不同施肥对雷竹林渗漏水中可溶性有机碳、氮流失的影响

陈裴裴， 吴家森， 郑小龙， 姜培坤* ， 吴建军

(1 浙江农林大学环境与资源学院， 浙江临安 311300； 2 浙江大学环境与资源学院， 浙江杭州 310058)

1 材料与方法

1.1 试验区概况

1.2 研究方法

试验设置在已建园15 a的地势平坦的雷竹园，并进行过6 a的冬季覆盖，试验地有大量覆盖物和凋落物未清除。试验始于2012年4月，设5个处理，3次重复，随机区组设计，每个小区面积为100 m2。小区之间用水泥预制板隔离。

雷竹属浅根性植物，据调查显示，雷竹的竹鞭90%分布在5—30 cm的土层范围内[15]，约81%的竹鞭分布于0—20 cm的土壤中，其中，10—20 cm深度处竹鞭分布最多，占41%，超过30 cm深处分布很少，仅占1.2%[16]。因此30 cm深度线作为分淋失的界限，在每个处理小区内的中心位置埋设土壤渗漏水收集装置，收集器的2个集水槽埋设在离地表30 cm处，面积各为15 cm×40 cm，一个集水桶收集渗漏水，用100 mL的针筒接着抽水软管通入出水管中，从集水桶中抽出渗漏水，用量杯测量每次的渗漏水量[17]。同时在试验地周边空地布置雨量筒，测定降雨量。5个处理的肥料用量及养分量见表1。减量无机肥、减量有机肥以及减量有机无机肥配合处理的施氮量相当于常规施肥处理的60%。本试验于5月18日、9月7日、11月9日分别施用肥料总量的40%、30%和30%，施肥后均进行浅翻，深度5 cm左右，第三次施肥后没有对雷竹林进行覆盖。

表1 试验各处理肥料用量及养分量 [kg/(hm2 ·a)]

养分农学利用率指所施单位养分所增加的作物经济产量，即施用肥料的每千克养分(如N、P、K等) 提高作物经济产量的能力，因此它是表征养分利用效率最直观的方法，养分农学利用率可按下式计算[18]：

养分农学利用率 (kg/kg) =(施肥区作物经济产量-无肥区作物经济产量)/施肥量

2 结果与分析

2.1 不同施肥雷竹林渗漏水DOC和DON浓度动态变化

减量有机肥和减量有机无机肥处理渗漏水中DON浓度变化较大，减量有机肥处理在第二次施肥后相对于8月30日样品浓度有大幅上升，与其他的施肥处理相比，浓度上升的幅度并不大，减量有机肥处理11月与9月的渗漏水样DON浓度比值仅为1.8，远低于其他的处理。减量有机无机肥处理的渗漏水中DON浓度变化与整体一致，但是在9月15日水样浓度增加后，11月12日水样浓度从33.9 mg/L大幅度下降到0.6 mg/L。

图1 不同施肥雷竹林渗漏水中DOC和DON浓度动态变化Fig.1 Dynamic changes of DOC and DON concentrations in the leakage water from the soil with different fertilization under Phyllostachy praecox stand

2.2 不同施肥雷竹林渗漏水DOC、DON相关性

2.3 不同施肥雷竹林渗漏水DOC和DON流失负荷变化

图2 不同施肥雷竹林渗漏水中DOC和DON浓度之间的相关性Fig.2 Correlation between DON and DOC concentrations in the water leakage from the soil with different fertilization under Phyllostachy praecox stand

2.4 不同施肥对雷竹林竹笋产量及肥料农学利用率的影响

不同施肥对雷竹笋产量及肥料农学利用率的影响如表3所示。减量施肥与常规施肥间产量相差不多，基本保证正常的产量。本次试验主要是进行减氮施肥，减量无机肥、减量有机无机肥以及减量有机肥相对于常规施肥减氮40%。减量无机肥和减量有机无机肥的肥料农学利用率与常规施肥很接近。

图3 不同施肥雷竹林渗漏水DOC和DON累计流失负荷Fig.3 The total loss loads of DOC and DON in the leakage water from the soil with different fertilization under Phyllostachy praecox stand

3 讨论

3.1 雷竹林渗漏水DOC和DON浓度的动态变化

雷竹林渗漏水中DOC和DON浓度的动态变化取决于降雨量的大小和土壤中碳和氮的浓度。降雨是影响土壤DOC迁移的重要因素，侧渗是表土DOC淋溶的主导过程[19]。在相同土壤碳和氮浓度下，土壤渗漏水愈多，其DOC和DON浓度就低。本研究的结果表明，雷竹林渗漏水DOC和DON浓度与降雨量之间没有明显的相关性。雷竹林渗漏水DOC和DON浓度的动态变化更多地取决于土壤中的碳和氮浓度，未施肥前土壤有机碳和全氮含量分别为30.3 g/kg和2.39 g/kg，本研究的雷竹林渗漏水DOC和DON浓度在5月18日、 9月7日和11月9日3次施肥后有明显升高就充分说明了这一点。雷竹林渗漏水DON浓度的动态变化还与雷竹的生长有密切关系，例如第3次施肥(11月9日)后，11月12日渗漏水中DON的浓度迅速下降可能是由于此时正是孕笋期，需要吸收大量的养分所致，其中减量有机无机施肥处理变化特别明显，从9月15日水样浓度33.9 mg/L大幅度下降到0.6 mg/L，有可能是因为有机无机肥配施使养分更容易被雷竹吸收，减量有机无机肥的竹笋产量相对其他减量施肥较高。

表3 不同施肥处理对雷竹肥料农学利用率的影响(kg/kg, 鲜笋基)

3.2 不同施肥对雷竹林渗漏水中DOC和DON平均浓度的影响

DOC平均浓度顺序为：常规施肥(45.5 mg/L)>减量无机肥(40.1 mg/L)>减量有机肥(39.0 mg/L)>不施肥(36.9 mg/L)>减量有机无机肥(33.7 mg/L)，DON平均浓度为常规施肥(12.6 mg/L)>减量有机肥(12.1 mg/L)>减量有机无机肥(11.4 mg/L)>减量无机肥(10.1 mg/L)>不施肥(6.6 mg/L)(表2)。总体上是减量施肥低于常规施肥且高于不施肥，但是减量有机无机肥DOC的平均浓度反而比不施肥低，这可能是减量有机无机肥配施有利于竹笋产量的提高，即有利于雷竹生长及出笋过程中对土壤养分的吸收，因而降低了渗漏水中的DOC浓度。

3.3 不同施肥对雷竹林渗漏水DOC和DON流失负荷的影响

雷竹林土壤渗漏水DOC和DON浓度及淋失量的多少取决于降雨量[22]，而后者又受制于施肥量和肥料种类、施肥时间等因素。随着施肥量的增加，雷竹林土壤渗漏水中DOC和DON浓度及淋失量明显提高。虽然减量有机肥处理氮用量只有常规施肥处理的60%，但前者的DON流失负荷(46.3 kg/hm2)却比后者(35.3 kg/hm2)高，前者DON流失负荷占施氮量的9.1%，而后者却占施氮量的4.2%，这说明有机肥中的氮比化肥中的氮更易淋失。

DOC进入土壤溶液加大了土壤中养分离子被淋失的可能性，从而导致土壤养分损失和水体富营养化[4]，它引起的水体富营养化有时比氮磷污染更严重。水溶性有机氮是森林土壤氮流失的主要形式之一，占总氮比例达28%[23]。

3.4 不同施肥对雷竹林竹笋产量及肥料农学利用率的影响

本次研究结果显示，减量无机肥和减量有机无机肥(减氮40%)在不减产的前提下肥料农学利用率与常规施肥接近。

4 结论

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