沼液施肥对毛竹林竹子生长和土壤化学性状的影响1)

俞文仙

(浙江省杭州市富阳区农业和林业局，杭州，311400)

陈双林 郭子武 钱国平 李迎春

(中国林业科学研究院亚热带林业研究所) (浙江省杭州市富阳区万市镇林业站) (中国林业科学研究院亚热带林业研究所)

沼液施肥对毛竹林竹子生长和土壤化学性状的影响1)

俞文仙

(浙江省杭州市富阳区农业和林业局，杭州，311400)

陈双林 郭子武 钱国平 李迎春

(中国林业科学研究院亚热带林业研究所) (浙江省杭州市富阳区万市镇林业站) (中国林业科学研究院亚热带林业研究所)

毛竹是我国最为重要的经济竹种，对区域农村社会经济发展和生态环境保护具有重要作用。为了解沼液施肥对雷竹新竹生长和土壤化学性质的影响，测定了全年一次性沼液施肥处理的试验毛竹林新竹质量、叶片SPAD值、鞭根根系活力和土壤基本化学性状指标。结果表明：沼液施肥毛竹林立竹密度变化影响不明显，而新竹数量、胸径、全高、枝下高、胸高壁厚及叶片SPAD值、鞭根根系活力与对照(CK)相比均显著提高；处理II和处理III，新竹胸径、全高、叶片SPAD值和鞭根根系活力差异不显著，且显著高于处理I。沼液施肥显著提高了毛竹林土壤pH值、有机质质量分数和土壤主要养分质量分数；处理II和处理III，毛竹林土壤的pH值和全磷、速效磷、全钾、速效钾质量分数差异不显著，均显著高于处理I。因此，沼液施肥可明显提高毛竹林新竹质量，改善毛竹林土壤基本化学性状，试验毛竹林适宜的沼液施肥量为45 t·hm-2。

沼液;毛竹;新竹质量;土壤化学性状

随着禽畜养殖业的迅猛发展，养殖业废弃物污染及其带来的环境问题日益突出，已经成为我国农村地区主要的污染源之一[1-3]。畜禽粪便中的氮、磷等的大量流失进入大气或水体中，不仅造成经济损失，而且还会引发酸雨、水体富营养化等环境问题[1，4]。因此，加强畜禽粪便的管理利用方式的研究显得尤为必要。沼液是沼气发酵后的产物，含有丰富的养分和生物活性物质等，常被作为液体肥料施用于各种作物(如粮食、蔬菜和果树等)，具有明显的增产和改善作物品质的效果[5-6]。目前，关于施用沼液对农作物增产和改善作物品质的研究较多[5-8]，而竹林沼液施肥及其对竹子生长与土壤质量的影响研究较少。

毛竹(Phyllostachysedulis)隶属禾本科竹亚科刚竹属，广泛分布于浙江、江西、福建、湖南等省(市、区)，约占我国竹林总面积的70%,是我国森林资源的重要组成部分[9-10]，也是我国南方重要的经济林种之一。毛竹林经营过程中，竹笋、竹材的持续产出会带走大量的土壤养分，为维持毛竹林的可持续经营水平和立地生产力，需要及时补充土壤养分。目前，毛竹林经营过程中，过度依赖化学肥料的施用[11-13]，大量的化学肥料施用不仅会引起竹林土壤酸化、板结、养分失衡等劣变问题[14-16]，而且还会导致竹产品产量和质量下降、土壤重金属含量超标、区域水体富营养化等环境问题[14，17]。而将沼液作为肥料进行毛竹林养分补充，既解决了禽畜养殖业的污染问题，也在一定程度上补充了土壤养分和有机质的损失，是一种保持环境和经济双赢的竹林经营措施。为此，本研究测定了不同沼液施肥量处理的试验毛竹林新竹质量、鞭根根系活力、叶片叶绿素值和土壤基本化学性质指标，探讨毛竹林沼液施肥对竹子生长和土壤化学性状的影响，为科学经营毛竹林提供参考。

1 试验地概况

试验地位于浙江省杭州市富阳区永昌镇，属中亚热带季风气候，温暖湿润，四季分明，年平均气温16.1 ℃，7月平均气温28.1 ℃，1月平均气温3.8 ℃，极端高温41.3 ℃，极端低温-12.3 ℃，年平均日照时间1 429 h，年无霜期237 d，土壤为红壤。永昌镇是杭州市富阳区竹产业重点乡镇，现有竹林面积2 300 hm2，其中，毛竹林面积1 400 hm2。

2 试验方法

2014年在试验区选择立地条件、经营措施和经营水平基本一致，经营类型为笋材两用林的试验毛竹林7 hm2。在每种沼液施肥处理试验毛竹林中分别设置20 m×20 m样地各6个，调查竹林结构，立竹林密度为(1890±30)株·hm-2，立竹胸径为(8.31±1.57)cm，1年生、2年生、3年生立竹数量比例为1.89∶1.96∶1.13。在每年5月份新竹抽枝长叶完成后，用沼液罐车进行沼液浇施，连续试验3 a。试验使用沼液氮、磷、钾质量分数分别为0.281、0.039和0.285 g·kg-1，pH值为7.44。各处理的沼液施肥量分别为：处理I为22.5 t·hm-2、处理II为45 t·hm-2、处理III为67.5 t·hm-2，以不施肥为对照(CK)。

2016年9月调查试验毛竹林当年出笋成竹的立竹径向和纵向生长的状况与生长活力。依据便于测量的原则，确定新竹质量指标主要包括：新竹密度、胸径、全高、枝下高及胸高壁厚。并在每个样地中随机选择新竹6株，在竹冠上部、中部、下部各取叶片6片，沿叶片长轴方向的上、中、下部，用SPAD-502叶绿素测定仪测定SPAD值，重复测定3次。同时取选取新竹的鞭根，置于冰盒中，带回实验室，采用α-萘胺氧化法测定根系活力[18]。

在每块样地中，采用5点取样法进土壤取样，分别在每个样点，0～30 cm土层，取土壤各500 g，混合均匀后，按四分法取500 g，剔除石块、根系、叶片等较大的残留物，带回实验室，风干研磨，分别过20目和100目筛，装袋储于真空干燥器中，以备化学分析。土壤有机质质量分数采用重铬酸钾容量法-外加热法测定，pH值采用酸度计测定，全氮质量分数采用半微量凯氏定氮法测定，全磷质量分数采用HClO4-H2SO4消化-钼锑抗比色法测定，全钾质量分数采用HClO4-H2SO4消化-火焰光度法测定，碱解氮质量分数采用扩散吸收法测定，速效磷质量分数采用双酸浸提-钼锑抗显色法测定，速效钾质量分数采用乙酸铵浸提-原子吸收测定[19-20]。

试验数据运用Excel 2003统计软件进行整理和作图表，SPSS 14.0统计软件进行单因素方差分析和多重比较(α=0.05)。

3 结果与分析

3.1 沼液施肥对毛竹林新竹质量的影响

由表1可知，沼液施肥后，试验毛竹林密度变化较小，这与人为的留笋养竹和伐竹密切相关。随沼液施用量的增加，试验毛竹林新竹数量、胸径、枝下高、全高及胸高壁厚总体上均呈升高的变化趋势，且施肥毛竹林与对照间差异均达显著水平。不同沼液施肥量处理的毛竹林新竹数量和枝下高并无显著差异，处理II和处理III，毛竹林新竹胸径和全高也无显著差异，均显著高于处理I。处理I和处理II毛竹林新竹胸高壁厚无显著差异，均显著低于处理III。

表1 沼液施肥毛竹林新竹质量

注：表中数值为“平均值±标准差”，同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

3.2沼液施肥对毛竹林新竹叶片叶绿素值和鞭根根系活力的影响

由表2可知，沼液施肥可明显提高毛竹林新竹的鞭根根系活力和叶片叶绿素值。随沼液施肥量的增加，试验毛竹林新竹鞭根根系活力分别较对照提高了20.31%、34.26%、37.76%，SPDA值分别比对照提高了16.11%、28.52%、43.05%，均与对照有显著差异。处理II和处理I相比，毛竹林新竹鞭根根系活力和SPDA值分别增加了11.60%、14.51%；处理III和处理I相比，毛竹林新竹鞭根根系活力和SPDA值分别增加了10.69%、23.21%(P<0.05)，而处理II和处理III差异不显著。说明沼液施肥可明显提高毛竹鞭根活力和叶片功能，从而提高毛竹林立地生产力。

表2 沼液施肥毛竹林鞭根根系活力和叶片叶绿素值

注：表中数值为“平均值±标准差”，同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

3.3 沼液施肥对毛竹林土壤化学性质的影响

由表3可知，随沼液施肥量的增加，毛竹林土壤有机质、全氮、全磷、全钾质量分数均呈增加趋势，且不同沼液施肥量处理的毛竹林土壤有机质和全氮质量分数的变化幅度均超过10%(P<0.05)，各处理土壤全磷质量分数较对照分别增加了43.75%、62.5%、71.88%，全钾质量分数较对照分别增加了13.33%、35.54%、43.92%，比对照均有显著差异(P<0.05)。处理II和处理I相比，土壤全磷、全钾质量分数分别增加了13.04%、19.57%，差异达到显著水平(P<0.05)；处理III和处理I相比，土壤全磷、全钾质量分数分别增加了19.59%、26.99%，差异达到显著水平(P<0.05)；而处理III和处理II无显著差异(P>0.05)。

表3沼液施肥毛竹林土壤基本化学性状 g·kg-1

注：表中数值为“平均值±标准差”，同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

由表4可知，沼液施肥对毛竹林土壤pH值和速效养分质量分数有重要影响，随沼液施肥量的增加，土壤pH值、速效磷的质量分数、速效钾的质量分数呈增加趋势。处理I与对照相比，沼液施肥毛竹林土壤pH值、速效磷和速效钾质量分数增幅分别超过了12.53%、11.65%和21.14%，与对照差异均达显著水平。

处理II和处理I相比，毛竹林土壤pH值、速效磷、速效钾质量分数分别提高了16.15%、10.37%、13.73%，差异达到显著水平(P<0.05)；处理III和处理I相比，毛竹林土壤pH值、速效磷、速效钾质量分数分别提高了20.54%、21.70%、19.68%，差异达显著水平(P<0.05)；处理III和处理II相比，毛竹林土壤pH值、速效磷、速效钾质量分数略有增加，二者间差异不显著(P>0.05)。随沼液施肥量的增加，毛竹林土壤碱解氮质量分数呈显著增加趋势，各处理土壤碱解氮质量分数增幅分别为11.65%、10.37%、10.26%，差异均达显著水平(P<0.05)。

表4 沼液施肥毛竹林土壤pH值和速效养分质量分数

注：表中数值为“平均值±标准差”，同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

4 结论与讨论

本研究表明，沼液施肥对毛竹林立竹密度增加影响不大，这表明试验区竹农已经掌握了毛竹林高效经营的林分密度调控技术，通过留笋和伐竹来保持立竹密度的稳定。而沼液施肥对毛竹林新竹数量、胸径、全高、枝下高和胸高壁厚均有显著提高，且处理II显著高于处理I，而与处理III并无显著差异，也即沼液施肥后新竹质量明显改善，且具有一定的施肥量效应，处理II对新竹质量改善作用最明显；叶片SPAD值提高，鞭根根系活力明显增强，立竹生长活力增强，且处理II的立竹生长活力增幅最大。这说明沼液施肥后，毛竹林新竹鞭根根系活力和叶片叶绿素值明显提高，这是沼液施肥毛竹林新竹质量提高的重要原因之一。

沼液施肥对毛竹林土壤有机质、养分质量分数均有明显影响，且随沼液施肥量的增加，土壤有机质、氮素养分呈现出明显的响应。沼液施肥使土壤磷、钾养分明显增加，处理间差异显著。随着沼液施肥量的增加，磷、钾养分增幅放缓，当沼液施肥量达到67.5 t·hm-2时，和其它处理相比，毛竹林的土壤速效磷、速效钾值并无显著差异，这说明沼液施肥量不是越大越好，而是有有一个量的控制。沼液施肥后毛竹林土壤pH值明显升高，能有效抑制毛竹林因长期施用化学肥料导致的土壤酸化趋势，土壤溶液的酸碱环境得到改善。45 t·hm-2沼液施肥量处理，毛竹林pH值超过5.0，这与毛竹适生pH值范围(4.5～5.5)比较接近[21-22]，利于毛竹林良好生长和可持续经营。

由此可见，这说明沼液施肥可明显增加毛竹林土壤养分质量分数，特别是氮素营养和有机质质量分数，这可能是沼液施肥使毛竹鞭根根系活力和叶绿素值升高，从而使新竹质量提高，改善毛竹林土壤基本化学性状。因此，认为试验区毛竹林适宜的沼液施肥量为45 t·hm-2，沼液施肥能提高毛竹林新竹生长和土壤养分、有机质、pH值等，可以在生产中推荐应用。

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EffectofBiogasFluidFertilizationonBambooGrowthandSoilChemicalPropertiesofPhyllostachysedulisStand//

Yu Wenxian
(Agriculture and Forestry bureau of Fuyang District of Hangzhou, Hangzhou 311400, P. R. China);
Chen Shuanglin, Guo Ziwu
(Research Institute of Subtropical Forestry. CAF);
Qian Guoping
(Wanshi Forestry Station of Fuyang District of Hangzhou);
Li Yingchun
(Research Institute of Subtropical Forestryl CAF)//Journal of Northeast Forestry University，2017,45(9)：58-61.

Biogas fluid fertilization;Phyllostachysedulis; Young bamboo quality; Soil chemical properties

S795

1)杭州市富阳区科技计划项目(2014NK010)；国家重点研发计划项目(2016YFD0600903)；浙江省中国林业科学研究院省院合作项目(2013SY04)。

俞文仙，女，1976年1月生，浙江省杭州市富阳区农业和林业局，高级工程师。E-mail:YWX1976@sohu.com。

郭子武，中国林业科学研究院亚热带林业研究所，副研究员。E-mail:hunt-panther@163.com。

2017年4月19日。

责任编辑：王广建。

To evaluate the impacts of biogas fluid fertilization on the growth of young bamboo and soil chemical properties, we determined the quality of young bamboo, root vigor, SPAD value, soil pH, and soil nutrient of bamboo stand with biogas fluid fertilization. The density ofPhyllostachysedulisstand increased slightly in biogas fluid fertilization, while number, diameter at breast height (DBH), total height, height under branch, wall thickness at DBH, leaves SPAD vale of young bamboo, and root vigor all increased significantly (P<0.05) compared with CK. DBH, total height, SPAD vale of young bamboo, root vigor of in treatment II and III were significantly higher than that of treatment I and CK, while the differences between those of treatment II and III were not significant. Soil pH, organic matter content and nutrient content increased obviously under biogas fluid fertilization treatment. Soil pH, soil total and available phosphorus content, and soil total potassium content in the treatment II and III were significantly higher than those of treatment I, while there were no significant differences between then those of the treatment II and III. Therefore, biogas fluid fertilization can enhance the quality of young bamboo and soil nutrient level, and the rate of biogas fluid fertilization at 45.0 t·hm-2reaches the optimal for the shoot production of theP.edulisstands.