桃江县毛竹林土壤养分状况初探

2021-01-09沈健林肖进军吴金水

湖南农业科学 2020年11期

王娟，沈健林，肖进军，李勇，吴金水

（1. 中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态过程重点实验室，湖南长沙 410125；2.湖南省吉祥天生物科技有限公司，湖南桃江 413400）

竹林是我国森林资源的重要组成部分，具有很高的经济、生态和社会价值[1]。毛竹是我国面积最大、分布最广、经济效益最高的竹种之一，在我国林业生产中占有重要的地位[2]。根据第九次森林资源清查报告结果，我国竹林面积高达641.2 万hm2，其中毛竹林467.8 万hm2，占总竹林面积的72.96%，是南方竹区农村经济发展的重要组成部分[3]。毛竹生产周期较短，经过几个轮伐期后，竹林地土壤养分输出量大于输入量，林地土壤逐渐出现贫瘠状况[4]。目前的种植方式己经造成了土壤生产能力下降，竹林衰退，生态多样性削减，病虫害及水土流失常发生等许多问题[4-7]。

桃江县位于我国湖南省益阳市，现有竹林面积7.67 万hm2，其中毛竹林有6.67 万hm2，是全国十大竹乡之一，竹林面积居全国第三位，湖南省第一位，是湖南省“千亿”竹产业核心基地，竹林产业占到当地农民收入的30%左右。在气候条件相似的竹林中，土壤条件是影响毛竹生长的主要因素之一。全面了解桃江县毛竹林土壤环境及养分状况，是合理经营毛竹林的前提，是实现毛竹林可持续发展目标的先决条件。笔者于2018 年5 月和10 月，对桃江县毛竹林土壤养分状况进行调查，采集县域典型毛竹林土壤样品，对土样的基本理化性质进行了测定，以期为了解桃江县毛竹林土壤养分状况、促进毛竹林健康生长提供依据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

桃江县位于湘中偏北，资水中下游，地理坐标为东经111°36′～112°19′，北纬28°13′～28°41′，属中亚热带大陆性季风湿润气候，年均温度16.6 ℃，年均降雨量1 400～2 000 mm，境内多为低山丘岗地，土壤类型主要为红壤。

1.2 采样点分布

2018 年5 月和10 月在桃江县境内毛竹主产区自西向东在武潭镇（样点WT1-2）、马迹塘镇（样点MJT1-4）、三堂街镇（样点STJ）、鸬鹚渡镇（样点LCD）、松木塘镇（样点SMT1-2）和灰山港镇（样点HSG1-2）随机采集典型竹林土壤样品12 个，采集土样时，用GPS 全球定位系统定位，记录取样点的经纬度，具体采样点分布见图1。按照地理位置将WT1到LCD 的样点定为西部8 点，将SMT1 到HSG2 的样点定为东部4 点。

1.3 样品采集及样品测定

在每个采样点，按“S”型随机取 3 个土样，清理表层后，采集 0～20 cm 土层土壤，以 3 点混合样作为一个样本，充分混合后按四分法取 1 kg 左右土样带回实验室分析。采集的土壤样品去除石砾和根系等杂物经风干后等分成2 份，一份过100 目筛测定有机质、全氮、全磷和全钾含量，一份过20 目筛测定pH 值和碱解氮、速效磷和速效钾含量。pH 值按1 ∶2.5 土水比采用电极法测定，有机质采用重铬酸钾氧化法测定，全氮采用浓硫酸-混合加速剂法测定，碱解氮采用碱解扩散法测定，全磷、全钾采用碱熔融法测定，速效磷采用Olsen 法测定，速效钾采用乙酸铵浸提火焰光度法测定。

罗治建等[8]提出土壤有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾等含量的临界值作为毛竹林土壤养分元素贫瘠化评价的依据。根据已有学者对我国林地土壤养分贫瘠化评价标准[7-11]，结合桃江县实际情况以及主要影响毛竹生长的土壤养分指标，拟定桃江县毛竹林土壤养分分级指标见表1。

2 结果与分析

2.1 土壤pH 值

土壤酸碱度是土壤重要的化学性质之一，它直接影响林木和微生物的活动以及土壤其他性质与肥力状况[12]。一般认为，毛竹适宜的土壤酸碱度为pH值4.5～7.0[13-14]。由表2 可知，桃江毛竹林采样点土壤pH 值在4.02～5.01，平均pH 值为4.37，属于强酸性土壤。这一数值较罗治建等[8]报道的鄂南地区毛竹林土壤pH 值（5.19～5.46）、徐秋芳等[10]报道的湖州市材用笋用毛竹林地土壤 pH 值（4.86～5.39）、黄启堂等[15]报道的建瓯市毛竹混交林土壤 pH 值（5.13～6.01）及黄承标等[16]报道的广西资源县不同立地毛竹林地土壤 pH 值（4.62～4.90）偏低。而除WT1、WT2 和SMT2 这3 个样点外，其余样点土壤pH 值均在4.5 以下，占75%，表明桃江县土壤pH 值已属于不适宜毛竹生长范畴。

图1 采样点分布图

2.2 土壤有机质含量

土壤有机质含量的高低是衡量土壤肥力的重要标志。从表2 可知，桃江毛竹林采样点土壤有机质含量在16.0～53.2 g/kg，平均含量为31.9 g/kg。这一数值与林丽钦等[11]报道的福建毛竹林和于正亮等[17]报道的大别山区霍山县毛竹林土壤有机质含量结果接近，而低于黄承标等[16]研究结果，高于徐秋芳等[10]、黄启堂等[15]和周云娥等[18]报道的湖州市4 类竹林土壤有机质含量。将40 g/kg 定为肥沃毛竹林土壤有机质含量临界值，SMT1、HSG1 和HSG2 样点有机质含量都在40 g/kg 以上，东部4 点有机质平均含量为43.3 g/kg，说明桃江县东部毛竹林土壤有机质含量非常高，土壤肥沃；而西部8 点土壤有机质含量平均为26.1 g/kg，属于中度贫瘠水平。

2.3 土壤全氮和碱解氮含量

土壤中的全氮含量代表着土壤氮素的总贮量和供氮潜力。因此，全氮含量是土壤肥力的主要指标之一。桃江毛竹林采样点土壤全氮含量在1.08～2.65 g/kg，平均为1.91 g/kg。这一数值与丁正亮等[17]和赵睿宇等[19]报道的浙江省台州市黄岩区毛竹林土壤全氮研究结果接近，而低于黄承标等[16]和胡文杰等[20]报道的湖北省咸宁市潜山毛竹林土壤全氮研究结果，高于徐秋芳等[10]、林丽钦等[11]、黄启堂等[15]和周云娥等[18]研究结果。以2.50 g/kg 含量作为毛竹林土壤全氮缺乏的临界值，桃江县西部8 点和东部4 点毛竹林土壤全氮含量平均值分别为1.78 和2.16 g/kg，说明桃江县西部毛竹林土壤全氮含量属于中度贫瘠水平，而东部土壤属于轻度贫瘠水平。

碱解氮又称速效氮，碱解氮含量能反映近期土壤的氮素供应能力。从表2 可看出，桃江县毛竹林土壤碱解氮含量在65.0～138.1 mg/kg，平均含量为99.3 mg/kg。这一数值高于黄启堂等[15]研究结果，低于毛朝明等[7]、罗治建等[8]、丁正亮等[17]、周云娥等[18]、赵睿宇等[19]和胡文杰等[20]研究结果。以150 mg/kg 作为毛竹林土壤碱解氮缺乏的临界值，桃江县西部8 点和东部4 点毛竹林土壤全氮含量平均值分别为89.1 和119.8 mg /kg，说明桃江县西部毛竹林土壤碱解氮含量属于中度贫瘠水平，而东部土壤属于轻度贫瘠水平。

2.4 土壤全磷和速效磷含量

土壤全磷含量的高低与土壤母质、成土作用和耕作施肥等措施有关。一般情况下, 当全磷量低于0.08%～0.10%时，土壤常出现磷素供应不足[12]，而缺磷是红壤普遍存在的问题。从表2 结果来看，桃江县毛竹林土壤全磷含量在0.27～0.46 g/kg，平均为0.34 g/kg，这与黄启堂等[15]研究结果接近，而低于罗治建等[8]、徐秋芳等[10]、黄承标等[16]和胡文杰等[20]的研究结果，高于周云娥等[18]研究结果。以0.65 g/kg 作为缺磷临界值，则桃江县毛竹林土壤全磷均属于中度贫瘠水平。

一般来说，土壤全磷含量只表明该土壤磷元素的储备，而植物直接吸收利用的是磷的速效部分。从表2 可看出，桃江县土壤速效磷含量在0.56～4.30 mg/kg，平均含量仅为1.17 mg/kg，有8 个样点速效磷含量低于1 mg/kg。速效磷水平是毛竹林土壤磷元素供应能力的直接反映，桃江县全部样点土壤速效磷含量远远低于临界值20 mg/kg，属于严重贫瘠。

2.5 土壤全钾和速效钾含量

土壤全钾含量反映了土壤钾素的潜在供应能力。从表2 可知，桃江县毛竹林土壤全钾含量在12.3～28.0 g/kg，平均为22.6 g/kg。这一数值与林丽钦等[11]研究结果接近，而低于黄承标等[16]研究结果，高于罗治建等[8]、徐秋芳等[10]、黄启堂等[15]、于正亮等[17]、周云娥等[18]和胡文杰等[20]研究结果。以全钾含量15 g/kg 作为土壤肥沃与贫瘠划分标准。从分析结果看，除HSG2 点外桃江县91.7%毛竹林土壤属于富钾状态，且西部8 点全钾含量极高，平均值达25.8 g/kg。尽管全钾能反映土壤钾素的总储量，但因其中90%～98%在相当长时间内是无效的，因此，全钾值不能用以指导施肥。

鲁如坤[21]认为，在作物生产中，土壤速效钾小于50 mg/kg 时，即说明土壤严重缺钾，罗治建等[8]认为宜以75 mg/kg 作为毛竹林土壤速效钾缺乏的临界值。从表2 可知，桃江县毛竹林土壤速效钾含量在54.3～101.1 mg/kg，平均为85.6 mg/kg。这一数值与黄启堂等[15]和高志勤[22]的结果接近，高于毛朝明等[7]和罗治建等[8]研究结果，低于林丽钦等[11]和胡文杰等[20]研究结果。除西部的WT2、MJT1、STJ 及LCD这4 个点速效钾含量低于75 mg/kg 外，其他8 个点的速效钾含量均在90 mg/kg 以上，占66.7%，说明桃江县毛竹林土壤速效钾属于肥沃水平。

从试验结果分析得出，桃江县土壤pH 值已不适宜毛竹林生长。土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷、速效磷分别属于轻度贫瘠、中度贫瘠、轻度贫瘠、中度贫瘠和严重贫瘠水平，而土壤全钾和速效钾含量属于肥沃水平；且东部地区土壤pH 值、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾含量均高于西部地区，说明东部地区毛竹林土壤肥力水平高于西部地区。