赣南硬头黄竹林土壤理化性质及与生长相关性的研究

张文元 ，刘 顺 ,2，李林海 ，曾 玮 ，吴珍花 ，胡冬南 ，涂淑萍，郭晓敏

（1.江西农业大学 江西省森林培育重点实验室，江西 南昌 330045；2.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林生态环境重点实验室，北京 100091；3.江西省贵溪市国营双圳林场，江西 贵溪335414；4.江西省兴国县均福山林场，江西 兴国 342400）

赣南硬头黄竹林土壤理化性质及与生长相关性的研究

张文元1，刘 顺1,2，李林海3，曾 玮4，吴珍花1，胡冬南1，涂淑萍1，郭晓敏1

（1.江西农业大学 江西省森林培育重点实验室，江西 南昌 330045；2.中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 国家林业局森林生态环境重点实验室，北京 100091；3.江西省贵溪市国营双圳林场，江西 贵溪335414；4.江西省兴国县均福山林场，江西 兴国 342400）

通过对赣南硬头黄竹生长情况和土壤理化性质进行调查和测定，分析硬头黄竹生长状况、立地条件及其相关性。结果表明：随着土层深度的增加，土壤容重呈现增大的趋势，水分状况和孔隙状况指标呈现减小的趋势。不同养分指标随着土层深度的增加，变化趋势不同，总体表现为表层土壤养分含量高于下层土壤。同全国第二次土壤普查养分分级标准相比，除了碱解氮处于丰富状态外，其余养分含量处于中等～极缺乏状态；土壤中Mg和S元素含量严重缺乏；Zn元素含量略低于亏缺临界值，其余营养元素含量较丰富。硬头黄竹生长指标与土壤物理性质和化学性质存在一定的相关性，胸径和新叶SPAD值与土壤物理性质间的相关性较高，枝下高分别与容重和总孔隙度呈显著负相关和显著正相关，与其他物理性质间相关性不显著；其余指标与土壤物理性质间相关性均不显著。生长指标中有机质和全氮分别与出笋数和退笋数、有效磷与胸径、枝下高和新叶SPAD、全钾与胸径和新叶SPAD、速效钾与胸径、枝下高和单丛立竹数均呈显著或极显著相关关系。因此，为了硬头黄竹林高效经营，应该根据硬头黄竹生长状况及需肥特性，合理施入P、K肥以及微量元素肥料，补充林地营养、维持地力，促进硬头黄竹的生长。

理化性质；生长指标；相关性；硬头黄竹

土壤是森林生态系统重要的组成成分和环境因子，为植被的存在和发展提供必要的物质基础[1-2]，植被的出现、生长和演替反过来也间接影响着土壤的形成和发育[3-4]。土壤理化性质是影响土壤生态系统和植物生长的重要因素[5]，是反映土壤肥力水平的一个重要方面。土壤理化性质的调查有助于判断土壤的肥力状况[6]，持久地维持和提高土壤肥力是稳定森林生态系统和林业可持续发展的重要因素，对提高森林生产力具有决定性的影响[7-8]。

硬头黄竹Bambusa rigida Keng为禾本科Gramineae箣竹属Bambusa植物，地下茎合轴丛生型竹种，是一种生长快、适应性强、产量高、繁殖方法多样、材质优良的中型丛生竹种[9]，分布在我国广东、广西、四川、福建、江西等省的山地、路旁及河边[10]，是建筑、造纸的优良原料，作为园林绿化竹种，又具有很好观赏价值[11]。目前，关于硬头黄竹的研究报道主要集中在生长规律[9,12]、竹材特性[10,13]及生态效应[14-15]等方面，涂淑萍等[16]研究了不同配方施肥硬头黄竹林土壤养分性质的变化。而关于土壤理化性质及与生长相关性方面的研究较少，鉴于此，于赣州市大田乡硬头黄竹林开展竹林及土壤调查，研究硬头黄竹林土壤理化性质特征，及其与硬头黄竹生长的关系，为了解硬头黄竹林土壤理化性质特征及制定相关的施肥、管理措施提供相关理论依据，对更好的发展硬头黄竹林具有重要的现实意义。

1 研究区自然概况

本研究试验样地位于江西省赣县大田乡。赣县地处江西省南部，赣州市中部，赣江上游，位于 114°42′～ 115°22′N，25°26′～ 26°17′E。 赣 县境域地形属丘陵山地，地势东南高，中、北部低。全境地处中亚热带丘陵山区季风湿润气候区，气候温和，阳光充足，雨量充沛，并具有春早、夏长、秋短、冬迟的特点。年均气温 19.3 ℃，年均日照1 092 h，年均降雨量1 076 mm，年无霜期298 d，四季常青。赣县为江西省硬头黄竹的主产区，试验地土壤为花岗岩母质发育而成的红黄壤。

2 研究材料与方法

2.1 样地设置及竹林调查

选择林相良好，林分结构基本一致的硬头黄竹纯林。设置四个样地，并在每个样地内随机设置六条调查样线，每条样线包括五株竹丛。测定竹林基本生长指标：胸径、枝下高、单丛立竹数、出笋数、退笋数和新叶SPAD值。

2.2 土样采集

在硬头黄竹四个样地内，按之字形取样方式进行土样采集。土壤物理性质测定土样使用环刀和铝盒采集土壤腐殖质层和淀积层共40份；并在每个采样点采集0～10 cm、10～30 cm和30～50 cm土层的土壤样品，同层土样充分混合，采用四分法选取足量的土壤装入塑料袋中运回实验室，土样经去除杂质、风干、研磨得到供试土壤样品。采用多点随机取样法，于0～40 cm土层取样，带回风干、压碎、过2 mm筛，取1.5 kg干样品供土壤营养元素含量测定。

2.3 土壤常规分析方法

土壤水分-物理性质中，土壤容重、毛管持水力、饱和持水力和土壤孔隙状况等测定采用环刀法，土壤容重采用烘干法（参照《森林土壤分析方法》LY/T 1215-1999）。土壤化学性质中，有机质采用重铬酸钾氧化法，全氮采用凯氏定氮法，全磷和速效磷采用钼锑抗显色法，全钾和速效钾采用火焰光度法。

2.4 土壤营养元素含量测定

将制备好的干土混合样1.5 kg送往北京，委托中国农业科学院土壤肥料研究所，采用美国（佛罗里达）国际农化服务中心（ASI）提供的方法对土壤有效养分Ca、Mg、S、B、Cu、Fe、Mn和Zn元素测定。

2.5 数据处理

试验数据的计算分析及作图采用Excel 2003，相关数据的方差分析采用SPSS17.0进行。

3 结果与分析

3.1 硬头黄竹林土壤物理性质

土壤物理性质包括土壤孔性、结构性以及土壤水分特征，表征土壤透气性和渗透性的好坏，直接影响林地植物对养分的吸收利用[17]。对硬头黄竹林土壤物理性质进行分析（见表1）可知，随着土层深度的增加，硬头黄竹林土壤容重呈现增加的趋势，土壤水分状况和土壤孔隙状况相关指标均呈现降低的趋势，土壤水分状况中A层较B层的增加量以毛管持水量最大，其次分别为饱和持水量和自然含水率，增量分别为4.13%、3.76%和0.30%，A层和B层土壤毛管持水量差异显著；土壤孔隙状况中A层较B层的增加量以总孔隙度最大，其次分别为毛管孔隙度和非毛管孔隙度，增量分别为2.79%、2.52%和0.26%， A层和B层土壤间只有非毛管孔隙度达到差异显著水平。

表1 硬头黄竹林不同土层深度土壤物理性质Table1 Physical properties in various depth of soil in B. rigida forest

3.2 硬头黄竹林土壤化学性质

3.2.1 硬头黄竹林土壤化学性质变化特征

土壤养分是反映土壤肥力的重要指标，是林木生长发育所必需的物质基础，同时也是土壤因子中易于被控制和调节的因子[17]。对赣南硬头黄竹林不同土层深度土壤化学性质（见表2）进行分析可知，随着土层的增加，有机质含量呈现下降的趋势，即表层土壤有机质含量较高，底部相对较低。土壤全量养分（全氮、全磷与全钾）和速效养分（碱解氮、有效磷与速效钾）含量随着土层深度的增加，变化趋势不同。土壤全氮、碱解氮、全磷和速效钾含量均随着土层深度的增加呈现下降的趋势；有效磷含量以0～10 cm土层最高，10～30 cm土层最低；全钾含量与有效磷变化趋势相反；速效钾含量以10～30 cm土层最低，30～50 cm土层最高。

表2 硬头黄竹林不同土层深度土壤化学性质Table2 Chemical properties in various depth of soil in B. rigida forest

土壤有机质含量在不同土层深度间差异极显著，10～30 cm和30～50 cm土层有机质含量差异不显著，但极显著小于0～10 cm土层；土壤全氮、碱解氮和全磷含量在不同土层深度间差异显著，其中10～30 cm和30～50 cm全氮含量间差异不显著，但显著小于0～10 cm土层；10～30 cm土层碱解氮分别与0～10 cm和30～50 cm土层间差异不显著，但0～10 cm土层碱解氮和全磷含量显著大于30～50 cm土层；有效磷、全钾和速效钾含量在不同土层深度间差异不显著。

变异系数（CV）反映不同深度土层土壤养分的变异程度，当CV＜10%为弱变异性；CV介于10%～100%间为中等变异； CV＞100%为强变异性[18]。硬头黄竹林不同土层有机质、全氮和全磷为中等变异，其余为弱变异性。

3.2.2 硬头黄竹林土壤养分评价

参照全国第二次土壤普查标准（见表3），对赣南硬头黄竹林土壤养分进行分级和评价。结果表明，硬头黄竹林土壤有机质等级为4级，养分评价为较缺乏；不同土层土壤全氮、全磷、有效磷等级为4～5级，养分评价等级为缺乏和较缺乏；土壤全钾等级为3级，养分评价等级为中等；土壤速效钾等级为5～6级，养分评价等级为极缺和缺乏；土壤碱解氮等级为1级，养分评价等级为丰富。由此可见硬头黄竹林土壤养分含量除了碱解氮含量较高外，其余养分含量较少，处于中等～极缺乏状态，因此，为了硬头黄竹林高效经营，应该进行合理的施肥，补充林地营养、维持地力，促进硬头黄竹的生长。

3.2.3 土壤营养元素含量水平[19]

通过ASI法对土壤中营养元素含量进行测定（表4），并与提供的元素亏缺临界值进行对比可知硬头黄竹林土壤不同营养元素含量所处丰缺水平不同，其中Mg和S元素含量与亏缺临界值相差较大，为严重缺乏营养元素；土壤中Zn元素含量略低于亏缺临界值，其余营养元素含量均不同程度的高于临界值，为含量丰富元素。

表3 全国第二次土壤普查标准[6]Table3 The national standard of the second soil census

表4 土壤营养元素含量Table4 Nutrient element content of tested soils

3.3 硬头黄竹生长情况

3.3.1 硬头黄竹林生长情况的基本统计特征

对硬头黄竹基本生长情况指标进行分析（见表5）可知，硬头黄竹胸径介于0.80～7.90 cm之间，标准差较其他指标最小（0.92），枝下高介于15.00～820.00 cm之间，标准差较其他指标最大（172.33），表明硬头黄竹胸径的离散程度较小，而枝下高的离散程度较高。生长指标的变异系数介于14.25～63.99之间，均为中等变异。在统计学当中，偏度表明分布图是否对称，该值为0时为正态分布，该值大于0时表示左支比右支延伸的更长，小于0时则反之；峰度表示观测值的聚中程度，大于0时该值越大表明分布图越陡峭、越尖，小于0时表示分布图比较扁平[20]。硬头黄竹生长指标的偏度均大于0，枝下高和新叶SPAD值的峰度小于0，其余生长指标峰度均大于0。

表5 硬头黄竹生长要素指标描述性统计分析Table5 Descriptive statistics of growth indexes of B. rigida

表6 生长指标间的相关性Table6 Correlation of growth indexes of B. rigida

3.3.2 硬头黄竹生长指标间相关性

对硬头黄竹林生长指标进行相关性分析（见表6）可知，胸径、枝下高、单丛立竹数及出、退笋数间相关性较高，其中除了退笋数与枝下高之间没有显著关系外，其余指标间均存在显著或极显著的相关性；新叶SPAD只与枝下高之间存在极显著负相关，与其他指标间相关性不显著。

3.4 硬头黄竹生长指标与土壤理化性质间的相关性

对硬头黄竹生长指标和土壤理化性质进行相关性分析（见表7）可知，硬头黄竹生长指标中胸径和新叶SPAD值与土壤物理性质间的相关性较高，胸径除了与非毛管孔隙度间无显著相关性外，与其它物理性质间均存在显著或极显著的相关性，其中胸径与土壤自然含水率、毛管持水量和毛管孔隙度呈显著正相关，与饱和持水量和总孔隙度呈极显著正相关，而与容重呈极显著负相关；新叶SPAD分别与容重和非毛管孔隙度呈极显著和显著负相关，与自然含水率呈显著正相关，与其余指标间呈极显著正相关；枝下高分别与容重和总孔隙度呈显著负相关和显著正相关，与其他物理性质间相关性不显著；其余指标与土壤物理性质间相关性均不显著。硬头黄竹生长指标中有机质和全氮与出笋数呈显著正相关性，与退笋数呈极显著正相关；有效磷分别于胸径、枝下高和新叶SPAD呈极显著正相关、显著负相关和显著正相关；全钾与胸径呈显著负相关，与新叶SPAD呈极显著正相关；速效钾与胸径、枝下高和单丛立竹数均呈显著负相关关系。

表7 硬头黄竹生长指标与土壤理化性质的相关性Table7 Correlation of soil physical and chemical properties and growth indexes of B. rigida

4 结论与讨论

（1）随着土层深度的增加，土壤容重呈现增大的趋势，其余水分状况和孔隙状况指标呈现减小的变化趋势，这与大多数前人研究结果相一致。森林土壤的物理性质主要反映在土壤的固、液和气相等方面，三者之间的相互协调、比例适当，才为最适林木生长的物理性质[1]。土壤容重是表征土壤质量的一个重要参数，容重的变化会进一步导致土壤水分入渗和保持、孔隙分布等其他影响植物生长的土壤性状的改变[21]。一定程度上，土壤容重变小，总孔隙度、非毛管孔隙度、毛管孔隙度等增大，使得土壤疏松透气，有利于植物根系对养分和水分的吸收[22]。夏根清等[23]对不同人工经营毛竹林土壤物理性质进行了研究，结果显示垦复等集约经营措施加剧了土壤的扰动，毛竹林土壤容重增加、持水量显著下降。但刘广路等[24]对不同垦复时间毛竹林土壤性质进行了研究，结果发现垦复可以改善毛竹林地土壤物理性质，尤其是表土层土壤的物理性质，垦复极显著降低了0～20 cm土壤容重，提高了土壤非毛管孔隙度。以上研究都是基于毛竹林地为研究对象，而关于人工经营方式等对硬头黄竹林土壤物理性质的影响及变化规律还不清楚，在硬头黄竹林经营过程中，如何合理、适当的进行垦复等经营方式，营造适于硬头黄竹生长的土壤物理性质还有待进一步研究。

（2）不同养分指标随着土层深度的增加，变化趋势不同，总体表现为表层土壤养分含量高于下层土壤。随着土层深度的增加，土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷和速效钾含量呈现下降的趋势，即表层土壤含量较高，底部相对较低；有效磷含量以0～10 cm土层含量最高，10～30 cm土层含量最低；全钾含量有效磷变化趋势相反；速效钾含量以10～30 cm土层含量最低，30～50 cm土层含量最高。已有研究表明，不同林分（植被类型）土壤养分含量随着土层深度增加，表现的变化规律也不相同。陈雪等[17]研究发现油松人工林土壤养分含量随着土层深度增加而逐渐降低；李锟等对泰山前流域典型森林植被土壤化学性质进行了研究，结果显示不同森林植被下土壤深度不同，土壤化学特征也不同，表层土壤的NPK含量大多高于下层，有机质含量有时会出现表层低于地表下层。土壤母质层性质、林地植被类型、植被生长状况及人为经营干扰等因素，均会影响土壤养分含量随土层深度变化规律。

（3）硬头黄竹林土壤有机质较缺乏，全氮、全磷、有效磷处于缺乏和较缺乏状态，全钾处于中等状态，速效钾处于极缺和缺乏状态，碱解氮含量丰富。Mg和S元素含量为严重缺乏营养元素；土壤中Zn元素含量略低于亏缺临界值，其余营养元素含量为丰富元素。因此，在硬头黄竹林生产经营过程中，应根据土壤养分及营养元素含量合理的补充各种缺乏养分和营养元素，以免造成肥料浪费和环境污染。

（4）土壤化学性质与植物生长状况间的关系随着植物种类、立地条件及坏境条件等因素的不同而发生变化。谢修鸿等[25]研究发现油松生长与土壤有机质含量呈显著相关关系，而与其他土壤化学因子间关系不显著。蒋云东等[26]研究得出土壤化学性质对思茅松树高、地径生长的影响较大。综合分析本文研究结果可知，土壤容重主要与硬头黄竹生长指标间呈负相关性，可能是由于土壤容重的增加，导致土壤板结，不利于竹子的生长，土壤容重的变化会改变土壤其他物理性质进而影响竹子的生长。土壤养分中速效钾含量与胸径、枝下高和单丛立竹数呈显著负相关，与鲁顺保等[27]关于土壤养分与毛竹及竹笋生长的相关性研究结果相一致，但与常规认识有所不同。可能是由于林地表层土壤速效钾含量处于极缺乏状态，应该对竹林进行施肥，补充林地养分，进一步研究造成此结果的原因。同时林地土壤养分对竹子生长的影响是一个综合的作用结果，应该进一步加强土壤养分对竹子生长影响的综合效应，探讨作为各种养分、水分等物质进入根系参与循环和能量转化重要场所的根际微域，其土壤理化性质变化对硬头黄竹生长的影响。

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The Physico-chemical Properties of Soil and Its Correlation with the Growth of Bambusa rigida in Gannan, Jiangxi province, China

ZHANG Wen-yuan1, LIU Shun1,2, LI Lin-hai3, ZENG Wei4, WU Zhen-hua1, HU Dong-nan1, TU Shu-ping1, GUO Xiao-min1
(1. Key Laboratory of Tree breeding and Cultivation of Jiangxi Province, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, Jiangxi,China; 2. Key Laboratory of Forest Ecology and Environmental Sciences of State Forestry Administration, Institute of Forest Ecology,Environment and Protection, Chinese Academy of Forestry, Beijing 100091, China; 3. Stated-own Forest Farm of Guixi City, Guixi 335414, Jiangxi, China; 4. Junfushan Forest Farm of Xingguo County, Xingguo 342400, Jiangxi, China)

The object of the study was to reveal the characteristic of soil physico-chemical properties and its correlation with the growth of Bambusa rigida in Gannan, Jiangxi Province, China. B. rigida is a good material for building and paper making, as a landscaping bamboo specie, it also has good ornamental value. In this paper, the growth of B. rigida adopted method of fi xed sample survey, and the sampling soil was determined by laboratory method, to provide a theoretical basic for the nutrient and bamboo forest management. The results showed that with the soil depth increased, bulk density increased, while moisture and porosity of soil decreased. Change trend of different nutrient indexes of soil was different. Compared with the national standard of the second soil census, only the content of Alkali-hydro N kept high level, other nutrient contents kept def i cient or mid-high level. The content of Mg and S was severely def i cient;the content of Zn was slightly lower than Def i cient critical value, while others nutrient elements were abundant. The growth of B. rigida and soil physical properties existed a certain correlation. The correlation of soil physical properties with DBH and SPAD new leaves was higer. Organic matter and total nitrogen, respectively, and growth indicators showed signif i cant or highly signif i cant correlation.Therefore, in order to promoting the growth and eff i ciently manage B. rigida forest, rational fertilization and maintaining soil fertility based on growth and fertilizer demand is necessary.

physico-chemical properties; growth index; correlation; B. rigida

S795

A

1673-923X(2014)12-0056-06

2014-05-19

教育部博士点基金（20113603120004）；国家林业局林业公益性行业科研专项（201104058）；江西省教育厅科学技术研究项目（GJJ13270）；江西省科技计划项目（20132BA204026）；中央财政林业科技推广示范资金（JXTG[2013] 06号）

张文元（1977-），男，安徽六安人，讲师，博士，主要从事森林培育理论和技术、竹林培育方面的研究

郭晓敏（1956-），女，江西遂川人，教授，博导，长期从事经济林培育方面的研究；E-mail：gxmjxau@163.com

[本文编校：吴 彬]