浙江平阳县典型绿竹林土壤质量分析

邱金莲，王 刚，郭明阳，史文辉，应叶青

(浙江农林大学林业与生物技术学院 省部共建亚热带森林培育国家重点实验室，浙江 杭州311300)

绿竹(Dendrocalamopsisoldhami)属禾本科竹亚科绿竹属丛生型竹类植物，主要分布于中国南部地区如福建、浙江南部、广东、广西等地[1-2]，绿竹长速快，育林后可每年持续孽生鲜笋新竹，是我国重要的森林资源和山区经济的重要支柱，同时具有重要的经济和生态价值[3-5]。绿竹笋形似马蹄，故俗称“马蹄笋”。绿竹出笋集中、产量高、笋体大，味美鲜甜，是一种价值很高的天然保健食品[6]，被认为是21世纪具有发展潜力的新型膳食纤维资源之一[7]。

土壤作为陆生植物生活的重要基质，能为植物提供营养物质，稳定其正常生长[8-9]，植物生长所需养分和水分资源大多通过根部从土壤吸收，直接或间接影响植物的生长和农林产品的品质[10]。土壤与植物相互促进、相互制约，土壤和植被的单方面变化或系统演变均可能促进或阻碍植物个体生长，植物从土壤中获取资源的同时，也将部分养分通过凋落物的形式转移到土壤中，从而增加土壤养分，改变土壤的物理或化学条件，继而反作用于植物生长[11-12]。此外，土壤的物理、化学等特性会导致植物生物量的积累、产量和品质相关的一系列生理、生物和化学变化[13]。

平阳县是浙江最主要的绿竹产区之一，产量高、效益好。绿竹林土壤养分状况呈现区域性特征，需要掌握土壤肥力状况，才能有效指导绿竹林土壤养分管理。因此，通过典型样地调查和主成分分析法研究浙江平阳县绿竹林土壤肥力水平，以竹林土壤物理、化学性质以及土壤酶活性为核心，选取能反映土壤肥力质量特性的定量因子，通过室外采样及室内样品分析，旨在了解当地绿竹林土壤肥力状况，为提高绿竹土壤生产力及合理施肥提供理论参考。

1 试验地概况

在浙江省温州市平阳县选取具有典型区域差异的绿竹林样地进行调查研究，样地编号分别为S1-S7；该区域位于浙江省东南沿海地区，属中亚热带海洋性季风气候，全年雨水光照充足，气候温暖湿润，年平均气温18℃，年平均降水量1 550～1 700 mm，以低山、丘陵和谷地为主。以上绿竹林研究区概况如表1所示。

2 研究方法

2.1 样品采集

实验分别在表1试验地内采用5点取样法采取土样，每样地3次重复，每取样点挖取一个剖面。采用环刀取样法取样，用于测定物理性质；此外，每个土层取1 kg鲜土样装于布袋带回土壤室内，自然风干后磨细过20目和100目筛用于化学性质分析；同时，取土壤新鲜样品快速过20目筛后装于离心管，放进液氮，带回实验室-80℃冰箱保存，用于铵态氮和硝态氮及酶活性测定。

表1 绿竹林研究区概况

2.2 指标测定

对于特定区域，由于考虑到土壤属性的时空变异性、数据获取的成本及各指标间的相关性等因素，根据刘世梁等[14]提出使用频率最高且具有稳定性的评价耕作土壤肥力的因子：有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、pH等。从众多因素中筛选出具有代表性、独立性、主导性的因子是定量准确评价土壤质量的关键。结合试验实际情况并考虑便于常规分析，选取了含水率、孔隙度、全氮、全磷、全钾、有机质、酸碱度、铵态氮、硝态氮、碱解氮、有效磷、速效钾、脲酶、酸性磷酸酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶共16个肥力因子作为主成分分析的评价指标。

土壤物理性质中含水率、孔隙度均用100 cm3环刀进行取样测定[15]。

化学性质参照森林土壤分析方法：样品经H2SO4-H2O2消煮完全后，采用凯氏定氮法测定全氮含量，钼锑抗比色法测定全磷含量，火焰光度计法测定全钾含量。采用高温外热重铬酸钾氧化容量法测定有机质含量，电位法(水土体积比2.5∶1)测定酸碱度，靛酚蓝比色法在波长625 nm处测定铵态氮。硝态氮采用硫酸钙饱和溶液浸提后，220 nm和250 nm双波长分光光度比色法进行测定；碱解氮采用碱解扩散法；有效磷经氟化铵浸提后采用钼锑抗比色法测定其含量；速效钾采用乙酸铵浸提火焰光度法测定；土壤脲酶、酸性磷酸酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性采用江苏菲亚生物科技有限公司ELISA试剂盒测定。

2.3 数据统计与分析

利用IBM SPSS Statistics 21.0(Inc.，Chicago，IL，美国)软件对实验数据进行统计分析，采用Pearson相关性分析方法构建土壤因子与竹笋指标之间的相关关系。通过单因素方差分析法(One-way ANOVA)分析不同林地之间的差异，并利用新复极差法(Duncan)进行多重比较。利用Origin 2018(Microcal Software Inc.，Northampton，MA，美国)作图，实验数据以“均数±标准差(M±SD)”表示。

3 结果与分析

3.1 土壤物理性质分析

通过对竹林地土壤物理性质进行测定发现，各样地间土壤物理性质均存在一定的差异性(表2)。土壤容重在1.37～1.51 g·cm-3之间，土层含水率在24.33%～27.67%之间，孔隙度在43.15%～48.08%之间。

表2 绿竹林土壤物理性质

3.2 土壤化学性质分析

对竹林地土壤化学性质进行测定结果显示，各样地间土壤化学性质均存在一定的差异性(表3)。土壤均为酸性，土壤有机质含量在6.86～12.75 g·kg-1之间，铵态氮含量在14.88～21.04 mg·kg-1之间，硝态氮含量在3.26～6.10 mg·kg-1之间。

表3 绿竹林地化学性质

不同绿竹林地土壤全量养分均存在一定的差异性，土壤全氮含量在1.09～2.29 g·kg-1之间，全磷含量在0.38～0.61 g·kg-1之间，全钾含量在21.74～34.41 g·kg-1之间(表4)。

不同绿竹林地土壤土壤碱解氮、有效磷和速效钾含量分别在100.98～119.60 mg·kg-1、2.25～4.94 mg·kg-1和150.56～213.56 mg·kg-1之间，其中速效养分碱解氮和速效钾具有显著差异，而有效磷含量差异程度较小(表5)。

3.3 土壤酶活性分析

各地绿竹林地土壤脲酶、酸性磷酸酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性分别在1 175.09～1 332.93 μg·d-1·g-1、6.93～9.22 mg·d-1·g-1、19.42～25.52 μg·d-1·g-1、21.66～28.85 μg·d-1·g-1之间，且不同林地间土壤脲酶、酸性磷酸酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶活性存在显著差异(表6)。

表6 绿竹林土壤酶活性

3.4 土壤因子主成分分析

由表7可知，绿竹林土壤前5个主分量累计方差贡献率达85.18%。绿竹林土壤中第1主分量反应原始数据信息的38.65%，特征值为6.57，其中pH、全氮、全磷、碱解氮、有效磷速效钾、硝酸还原酶的特征向量绝对值较大；第2主向量反应原始数据信息的22.50%，特征值为3.82，其中全钾、有机质、铵态氮。脲酶、亚硝酸还原酶的特征向量绝对值较大。第3主向量反应原始数据信息的10.34%，特征值为1.76，其中铵态氮、容重、脲酶的特征向量绝对值较大。第4主向量反应原始数据信息的7.80%，特征值为1.33，其中孔隙度、全钾、硝态氮的特征向量绝对值较大。第5主向量反应原始数据信息的5.89%，特征值为1.00，其中酸性磷酸酶的特征向量绝对值较大。

表7 绿竹林土壤因子主成成分分析

4 讨论与结论

土壤作为陆生植物生活的重要基质，是植物所需养分的直接载体和供体，能为植物提供营养物质，植物根系吸收土壤中的养分进而影响到植物的生长和营养积累[16]，进而使其正常生长[17]。同时，土壤也是生态系统中物质和能量交换的重要场所，植物和土壤之间发生一系列的交互作用，如根系的分解反馈、凋落物的分解等，进而直接或间接影响土壤性状[10]。在气候、降水大环境条件相似的情况下，林地土壤的理化因子、生物学活性等是影响植物品质优劣的重要因素，并且对植物产品的加工和利用等方面有着重要影响，最终决定其产品的使用价值和用途[18]。因此，实验通过对浙江平阳县绿竹林地土壤因子进行测定并用主成分分析，各林地土壤因子均存在显著差异。通过主成分分析发现，前5个主分量累计方差贡献率达85.18%。竹林土壤中特征向量绝对值较大的为土壤有机质、全量养分和速效养分。土壤有效养分是决定土壤肥力的基础，也是土壤供肥能力最重要的指标之一。笔者在主成分分析的基础上得出土壤有效养分含量是该地区绿竹土壤肥力最主要的限制性因素，土壤有机质在第2主成分的载荷较大，其含量也是竹林土壤肥力的重要指标。

从整体上来看，竹林土壤有效磷含量不足，这与毛竹林土壤中有效磷含量低相类似。其主要原因是浙江平阳处于亚热带地区其竹林土壤的速效磷含量极为缺乏。如果土壤养分投入不足或失衡都会对土壤肥力状况造成一定负面影响。当前，竹林肥料投入主要依靠化肥，而化肥在使用不当的情况下容易引起土壤养分不平衡和养分流失。建议日后多施农家肥，重视有机肥的施用，尤其应注重钙镁磷肥的施用，以便在中和土壤酸碱度的同时，提高土壤磷的有效性，改善土壤理化性状。在今后绿竹林经营中需不断加强土壤养分管理水平，根据绿竹生长需肥规律科学施肥，提高肥料利用率，避免竹林施肥造成的污染和土壤环境质量恶化。