高志勤 虞如坤

(1 寧波城市職業(yè)技術(shù)學(xué)院景觀生態(tài)學(xué)院 浙江寧波 315100；2 寧波市奉化銀龍竹筍專業(yè)合作社 浙江奉化 315502)

林地土壤養(yǎng)分狀況及其有效性供給是生產(chǎn)力形成的物質(zhì)基礎(chǔ)和先決條件,在人工經(jīng)營措施條件下,土壤有效養(yǎng)分受施肥、耕作方式和作物生長利用等多種因素影響[1]。土壤養(yǎng)分中的氮、磷與鉀是土壤中最為活躍的養(yǎng)分,其數(shù)量、有效形態(tài)與施肥投入種類及其用量密切相關(guān)[2]。曾希柏等[3]研究了稻田不同耕作制下土壤有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀元素的變化,揭示了連作稻田的肥力演變特征。在林木生長期內(nèi),分析施肥與林地養(yǎng)分?jǐn)?shù)量及其有效供給狀態(tài)的關(guān)系,對于評估施肥效應(yīng)及肥力具有指示意義。

雷竹 (Phyllostachys praecox) 是華東地區(qū),尤其是浙江、安徽、福建、江西等省最重要的經(jīng)濟(jì)竹種,也是近年來快速發(fā)展的綠色健康森林食品(蔬菜類)。由于雷竹筍味道鮮美、營養(yǎng)價值全面,且具有良好的保健功能,因而成為竹產(chǎn)區(qū)農(nóng)村重點(diǎn)發(fā)展的對象。2017 年浙江省雷竹栽培面積約5.66 萬hm2,年綜合產(chǎn)值達(dá)到21.3 億元[4]。因此,發(fā)展雷竹種植,經(jīng)濟(jì)效益可觀。

然而,近年來由于連續(xù)高強(qiáng)度經(jīng)營雷竹而導(dǎo)致的土壤養(yǎng)分匱乏、土壤質(zhì)量下降問題,使得雷竹筍產(chǎn)量和林地生產(chǎn)力出現(xiàn)較大波動,迫切需要解決雷竹集約經(jīng)營下土壤肥力的合理補(bǔ)充問題。本文以浙江省寧波市集約經(jīng)營的雷竹林為對象,研究了腐熟的鴨糞、杏鮑菇渣、豬糞3 種有機(jī)肥對竹林土壤有效養(yǎng)分的影響,旨在為優(yōu)化雷竹覆蓋栽培方式提供技術(shù)支持。

1 試驗地概況

試驗地點(diǎn)位于浙江省寧波市奉化區(qū)畸山村和康嶺村,地理坐標(biāo)為118°21′—118°22′E,27°42′—27°43′N,海拔48～155 m。氣候?qū)儆谥衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,年均氣溫17.42 ℃,年平均降水量1 324 mm。土壤是砂巖發(fā)育的水稻土土類,泥沙田土屬,母質(zhì)為沖積物發(fā)育而成,土壤質(zhì)地是粉沙壤質(zhì),表土層水浸pH 值為5.8～6.1。土壤有機(jī)質(zhì)含量為25.31～32.16 g/kg,全氮含量為3.25～3.87 g/kg,全磷含量 (P2O5) 4.32～4.68 g/kg,全鉀含量(K2O) 35.44～37.13 g/kg[5]。

2 材料與方法

2.1 樣地設(shè)置

試驗于2018—2020 年進(jìn)行。選擇立地條件和管理措施基本一致的雷竹純林設(shè)置試驗樣地,試驗設(shè)置3 種有機(jī)肥處理:鴨糞、杏鮑菇渣、豬糞。每種處理設(shè)置3 塊樣地,共計9 塊樣地:施用鴨糞雷竹林,樣地編號為1—3；施用杏鮑菇渣雷竹林,樣地編號為4—6；施用豬糞雷竹林,樣地編號為7—9。以常規(guī)栽培不覆蓋的雷竹林作為對照。

于2018 年9 月上旬對各樣地進(jìn)行淺耕,耕墾深度為0～20 cm,10 月上旬對樣地中的3 度立竹進(jìn)行擇伐。2019 年5 月上旬,各樣地分別施入土雜肥16 875.0 kg/hm2、氮磷鉀復(fù)合肥1 500.0 kg/hm2；9 月份施入碳酸氫銨折合標(biāo)氮453.5 kg/hm2、過磷酸鈣875.1 kg/hm2。2019 年11 月下旬,根據(jù)試驗設(shè)計對各樣地分別施入經(jīng)發(fā)酵的鴨糞肥、杏鮑菇渣肥、豬糞肥,3 種有機(jī)肥的施用量均為37 500.0 kg/hm2。各樣地的基本情況見表1。

表1 樣地基本情況Tab.1 Basic information of experimental stands

2.2 土壤樣品采集

2020 年根據(jù)雷竹生長規(guī)律,分別于3 月12 日(春季)、7 月15 日(夏季)、9 月27 日(秋季)、12 月11 日(冬季) 4 個時間節(jié)點(diǎn)采集林地土壤樣品。在各樣地中隨機(jī)布點(diǎn)采集0～20 cm 土層的土樣,當(dāng)天帶回實(shí)驗室,剔除植物根系、枝條和礫石后,自然風(fēng)干半個月,研磨過篩[6],裝入密封袋,記錄樣品信息,核對采樣點(diǎn)和具體時間,以備土壤養(yǎng)分測定。

2.3 土壤養(yǎng)分測定方法

土壤測定分析的指標(biāo)包括容重、含水率、水解氮含量、速效磷含量、速效鉀含量。土壤容重采用環(huán)刀法測定,含水率采用烘干測定法[7]；土壤水解氮采用堿解擴(kuò)散法測定,速效磷測定采用Bray-Ⅰ法測定[8],速效鉀采用乙酸銨浸提原子吸收光譜法測定。

2.4 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS18.0 軟件分析,用單因素方差分析和Duncan 多重比較分析不同處理之間的差異顯著性。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同施肥處理的土壤水解氮含量

耕作層(0～20 cm) 是竹鞭、根分布集中的區(qū)域,也是養(yǎng)分含量較高的土層。耕作層土壤水解性氮是有機(jī)氮轉(zhuǎn)換分解的有效形態(tài),其含量能反映土壤近期內(nèi)的氮素供應(yīng)狀況。分析結(jié)果顯示(圖1),各處理樣地土壤水解性氮含量隨季節(jié)的變化表現(xiàn)為:施用鴨糞肥與豬糞肥的樣地均呈現(xiàn)春季至秋季明顯下降、冬季明顯回升的態(tài)勢；而施用杏鮑菇渣肥的樣地則表現(xiàn)為春季至夏季略升、夏秋季快速下降、秋冬季有所回升的趨勢,但是冬季回升的幅度小于施用鴨糞、豬糞肥的樣地；與未施肥的對照樣地相比,施入有機(jī)肥后土壤水解氮的季節(jié)變化幅度明顯增大,這一結(jié)論與徐秋芳等[9]的研究結(jié)果類似。施用不同類型的有機(jī)肥呈現(xiàn)的土壤水解性氮含量隨季節(jié)變化的差異可能與不同物料分解產(chǎn)生的土壤熱量效應(yīng)不同有關(guān)[10]。方差分析表明,土壤水解氮含量在不同施肥處理間差異不顯著,而在季節(jié)間的差異則達(dá)顯著水平(P＜0.05)。土壤水解氮含量的全年變化基本表現(xiàn)為春季最高、秋季最低、夏季高于冬季的規(guī)律。

圖1 不同施肥處理的雷竹林土壤水解氮含量季節(jié)動態(tài)Fig.1 Seasonal dynamics of soil hydrolytic nitrogen content of Lei bamboo stands with different fertilization treatments

3.2 不同施肥處理的土壤速效磷含量

分析結(jié)果顯示(圖2),各處理樣地土壤速效磷含量隨季節(jié)的變化表現(xiàn)為:施用鴨糞、豬糞肥的樣地春季至秋季逐步升高,之后開始降低,但冬季土壤速效磷含量仍高于春季,且2 種施肥樣地4 個季節(jié)均顯著高于對照,表明這2 種有機(jī)肥增熱釋磷的特點(diǎn)較為一致；施用杏鮑菇渣肥的樣地呈現(xiàn)出春季至冬季逐步降低的變化趨勢,原因可能為杏鮑菇渣肥于初冬11 月下旬施用后,在覆蓋條件下林地增溫加快,微生物分解促進(jìn)了磷素的釋放,使得春季磷素含量最高,冬季出筍結(jié)束后,在4 月下旬移除覆蓋材料,磷素釋放量減少,而且菇渣分解快,至秋季和初冬,土壤速效磷含量降低至最低水平。此外,不同類型有機(jī)肥增加土壤磷元素的效果也不同,鴨糞肥效果相對較優(yōu),而杏鮑菇渣肥效果較差,這與牛濤等[11]對棗樹的研究結(jié)果類似。經(jīng)方差分析表明,鴨糞肥、豬糞肥間對于土壤速效磷的影響效果差異不顯著,且均顯著優(yōu)于對照地(P＜0.05),而與杏鮑菇渣肥間的差異達(dá)顯著水平(P＜0.05)。

圖2 不同施肥處理的雷竹林地速效磷含量季節(jié)動態(tài)Fig.2 Seasonal dynamics of soil available phosphorus content of Lei bamboo stands with different fertilization treatments

3.3 不同施肥處理的土壤速效鉀含量

從各處理樣地土壤速效鉀含量隨季節(jié)變化的分析結(jié)果看(圖3):施用杏鮑菇渣肥與豬糞肥的樣地其變化趨勢基本一致,均表現(xiàn)為春季至秋季逐步下降,至冬季又有所回升,且前者下降的幅度和回升的幅度都大于后者；施用鴨糞肥的樣地土壤速效鉀含量的變化趨勢為從春季至夏季以及秋季至冬季等2 個階段均有略微下降,分別下降了12.48%和3.73%,而夏季至秋季階段則明顯增加,增加了35.47%。方差分析結(jié)果表明,杏鮑菇渣肥對土壤速效鉀含量的影響與對照間差異達(dá)極顯著水平(P＜0.01),豬糞肥與對照間差異達(dá)顯著水平(P＜0.05),而鴨糞肥與對照間差異不顯著。

圖3 不同施肥處理的雷竹林地速效鉀含量季節(jié)動態(tài)Fig.3 Seasonal dynamics of soil available potassium content of Lei bamboo stands with different fertilization treatments

3.4 不同施肥處理的土壤性質(zhì)及冬筍產(chǎn)量

土壤養(yǎng)分狀況的優(yōu)劣包括2 個方面:具體養(yǎng)分種類的含量,對應(yīng)養(yǎng)分的總貯存量。養(yǎng)分狀況與施肥投入密切關(guān)聯(lián),也與土壤基本物理性質(zhì)尤其是土壤結(jié)構(gòu)性具有很大關(guān)系[12]。以全年4 個時期測定的土壤養(yǎng)分平均值作為衡量全年養(yǎng)分總體狀況的指標(biāo)(表2),從中可以看出,不同施肥處理的樣地,土壤水解氮、速效磷的貯量以豬糞最高,鴨糞次之,杏鮑菇渣最低；速效鉀貯量以豬糞肥最高,杏鮑菇渣肥次之,鴨糞肥最低。施用杏鮑菇渣肥后土壤速效養(yǎng)分平均貯量低于對照,施用鴨糞肥、杏鮑菇渣肥后,速效鉀貯量也低于對照。因此,不同有機(jī)肥類型對土壤氮、磷和鉀有效養(yǎng)分累積量的影響存在差異,這可能與有機(jī)肥分解釋放養(yǎng)分的特點(diǎn)不同密切相關(guān),也與土壤微生物分解養(yǎng)分的能力有關(guān)。杏鮑菇渣肥配施其他肥料后,雖然縮短了出筍時間,增加了鮮筍產(chǎn)量,有利于土壤氮素積累,但是不利于磷、鉀養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化積累,相反豬糞、鴨糞配合無機(jī)肥料施用其養(yǎng)分蓄存效果相對較好。就土壤結(jié)構(gòu)而言,施肥處理的土壤容重均小于對照,表明施用有機(jī)肥能夠改良土壤結(jié)構(gòu)。

表2 不同施肥處理對土壤性質(zhì)及冬筍生產(chǎn)的影響Tab.2 Effects of different fertilization treatments on soil properties and winter bamboo shoot production

3.5 土壤養(yǎng)分狀況與鮮筍產(chǎn)量的相關(guān)性

竹子在生長過程中需要充足且全面的養(yǎng)分,施肥補(bǔ)充了土壤中的氮、磷、鉀元素含量,提高了竹子發(fā)筍能力和鮮筍產(chǎn)量[13]。氮素作為竹子生長最重要的養(yǎng)分元素,在光合作用和生物形態(tài)建成方面具有重要作用,氮素缺乏會直接導(dǎo)致產(chǎn)量減少。以施用鮑菇渣肥的樣地為例,對全年平均水解氮含量與當(dāng)年冬筍產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果顯示(圖4),鮮筍產(chǎn)量與土壤水解氮含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系,復(fù)相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.724,在精度要求不高時,可以運(yùn)用該方程對冬筍產(chǎn)量進(jìn)行預(yù)測。

圖4 土壤水解氮含量與雷竹鮮筍產(chǎn)量的相關(guān)性Fig.4 Correlation between soil hydrolytic nitrogen content and fresh shoot yield of Lei bamboo

4 結(jié)論與討論

無機(jī)肥配合不同類型的有機(jī)肥料,對雷竹林土壤養(yǎng)分含量及冬筍產(chǎn)量會產(chǎn)生不同的影響。杏鮑菇是市場暢銷的優(yōu)質(zhì)菌菇,近年來很多農(nóng)業(yè)企業(yè)擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,然而如何利用杏鮑菇加工制作后的剩余渣料成為難題。在剩余渣料中木質(zhì)素、粗細(xì)纖維、菌糠木質(zhì)素含量較高,通過生物二次發(fā)酵后可用作有機(jī)肥使用。本研究表明,將經(jīng)腐熟的杏鮑菇渣及當(dāng)?shù)仄毡槭┯玫镍喖S肥和豬糞肥作為有機(jī)肥,配合其他無機(jī)復(fù)合肥、尿素和碳酸氫銨等施入雷竹林地,可有效改善土壤結(jié)構(gòu)、提高土壤有效養(yǎng)分含量,增加筍產(chǎn)量。施用杏鮑菇渣、鴨糞和豬糞3 種有機(jī)肥的土壤有效養(yǎng)分的季節(jié)動態(tài)存在差異,水解氮、速效磷、速效鉀含量總體上表現(xiàn)出春季最高、夏季一般、而秋冬兩季較低的變化規(guī)律,這與土壤溫度的變化直接相關(guān)；不同有機(jī)肥類型對土壤氮、磷、鉀等養(yǎng)分的改善效果存在著時間上的差異。

本研究的3 種有機(jī)肥對耕作層(0～20 cm)土壤水解氮、速效磷、速效鉀儲量的影響,均以施用豬糞肥配施的為最高,施用杏鮑菇渣肥的只有速效鉀儲量高于鴨糞肥,其他均低于鴨糞肥。因此,當(dāng)雷竹林地施用杏鮑菇渣肥時,可以增加鴨糞或豬糞有機(jī)肥用量配比,以提高改善養(yǎng)分有效性的實(shí)際效果。

由于雷竹生長的特殊性,試驗觀察的時間需要進(jìn)一步延長[14]。有機(jī)肥源、用量以及施用時間的差異,都會對土壤養(yǎng)分本底造成不可忽視的影響,尤其是多元復(fù)合肥中磷素在土壤中具有累積效果滯后的作用,試驗僅依據(jù)1 年的施肥效果分析的養(yǎng)分差異和變動,存在一定偏差。另外,針對每種肥料類型,僅選擇3 塊樣地的平均值來表征養(yǎng)分參數(shù),重復(fù)數(shù)不夠。因而,為了全面揭示肥料投入、耕墾方式對于雷竹林土壤養(yǎng)分的影響規(guī)律,有必要建立固定試驗地,以便按照施肥運(yùn)籌、耕作、林分撫育和采筍等綜合設(shè)計,開展長期生態(tài)定位研究,更好地服務(wù)于竹林生產(chǎn)與經(jīng)營。