毛竹林钾肥效应与平衡施肥研究

2013-04-10李林海周桂香涂淑萍牛德奎郭晓敏张文元

经济林研究 2013年3期

刘顺，李林海，周桂香，张斌，涂淑萍，牛德奎,郭晓敏,张文元

（1.江西农业大学，江西南昌 330045；2.江西省贵溪市双圳采育林场，江西贵溪 335400；3.中南林业科技大学，湖南长沙 410004）

钾是植物生长不可缺少的大量元素之一。土壤的供钾能力主要决定于成土母质及其风化程度，同时受种植、施肥、耕作等人类行为因素的影响。近年来，随着林业生产的发展，我国南方土壤的缺钾问题日益突出，已成为限制农业生产持续稳定发展的重要因素之一。钾肥在林业增产上的作用更为明显[1-2]，因此，在林木生产的施肥处理中，加强对钾肥的研究，是一项重要而迫切的任务。

毛竹Phyllostachy edulis(Carr.)H. de Lehaie是一种优质、速生、丰产的用材树种，它以生长快、成材早、用途广、经济收益大等特点而成为我国南方重要的森林资源之一[3-6]。近年来，杉木等针叶用材树种木材价格连续下滑，而毛竹材和毛竹笋的价格却在稳步上升，毛竹笋材两用林已成为南方林业建设的巨大资源优势和产业发展的有力依托[7-9]。但是，目前，多数毛竹笋材两用林尚未达到集约经营的要求，产量低，效益差，造成这种现象的最主要原因之一便是缺乏科学的育林指导思想和有效技术体系的支持[10-12]。而平衡施肥是毛竹笋材两用林集约经营最基本的技术手段[13]。为此，就不同施肥处理对永丰毛竹林笋产量及其生长的影响情况进行了试验研究，旨在找出最平衡合理的钾元素施肥水平和经济施肥量，为毛竹笋材两用林的集约经营提供科学的施肥依据。

1 研究区概况

试验地位于江西省吉安市永丰县官山林场东茅坑分场，位于北纬 26°30′36″～ 27°30′、东经115°32′24″～ 115°32′60″。属亚热带季风气候，年均降雨量1 627.3 mm，空气相对湿度为81%，年均气温18 ℃，历年最高气温40.5 ℃，极端低温为－9.4 ℃，无霜期279 d，初霜期最早为1月下旬。土壤以红壤为主，海拔100～300 m。试验地面积为6.67 hm2，试验毛竹林经营时间为6 a，坡度为3～7 °不等，经营粗放，林地无采伐和施肥的历史，2003年6月垦复1次。试验林为毛竹纯林，立竹数为2 324株/hm2，毛竹胸径平均为10.3 cm。

2 试验调查与分析方法

施肥方案：本实验选定官山林场东茅坑分场的毛竹林为试验用林，根据采用土壤ASI法（土壤养分状况系统研究法）分析的结果和前人的施肥经验，试验设有施肥处理N1P1K1（K1）、N1P1K2（K2）和垦复处理（用作对照，即CK），共3个处理，施肥处理K1、K2各重复3次，对照处理CK重复2次，共设8个试验样地，依次编号为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ，每个样地的面积均为20 m×20 m，随机排列，相邻小区设置一定距离的缓冲带, 为防止串鞭, 在缓冲带中间开挖宽40 cm、深50 cm的隔离沟。其中，N1P1K1施肥方案是根据施肥经验、吸附实验及盆栽实验结果确定的最优施肥方案。

施肥时间：每年施肥2次，具体施肥时间分别为：孕笋期，每年的11～12月，施肥量为全年施肥总量的一半；笋后期，每年的5～6月，施肥量亦为全年施肥总量的一半。

施肥方法：沟施。施肥时要求每隔1 m宽开挖一条宽为10～25 cm、深为10～15 cm的沟，将肥料均匀施入沟内后立即覆土。竹林管理要求在第1次施肥前全面清除杂灌，并翻垦表土，每年8～9月清除杂灌并垦复林地。

各施肥处理试验样地的立竹情况与养分状况详见表1，而各施肥处理的施肥量与肥料配比详见表2。

3 结果与分析

3.1 不同施肥处理对出笋数量的影响

影响毛竹出笋的因素有很多，林地养分是比较重要的影响因子。由于施肥量是以面积为单位确定的，所以，将各处理出笋数按单位面积进行了统计，结果如表3。

表1 各施肥处理试验样地的立竹情况与养分状况Table 1 Standing bamboo and nutrient status under different fertilization treatments at different experiment sample sites

不同处理的日出笋数量如图1所示。由图1可知，发笋期的第10～15天为发笋盛期，此期出笋数量最多。在2005年的发笋盛期，K2处理比其他处理的日出笋量更多；在2006年的发笋盛期，K2处理在出笋第14天时便达到最大出笋量。由此可见，在一定范围内，钾元素含量越高，日出笋量越多，说明钾肥对毛竹出笋量的影响显著。

表2 永丰毛竹林施肥试验设计Table 2 Fertilization experiment design of Phyllostachy edulis forests in Yongfeng

表3 不同处理不同年份的出笋情况Table 3 Sprouting status of shoots under different treatments in different years

图1 不同处理不同出笋时间的日出笋量Fig.1 Number of shoots daily under different treatments in different time

2005年的发笋期从3月29日持续到4月21日，共24 d，以日出笋总数达20个为出笋高峰期开始和结束的标志，出笋高峰期为4月9～14日，发笋初期、盛期、末期的发笋量分别占整个笋期发笋总量的14.9%、73.0%、12.2%。2006年3月15日开始出笋，到4月6日出笋结束，出笋期共有23 d，出笋高峰期在3月24日至4月1日，高峰期的发笋数占整个笋期发笋总数的91.4%，而初期和末期的发笋数仅分别占整个笋期发笋总数的6.1%与2.5%。由此可见，持续施肥后，出笋期提前了14 d，出笋高峰期的时间由2005年的6 d增加到2006年的9 d，高峰期的出笋数占整个笋期出笋总数的比例由77.4%上升到91.4%。由于出笋期毛竹对养分的需求量很高，故出笋越早其成竹的可能性越高。查看2005和2006这两年的出笋和退笋记录后发现，2005年虽然高峰期的出笋比例很高，但其退笋比例也高达51.27%～59.34%，是2006年的3～4倍，且每天的出笋数量变化不大，这应该与毛竹大小年现象及土壤中养分不足而不能满足春笋迅速生长的需要有关，因此造成了较高的退笋率。2006年出笋盛期的出笋比例有所增加，且多集中在一两天之内出笋，说明经过施肥后，土壤养分充足，只要温度等外界条件适宜，春笋便会迅速生长。

方差分析结果显示，不同年份不同处理的出笋数、成竹数、退笋率、成竹率之间差异显著，其表示显著性水平的P值分别达到0.049 4、0.009 1、0.001 6、0.000 2，2006年不同施肥处理成竹率的显著性水平P＝0.011 4，也达到了显著性水平，说明施肥对出笋数、成竹数、成竹率的提高有显著效果，同时，长期施肥也显著降低了退笋率。对比分析长期施肥后N1P1K2处理和垦复处理(CK)的出笋率和成竹率，结果发现，K2处理的施肥效果不理想，原因可能是在相同的N、P水平上，施入的K肥量增加了，反而抑制了N、P元素肥效的发挥。

3.2 不同施肥处理对竹笋产量的影响

连续两年在样地外的试验地内挖笋，选择高度为20～30 cm的笋样品10个，记录其基径（D）、高度（H）和质量（M），统计结果如表4。

表4 笋基径、高度与笋质量的测定结果Table 4 Determination result of basal diameter, height and mass of bamboo shoot

以笋的基径（D）和笋高（H）为自变量，以笋的鲜质量（M）为因变量进行二因素多项式的回归模型分析，得到的笋鲜质量（2005年的为M1、2006年的为M2）与地径和笋高的模型分别如下：

对其模型值与实测值进行t检验，结果显示，2005与2006年其显著性水平的P值分别为0.999 9和0.375 5，说明模型值和观测值之间差别很小，因此，可以用此模型来估算鲜笋的质量，从而确定整个毛竹林内所有鲜笋的产量，测算结果如表5。

由表5可知，2005年复垦处理（CK）的产量最高，原因可能是施肥不久，肥效还没有发挥出来，而K2处理的产量比K1处理的要高。2006年，肥效已逐渐发挥出来，K1与K2处理的产量比CK高，但K1处理的产量高于K2，其原因可能是，钾含量的增加可能会在一定程度上抑制如N、P等其他元素的吸收，从而影响毛竹的生长。对照（CK）区2006年的竹笋总产量最小，这说明平衡施肥对竹笋总产量的增产效果明显。

表5 不同年份不同施肥处理的鲜笋产量及其方差分析结果Table 5 Yield of bamboo shoot and result of variance analysis under different treatments in different years

表5的方差分析结果还表明，2005年施肥与不施肥对产量的影响都不大，主要原因是施肥时间短，垦复（CK）区土壤中的原始养分含量较高，肥效缓慢。但同时可以看出，不同的K肥水平引起的产量差异达到了P＝0.022 5的显著性水平，K2处理的K肥水平更有利于产量的增加。随着施肥时间的增长，跟垦复处理（CK）的相比，K2施肥处理的产量增长仍然不显著，但K1处理下竹笋单位面积产量的增加极显著，跟K2处理相比，K1处理的增产效果也达到了显著性水平。比较K1处理2005与2006年两年的产量后发现，随着施肥次数的增加，增产效果达到了P＝0.009 8的极显著水平，K1处理对产量的影响比K2处理的也更加显著。由此可见，要想获得竹笋的稳产、高产，必须要坚持长期施肥，通过施肥来改善土壤的肥力状况，提高肥料的利用率，从而达到持续增加竹笋产量的目的。

3.3 不同施肥处理对竹笋笋期生长的影响

从每个样地中各选取3～5棵出笋时间一致的笋作为标准笋，记录笋高为20 cm以后每天笋的地径与高度的生长量，得到如图2所示的标准笋地径、高度及其日净增量的变化曲线。

由图2可知，无论地径生长还是高生长，2006年不同施肥处理的笋生长表现比2005年的更好。在笋高为20 cm后，经过1次施肥处理，2005年各处理的平均地径从大到小依次为K2＞CK＞K1。随着时间的推移，各处理竹笋的平均地径都逐步上升，且表现出相同的生长趋势；经多次施肥后，2006年各处理的平均地径从大到小依次为K1＞CK＞K2，这说明在长期的施肥条件下，土壤中的养分含量逐步增加，养分的亏缺程度降低，肥效逐步得到发挥，随着K2试验区养分的消耗，N1P1K2处理的肥效逐渐明显，在施肥第10天K2处理的平均地径已超过垦复处理（CK）。由此可以看出，K肥水平的高低是肥效能否最大限度地发挥及能否增加笋地径生长的关键影响因素之一。

由笋高日生长规律可知，在出笋的最初阶段，笋的高度和出笋时间可以用指数方程Y=aebX+c进行模拟，且相关系数都很高。短期的施肥处理对笋高生长的影响不大，而在其生长后期却表现出一定的肥效，不同的施K水平对笋高生长的影响并没有表现出差异来。比较分析两年标准笋地径和高度生长的日变化曲线后可知，N1P1K1和N1P1K2处理的笋地径和高度生长表现出相同的变化规律，即短时间施肥后K2处理表现出更好的肥效，而在长期的施肥条件下，K1处理的肥效却更明显。因此，为了对笋的高度和地径生长进行控制，就必须施加适量的钾肥，从而调节笋的生长进程。

笋高20 cm后标准笋地径、高度日净增量的变化曲线如图3所示。由图3 可知，地径日净增量随着出笋时间的增加表现出逐渐下降的趋势，高度日增量随时间的增加出现上升的趋势，其主要原因是，出笋后笋的生长逐渐由初期的以增粗生长为主转向以高生长为主。不施肥处理由于养分供应不足出现较大的波动，施肥处理则可以促进笋径持续稳定的增加。2005年笋高度日变化K1＞K2＞CK，但变化趋势相似，变化差距不大，2006年笋高度日变化情况复杂，CK出现了明显的波动，K2试验区经过3次施肥，土壤养分含量增加了，但是该施肥配比的肥效并没有得到持续稳定的发挥，因此K2处理的高度日净增量出现间歇性的增长趋势。N1P1K1施肥配比的肥效稳定，该处理竹笋高度增幅不断增加，但第8天气温大幅下降，致使高生长速度也随之降低，由于肥力状况是影响竹笋生长的主要因素，K2、CK(垦复)处理高度日净增量的降低并没有随温度的下降而立刻表现出来，但温度的继续降低也使得这两个处理内竹笋的高生长放缓。因此在出笋期应该注意天气变化可能产生的影响，及时采取措施，应避免天气对竹笋生长造成的不利影响。

图3 笋高20 cm后标准笋地径、高度日净增量的变化规律Fig.3 Changes of daily net increments of ground diameter and height of selected bamboo shoots over 20 cm height

4 结论

施肥明显影响出笋，使出笋时间提前，并延长出笋高峰时间，增加出笋率和成竹率，同时还可以增大出笋时笋的地径，从而有利于笋的高产，并为竹材的高产起到推动作用。比较2005和2006年两年的出笋情况，短时间的施肥能增加出笋数，提高出笋率，N1P1K2处理的肥效更明显。但经过长期的施肥后，N1P1K1处理的肥力逐步得到发挥，由于K1水平更有利于N、P元素肥效的发挥，其出笋率、成竹率均高于其他处理，且退笋率也最低，因此，K1处理更有利于维持竹林的长期而稳定的发展。

施肥在增加笋地径和出笋量的同时，N1P1K1处理的单位面积鲜笋产量增加了196.70%，N1P1K2处理的增加了26.46%，其增产效果均比不施肥（CK）的显著。比较试验前N、P、K养分含量在试验区内的分布情况，N/K的比值越高，增产幅度越大，笋的生长状况越好。施肥可以提高出笋量，但大量的出笋也带走了较多的养分，要实现竹林的高产，必须在提高施肥水平的同时，控制各种肥料的施用比例。有关研究结果表明，钾肥能有效增加笋的地径和新竹的胸径，在现有林地条件下，施入适量的钾肥，会对持续肥效的发展产生影响。

对毛竹林的持续平衡施肥对其出笋率、平均胸径、退笋数、成竹率、笋日平均生长速度、母竹各度比均有影响，但不同的处理其影响的程度不同。平衡施肥各处理的持续肥效对出笋率、笋日均生长量、母竹平均胸径相对增长量都有促进作用，但钾肥用量是影响其生长量的重要因素之一，合适的钾肥用量有促进作用，而过多的钾肥却会打破N、P、K的平衡，抑制肥效的发挥。

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