滇东南毛花酸竹林土壤养分特征

徐田，杨宇明，孙茂盛，杨汉奇

(1.云南省林业科学院，云南　昆明650201；2.西南林业大学，云南　昆明650224；

3.中国林业科学研究院资源昆虫研究所，云南　昆明650224)



滇东南毛花酸竹林土壤养分特征

徐田1，杨宇明1，孙茂盛2，杨汉奇3

(1.云南省林业科学院，云南昆明650201；2.西南林业大学，云南昆明650224；

3.中国林业科学研究院资源昆虫研究所，云南昆明650224)

摘要：为研究滇东南毛花酸竹林土壤养分特征，在天然林和人工纯林以及有人工经营措施的天然林中分别设置土壤样地，分析其土壤pH值、全N、速效P、速效K、有机质含量等指标。结果表明，不同类型毛花酸竹林pH值较为稳定；天然竹林中林缘处养分含量更高；人工经营措施对天然竹林立地生产力有提升效果，尤其是施肥对增加土壤有机质、全N、速效P、速效K含量较为明显。研究结果可为云南毛花酸竹林的经营管理提供参考。

关键词：滇东南；毛花酸竹；土壤养分;天然林;人工纯林;有人工经营措施的天然林

土壤养分是森林生态系统的重要组成成分，土壤养分状况直接影响林木的生长，通过研究林地土壤养分可以评价林地土壤肥力，为森林可持续经营提供依据[1]。毛花酸竹(Acidosasahirtiflora)，属禾本科、竹亚科、酸竹属，是优良的笋材两用竹，其竹材匀称，通直，强度较高，韧性好，是理想的建筑、围篱材料，也是上等的编织用竹；笋味鲜美，可供鲜食，也可制成笋干或酸笋[2～5]。毛花酸竹在云南东南部应用广泛、普受老百姓喜爱，但因多为天然退化林分，长势衰败、林相杂乱。本研究通过土壤养分入手，分析毛花酸竹天然林的土壤养分状况，并对竹林进行人工经营，分析经营后土壤养分的变化，同时以对照样地、林缘、人工纯林的土壤养分变化进行比较，探讨土壤养分变化规律，为今后合理利用、经营天然竹林提供参考，指导天然竹林的合理种植开发，协调经济效益与生态效益的可持续发展。

1材料和方法

1.1试验地概况

试验地点位于云南省屏边苗族自治县东南方向大凹腰，23°0′35.1″N，103°42′49.4″E，海拔1 113m；气候属低纬度亚热带湿润山地季风气候，阴雾多，光照短，潮湿多雨，雨热同季，四季不明显，年较差大，而日较差小；土壤以黄壤为主，土层深。该区域小环境十分适合竹类植物的生长，周边主要植被群落是人工秃杉(Taiwaniaflousiana)林。试验林分为次生天然竹林，无人为破坏迹象，但生长状况不好，林分中混有少数乔木和藤本植物，主要有黄心树(Machilusbombycima)、树蕨(Alsophilacostularis)、西南沿阶草(Ophiopogonchingii)、扁担藤(Tetrastigmaplanicaule)、北越钩藤(Uncariahomomalla)等[5]。

1.2调查方法

在天然郁闭林分内设置样地1、样地2和对照样地CK，林缘处设置样地3，在同一区域选取一处郁闭人工经营林分内设置样地4，共5个样地。2007年冬季取完土样后对样地1、样地2进行间伐和施肥试验。对5种不同类型样地进行采样，因散生竹竹鞭多数生长在浅层土壤中，故采集上层(0～30cm)土样。共采3次样，分别是人工改造试验前的2007年冬季和人工改造试验后的2008年夏季与冬季。土壤样品采集方法为在样地内采用S形混合取样法，每个处理类型地内3点采样，挖掘土壤剖面，采用环刀法(用100cm3环刀)采取原状土样。将在野外采集的土样，及时摊开，风干后研磨过孔径0.20mm筛，装入塑料袋中封口待测。

1.3土壤养分测定方法

土壤有机质的测定用重铬酸钾容量法，pH值测定用电位法，全氮的测定用重铬酸钾-硫酸消化法(蒸馏、扩散)，速效P测定用盐酸-氟化铵化学测定法，速效K测定用火焰光度法。

1.4数据分析

数据统计与计算采用Excel 2003软件，数据分析采用SPSS 18.0软件。

2结果与分析

2.1天然竹林土壤养分

2.1.1pH值

竹类植物多喜酸性、微酸性土壤[6]，大凹腰毛花酸竹林的pH值在4.28～4.63范围内，呈酸性，较适宜竹类植物的生长；不同地点pH值相对稳定，差异较小。不同地点土壤pH值的关系为样地2>CK>样地1>样地3(图1)，样地3是林缘处，其pH值相对林分内部的其他样地更为低，说明该林分林缘处土壤酸化程度更高。

图1　不同地点pH值

样地全N/g·kg-1速效P/mg·kg-1速效K/mg·kg-1有机质/g·kg-1样地11.678±0.071a1.204±0.080a39.869±0.539a9.19±0.325a样地21.317±0.011b1.076±0.011b41.150±0.020b9.375±0.054a样地32.378±0.001d1.259±0.004a45.388±0.001c11.471±0.002bCK1.481±0.001c0.982±0.005c45.474±0.001c9.121±0.001a均值1.7041.13042.9709.785

2.1.2土壤全N

土壤全N的含量在一定程度上可以代表土壤的供N水平[7]，是土壤中无机态氮和有机态氮的总和，它与有机质含量及氮肥施用量相关。天然竹林不同地点土壤全N含量相互之间差异显著(表1)，说明同一林分内土壤N元素的消耗和产生并不同步。尤其在该林分林缘，全N含量比郁闭林内高出56.7%。说明人为活动的增多，会加快表土层的分解和养分的释放[8]，另一方面是因为林缘紧接着农田，农田的长期耕作和养分补给增加了林缘处土壤的养分含量。

2.1.3土壤速效P

速效P水平是土壤P元素供应能力的直接反映，全林土壤速效P含量平均值为1.13mg/kg，间伐与林缘样地高于平均值且相互之间不存在显著性差异，而与施肥样地和对照样地存在显著性差异，间伐样地与施肥、对照样地在地理位置上更接近，都远离林缘样地，说明土壤速效P的含量与地理位置并无明显关系，初步判断与短期内消耗与供给关系较为密切。

2.1.4土壤速效K

在作物生产中，土壤速效K小于50mg/kg时，即说明土壤严重缺钾[9]。对4处不同地点的毛花酸竹土壤速效K分析发现均未达到50mg/kg，说明屏边大凹腰地区土壤缺钾。

2.1.5土壤有机质

样地1、样地2和CK样地都设在林内，土壤有机质含量差异不显著(表1)，而与林缘处的土壤有机质含量存在显著性差异。天然毛花酸竹林下土壤由于受相同矿化、分解等作用，因此整个林分内土壤有机质含量大致相同；林缘处由于边缘效应，人为活动干扰、物种多样化差异及养分流动造成有机质含量高于林内。

2.1.6方差分析

变异系数的大小能够反映土壤特性空间变异性大小，通常认为变异系数≤10%时为弱变异性，10%﹤变异系数≤100%时为中等变异性，变异系数≥100%时为强变异性[1]。屏边不同地点天然毛花酸竹林分土壤养分变异统计见表2。

表2　毛花酸竹林土壤养分方差分析

全N、速效K和有机质的变异系数都较大(表2)，达到了中等变异性，尤其是速效K的变异系数高达83.49%；速效P、pH值较为稳定，变异系数较小，仅仅为弱变异性。导致天然林土壤养分变异的因素较多，主要有土质差异、人为活动干扰、土壤坡度等，土壤坡度易引起林地养分随水土流失，导致林地上下坡位土壤养分含量差异。

2.2人工纯林土壤养分

人工纯林与天然林相比，在全N、速效K、速效P、有机质上均高于后者(表3)，人工经营中养分的补给对土壤养分的提高效果非常明显，并且速效K的含量达到了69.27mg/kg，超过了50mg/kg的严重缺钾的上限，pH值也略高于天然林。说明在人工经营的过程中，人为向土壤施加养分的情况下，并未加速土壤的酸化，反而使土壤pH值有升高的趋势，这与2.1.1中天然生林林缘处土壤酸化更为明显并不一致，因此人为活动对于毛花酸竹林土壤pH值并无直接影响。

表3　毛花酸竹人工纯林土壤养分

2.3人工经营对土壤养分影响

人工经营能提高地力，并能加快养分循环[10]。对样地1、样地2进行人工经营，土壤在改造试验前后除了pH值没有显著性差异外，全N、速效P、速效K、有机质的含量均存在差异(表4)。

表4　不同地点在试验前后各项指标变化情况

2.3.1土壤全N

土壤全N在人工改造试验前后均发生显著性变化。2008年夏季，CK、样地3的全N含量均有所下降，样地1和样地2全N含量则有少量升高，这是因为毛花酸竹发笋主要集中在3月下旬至6月上旬，竹笋的孕育和生长吸收大量的营养物质，立地生产力在短期内表现出下降趋势；而样地1对林分进行间伐减少了地上部分的立竹，降低了对N素的消耗，间伐留下的枝、叶、顶梢增加了地被物的厚度和储量，加快物质分解和养分释放，因此，在一季竹笋生长期过后，土壤全N含量略有升高；样地2则是因为直接补充无机态N素，全N含量有所升高，因为试验地夏季多雨水，一部分N素会随径流流走，因此，在供应当年笋期所需N素之后，升高幅度并不大。与2008年夏季相比，2008年冬季4个不同地点的全N含量均有回升，这是因为经过高温、多雨的夏秋季节之后，微生物分解、土壤矿化、养分释放，使得土壤N素含量又有所升高。竹类植物由笋成竹的整个过程只需要几个月就可完成，因此在短期内需要大量的养分供给，尤其是N素，在CK样地和林缘样地3土壤全N有夏季降低，冬季升高的现象，说明夏季出笋的毛花酸竹吸收了土壤中的大量N元素，样地1和样地2土壤全N则一直在升高，主要原因是这两项改造措施改变了地上生物量和直接养分补给[11]。

2.3.2土壤速效P

土壤速效P也存在类似全N的情况，因P的使用会导致生殖生长，而开花对竹林的损害是致命的，因此竹林的经营上对于P肥的施用量应慎重。

2.3.3土壤速效K

土壤速效K除样地3均存在人工改造试验后的冬季比夏季降低的现象，毛花酸竹对速效K的消耗主要集中在夏季到秋季，这段时期是竹秆木质化程度增加的时期，竹秆木质化转化时期需要消耗大量K元素；样地3由于靠近农田，土壤速效K变化规律不明显，由于屏边大凹腰地区严重缺钾，在人工经营过程中人为补充土壤K元素也是提高作物生产力的一项必要措施。

2.3.4土壤有机质

土壤有机质的变化规律性不明显，有机质的形成是一个综合的过程，与pH值、全N、速效P、速效K都有联系，但又存在不一致性。对天然毛花酸竹林间伐和施肥等经营措施，对增加土壤枯落物、加速分解、改善土壤通气性、增加无机养分含量有一定程度的促进作用，在几个耕作周期之后，土壤的有机质、全N、速效P、速效K含量会逐渐增高，提高立地生产力。

3结论和讨论

3.1结论

屏边大凹腰天然毛花酸竹林，林缘处土壤养分略大于郁闭林内；各种类型pH值相差不大。人工纯林土壤全N、速效P、速效K、有机质含量均大于天然林，pH值稍高于天然林。

对天然毛花酸竹林人工改造，人工经营措施对毛花酸竹林土壤有机质、全N、速效P、速效K含量均有提升的效果，对土壤pH值影响不大。对竹林进行间伐会增加林下枯落物储量，有利于提高地表温度、加快分解速度、提供更多有机分解物，因此养分还原速度增快，土壤有机质、全N、速效P、速效K含量呈上升趋势。施肥管理直接补充无机态养分，增加土壤有机质、全N、速效P、速效K含量，提高立地生产力。

土壤全N、速效P含量在夏季略有降低，速效K、pH值在夏季则有轻微升高，土壤有机质含量随季节变化不明显。毛花酸竹由竹笋生长至成竹期间会消耗大量的N元素和P元素，而在成竹后材质生长的过程中会消耗更多的K元素。

3.2讨论

对于滇东南长期处于退化衰败的天然毛花酸竹林分，人工改造对提高立地生产力有较好的作用，施肥效果比间伐明显。对于交通便利、坡度较小的天然毛花酸竹林分，可采用施肥与间伐相结合方法；对于坡度较大、处于山体上部、有较强水源涵养、水土保持功能的天然毛花酸竹林分，可用间伐的方法进行人工改造，在不破坏其生态功能的前提下提高地力[12]。

对于可用施肥方式来人工经营的毛花酸竹林，N元素的补充需要在全年进行；P元素有利于植物开花结实，但竹类植物一方面要抑制开花结实，另一方面竹笋成竹期又需要P元素，因此P元素的施用要在发笋前，竹笋成竹后不宜再施用；竹笋成竹后高生长停止但材质生长旺盛期才开始，这一阶段需要大量的K元素，在发笋后的夏季及时补充K元素有利于材质的积累。

参考文献：

[1]王军峰,葛永金,金晓春,等.丽水地区油茶林土壤养分含量变化研究[J].浙江林业科技,2012,32(6)：52-55.

[2]中国科学院昆明植物研究所.云南植物志第九册[M].北京：科学出版社,2003.

[3]易同培,史军义,马丽莎,等.中国竹类图志[M].北京：科学出版社,2008.

[4]西南林学院竹藤研究所.云南红河竹类图志[M].昆明：云南人民出版社,2004.

[5]杨汉奇.龙竹、中华大节竹天然竹林低产退化林分丰产改造的初步研究[D].昆明：西南林学院,1999.

[6]郑郁善,洪伟.毛竹经营学[M].厦门：厦门大学出版社,1999.

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[10]Yingxue ZHAO,Jinghua YANG,Jianxin WANG,etal.Analysis On soil nutrients and formulated fertilization recommend of rapeseed in Linxiang county,Yunnan Province [J].Agricultural Science and Technology,2015,16(2)：281-284.

[11]Hipps,NA.,Samuelson TJ.Effects of long-term herbicide use,irrigation and nitrogen fertilizer on soil fertility in an apple orchard [J].Journal of the Science of Food & Agriculture,1990,55(3):377-387.

[12] Lu QIAO,Doug AS,Xiaoming ZOU.Variations in net litter nutrient input associated with tree species influence on soil nutrient contents in a subtropical evergreen broad-leaved forest [J].Chin.Sci.Bull,2014,59(1):46-53.

Soil Nutrient Contents of Acidosasa hirtiflora Stands in Southeastern Yunnan

XU Tian1,YANG Yu-ming1,SUN Mao-sheng2,YANG Han-qi3

(1.Yunnan Academy of Forestry,Kunming Yunnan 650201,P.R.China;2.Southwest Forestry University,Kunming Yunnan 650224,P.R.China;3.Research Institute of Resources Insects,Chinese Academy of Forestry,Kunming Yunnan 650224,P.R.China)

Abstract:In order to study on soil nutrient of Acidosasa hirtiflora stands in southeastern Yunnan,samples were set in nature stands ,artificial operation stands ,and nature stands with some management.the result showed that soil pH value was stable in different samples.The edge of forest had higher contents of nutrient in nature stand.Artificial operation could promoted forest productivities,fertilization could increased total nitrogen,available phosphorous,available potassium and organic matter obviously.

Key words:southeastern Yunnan;Acidosasa hirtiflora; soil nutrient contents;nature stands;artificial operation stands;nature stands with some management

中图分类号：S 795.7

文献标识码：A

文章编号：1672-8246(2016)02-0066-05

第一作者简介：徐田(1981-)，硕士，助理研究员，主要从事竹类培育和经济林良种选育研究。E-mail:nasitian@163.com 杨汉奇(1974-)，博士，研究员，主要从事植物资源保护和利用研究。E-mail:yanghanqikm@aliyun.com

基金项目：云南省应用基础研究计划(2013FZ163)，云南省科技厅(2014HB041)，中国林科院资源昆虫研究所(2012005M)。

*收稿日期：2015-12-19