，要探明覆盖毛竹林地土壤养分含量变化周期需要长期的研究。同时，试验第1、2年的研究结果与赵瑞宇、李婷等短期研究结果一致，而与刘芯竹、李伟成等的研究结果不同。这可能与试验林分立地条件、气候有关。另一方面，毛竹林是一个长期变化的有机生态系统，覆盖对林地生态系统产生的影响是否不可逆或是否存在周期性有待于进一步研究。

覆盖后毛竹林地土壤有机质和矿质元素含量出现持续下降，特别是有机质含量，在覆盖时大量有机材料投入林地时出现持续下降的情况，是否与毛竹林的产出存在一定的相关性，有待于进一步研究。

持续覆盖后毛竹林地土壤有机质与氮磷钾元素含量之间存在不同程度的相关性，其中与有效钾、全磷、有效磷之间存在显著相关，与氮元素及全钾含量之间的相关性不显著，这与苏小飞[8]、林振清[9]等描述的有机质是氮元素的重要来源所不同，具体原因有待于探索。