集约经营雷竹林土壤磷素的时空变化

2006年,在雷竹Phyllostachys praecox主产区浙江省临安市三口镇,选取集约经营下不同栽植年限(1,5,10,15 a)的雷竹林以及与未栽雷竹的邻近水田(0 a)采集土样,旨在分析集约经营雷竹林土壤磷素随雷竹栽植年限和剖面深度的时空变化规律,以便为雷竹林土壤的可持续利用提供依据。研究表明:雷竹林土壤磷素随栽植年限增长而增加。0,1,5,10和15 a的10~20 cm土层全磷质量分数分别是0.39,0.58,0.58,0.85和1.57 g.kg-1;有机磷质量分数为130.16,179.83,183.61,209.46和262.79 mg.kg-1;有效磷为6.78,17.41,33.49,100.64和326.36 mg.kg-1。土壤中的全磷和有机磷随着栽植年限的增长而稳步上升;速效磷则随着栽植年限的增加而急剧上升。但有机磷占全磷的比例较小并随着栽植年限的增加而更趋下降,表明累积的磷素主要来自大多数还没有被利用而残留的无机磷肥,有机覆盖物对土壤磷素累积的贡献不大。雷竹林土壤全磷、有机磷和有效磷在剖面深度上的分布总体上是随深度的加深而逐渐减少:即表层(0~10 cm)>亚表层(10~20 cm)>底层(20~40 cm)。然而在10 a以前,土壤全磷呈现两头高而中间低的分布态势,1~15 a的土壤有效磷和有机磷均呈现从表层到底层逐渐减少的趋势,其幅度随着栽植年限的增加而扩大。集约经营模式虽然有较高的经济效益,但土壤中大量磷素的累积既是资源的浪费又对环境具有潜在的威胁,应调整施肥措施和配方。图3参20     

集约经营雷竹林土壤有机质的时空变化

雷竹Phyllostachys praecox林强度集约经营是大量施用肥料和冬季地表覆盖增温,使竹笋早出高产,给竹农带来丰厚的经济收入的管理栽培技术。在雷竹主产区浙江临安三口镇,采集种植时间分别为1,5,10,15 a的雷竹林土壤以及水田土壤(该区雷竹林主要是在这些水田上改制发展的)作为雷竹林的起始土壤(0 a),各4次重复,旨在分析雷竹林土壤有机质随雷竹种植时间和土壤剖面深度空间的变化情况,为雷竹林土壤的可持续利用提供一些依据。结果表明:雷竹林土壤有机质质量分数随种植时间先略微下降,再稳步上升。0,1,5,10和15 a的0~10 cm表层土壤有机质质量分数分别为30.96,25.55,26.35,33.07和79.24 g.kg-1。10 a的雷竹林土壤有机质已超过起始土壤,15 a雷竹林土壤有机质已达到起始土壤的2.5倍,证明强度集约经营导致了雷竹林表层土壤有机质快速累积。雷竹林土壤有机质在土壤剖面空间的变化呈随深度加深而递减的规律,以10 a为例,表层(0~10 cm),亚表层(10~20 cm)和底层(20~40 cm)的土壤有机质质量分数分别为33.07,27.64,13.73 g.kg-1,表层土壤的有机质分别是亚表层和底层的1.2和2.4倍,其他年限的也都有相同的趋势。不同年限雷竹林土壤剖面底层的有机质质量分数都表现为最初没有明显下降,随种植时间的增长略增的趋势,变动幅度很小,相对平稳。可见强度集约经营措施主要对表层(0~10 cm)和亚表层(10~20 cm)即生产雷竹笋的主要土层有显著的作用。还讨论了土壤有机质快速积累对土壤肥力和环境质量的可能影响。图1表2参20     

杀菌剂氰氨化钙对集约经营雷竹林土壤生物学性质的影响

为确定氰氨化钙对土壤微生物学性质的影响和合理用量,采用随机区组试验方法进行田间原位试验,研究不同氰氨化钙施用量对退化雷竹Phyllostachys violascens林土壤微生物量碳、真菌/细菌比值以及土壤酶活性的影响。试验设置氰氨化钙施用量0,30,60,90,180 g·m-2,分别在施用后的第1,3,7,14,28天采集0~20 cm土样,测定土壤微生物量以及土壤脱氢酶、转化酶、脲酶、磷酸酶活性。结果表明:①土壤中添加氰氨化钙在短期内对微生物产生强烈抑制,第7天时所有处理均显著低于对照,其后又逐渐恢复,但90 g·m-2及180 g·m-2施用量处理土壤微生物量碳含量在第28天时仍显著低于对照及其他处理(P<0.05);②氰氨化钙对土壤真菌的影响大于土壤细菌,土壤真菌/细菌比值随着施用量的增加而显著降低,28 d后60 g·m-2及180 g·m-2施用量处理土壤真细比仍然显著低于对照(P<0.05);③施用氰氨化钙在前期显著抑制土壤酶活性,但施用28 d后,土壤脱氢酶、转化酶以及脲酶活性均显著高于对照(P<0.05),而磷酸酶活性与对照相比没有显著变化。低施用量氰氨化钙对土壤生物学性质的影响主要为短期效应,180 g·m-2施用量对土壤生物学性质的影响较大。在生产上建议采用60~90 g·m-2的施用量。     

不同施肥雷竹林土壤微生物量碳的动态变化

雷竹Phyllostachys praecox是笋用竹种。近十几年来,雷竹的早产高效栽培技术在生产上实施后,使竹笋产量大幅度上升,从而产生了可观的经济效益,但早产高效栽培技术的连年实施,暴露出了竹林退化、土壤质量下降的现象。为研究不同施肥对雷竹土壤微生物量碳的影响,在雷竹主产区布置了肥料试验,设了6个处理,即猪栏肥 化肥(处理1),菜籽饼 化肥(处理2),1/2猪栏肥 1/2化肥(处理3),纯化肥(处理4),2/3纯化肥(处理5),1/2化肥(处理6)。各处理肥料用量按氮素总投入量设定,6个处理氮素总投入量比例为2.0∶2.0∶1.0∶2.0∶1.5∶1.0。试验从2002年5月开始至2003年4月结束,全过程中共采集了5次土样,分析了土壤的微生物量碳、总有机碳及其他养分指标。结果表明,6个处理土壤微生物量碳质量分数均表现为2002年10月和12月份最高,2002年8月和2003年2月次之,2003年4月最低。从不同处理间比较来看,3个有机肥化肥混合处理(处理1,2,3)土壤微生物量碳动态全过程中始终高于对照和2个纯化肥处理(处理5,6),有机肥用量较多的处理1和处理2,土壤微生物量碳也高于用量较少的处理3。比较覆盖与不覆盖区发现,土壤微生物量碳质量分数覆盖区明显高于不覆盖区,2003年2月土壤微生物量碳覆盖区是不覆盖区的1.60倍,4月则是1.52倍。相关分析表明,土壤总有机碳与微生物量碳之间存在着显著相关;微生物量碳与土壤全氮和水解氮质量分数的相关性也达显著水平。表4参20     

不同种植年限雷竹林土壤微生物量和酶活性变化

[目的]研究不同种植年限雷竹林土壤中微生物量和几种与有机质分解转化有紧密联系的酶活性的变化。[方法]测定了0、1、5、10、15年雷竹林土壤微生物量和蔗糖酶、纤维素酶、多酚氧化酶和荧光素二乙酸酯水解酶的活性。[结果]水稻田改种雷竹后的前期土壤微生物生物量有所降低,后随着种植时间的增加微生物量随之增加;土壤中蔗糖酶、纤维素酶和荧光素二乙酸酯水解酶的活性随着雷竹种植时间的增加而增加,相反多酚氧化酶活性随着雷竹种植时间的增加而降低。土壤微生物量C、N和土壤蔗糖酶、纤维素酶、荧光素二乙酸酯水解酶、多酚氧化酶的活性与土壤有机质含量存在显著的相关性。土壤微生物量及活性随土壤有机质的积累而增加,而分解酶活性却下降,说明雷竹林土壤中快速积累的有机质较易被保存在土壤中。[结论]该研究为雷竹林的可持续经营提供理论依据。     

集约经营雷竹林土壤磷素状况及流失潜能

为了解集约经营雷竹Phyllostachys praecox林土壤磷素状况及流失风险,从浙江省临安市太湖源镇10块典型的雷竹林地采集土壤样品。通过等温吸附实验及利用Langmuir等温方程,对雷竹林土壤磷的流失阈值及流失潜能进行了探讨。结果表明：10块雷竹林地的土壤有效磷质量分数平均为169.25 mg·kg^－1。 用Langmuir等温方程来拟合,相关性达到极显著水平（R² = 0.987 ~ 0.999）。所有调查样地土壤的磷零点吸附平衡质量浓度（C_EPC0）值远远超过了0.02 mg·L^－1;磷吸附饱和度（D_PS）平均值为46.18%,最高的达82.94%,有7块样地的D_PS值明显高出临界值（25.00%）。土壤有效磷与CaCl₂-P呈极显著线性相关,雷竹林土壤发生磷素流失的有效磷“阈值”为52.52 mg·kg^－1,10块样地中有9块样地的有效磷质量分数超过了阈值,最高的达到该“阈值”的5.5倍。通过Langmuir方程,求得雷竹林土壤的标准需磷量为8.14 ~ 64.66 kg·hm^－2,平均为27.41 kg·hm^－2。图2表2参29     

集约经营毛竹林土壤养分空间变异特征初探

利用地统计学方法初步分析了浙江省安吉县河干村经过20 a集约经营的毛竹Phyllostachys pubescens林土壤养分变异情况。结果表明：①安吉县河干村毛竹林土壤中pH值、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、有机质属于中等变异。②在本研究采样尺度下,土壤中碱解氮和速效钾的变异主要受自然因素的影响,但全氮和有机质的变异受到随机性因素和结构性因素共同影响。③土壤养分的分数维值（D）大小排列顺序为碱解氮（D＝1.969）＞速效钾（D＝1.958）＞有机质（D＝1.798）＞全氮（D＝1.787）。表3参11     

绿肥对集约经营毛竹林土壤微生物特性的影响

毛竹集约经营是目前普遍采用的获得高经济效益的经营措施,然而长期集约经营导致土壤质量特别是生物学性质下降。为了探索改善集约经营毛竹林土壤生物学性质的途径和措施,2007年开展了不同绿肥对毛竹林土壤微生物特性的影响试验。布置了对照、白三叶、大绿豆、黑麦草及大绿豆黑麦草混播、龙爪稷等6个处理的为期7周的盆栽试验。结果表明:绿肥处理均能改善土壤微生物特性,大绿豆处理的土壤微生物量碳最高而对照最低,二者分别明显高于或低于其他绿肥处理,其余几个处理之间无明显差异。绿肥处理提高土壤微生物利用碳源能力(AWCD),其中最好的是豆、麦混播和白三叶2个处理;大绿豆处理最差;豆、麦混播及白三叶与大绿豆及对照之间差异显著。豆、麦混播的土壤微生物Shannon 多样性指数高于其他处理。白三叶和豆、麦混播的土壤微生物McIntosh指数显著高于其他处理。通过AWCD、Shannon指数和McIntosh指数3个参数比较发现,McIntosh指数能较好地反映微生物的功能多样性。大绿豆、黑麦草混播及白三叶对改善土壤微生物特性效果最好。考虑到白三叶的耐阴性更好,建议毛竹林下种植白三叶来改善土壤的生物学性质。      

不同立地条件下不同竹林土壤微生物特性

采用平板稀释法对不同立地条件的3种竹林土壤微生物进行分离,并结合PCR-DGGE技术,对土壤细菌的多样性进行分析。测定土壤理化性质和微生物量碳,对土壤微生物特征与土壤养分之间的关系进行相关性分析。结果显示,3个样地土壤细菌数量在3种竹林土壤微生物区系中达90%以上,均占据绝对优势。宜宾地区微生物数量和细菌多样性最高,泸州的梁山慈竹最低。3个地区竹林微生物量碳在秋冬季均显著高于春夏季,与植物的生长状况息息相关。相关性分析表明,土壤中3大微生物数量和细菌多样性均与土壤有机质之间呈显著正相关,其中土壤细菌与土壤有机质、碱解氮含量之间关系最为密切,说明土壤微生物对土壤肥力有一定的指示作用。     

旱作条件下免耕对土壤微生物量碳、氮、磷的影响

在干旱半干旱的定西市安定区李家堡镇设计田间定位试验,运用氯仿熏蒸浸提法测定土壤微生物量碳、氮和磷,研究免耕对土壤微生物量的影响.结果表明:免耕能提高表层土壤微生物生物量,免耕配合秸秆覆盖相比传统耕作在表层土壤中土壤微生物量碳增加了78.4%,土壤微生物量氮增加了89.6%,土壤微生物量磷增加了29.6%,免耕的生物活性主要表现在耕层.     

不同集约栽培年限下雷竹林土壤化学性质与生理毒性铝的分布

通过研究集约经营条件下,雷竹Phyllostachys praecox栽培时间对土壤化学性质,尤其是对土壤酸度和土壤生理毒性铝形态分布的影响,为评估酸化雷竹林地土壤铝毒胁迫强度及其在雷竹林土壤退化过程中的贡献提供理论支持。设对照（水稻田和红豆杉Taxus chinensis幼林地）和栽植年限分别为2,6（2009年冬天第1次覆盖）,8,11,16和20 a（退化林地）的雷竹林地共8种/类样地（处理）,每种（类）样地设3个采样样方,取样剖面分别为0～10,10～20和20～40 cm。结果表明：改植雷竹后,随着竹林栽培时间的延长,表层和亚表层土壤（0～10 cm和10～20 cm）酸碱度从对照的pH 6.53（水稻土）和pH 5.57（红豆杉幼林地）下降到pH 3.55（栽培20 a雷竹林地）,土壤有机质和阳离子交换量在覆盖后逐渐上升,土壤腐殖质稳定性不断下降,而土壤电导率随竹林经营强度和施肥量的变化而呈前期上升后期下降的趋势。雷竹林表层和亚表层土壤（0～10 cm和10～20 cm）中8-羟基喹啉提取态铝质量分数随竹林栽培时间的延长和土壤酸度值的下降而增加,相比较于对照水稻田和红豆杉幼林地（10.08 mg.kg-1和22.94 mg.kg-1）,栽培16 a后雷竹林土壤中8-羟基喹啉提取态铝质量分数高达108.01 mg.kg-1,分别高出对照（水稻土和红豆杉幼林地）10倍和5倍;雷竹林土壤中乙酸提取态铝与8-羟基喹啉提取态铝的变化趋势基本一致。相关分析表明：两者呈极显著正相关关系（r=0.911 7,P〈0.000 1,校正后的R2=0.828 7）。以上结果说明：随着雷竹林集约经营时间的增加和土壤持续酸化,雷竹林地遭受铝毒胁迫的风险逐渐增加。     

不同施肥对雷竹林土壤微生物功能多样性影响初报

雷竹Phyllostachys praecox早产高效栽培技术的连年实施,暴露出了竹林退化、土壤质量下降的现象。为研究不同施肥对雷竹土壤微生物功能多样性的影响。在雷竹主产区布置了6个肥料试验处理,即猪栏肥＋化肥（处理1）、菜籽饼＋化肥（处理2）、1／2猪栏肥＋1／2化肥（处理3）、纯化肥（处理4）、2,3纯化肥（处理5）和1,2纯化肥（处理6）。各处理肥料用量按氮素总投入量设定．6个处理氮素总投入量比例为2．0：2．0：1．0：2．0：1．5：1．0。试验从2005年5月开始．2005年12月冬季覆盖前采样分析了土壤的总有机碳、微生物量碳及微生物功能多样性。结果表明,有机肥化肥混合（处理1．处理2和处理3）土壤总有机碳质量分数明显高于纯无机肥处理（P〈0．01）,而处理1和处理2又高于处理3（P〈0．05）,而不同用量无机肥的3个处理（处理4,处理5和处理6）间无差别。除处理3与处理6外,有机无机肥混施的土壤微生物量碳均高于纯无机肥（P〈0．01）。有机无机混施处理的土壤微生物功能多样性明显高于纯化肥的处理．不同用量的有机无机混施处理间土壤微生物功能多样性值无明显差异：而纯化肥处理表现为随化肥用量的增加．其土壤微生物功能多样性值明显下降、有机无机混施处理与纯化肥处理土壤微生物利用碳源模式存在明显不同．施用量最大的处理4又不同于处理5和处理6。不同施用处理土壤微生物功能多样性指数（Shannon和McIntosh）进一步证明,有机无机混施与纯化肥处理对土壤微生物功能的不同影响．以及化肥用量增加对土壤微生物功能的不利影响。因此,建议采用有机无机肥混施的方法来避免高浓度肥料对土壤生物学性质的不良影响．以保证雷竹生产的可持续发展。图4袁2参20     

雷竹早产高效栽培过程中土壤养分质量分数的变化

为了解实施早产高效栽培措施雷竹Phyllostachys praecox林土壤养分现状，探明栽培过程中养分的演变规律，分析了栽培历史分别为4，6，8，10a的雷竹林土壤，布置了不同肥料类型和不同施肥量的施肥试验。研究结果表明：随着雷竹栽种历史的延长，土壤有机质、全磷和有效磷质量分数显著增加，碳氮比（C／N）明显升高。1a的肥料定位试验表明，有机肥和化肥混合处理动态过程中，土壤有机质均显著高于无机肥处理，但无论是有机肥和化肥混合处理还是纯化肥处理，经过1a试验后，土壤有机质质量分数都有明显增加，5个施肥处理1a后，土壤有机质质量分数平均增加了10．42％。3个有机肥和化肥混合处理间比较，随着施肥数量增加，土壤全氮、全磷、水解氮和有效磷均显著增加；2个纯化肥处理相比，施肥量大的处理，土壤全磷和有效磷质量分数显著高于施肥量少的处理，而土壤全氮和水解氮在2个处理间无显著差异。1a肥料试验中，当年8月至12月，土壤全氮、水解氮、全磷和有效磷质量分数处于较低水平，翌年2月开始上升，翌年4月份又有下降趋势，到试验结束（翌年6月），所有施肥处理土壤全磷和有效磷均明显上升，1a中5个施肥处理土壤全磷平均增加了10．19％，有效磷平均增加了15，31％，而氮素只有3个有机肥和化肥混合处理明显增加，全氮和水解氮分别平均增加了3．03％和2．84％，2个纯化肥处理全氯和水解氮反而下降，比试验开始时，分别平均下降了15．94％和73．47％。表3参9     

连续施肥对毛竹林生长特征及生物量空间构型的影响

以福建省永安市天宝岩国家级自然保护区不同施肥时间的毛竹Phyllostachys pubescens林为研究对象,对不施肥(林分Ⅰ)、施肥5a(林分Ⅱ)、施肥13a(林分Ⅲ)毛竹林的生长特征和生物量分配格局进行了研究.结果表明:施肥显著提高毛竹林分的生物量,3种林分生物量的排列顺序为林分Ⅱ＞林分Ⅲ＞林分Ⅰ,分别为101347 8,91376 0和60.697 0 t·hm-2.长时间施肥林分竹秆生物量与总生物量的比例有下降趋势,而枝、叶、根、蔸所占比例有上升的趋势.竹材主要的经济组分为竹秆,竹秆所占生物量比例下降,可能降低施肥的经济增益.灌木层生物量的排列顺序为林分Ⅲ＞林分Ⅰ＞林分Ⅱ,分别为1 643.37,1 543.70和389.35 kg·hm-2,其中灌木枝和叶生物量与灌木层生物量比例的排列顺序为林分Ⅲ＞林分Ⅰ＞林分Ⅱ,根生物量所占比例的排列顺序为林分Ⅱ＞林分Ⅰ＞林分Ⅲ,长期施肥可以增加枝、叶生物量比例,降低根的生物量比例.草本层叶生物量比例随着施肥时间的延长而降低,草根生物量所占比例呈升高趋势.林分林分Ⅰ,林分Ⅱ和林分Ⅲ的凋落物现存量分别为3.79,4.07和6.64 t·hm-2,施肥可以增加林分凋落物量,可能和施肥提高了毛竹林生产力有关.