肖淑媛，任開(kāi)格，王娟，沈健林，喻舞陽(yáng)，陳宗順，安顯鵬，劉學(xué)軍

（1. 益陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代農(nóng)業(yè)學(xué)院，湖南 益陽(yáng) 413055；2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京 100193；3. 中國(guó)科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

我國(guó)是世界竹業(yè)大國(guó)，竹資源豐富，是全球竹子分布的中心區(qū)和起源地之一。我國(guó)竹林主要集中在長(zhǎng)江以南地區(qū)，包括福建、江西、湖南、浙江、四川、湖北、安徽、貴州、廣東、廣西、云南等省份。竹筍和竹材是竹林的兩個(gè)主產(chǎn)品，竹筍因味道鮮美、營(yíng)養(yǎng)豐富已成為日常生活中常見(jiàn)的食材。竹筍通常屬于在自然環(huán)境下野生，20世紀(jì)90年代以來(lái)隨著人們對(duì)竹筍需求的加大和出口量的增多，通過(guò)施肥方式進(jìn)行竹筍的集約化生產(chǎn)現(xiàn)象越來(lái)越普遍。施肥帶來(lái)竹筍產(chǎn)量增長(zhǎng)和品質(zhì)提升的同時(shí)，也引起了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。當(dāng)前竹筍生產(chǎn)中，偏施化肥、過(guò)量施用氮肥等現(xiàn)象較普遍，這些不合理施肥措施對(duì)土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重?fù)p害，破壞了土壤理化性質(zhì)，加劇了土壤質(zhì)量退化，增加了土壤養(yǎng)分流失[1]、土壤酸化[2]和溫室氣體排放[3]。因此，分析施肥措施對(duì)竹筍生產(chǎn)的影響，探討不合理施肥帶來(lái)的土壤環(huán)境效應(yīng)，并提出竹林合理施肥對(duì)策，對(duì)竹筍產(chǎn)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要。

近年來(lái)，竹筍施肥方向研究較多聚焦于各種施肥種類對(duì)竹筍生長(zhǎng)指標(biāo)、產(chǎn)量變化和品質(zhì)改變等經(jīng)濟(jì)效益相關(guān)方面[4-5]。這些研究工作從肥料用量、肥料配方和肥料種類等方面對(duì)我國(guó)主要竹筍產(chǎn)區(qū)的施肥優(yōu)化、產(chǎn)量與品質(zhì)的提升提供了科學(xué)依據(jù)。然而，施肥措施如何影響竹林土壤質(zhì)量及對(duì)生態(tài)環(huán)境影響還尚不清楚，對(duì)已有研究結(jié)果缺乏系統(tǒng)性分析。本文系統(tǒng)總結(jié)了施肥種類及用量對(duì)竹筍生長(zhǎng)、產(chǎn)量和品質(zhì)變化的影響，不同施肥措施下土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)變化，以及施肥引起的竹林氮磷養(yǎng)分流失、土壤重金屬污染和溫室氣體排放增多等生態(tài)環(huán)境效應(yīng)問(wèn)題；并提出了竹林優(yōu)化施肥與土壤環(huán)境改良建議，以期為合理施肥提高竹筍產(chǎn)量和品質(zhì)、減少施肥產(chǎn)生的負(fù)面環(huán)境效應(yīng)提供科學(xué)參考。

1 施肥對(duì)竹筍生產(chǎn)的影響

1.1 施肥對(duì)竹筍生長(zhǎng)的影響

筍用竹種主要包括毛竹、早竹、麻竹和綠竹等，其中毛竹是我國(guó)人工竹林面積最大、用途最廣、開(kāi)發(fā)和研究最為深入的優(yōu)良經(jīng)濟(jì)竹種。毛竹林生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，常消耗大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且落葉枯枝量相對(duì)很少，歸還的養(yǎng)分含量不能滿足竹筍生長(zhǎng)需求，對(duì)產(chǎn)量造成消極影響。為此，我國(guó)竹林經(jīng)營(yíng)過(guò)程中，常采用施肥來(lái)提升林地土壤肥力，以提高林地生產(chǎn)力，促進(jìn)竹筍生長(zhǎng)及產(chǎn)量。

施肥對(duì)毛竹林分胸徑、立竹度、新竹數(shù)量等均有顯著影響，是提高毛竹林生產(chǎn)力的重要措施。由于新竹胸徑的變化反映了竹筍生長(zhǎng)情況，因此可以根據(jù)毛竹平均胸徑的變化幅度來(lái)分析施肥對(duì)竹筍生長(zhǎng)的影響。毛竹專用肥、配方施肥、有機(jī)肥和復(fù)合肥施用對(duì)毛竹平均胸徑的影響程度不同，施肥使得毛竹平均胸徑增大范圍在5.5%～33.3%之間（表1），均促進(jìn)了竹筍生長(zhǎng)。譚鋒和朱小眉[6]研究了竹筍生長(zhǎng)的施肥配方比，結(jié)果顯示，配方施肥處理下新竹平均胸徑顯著增大10.3%～18.3%，特別是N、P2O5和K2O施用量分別為82、61和84 kg/hm2時(shí)，新竹胸徑比不施肥對(duì)照增加了18.3%。連華萍[7]進(jìn)行了毛竹林N、P、K配方施肥試驗(yàn)，結(jié)果表明，當(dāng)N、P2O5和K2O施用量分別為248、54和81 kg/hm2時(shí)能較為有效地促進(jìn)新竹生長(zhǎng)，胸徑增長(zhǎng)率達(dá)14.1%。根據(jù)在浙江省遂昌縣開(kāi)展的氮素施肥對(duì)毛竹生產(chǎn)力與光合能力影響研究，氮肥施用能顯著促進(jìn)毛竹胸徑生長(zhǎng)，毛竹林氮肥施用水平以250kg/hm2為宜，新竹胸徑比對(duì)照增加了33.3%[8]。同時(shí)，隨著生物技術(shù)應(yīng)用的不斷完善，生物有機(jī)肥和專用肥較多地應(yīng)用在竹筍生長(zhǎng)培育方面。為研究三種不同竹類專用肥對(duì)毛竹生長(zhǎng)的影響，龍培仲等[9]開(kāi)展的施肥試驗(yàn)結(jié)果表明，毛竹增產(chǎn)劑、復(fù)合肥、生物有機(jī)肥與對(duì)照相比，成竹平均胸徑分別增加15.8%、12.1%和9.73%。李翀等[10]開(kāi)展的經(jīng)營(yíng)措施對(duì)毛竹林新竹發(fā)育質(zhì)量的影響研究發(fā)現(xiàn)，中等施肥（毛竹專用肥900 kg/hm2）中度采伐中密度留養(yǎng)更有利于新竹胸徑的增加，而大量施肥（毛竹專用肥1 800 kg/hm2）強(qiáng)度采伐低密度留養(yǎng)不利于新竹胸徑的增長(zhǎng)。而李寧等[11]開(kāi)展的施用毛竹專用肥肥效試驗(yàn)結(jié)果表明，毛竹專用肥和礦渣肥處理新竹胸徑顯著高于對(duì)照處理，以毛竹專用肥處理中新竹胸徑最大，相較于對(duì)照處理提高了12.0%?；诂F(xiàn)有研究結(jié)果可以看出，當(dāng)前各竹林產(chǎn)區(qū)氮磷鉀等養(yǎng)分投入量差別較大，對(duì)胸徑提升幅度變幅較大，投入產(chǎn)出比差別較大，這可能與不同地區(qū)竹筍生長(zhǎng)土壤及氣候條件，以及不同種類肥料的養(yǎng)分類型、氮磷鉀養(yǎng)分比例等均有所關(guān)系。因此，進(jìn)一步根據(jù)竹林土壤肥力特征、竹子養(yǎng)分需要規(guī)律對(duì)竹林養(yǎng)分投入進(jìn)行優(yōu)化仍十分必要。

表1 施肥對(duì)我國(guó)不同地區(qū)毛竹平均胸徑的影響Table 1 Effects of fertilization on the average diameter at breast height of moso bamboo in different areas of China

1.2 施肥對(duì)竹筍產(chǎn)量的影響

表2總結(jié)了近年來(lái)報(bào)道的各種施肥措施對(duì)竹筍產(chǎn)量的影響。可以看出，施肥對(duì)竹筍的增產(chǎn)效果非常明顯，與不施肥相比，竹筍產(chǎn)量增幅在56.0%～497%之間。譚鋒和朱小眉[6]研究結(jié)果顯示，N素施用量163 kg/hm2、P2O5施用量61 kg/hm2和K2O施用量42 kg/hm2時(shí)，竹筍增產(chǎn)率達(dá)到了56.0%。另有試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，N素施用量248 kg/hm2、P2O5施用量54 kg/hm2和K2O施用量81 kg/hm2時(shí)，竹筍增產(chǎn)率為243%[7]。結(jié)合已有試驗(yàn)表明，氮肥施用能顯著提高竹筍和竹材產(chǎn)量，并且250 kg/hm2與400 kg/hm2施肥水平之間的促進(jìn)效果無(wú)顯著性差異[8]，肥料中氮磷鉀養(yǎng)分投入量與出筍數(shù)等產(chǎn)量指標(biāo)存在顯著正相關(guān)[12]，進(jìn)而可以有效提升竹筍產(chǎn)量。肥料中一般包含竹筍發(fā)筍所需的各種營(yíng)養(yǎng)成分，如氮元素能夠提高竹筍的生長(zhǎng)速度，磷元素能夠保證竹筍的堅(jiān)韌程度，鉀元素能夠增強(qiáng)竹筍的抗病能力，鈣鐵錳等微量元素能夠有效降低空心率等。施加肥料后土壤中富含的營(yíng)養(yǎng)元素可被竹筍利用，促進(jìn)增產(chǎn)。施加肥料后土壤養(yǎng)分儲(chǔ)量增多，土壤質(zhì)量上升，充分改善林地營(yíng)養(yǎng)狀況，同時(shí)能夠?yàn)橹窆S發(fā)筍營(yíng)造良好的場(chǎng)所條件，保證竹筍產(chǎn)量的提高。從現(xiàn)有的研究來(lái)看，氮、磷和鉀肥用量并非越高增產(chǎn)幅度越大，各竹林產(chǎn)區(qū)宜根據(jù)土壤肥力特征和竹子養(yǎng)分需要特性制定合理施肥量，防止過(guò)量施肥。

表2 施肥對(duì)我國(guó)不同地區(qū)竹筍產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of fertilization on the yields of bamboo shoots in different areas of China

從施肥種類來(lái)看，目前竹林施用的肥料有專用肥、配方肥、復(fù)合肥、復(fù)混肥和生物肥等多個(gè)類別。廖署林等[4]研究表明，施加毛竹專用肥可以有效促進(jìn)竹筍產(chǎn)量提高，且隨著施肥量的增加，筍產(chǎn)量呈增大的趨勢(shì)，施肥后竹筍產(chǎn)量提升率可達(dá)360%。配方施肥對(duì)提高竹筍產(chǎn)量亦有很好效果，在立地條件和立竹結(jié)構(gòu)密度相同前提下，配方施肥后竹筍產(chǎn)量提高了56.0%～358%[5-7]。土壤養(yǎng)分總儲(chǔ)量過(guò)低或單一營(yíng)養(yǎng)元素匱乏等均可導(dǎo)致林地低產(chǎn)，對(duì)此施加復(fù)合肥可滿足竹子生長(zhǎng)需求，促進(jìn)竹筍產(chǎn)量提升，提高率分別可達(dá)265%～497%[5,8]。近年來(lái)，隨著生物技術(shù)的進(jìn)步和可持續(xù)發(fā)展理念不斷深入人心，生物有機(jī)肥的豐產(chǎn)效果愈加顯著。施用生物有機(jī)肥和竹林管護(hù)后，竹筍增產(chǎn)效果明顯，較對(duì)照區(qū)提升了254%[5]。從現(xiàn)有的研究來(lái)看，竹林施肥量，特別是氮肥用量仍較高，不同地區(qū)間以及不同施肥種類間氮磷鉀用量差別較大，開(kāi)展精準(zhǔn)施肥、高效施肥，減少肥料用量、提高養(yǎng)分利用率仍十分必要。

1.3 施肥對(duì)竹筍品質(zhì)的影響

竹筍品質(zhì)關(guān)乎竹筍的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、口感和食用價(jià)值等，因此竹筍品質(zhì)的提升至關(guān)重要。評(píng)價(jià)竹筍品質(zhì)優(yōu)劣的指標(biāo)有蛋白質(zhì)含量、總氨基酸態(tài)氮含量、硒含量、總糖含量和單寧含量。竹筍中含有單寧量越低和蛋白質(zhì)含量、總氨基酸態(tài)氮量、硒含量、總糖量越高，則其品質(zhì)越精良。一切生物所必須的基礎(chǔ)物質(zhì)和竹筍重要的營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)之一是蛋白質(zhì)[13]。配施無(wú)機(jī)肥和有機(jī)肥能夠提高竹筍所含蛋白質(zhì)的量，增幅達(dá)15.8%[5]。構(gòu)成生物體蛋白質(zhì)并同生命活動(dòng)有關(guān)的最基本的物質(zhì)是氨基酸，與生命活動(dòng)密切相關(guān)，是必不可少的營(yíng)養(yǎng)成分，同時(shí)構(gòu)成毛竹筍的主要鮮味物質(zhì)[14]。有機(jī)肥（蠶糞+菌棒，氮、磷、鉀含量分別為2.4%、2.3%和2.9%）和復(fù)合肥（總養(yǎng)分含量 46%，氮∶磷∶鉀 = 25∶13∶8）配合施加時(shí)，土壤中的氮元素得到了補(bǔ)給與豐富，為合成氨基酸創(chuàng)造了良好充足的氮源條件，因此有助于提升竹筍中氨基酸含量[15]。

楊明等[16]進(jìn)行富硒施肥（富硒有機(jī)營(yíng)養(yǎng)肥，硒元素的含量為 30 mg/mL）試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)樣地施加富硒肥料后，竹筍所含硒量提升417%～619%，竹筍品質(zhì)隨之逐漸升高。此外，施加多種元素混合富硒肥料除可直觀增加竹筍內(nèi)硒含量外，肥料中富含的微量元素對(duì)硒元素的吸收具有良好的促進(jìn)作用。粗纖維是影響竹筍口感的重要指標(biāo)之一，也是植物細(xì)胞壁的主要成分[17]。馬桂蓮等[18]開(kāi)展的竹筍產(chǎn)量與品質(zhì)相關(guān)試驗(yàn)表明，上半年氮磷鉀配比施肥搭配下半年竹腔施肥能夠顯著提高竹筍內(nèi)總糖和粗纖維等的含量，增幅分別達(dá)21.4%和22.0%。邱永華等[15]開(kāi)展的施加有機(jī)肥、復(fù)合肥以及兩者配合施肥對(duì)竹筍品質(zhì)的影響比較試驗(yàn)中，復(fù)合肥的添加對(duì)粗纖維含量的提升最為顯著，增幅可達(dá)16.3%，能夠保證竹筍良好口感品質(zhì)。雖然目前的研究已表明施肥對(duì)改善竹筍品質(zhì)具有一定的效果，但在施肥過(guò)程中如何協(xié)調(diào)竹筍產(chǎn)量與品質(zhì)的關(guān)系，以及針對(duì)竹筍目標(biāo)品質(zhì)進(jìn)行改良的專用肥仍較少。

2 施肥對(duì)竹林土壤質(zhì)量與環(huán)境的影響

施肥可以改善土壤養(yǎng)分狀況與物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)，為竹筍生長(zhǎng)提供良好的土壤生態(tài)環(huán)境。竹筍生長(zhǎng)與土壤環(huán)境密切相關(guān)，深厚的土層和適宜的土壤質(zhì)地能夠促進(jìn)竹筍的健康生長(zhǎng)，而施肥可以顯著增加土壤養(yǎng)分，改善竹林地下?tīng)I(yíng)養(yǎng)條件，促使竹鞭生長(zhǎng)和竹筍出土[19]。但不合理的施肥措施尤其過(guò)量施肥也可能引起土壤質(zhì)量下降，如加劇土壤酸化，造成養(yǎng)分流失，以及伴隨而來(lái)的土壤重金屬污染與溫室氣體排放增多等諸多環(huán)境問(wèn)題。本文分別從土壤性質(zhì)、酸化、養(yǎng)分流失、重金屬污染和溫室氣體排放等方面分析施肥對(duì)竹林土壤質(zhì)量與環(huán)境的影響。

2.1 土壤物理、化學(xué)和生物學(xué)性質(zhì)

良好的土壤質(zhì)量在毛竹及竹筍健康生長(zhǎng)中占據(jù)重要地位。深厚的土層結(jié)構(gòu)和壤土質(zhì)地、豐富的養(yǎng)分供應(yīng)、適宜竹筍生長(zhǎng)的土壤pH值和生物學(xué)性質(zhì)，能夠在很大程度上保證竹筍優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。然而，不合理施肥措施，會(huì)破壞土壤物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和生物學(xué)活性，如導(dǎo)致土壤酸化、板結(jié)和養(yǎng)分流失，以及酶活性的下降與微生物群落結(jié)構(gòu)和功能下降等。

從土壤物理性質(zhì)方面看，土壤質(zhì)地、土壤水分和土壤厚度是影響毛竹（包括竹筍）生長(zhǎng)的三大主要因素。一般而言，有機(jī)質(zhì)含量較高、土層深厚的土壤因可以協(xié)調(diào)水熱氣之間的關(guān)系，毛竹生長(zhǎng)良好[20]。竹林施肥可顯著降低土壤密度[5]，增加土壤非毛管孔隙度。施肥作業(yè)通過(guò)翻動(dòng)土壤改變了土壤非毛管孔隙度和毛管孔隙度的自然分布，有降低土壤毛管和最小持水能力的趨勢(shì)，但可以提高毛竹林地土壤滲透性能[21]。陳本學(xué)等[22]開(kāi)展了不同施肥方式對(duì)毛竹林土壤理化性質(zhì)的影響研究，結(jié)果表明穴施專用肥土壤容重（1.04 g/cm3）顯著低于竹腔施肥（1.13 g/cm3）和未施肥（1.23 g/cm3）毛竹林地，竹腔施肥毛管孔隙度最高，達(dá) 46.8%，顯著高于未施肥和穴施專用肥模式，而非毛管孔隙度則是穴施專用肥顯著高于未施肥和竹腔施肥模式，穴施專用肥和竹腔施肥總孔隙度均顯著高于未施肥竹林地土壤?？傮w來(lái)看，施肥對(duì)土壤物理性質(zhì)的研究相對(duì)有限，主要產(chǎn)區(qū)竹林土壤物理性質(zhì)的基本狀況仍不清楚，不同施肥措施下土壤團(tuán)聚體組成及其與竹筍產(chǎn)量的關(guān)系值得進(jìn)一步研究。

從化學(xué)性質(zhì)方面看，長(zhǎng)期過(guò)量施用化肥尤其是氮肥，以及不合理的施肥比例（如氮磷鉀配比不當(dāng)）會(huì)導(dǎo)致土壤中有效養(yǎng)分比例不平衡，形成部分養(yǎng)分的盈余，不僅造成養(yǎng)分流失，而且影響竹筍的品質(zhì)。竹筍生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)進(jìn)行挖筍伐竹，將帶走大量土壤養(yǎng)分，消耗地力。劉廣路等[21]研究發(fā)現(xiàn)專用肥連續(xù)施用5年和13年，分別導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量下降31.6%和55.4%（表3）。杜滿義等[23]在閩西開(kāi)展的毛竹林施肥試驗(yàn)結(jié)果指出，毛竹林施肥雖能顯著提高竹林生產(chǎn)力，但施肥過(guò)程和高強(qiáng)度采伐卻破壞原有竹林結(jié)構(gòu)，不利于表層土壤有機(jī)碳的積累和貯存；同理，陳本學(xué)等[22]的研究結(jié)果顯示，穴施毛竹專用肥會(huì)顯著降低土壤和毛竹林總的碳儲(chǔ)量。郭寶華等[24]研究發(fā)現(xiàn)，隨著生產(chǎn)力的升高，竹林土壤全氮含量下降明顯，而全磷含量相對(duì)穩(wěn)定，全氮含量的降低可能降低土壤可利用氮的供給，進(jìn)而影響竹林生長(zhǎng)。從目前的研究來(lái)看，一些地區(qū)竹林施肥雖然提高了產(chǎn)量，但造成土壤碳氮含量下降，造成土壤肥力下降，而施肥如何影響竹林土壤碳氮磷等養(yǎng)分儲(chǔ)量與供應(yīng)仍需要深入研究。

表3 不合理施肥對(duì)我國(guó)不同地區(qū)竹林土壤環(huán)境的影響Table 3 Effects of unreasonable fertilization on soil environment of bamboo forests in different areas of China

中性或微酸性土壤更適合竹筍的生長(zhǎng)，這是因?yàn)樵谕寥纏H中性范圍內(nèi)氮磷鉀等養(yǎng)分有效性較高，不容易產(chǎn)生中微量元素缺乏，以及重金屬毒害等問(wèn)題[25]。長(zhǎng)期不合理施肥導(dǎo)致我國(guó)農(nóng)田和竹林土壤嚴(yán)重酸化，長(zhǎng)時(shí)間施加氮肥造成土壤pH明顯下降[26]，尤其是銨態(tài)氮肥，則可能加劇土壤酸化[27]。土壤酸化會(huì)造成土壤質(zhì)量下降，進(jìn)而限制了竹筍的正常生長(zhǎng)。有研究表明，施加有機(jī)肥、復(fù)合肥和尿素等均加速了竹林土壤酸化進(jìn)程，速度比不施肥處理下增長(zhǎng)了72.7%～645%[28]。胡文杰等[5]研究發(fā)現(xiàn)2年內(nèi)連續(xù)施加不同類型的肥料均造成了竹林土壤酸化，pH下降明顯，其中施加復(fù)合肥帶來(lái)的酸化效果最明顯，導(dǎo)致土壤pH下降0.5；有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施次之為0.39；只施有機(jī)肥下降最小為0.11（表3）。王娟等[29]分析發(fā)現(xiàn)湖南桃江毛竹林采樣點(diǎn)土壤pH 值在4.02～5.01，平均 pH 值為4.37，已屬于強(qiáng)酸性土壤。不合理施肥引起土壤酸化的主要原因有：含硅肥料的認(rèn)可度不高，土壤中有效硅含量極低，不利于土壤結(jié)構(gòu)骨架主體的構(gòu)建，易引起富鋁化，進(jìn)而導(dǎo)致土壤酸化；速效氮磷肥，如銨態(tài)氮肥（包括尿素）和含游離磷酸的過(guò)磷酸鈣的大量施用，超出了作物的需要量，使得多余陰離子（如硝酸根、硫酸根、磷酸根、碳酸氫根）進(jìn)入土壤并發(fā)生淋溶或徑流損失，攜帶走相應(yīng)的鈣鎂等陽(yáng)離子（鹽基離子）離開(kāi)土體，土壤膠體吸附的鈣鎂等鹽基離子逐步被氫離子所替代，導(dǎo)致土壤酸化進(jìn)度加快。從根際土壤氮形態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)角度出發(fā)，也可以分析土壤局部發(fā)生酸化的原因，如銨態(tài)氮肥可通過(guò)硝化作用引起根際土壤發(fā)生顯著酸化[30]。

從生物學(xué)性質(zhì)方面看，合理施肥可以提升土壤中很多代謝酶的活性與微生物活性[20]，施肥不僅影響了毛竹林地酶的活性，而且影響了酶在土層中的空間分布[21]。土壤微生物的固氮作用對(duì)于提高土壤肥力和作物產(chǎn)量作用十分顯著[31]；但如果長(zhǎng)期只施用單一種類肥料，會(huì)明顯減少土壤微生物的數(shù)量和多樣性，而且微生物群落結(jié)構(gòu)豐富度會(huì)隨之下降，不利于恢復(fù)林地生產(chǎn)力。長(zhǎng)期施肥降低了土壤微生物的活性，促使竹林微生態(tài)提前退化[32]。施肥可能會(huì)改變土壤固氮微生物的群落結(jié)構(gòu)，影響毛竹林生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)。隨著施肥時(shí)間增加，土壤固氮細(xì)菌功能基因的豐度和多樣性指數(shù)均表現(xiàn)為先下降后回升的規(guī)律[33]。秦華等[34]對(duì)雷竹林長(zhǎng)期集約經(jīng)營(yíng)研究發(fā)現(xiàn)，隨著施肥時(shí)間增加，土壤氨氧化古菌活性和豐度均有恢復(fù)的趨勢(shì)。陳志豪等[35]開(kāi)展雷竹施肥試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，單施化肥及施肥加覆蓋的集約經(jīng)營(yíng)模式顯著降低了表層土壤真菌多樣性。楊芳和徐秋芳[36]研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期的重施肥和覆蓋導(dǎo)致過(guò)氧化氫酶活性和磷酸酶活性隨種植年限增加而下降，造成雷竹林不良土壤生物學(xué)活性。土壤生物在土壤養(yǎng)分循環(huán)過(guò)程中起到重要調(diào)控作用，進(jìn)一步明確施肥對(duì)竹林養(yǎng)分循環(huán)關(guān)鍵土壤微生物的影響及其機(jī)制仍十分必要。

2.2 養(yǎng)分流失

與農(nóng)田類似，竹林不合理施肥與過(guò)量施肥也容易導(dǎo)致氮磷等養(yǎng)分流失，使得水環(huán)境中營(yíng)養(yǎng)元素大量積累，造成水體富營(yíng)養(yǎng)化與水質(zhì)惡化。吳家森等[38]研究發(fā)現(xiàn)，隨著施肥量的增加，雷竹林地土壤滲漏水中各形態(tài)氮、總磷含量明顯提高，滲漏流失負(fù)荷也明顯增多。減量、常規(guī)和超量施肥處理下，氮素淋失量分別占施肥量的4.22%、4.25%和4.54%，磷素淋失量分別占施肥量的1.07%、0.65%和0.56%。楊杰[39]進(jìn)行坡度與施肥密度對(duì)毛竹林氮素流失的影響研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，施肥密度對(duì)氮素流失也有較大影響。隨著施肥密度的增加，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮和總氮年流失總量呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，最高年流失總量分別可達(dá)64.5、133和365 g/(hm2·a)。養(yǎng)分流失伴隨的土層有機(jī)質(zhì)含量減少會(huì)破壞土壤質(zhì)地，惡化土壤結(jié)構(gòu)，使得保水保肥能力下降，嚴(yán)重時(shí)可引發(fā)水土流失，對(duì)環(huán)境造成極大損害。從已有的研究結(jié)果來(lái)看，竹林施肥產(chǎn)生的氮磷流失不容忽視。然而有關(guān)竹林氮磷流失的發(fā)生規(guī)律與關(guān)鍵影響機(jī)制仍不清楚，今后有必要開(kāi)展進(jìn)一步研究，為竹林氮磷面源污染防控提供科學(xué)依據(jù)。

2.3 土壤重金屬污染

施肥可以通過(guò)改變土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而影響了土壤中重金屬的行為[40]。一方面，土壤酸化可顯著提高金屬離子（銅、鉛、鎘等）的遷移性和生物有效性，即土壤性質(zhì)變化引發(fā)了土壤重金屬污染[2]。另一方面，有機(jī)肥（主要來(lái)源于畜禽糞便）的長(zhǎng)期過(guò)量施用會(huì)增加土壤重金屬含量，加大作物吸收積累重金屬的風(fēng)險(xiǎn)[41]。

楊芳和徐秋芳[36]研究發(fā)現(xiàn)，雷竹林地大量不合理施肥和連年冬季地表覆蓋使得土壤重金屬鋅、銅和鉛含量有增加的趨勢(shì)，并隨著種植歷史增長(zhǎng)，這些重金屬在土壤中活動(dòng)性明顯增加，雖不足以形成污染，但給竹林土壤重金屬積累帶來(lái)了潛在風(fēng)險(xiǎn)，不利于竹筍長(zhǎng)期優(yōu)良品質(zhì)的發(fā)展。過(guò)酸性土壤中鋁濃度過(guò)高會(huì)對(duì)竹筍營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)的鈣含量和錳元素造成不利影響，且鋁濃度越高越損害竹筍品質(zhì)[42]。方曉波等[43]研究了雷竹林土壤重金屬污染特征，該地竹林土壤鉛為中度污染，鎘、銅和鋅為輕度污染；鎘存在中等水平潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，其他重金屬均屬于輕微生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，肥料施用是重金屬污染的重要來(lái)源。岳晉軍等[44]在綠竹筍主產(chǎn)區(qū)福建、浙江、重慶等省份地區(qū)進(jìn)行竹林土壤重金屬污染特征等評(píng)價(jià)時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有綠竹筍用林土壤存在重金屬污染，有個(gè)別地方存在輕微超標(biāo)。在分析湖南毛竹產(chǎn)區(qū)竹筍及產(chǎn)地土壤重金屬的狀況時(shí)，喻寧華等[45]指出，毛竹筍產(chǎn)地土壤樣品中鉛、砷和鎘均有不同程度的超標(biāo)現(xiàn)象，表明土壤均有不同程度污染。當(dāng)因施肥不當(dāng)導(dǎo)致土壤中富集重金屬，且濃度超出了竹筍的耐受限度，就會(huì)干擾竹筍生長(zhǎng)，損害竹筍品質(zhì)。土壤重金屬污染的作用機(jī)理較為復(fù)雜，且具有隱蔽性、滯后性等特點(diǎn)，其潛在風(fēng)險(xiǎn)較大，會(huì)影響整個(gè)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，其毒性會(huì)通過(guò)逐層生物富集抵達(dá)人體，威脅生命健康。然而，當(dāng)前竹筍施肥研究領(lǐng)域?qū)τ谕寥乐亟饘傥廴镜姆治鱿鄬?duì)較少，建議加強(qiáng)區(qū)域采樣調(diào)查和試驗(yàn)研究，進(jìn)一步明確施肥與竹林土壤重金屬污染的關(guān)系。

2.4 溫室氣體排放

氮肥施用對(duì)竹林溫室氣體排放有一定貢獻(xiàn)，過(guò)量施肥情況下的溫室氣體排放通量較大，增溫潛勢(shì)較強(qiáng)。Yang等[46]的試驗(yàn)表明，無(wú)機(jī)肥施用增加了毛竹林土壤CO2排放量，但是增加量低于有機(jī)肥和有機(jī)無(wú)機(jī)配施處理的。Zhou等[47]進(jìn)行不同種類肥料施用對(duì)毛竹林N2O排放量影響研究表明，單施化肥和有機(jī)無(wú)機(jī)肥配施均能增加毛竹林土壤N2O排放量。同樣在青山鎮(zhèn)開(kāi)展研究的李永夫等[48]發(fā)現(xiàn)，化肥的施用能顯著增加毛竹林土壤CO2和N2O的排放，并且毛竹林土壤溫室氣體的排放速率隨著化肥施用量增加呈顯著增加趨勢(shì)。而姜建惠等[49]開(kāi)展不同施肥管理模式對(duì)竹林溫室氣體排放影響研究，卻發(fā)現(xiàn)無(wú)機(jī)氮肥對(duì)CO2排放無(wú)明顯影響但對(duì)N2O有明顯增排作用，其中三倍于常規(guī)用量的高用量無(wú)機(jī)氮肥模式下綜合增溫潛勢(shì)較不施肥時(shí)高12.2倍，具有最高的溫室氣體增排效應(yīng)。曹善郅等[37]研究發(fā)現(xiàn)施用尿素會(huì)使毛竹林土壤N2O排放通量增加，且隨尿素用量的增加而增加，低水平尿素和高水平尿素處理分別使毛竹林土壤N2O年累積排放量增加了17.3%和36.0%（表3）。蔣文婷等[50]選取毛竹林土壤進(jìn)行培養(yǎng)試驗(yàn)來(lái)研究各種形態(tài)氮添加對(duì)土壤N2O排放等的影響，結(jié)果顯示，硝酸銨添加對(duì)土壤N2O排放量增加量最大，較不施氮肥增幅高達(dá)771%；氯化銨和硝酸鉀添加對(duì)土壤N2O排放量增加量也較大，增幅分別達(dá)653%和524%。然而，竹林本身也是重要的碳匯，竹材和竹林土壤均有重要的碳匯功能，今后有必要對(duì)竹林施肥對(duì)CO2、CH4和N2O三種主要溫室氣體排放的綜合效應(yīng)進(jìn)行研究，以更客觀評(píng)價(jià)竹林的碳源匯功能。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

施肥已成為竹林生產(chǎn)中提高竹筍產(chǎn)量的有效措施，增產(chǎn)幅度可達(dá)56.0%～497%。氮磷鉀是竹林大量施用的養(yǎng)分元素，但其用量在不同地區(qū)差異較大，并非用量越高增產(chǎn)幅度越大。施用富硒肥、有機(jī)肥等，對(duì)提升竹筍硒和氨基酸含量有較顯著效果，促進(jìn)竹筍品質(zhì)改善。長(zhǎng)期偏施化肥、過(guò)量施用氮肥已經(jīng)造成竹林土壤板結(jié)、土壤酸化等嚴(yán)重問(wèn)題，我國(guó)一些竹林產(chǎn)區(qū)土壤已經(jīng)屬于強(qiáng)酸性土壤。竹林施肥后氮磷流失嚴(yán)重，對(duì)水體面源污染的貢獻(xiàn)不容忽視。長(zhǎng)期過(guò)量施用含有重金屬的有機(jī)肥（主要來(lái)源于畜禽糞便）會(huì)增加土壤重金屬含量，加大竹筍吸收積累重金屬的風(fēng)險(xiǎn)；竹林土壤酸化可顯著提高金屬離子（鎘、銅、鉛等）的潛在遷移率和生物利用度，從而造成土壤重金屬污染。竹林大量施用氮肥顯著促進(jìn)N2O排放，氮肥用量及形態(tài)是影響N2O排放量的重要因子。我國(guó)竹林施肥在提高竹筍產(chǎn)量的同時(shí)，也產(chǎn)生了不容忽視的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，竹林科學(xué)合理施肥將是竹林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)的必然選擇。

3.2 建議

1）加強(qiáng)竹林土壤質(zhì)量的監(jiān)測(cè)分析力度。不同地區(qū)竹筍對(duì)肥料種類的需求不同，應(yīng)當(dāng)因地制宜，根據(jù)土壤質(zhì)量特征精準(zhǔn)施肥。各地竹林主管部門應(yīng)積極聯(lián)系相關(guān)科研院所，定期對(duì)我國(guó)主要竹林土壤酸堿度、養(yǎng)分、重金屬含量、微生物群落及豐度等指標(biāo)進(jìn)行取樣測(cè)定，科學(xué)分析竹林土壤養(yǎng)分豐缺程度、酸化和重金屬污染程度，為因地制宜施肥提供良好數(shù)據(jù)支撐。

2）強(qiáng)化農(nóng)戶的科學(xué)施肥意識(shí)和管理水平。傳統(tǒng)施肥觀念和不合理的施肥措施使得施肥低效化和高成本化，還造成了嚴(yán)重的土壤環(huán)境污染問(wèn)題，不利于土壤資源的可持續(xù)性利用。政府部門（尤其是農(nóng)技推廣部門）應(yīng)從源頭出發(fā)，通過(guò)與農(nóng)業(yè)院校、科研院所緊密合作，開(kāi)展各種形式宣傳和培訓(xùn)把農(nóng)民大力培養(yǎng)成知識(shí)型、技術(shù)型竹筍專業(yè)生產(chǎn)農(nóng)戶，使其掌握科學(xué)合理施肥的方法，逐步樹(shù)立起科學(xué)施肥和綜合管理的竹筍生產(chǎn)先進(jìn)觀念與能力。