張洋洋 鄧智文 榮俊冬 陳禮光 鄭郁善

(福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院 福州 350002)

中國(guó)竹類資源豐富，被譽(yù)為“竹子王國(guó)”。竹林是一種重要的森林資源，全國(guó)竹林面積600余萬(wàn)hm2，其中毛竹林面積占竹林總面積的71.89%，廣泛分布于浙江、安徽、江西、湖南和福建等省[1]。毛竹(Phyllostachysedulis)為禾本科(Gramineae)竹亞科(Bambusoideae)剛竹屬(Phyllostachys)多年生喬木狀單軸散生竹種[2]，是我國(guó)竹類植物中分布范圍最廣、栽培面積最大、經(jīng)濟(jì)價(jià)值最高的筍材兩用竹種。毛竹具有生長(zhǎng)迅速、成材早、產(chǎn)量高、用途廣等特點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展。

在毛竹林經(jīng)營(yíng)過程中，每年都要伐竹、挖筍，帶走土壤中的大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，伐竹后殘留的竹兜和根系，腐爛分解慢，所含的養(yǎng)分大多為暫不可用狀態(tài)[3]，且毛竹枯枝落葉量較少，難以及時(shí)補(bǔ)充土壤損失的養(yǎng)分。據(jù)西野寬[4]測(cè)算，每生產(chǎn)1 000 kg毛竹筍，將帶走氮素30～35 kg、磷酸15～20 kg、鉀素20～25 kg。施肥是補(bǔ)充林地養(yǎng)分、提高毛竹林效益的有效手段。本文綜述了國(guó)內(nèi)外毛竹施肥研究的進(jìn)展，分析了毛竹林施肥中存在的問題，為毛竹林科學(xué)施肥提出了建議。

1 毛竹施肥的發(fā)展歷程

我國(guó)在毛竹施肥的發(fā)展中經(jīng)歷了從經(jīng)驗(yàn)施肥到科學(xué)施肥的過程。20世紀(jì)70年代，隨著竹筍、竹材需求量不斷增加，促使竹筍豐產(chǎn)技術(shù)研究開始起步，毛竹施肥研究受到關(guān)注[5]；80年代，施肥研究普遍開展，產(chǎn)生了大量竹林培育、竹林施肥的論著、論文，使得我國(guó)在毛竹施肥管理方面領(lǐng)先世界，毛竹專用復(fù)合肥[6]、硅肥[7]、配方施肥[8]逐步得到應(yīng)用，但由于我國(guó)地形復(fù)雜，各地氣候、土壤條件差異較大，施肥的配方和所取得的效應(yīng)在各地表現(xiàn)不盡相同；90年代以后，毛竹林施肥研究進(jìn)入發(fā)展實(shí)踐時(shí)期，毛竹定向培育、豐產(chǎn)栽培、高效經(jīng)營(yíng)技術(shù)廣泛應(yīng)用，專用肥、復(fù)混肥、微肥等不同種類的肥料和一些先進(jìn)的施肥方法被陸續(xù)采用。

2 毛竹施肥研究的主要內(nèi)容

毛竹施肥是通過補(bǔ)充林地土壤缺乏的營(yíng)養(yǎng)元素，建立新的土壤養(yǎng)分平衡，使毛竹林生長(zhǎng)更好更快。毛竹的筍、鞭、竹是一個(gè)有機(jī)整體，它們營(yíng)養(yǎng)互通，相互影響，相互制約，要使毛竹筍、材產(chǎn)量都增加，必須進(jìn)行合理施肥[9]。世界化肥協(xié)會(huì)(WFA)提出了施肥的“4R”原則[10]，即：right product(選用正確的化肥)、right time(在正確的時(shí)間施用)、right rate(施用量和配比正確)和right placement(施用區(qū)位方式正確)。毛竹施肥研究的內(nèi)容主要集中在確定施肥量、肥料種類和施肥方式3個(gè)方面。

2.1 施肥計(jì)量

科學(xué)確定施肥量以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，是毛竹林施肥的基礎(chǔ)。在毛竹林施肥計(jì)量方式上，主要有經(jīng)驗(yàn)定肥、肥料效應(yīng)定肥、營(yíng)養(yǎng)診斷施肥和配方施肥等4種。

2.1.1 經(jīng)驗(yàn)定肥

林農(nóng)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)毛竹林進(jìn)行單一施肥，該方法有一定的事實(shí)依據(jù)和可操作性，但由于對(duì)于施肥量、施肥種類、施肥時(shí)間等缺乏科學(xué)指導(dǎo)，往往會(huì)出現(xiàn)施肥量不足、施肥過量、偏施單一肥料的問題，甚至?xí)斐森h(huán)境污染[1,3]。

2.1.2 肥料效應(yīng)函數(shù)法施肥

肥料施用量對(duì)產(chǎn)量的影響，稱為肥料效應(yīng)。通過建立產(chǎn)量和施肥量之間的效應(yīng)方程，可計(jì)算出各種肥料的最高施用量、最佳施用量和最大利潤(rùn)率施用量[1,3]。有學(xué)者采用四因素二次回歸最優(yōu)設(shè)計(jì)，建立了毛竹林地氮、磷、鉀施肥及留竹密度與毛竹林竹材產(chǎn)量間的回歸模型，同時(shí)建立了施肥和留養(yǎng)立竹的經(jīng)濟(jì)效益方程，得出毛竹林優(yōu)化施肥方案[11-12]。

2.1.3 營(yíng)養(yǎng)診斷施肥

1973年Beaufils[13]首先提出作物營(yíng)養(yǎng)診斷施肥綜合法，又稱DRIS法，是以作物豐產(chǎn)時(shí)營(yíng)養(yǎng)元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)間最適比例為基礎(chǔ)來診斷營(yíng)養(yǎng)元素豐缺的一種方法[14]。其診斷方法有多種，目前常用的方法包括DRIS法、臨界濃度值法、矢量診斷法、葉綠素儀快速診斷法。洪順山等[15]通過研究毛竹葉營(yíng)養(yǎng)診斷，認(rèn)為DRIS法可以對(duì)毛竹的營(yíng)養(yǎng)平衡狀況和對(duì)氮、磷、鉀、硅等元素的需求順序做出判斷，但養(yǎng)分不足或過量也會(huì)導(dǎo)致誤診，建議DRIS法和臨界值法結(jié)合使用。張文元[16]分析了毛竹實(shí)生苗苗期施肥效應(yīng)，建立了DRIS營(yíng)養(yǎng)診斷方法，為毛竹苗期營(yíng)養(yǎng)管理提供了理論依據(jù)。幸瀟瀟[17]對(duì)黃竹林葉片養(yǎng)分診斷法進(jìn)行了系統(tǒng)研究，得出了DRIS診斷參數(shù)，利用DRIS養(yǎng)分指數(shù)的計(jì)算公式計(jì)算出黃竹林樣地氮、磷、鉀的指數(shù)，分析得出了各養(yǎng)分含量的需肥順序。

2.1.4 配方施肥

配方施肥是以作物營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)需求為前提，以土壤供肥性能和肥料效應(yīng)為依據(jù)的一種科學(xué)施肥技術(shù)。最常見的配方施肥方法是平衡施肥法和測(cè)土施肥法。毛竹林配方施肥研究開始于20世紀(jì)80年代，配方施肥效果除與肥料種類及配方比例直接有關(guān)外，還受竹林土壤、氣候、竹林密度以及栽培管理措施等許多因子的影響。洪順山[7]以浙江安吉和福建沙縣的毛竹林為研究對(duì)象，得出施肥三要素的重要性順序?yàn)榈?磷>鉀，最適用量為氮肥6.9 kg/667 m2、磷肥(P2O5)4.2 kg/667 m2、鉀肥(K2O)2.7 kg/667 m2。

平衡施肥可以顯著降低肥料的浪費(fèi)，提高竹林經(jīng)濟(jì)效益。胡東南等[9]對(duì)毛竹筍材兩用林開展了平衡施肥研究，認(rèn)為當(dāng)?shù)?、磷、鉀比例?∶0.3∶0.22和1∶0.68∶0.98時(shí)能更有效地促進(jìn)毛竹筍、材的生長(zhǎng)。郭曉敏等[18]研究表明，平衡施肥能顯著提高毛竹胸徑和竹筍營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，其中氮、磷、鉀配比為1∶0.3∶0.43時(shí)經(jīng)營(yíng)毛竹林的經(jīng)濟(jì)效益最高。

測(cè)土施肥是指通過測(cè)定土壤養(yǎng)分，根據(jù)作物需要確定施用化肥的種類和用量，以保障毛竹林的高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)[19]。王宏[1]研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照相比，實(shí)施測(cè)土推薦施肥雖然投入增加66.2%，但產(chǎn)值增加99.23%，說明測(cè)土推薦施肥能顯著提高經(jīng)濟(jì)收益。目前，測(cè)土施肥仍面臨著操作復(fù)雜、成本高等問題[20]，簡(jiǎn)化操作，降低成本，實(shí)現(xiàn)即時(shí)測(cè)土、配方、施肥，提高林農(nóng)科學(xué)施肥的積極性，將是測(cè)土施肥的發(fā)展方向。

2.2 肥料種類

毛竹林施用肥料已從傳統(tǒng)單一的有機(jī)肥發(fā)展到目前擁有多種類型的肥料，包括微肥、生物菌肥、氮磷鉀復(fù)合肥等。

2.2.1 有機(jī)肥

有機(jī)肥主要有農(nóng)家肥、秸稈、綠肥、生物有機(jī)肥、生物炭等。馬金德等[21]研究顯示，黃腐酸鉀型豆粕有機(jī)肥對(duì)毛竹林的增產(chǎn)作用優(yōu)于洋豐復(fù)合肥和尿素，認(rèn)為黃腐酸鉀型豆粕有機(jī)肥擁有綠色、環(huán)保、廉價(jià)等特點(diǎn)，應(yīng)大力推廣。利用植物性原料經(jīng)發(fā)酵制備的精制有機(jī)肥(有機(jī)質(zhì)≥30%)能夠明顯提高毛竹林土壤肥力[22]，施用不同配比的竹炭有機(jī)肥能有效增加毛竹林新竹株數(shù)[23]。

2.2.2 微肥

微肥即含有微量元素的肥料，微量元素主要包括Fe、Zn、Cu、Mn、B、Mo等，是工業(yè)尾礦渣和化肥結(jié)合而生產(chǎn)成的一種新型復(fù)合型肥料。近幾年來，我國(guó)開展了大量毛竹專用礦渣肥的試驗(yàn)，目的是能滿足毛竹不同生長(zhǎng)階段所需要的養(yǎng)分，提高肥料利用率。張勇江[24]認(rèn)為，毛竹專用礦渣肥能顯著提高毛竹林產(chǎn)量與質(zhì)量，隨著施肥年份的增加，肥料肥效愈能顯現(xiàn)，說明礦渣肥具有緩釋化的特點(diǎn)。孟勇等[25]對(duì)毛竹竹腔施用不同配比的液態(tài)富硒肥，結(jié)果顯示富硒肥可明顯改善竹筍的氨基酸含量。

2.2.3 生物菌肥

生物菌肥指含有活微生物，并經(jīng)過微生物的特定作用為植物提供養(yǎng)分、調(diào)節(jié)植物生長(zhǎng)的特定制品。生物菌肥能釋放生長(zhǎng)激素并抑制有害微生物的形成，能夠促使植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收，可作為化學(xué)肥料的有益補(bǔ)充[26]。毛竹林施用EM有機(jī)生物肥后，土壤中的細(xì)菌、真菌數(shù)量和酶(過氧化氫酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶)活性極顯著高于不施肥的對(duì)照，而且提高了土壤的速效性養(yǎng)分含量[27]。薛磊等[28]研究發(fā)現(xiàn)，3年生鼓節(jié)竹施用生物菌肥后明顯促進(jìn)了發(fā)筍期株高、地徑生長(zhǎng)，并提高了發(fā)筍量。目前，國(guó)內(nèi)生物菌肥市場(chǎng)所使用的菌種已達(dá)到110多種。

2.2.4 氮磷鉀復(fù)合肥

氮磷鉀復(fù)合肥因具有養(yǎng)分含量高、搬運(yùn)方便、施用簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)逐漸成為主流的毛竹林肥料。復(fù)合肥中氮磷鉀配比不同對(duì)毛竹林的作用效果也不同。洪順山[7]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)?、磷、鉀的配比?∶0.6∶0.4時(shí)，肥料投資與收益最佳。黃當(dāng)亮[29]認(rèn)為，當(dāng)?shù)?、磷、鉀的配比?∶1∶1時(shí)毛竹發(fā)筍量最多。胡冬南等[9]認(rèn)為，當(dāng)?shù)⒘?、鉀的配比?∶0.68∶0.98時(shí)，對(duì)竹徑增粗和枝下高增高作用最佳；當(dāng)配比為1∶0.3∶0.22時(shí)，對(duì)毛竹的出筍數(shù)和新竹數(shù)作用最佳，且能促進(jìn)竹徑增粗和提早出筍。胡亮等[30]研究發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀配比為3∶5∶1時(shí)，胸徑增長(zhǎng)量最大，是對(duì)照的26倍。受試驗(yàn)樣地的地理位置、土壤性質(zhì)、立地條件等多種因素的影響，氮磷鉀復(fù)合肥對(duì)毛竹林的影響也不同。

2.3 施肥技術(shù)

施肥計(jì)量方法與配方比例只是確定了經(jīng)濟(jì)的施肥量，但要使毛竹更好、更快地吸收肥料養(yǎng)分，必須選擇合適的施肥技術(shù)，才能使肥料發(fā)揮最好的效果。毛竹肥效較好的施肥方法有竹蔸施肥法與注射施肥法。

2.3.1 竹蔸施肥

竹蔸施肥法是用鋼釬等器具打通竹蔸內(nèi)腔各節(jié)隔，直至底部，再將肥料施入竹蔸內(nèi)。在伐樁內(nèi)施放尿素、碳酸氫銨等肥料后，伐樁腐爛速度可提高3倍以上[31]，同時(shí)又不傷竹鞭，提高了肥料的利用率。眾多研究均證實(shí)了毛竹伐樁內(nèi)施肥的優(yōu)越性[32-34]。陳伯涵[35]對(duì)比了竹蔸施肥、溝施和撒施等施肥方式，發(fā)現(xiàn)竹蔸施肥肥料損失少，輸送快，并能加速竹蔸腐爛。

2.3.2 注射法施肥

利用特種注射器向竹子體內(nèi)注入肥料或其它生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑，通過竹子自身的循環(huán)系統(tǒng)將養(yǎng)分運(yùn)送到竹子的各個(gè)器官[36]。裘福庚[37]早在20世紀(jì)70年代就發(fā)現(xiàn)毛竹腔壁具有滲透性，可用于微量元素的補(bǔ)給，該發(fā)現(xiàn)為以后竹腔施肥的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。楊慧英等[38]對(duì)比了毛竹竹腔施肥與伐樁施肥對(duì)于促進(jìn)毛竹生長(zhǎng)的效果，證明前者優(yōu)于后者；王宗星等[39]在毛竹材用林中對(duì)比了竹腔施肥和土壤施肥的效果，結(jié)果表明竹腔施肥在竹材產(chǎn)量和竹材效益上優(yōu)于土壤施肥，產(chǎn)出投入比達(dá)18.4，肥效更顯著。程平等[40]通過竹腔施用毛竹增產(chǎn)劑，結(jié)果顯示施肥提高了竹筍中游離氨基酸、總黃酮、可溶性固形物和維生素C的含量。

3 毛竹林施肥存在的問題與對(duì)策

3.1 存在問題

1) 施肥盲目。在高度集約經(jīng)營(yíng)的竹林中，林農(nóng)為了追求最大的短期效益，往往施肥過量，加之深翻墾復(fù)等措施，破壞了土壤養(yǎng)分平衡，從而導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)退化。因此，毛竹林施肥不能盲目多施，否則肥料損失多，肥料利用率低[41]。

2) 環(huán)境污染?；实氖┯脮?huì)對(duì)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境造成了一定的負(fù)面影響。據(jù)Science雜志報(bào)道，我國(guó)是全球化肥消耗量最多的國(guó)家，每年消費(fèi)世界化肥產(chǎn)量的36%[42]。不合理的施肥，加速了土壤板結(jié)與污染，進(jìn)而導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降與結(jié)構(gòu)退化，肥料的流失也會(huì)造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化，引發(fā)一系列的環(huán)境問題。

3.2 對(duì)策

1) 科學(xué)平衡施肥。科學(xué)平衡施肥是毛竹林獲得高產(chǎn)、高效的重要保證。黃當(dāng)亮[29]指出，毛竹施肥必須注重科學(xué)合理，切勿盲目過量，否則會(huì)產(chǎn)生肥料毒害作用，使竹林減產(chǎn)，這與陳倫壽[43]的“獲得最高產(chǎn)量的施肥量并不是經(jīng)濟(jì)最佳施肥量”的結(jié)論一致，即“報(bào)酬遞減律”。科學(xué)施肥能在同樣施肥量的情況下，可做到提高產(chǎn)量與質(zhì)量和降低成本的統(tǒng)一。

2) 提高毛竹經(jīng)營(yíng)綜合效益。施肥與竹林結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量、品質(zhì)、成本、土壤培肥、污染等因素密切相關(guān)，所以毛竹林施肥不能僅考慮經(jīng)濟(jì)效益，也應(yīng)考慮生態(tài)效益和社會(huì)效益，以最佳的綜合效益為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“生態(tài)平衡施肥”[44]。

3) 促進(jìn)毛竹林健康可持續(xù)經(jīng)營(yíng)。在科學(xué)理論指導(dǎo)下，推廣生態(tài)施肥等關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)，研發(fā)適合不同立地條件、經(jīng)營(yíng)類型的毛竹林可持續(xù)管理技術(shù)和模式；集成創(chuàng)新毛竹林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)技術(shù)體系，維持毛竹林生產(chǎn)力、更新能力和活力。在當(dāng)前建設(shè)“生態(tài)文明”和踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的大背景下，應(yīng)研發(fā)經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益兼顧的竹林高產(chǎn)低耗經(jīng)營(yíng)技術(shù)，有效解決竹林經(jīng)營(yíng)中經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生態(tài)功能不能兼顧的難題[45]。