雷竹林地土壤肥力统计特征与空间分布

刘 军， 徐旻昱，吴家森

（1. 杭州市余杭区林业工作站，浙江 杭州 311100； 2. 浙江农林大学，浙江 临安 311300）

雷竹林地土壤肥力统计特征与空间分布

刘 军1， 徐旻昱1，吴家森2

（1. 杭州市余杭区林业工作站，浙江 杭州 311100； 2. 浙江农林大学，浙江 临安 311300）

2014年对浙江省临安市、余杭区的雷竹（Phyllostachys praecox cv. prevernalis）林地表层（0～30 cm）土壤的pH、有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾的含量进行测定，分析其的空间变异特征及影响因素。结果表明，林地土壤的土壤有机碳（18.3 g·kg-1）、碱解氮（159.7 mg·kg-1）、有效磷（119.1 mg·kg-1）、速效钾（192.3 mg·kg-1）含量高，pH值较低（5.0）；土壤肥力的空间分布特征为：pH值北低南高，有效磷和速效钾为北高南低，而碱解氮、有机碳则呈西南高、东北低的趋势；经营措施显著影响着土壤有机碳、碱解氮的空间分布（P＜0.05），土壤pH、有效磷、速效钾的空间变化同时受到土壤类型和人为经营的显著影响（P＜0.05）。

雷竹；土壤；肥力；空间分布

土壤肥力是度量土壤为植物正常生长提供并协调养分和环境条件，决定了作物的产量和品质。由于人为的干扰，如施肥、耕作、采伐等，会导致土壤肥力发生变化，从而影响着作物的生长和周边的生态环境[1]。

雷竹（Phyllostachys praecox cv. prevernalis），又称早竹、早园竹，是优良的笋用竹种[2]，自然出笋期为3月初至4月底，原产于浙西北临安市东部和余杭区西部毗邻交界的区域[3]。20世纪80年代中后期，以冬季地表增温覆盖和重施肥为核心的雷竹早产高效栽培技术的推广应用，雷竹出笋期提早到1月初至3月底，实现了反季节栽培，产量也明显上升，提高了经济效益，是自然出笋雷竹林经济效益的8～10倍。雷竹早出笋栽培中过程中，覆盖物稻草、砻糠用量达50 t·hm-2·a-1，肥料用量2 t·hm-2·a-1以上[4]。临安中东部与余杭区西北部相接壤，是雷竹资源分布的集中区域，栽培面积达40 000 hm-2，2015年雷竹笋销售额10亿元以上。以往的研究主要集中于雷竹林地土壤的微观分析[5～7]，土壤肥力的空间变化则集中于市、县区域[8～9]，而对于特色商品林的土壤肥力的空间变化则鲜有报道。

本文以浙西北的临安市和杭州市余杭区为研究区域，利用地统计学方法和GIS技术，研究集中连片分布雷竹林地土壤主要养分含量的空间分布特征，旨在为其土壤管理提供基础。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究区域位于浙西北的临安市和杭州市余杭区，30°04′～30°31′ N，119°29′～119°02′ E，地处中亚热带向北亚热带过渡区。属亚热带季风气候，温暖湿润，四季分明，光照充足，雨量充沛，年平均气温16.1℃，极端最高温40.7℃，极端最低温-11.8℃，一月平均气温3.9℃，七月平均气温28.3℃，相对湿度79.5%，年平均降水量1 509 mm，年平均日照时数1 527 h。西北向东北延伸的低丘缓坡中有雷竹分布，人工大面积栽培后，则种植于农田改造的旱地中，雷竹生长区域的海拔在30～100 m。

1.2 样品采集

根据雷竹的分布特点，利用临安市、余杭区森林资源分布图，分别在临安市和余杭区的雷竹产区，按1 km × 1 km网格布设雷竹林土壤样地（公里网格中有雷竹分布的点即为采样点），共在分布区的10个乡镇设采样点195个（图1A），其中临安市6个乡镇91个采样点，余杭区4个乡镇104个采样点，2014年7-8月采集各样地土壤。在选定的样点地块上，按“S”型布点，分别采集5个点的表层（0～30 cm）土样，将其混合，然后采用四分法分取样品1 kg左右，带回室内风干，过2 mm筛，待用。

1.3 分析方法

有机碳采用硫酸重铬酸钾—外加热法；碱解氮采用碱解扩散法测定；有效磷采用Bray法，盐酸—氟化铵溶液浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾采用乙酸铵浸提，火焰分光光度法测定；pH值用酸度计法（水土质量比为2.5:1）[10]。

1.4 数据处理及分析

使用SPSS（18.0）软件进行描述性统计分析，采用R软件的gstat模块拟合半方差函数，利用ArcGIS 9.3 进行克里格插值，分析土壤肥力质量的空间分布格局。

2 结果与分析

2.1 土壤肥力统计特征

表1 雷竹林地土壤养分统计特征Table 1 Statistics characters of soil nutrients in Ph. praecox cv. prevernalis stand

由表1可知，浙西北雷竹林地土壤肥力总体特征表现为“四高一低”，即高含量的土壤有机碳、碱解氮、有效磷、速效钾和较低的pH值。土壤有机碳含量平均值达18.3g·kg-1，碱解氮、有效磷、速效钾平均含量分别为159.7，119.1，192.3 mg·kg-1，而pH值平均仅为5.0。与余杭区同期农地土壤相比[11]，土壤有机碳、有效磷和速效钾含量分别高了21.4%，109.0%和41.4%，而pH值则低了0.6个单位。

变异系数的大小可以较好地反映离散程度，可将土壤肥力的变异程度分为3级：变异系数小于10%为弱变异性，介于10%～30%为中等变异性，大于30%为强变异性[12]。根据这一标准，5个肥力指标中，仅土壤pH值为中等变异性，而其它4个指标均表现为强变异性，说明各雷竹林样地土壤肥力之间的差异较大。

表2 土壤肥力的半方差模型和参数Table 2 Semivariance model and its parameters for soil nutrients

图1 土壤采样点及肥力空间分布图Figure 1 Spatial distribution of sampling points and soil fertility

2.2 土壤肥力空间分布特征

由表2表明，浙西北雷竹林地土壤肥力的半方差函数均符合指数模型。一般认为，[块金系数块金值/基台值=C0/（C0+C）]表示由随机因素所引起的异质性占总的空间异质性的程度[13]。块金系数的比值为＜25%，25%～75%，＞75%时，分别表示变量的空间相关性为较强、中等、较弱。从表2可知，早竹林地土壤肥力的5个指标均具有中等的空间自相关性。土壤养分分布是自然因素和人为因素共同作用的结果。自然因素将导致土壤养分变量的空间相关性加强，而人为因素会使空间相关性减弱，向着均一化方向发展[14]。根据块金系数（表2）可以得出，土壤pH、有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾的分布受自然因素和人为经营的双重影响。

2.3 土壤肥力的空间分布格局

基于符合正态分布的各土壤养分数据，运用普通克里格插值方法，绘制了浙西北雷竹土壤肥力空间分布图，如图1-B至1-F所示。

图1-B可看出，土壤速效钾含量的空间分布也表现为北高南低。大部分区域土壤速效钾含量大于160.0 mg·kg-1，高值主要集中于北部，含量小于100 mg·kg-1的极低值分布于板桥乡西部。

图1-C显示，土壤有效磷含量的空间表现为北高南低。区域内大部分林地土壤有效磷含量大于80.0 mg·kg-1，其中大于120.0 mg·kg-1的极高值分布于东北部的径山镇和瓶窑镇，而小于40.0 mg·kg-1的低值区则分布于板桥乡及太湖源镇北部。

图1-D显示，土壤碱解氮含量的空间分布也表现为西南高、东北低。含量主要集中于150.0～190.0 mg·kg-1，高值主要分布于太湖源镇和高虹镇中部，而极低值主要分布于瓶窑镇。

图1-E显示，土壤pH值呈北低南高的分布格局。整体pH较低，pH小于5.0的面积占60.5%，带状分布于临安市太湖源镇至余杭区瓶窑镇，该区域为早竹的传统产区，长期集约经营造成林地土壤酸化，pH值降低，部分区域pH值甚至低于4.5。板桥镇北部、青山街道土壤pH值介于6.0～6.5，而板桥乡南部pH在5.5～6.5。

图1-F显示，土壤有机碳含量的空间分布表现为西南高、东北低的趋势。含量主要集中于20.0～22.0 g·kg-1，高值主要分布在太湖源镇东部和板桥乡南部，而低值主要分布余杭区的黄湖镇、瓶窑镇和径山镇。

2.4 土壤肥力空间变异的影响因素及管理对策

土壤肥力受气候、地形、土壤属性以及人为活动等自然条件和人为因素的综合影响。本研究区域的气候条件相似、地形以低丘缓坡为主，因此在探讨土壤肥力的空间变化时，主要选取土壤类型和人为经营两个因素进行分析。

2.4.1 土壤类型对土壤肥力空间变化的影响

不同成土因素作用形成不同类型的土壤，大部分土壤肥力指标的量值与土壤类型有密切的关系[15]。雷竹原产于浙江低丘缓坡的红壤，今大量的水稻田改种雷竹林，形成了不同的土壤类型。由表3可知，土壤类型对土壤pH值（P=0.000）、有效磷（P=0.049）、速效钾（P=0.047）的空间分布有显著影响。

表3 土壤类型对土壤肥力影响的均值方差分析Table 3 ANOVA on soil fertility influenced by soil type

2.4.2 经营措施对土壤肥力空间变化的影响

施肥及有机物料的投入等经营措施显著影响着土壤肥力的变化[17]。不同经营措施与林地土壤肥力空间变化的均值方差分析表明（表4），施肥、有机物料的投入、竹林管理等经营措施显著影响着土壤pH值（P=0.000）、有机碳（P=0.049）、碱解氮（P=0.043）、有效磷（P=0.000）、速效钾（P=0.001的空间变化。

表4 经营措施对土壤肥力影响的均值方差分析Table 4 ANOVA on soil fertility influenced by different management

2.4.4 雷竹林地土壤管理对策

针对浙西北雷竹林地土壤高含量的氮磷钾及养分不平衡问题，应大力推广测土配方施肥。根据各雷竹林地的土壤养分现状，结合林地土壤翻耕，每年5月中、下旬采用撒施方法，施用配方肥（N:P2O5:K2O=20:6:14）750～1 125 kg·hm-2和商品有机肥或发酵厩肥3 000～4 500 kg·hm-2[18]。

浙西北雷竹林地长期大量施用化肥，土壤pH平均值仅为5.0。施用石灰能有效改良酸性土壤，有效降低土壤酸度，缓解铝和重金属离子的毒害，改善土壤结构，提高竹笋产量和品质。当雷竹林土壤pH值介于4.5～5.5时，每年3月上、中旬，将块状生石灰均匀撒施于林地，施用量为每年3 000～6 000 kg·hm-2[18]，待生石灰块潮解风化后，自然入土，达到提高土壤pH值的目的。

3 结论与讨论

调查显示浙西北雷竹林土壤肥力总体表现为高含量的碳、氮、磷、钾和强酸性，土壤有机碳平均含量18.3 g·kg-1，碱解氮、有效磷、速效钾平均含量分别为159.7，119.1，192.3 mg·kg-1，而pH值平均仅为5.0，土壤养分的分布受自然因素和人为经营的双重影响。

土壤肥力的空间分布特征总体表现为：pH值北低南高，有效磷和速效钾为北高南低，而碱解氮、有机碳则呈西南高、东北低的趋势。土壤类型对土壤pH值（P=0.000）、有效磷（P=0.049）、速效钾（P=0.047）的空间分布有显著影响。人为经营措施显著影响着土壤pH值（P=0.000）、有机碳（P=0.049）、碱解氮（P=0.043）、有效磷（P=0.000）、速效钾（P=0.001）的空间变化。

雷竹林测土配方施肥可以有效满足其生长的养分所需，减少了氮、磷的投入，有效缓减林地土壤氮磷的累积、减少向水体环境的输出。施用石灰是一种有效改良酸性土壤的方法，可有效降低土壤酸度，缓解铝和重金属毒害，补充钙镁营养，改善土壤结构，提高养分循环能力，提高雷竹笋的产量和品质。建议今后在雷早竹生产中加强测土配方施肥、施用生石灰等林地土壤养分综合管理技术。

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Soil Fertility Properties and Spatial Distributio of Phyllostachys praecox cv. prevernalis Stand

LIU Jun1，XU Min-yu1，WU Jia-sen2

（1.Yuhang Forestry Station of Zhejiang, Hangzhou 311100, China; 2. Zhejiang A & F University, Lin'an 311300, China）

Determinations were implement in 2014 on soil fertilities, such as pH, organic carbon, alkali-hydrolysale nitrogen, available phosphorus and available potassium at 0-30 layer in Phyllostachys praecox cv. prevernalis stands in Lin'an and Yuhang, Zhejiang province. Analysis were made on spatial variation character. The result demonstrated that contentw of organic carbon, alkali-hydrolysale nitrogen, available phosphorus and available potassium were higher, but pH was lower. Spatial distribution of pH was lower in the north part and higher in the south, that of available phosphorus and potassium higher in the north and lower in the south, and that of organic carbon, alkali-hydrolysale nitrogen higher in the southwest and lower in the northeast. Investigations showed that management measures of the stands had great effect on spatial distribution of organic carbon, alkali-hydrolysale nitrogen, while spatial distribution of pH, available phosphorus and potassium was influenced by soil types and management measures.

Phyllostachys praecox cv. prevernalis; soil; fertility; spatial distribution

S714.8

A

1001-3776（2016）05-0025-06

2016-06-18；

2016-08-23

杭州市农业科研攻关专项“早竹林冰雪灾害应对与生产恢复关键技术研究与示范”；杭州市余杭区农技推广基金会“早竹林更新改造综合技术示范与推广”

刘军（1961-），男，浙江余杭人，高级工程师，从事林业科技研究与推广工作。