集约经营雷竹林土壤氮、磷时空变化的研究

摘要

雷竹(Phyllostachys praecox)是近十几年来筛选出的优良笋用竹种,别名雷公竹,是禾本科竹亚科刚竹属竹种,是我国优良笋用散生竹种,主要分布在浙江省临安、余杭、德清等地及我国东南其他各省。自1990年以来,推广了雷竹集约经营管理模式,以达到提前发笋,反季节生产竹笋的目的,取得了显著的经济效益。 本研究是在雷竹主产区浙江临安的三口镇、横畈镇、西天目乡等地方进行采样调查,选取种植时间分别为1a,5a,10a,15a的雷竹林地土壤,以及未改种雷竹的邻近水稻田作为雷竹林的起始土壤(0a),各4次重复。旨在分析雷竹林土壤氮、磷随雷竹种植时间和剖面深度及不同乡镇的空间变化情况,以及一些可利用的氮、磷形态在总量中所占的比重和变化趋势,揭示集约经营下雷竹林土壤肥力质量的演变,并希望为建立一个水田、雷竹林和周边水体相和谐的生态环境提供一些依据。本实验结果表明： 1.随着种植年限的延长,雷竹林土壤总氮、碱解氮、水溶性有机氮的含量都呈现一个上升的趋势。虽然由于地区的差异、采样时间的差异,各地区土壤养分的变化有所不同,但是总的趋势还是一样的。以0-10 cm.表层为例,土壤全氮从1a的1.86g/kg增加到15a的4.61g/kg,从经营雷竹林地开始到15a时已达到1a土壤的2.48倍；碱解氮的含量在15a时达到438.90 mg/kg,甚至是508.73 mg/kg：水溶性有机氮也随着时间的延长,上升较快。各氮素形态在10a和15a间均存在显著差异,集约经营模式调节和影响雷竹林土壤氮素的作用主要发生在土体的上层(0-10 cm和10-20cm),对下层(20-40 cm)的影响不大。不同种植年限的雷竹林土壤N素含量随着土壤深度的增加而逐渐减少。 三个乡镇之间的差异表现为水稻土的氮含量是横畈最高,西天目次之,三口最低,而集约经营雷竹15a后,竹林土壤的氮素含量则是三口最高,西天目次之,横畈最低。地理空间的变化除了地形地貌和微地域生态条件的差异外,主要反映了各地对雷竹生产的重视、投入、管理的不同。 2.土壤水溶性有机氮在鲜样与风干样的比较中,显示0-10 cm的鲜样含量较风干样要高,而10.20 cm和20-40 cm的风干土壤和鲜样的含量差异不大。另外不同的浸提温度(10℃、30℃、60℃)和浸提时间(5H、10H)下,含量均有所增加。 3.雷竹林土壤全磷、有效磷和有机磷的含量在时间上随着雷竹种植年限增长而呈上升趋势。除15a外,三口样品中所有年限雷竹林土壤剖面的各土层的全磷含量几乎都是随着土壤深度的增加而出现先减少后略增加的趋势,而其他地区都是随着深度的增加而减少；有效磷10a和15a均存在显著性差异。土壤有机磷呈逐年增加的趋势,但是幅度不是很大,1a与5a、10a之间不存在显著性差异,但与15a存在显著性差异。有效磷和有机磷都随着土壤剖面呈自上而下逐渐减少的空间分布规律。 4.三口土壤样中全氮与有机质呈极显著正相关关系(r=0.958**,p<0.01),三地碱解氮与有机碳、全氮也均呈极显著正相关关系。在西天目样中显示水溶性有机氮与全氮呈极显著正相关(r=0.7318**,p<0.01),而与碱解氮呈显著性正相关(r=0.6649*,p<0.05)。 5.经31P核磁共振图谱分析发现,随着雷竹种植年份的增加,土壤中磷酸盐、焦磷酸酯增加较快,但是随着土层深度的增加而减小。磷酸单酯随着年份和土层深度的增加而增加。磷酸双酯、焦磷酸酯含量较少,可能与本试验的采样时间和其本身的稳定性有关。 6.1a雷竹林地土壤与水稻土相比,发现后者的全氮含量比前者高,这是水旱耕作转变的结果,但水稻土与种植15a雷竹林土壤相比,后者比前者增加了34.66％～128％。说明雷竹林强度集约经营导致土壤氮素积累的速度和强度都远高于当地种植水稻的土壤。如果将临安15a的雷竹林地全氮与全国第二次土壤普查时当地水稻土的全氮含量(平均为2.07 g/kg-1)相比,差异就更大了。这两种种植制度造成的土壤氮素不同累积模式是传统土壤学理论所不能解释的,值得我们进一步深入的研究。 从雷竹林土壤氮素平衡的估算发现,大约有56％左右的氮去向不明。通过优化施肥方案,适当减少投入、加强栽培管理,可进一步提高施肥效益,减少土壤氮素的过量累积、以降低土壤氮素损失及可能对周边水环境的威胁。

目录

文摘

英文文摘

声明

1研究背景与研究意义

2文献综述

2.1雷竹林地的覆盖增温保温技术研究

2.2雷竹林地的施肥研究

2.2.1雷竹林地施肥概况

2.2.2竹林地施肥方法

2.2.3竹林施肥种类、时间及配比

2.3雷竹林地的氮、磷素含量研究

2.3.1雷竹林地的氮素含量研究

2.3.2雷竹林土壤的磷素研究

2.3.3氮、磷与水环境关系

2.4 31P固体核磁共振技术及其在土壤有机磷组分研究中的应用

2.4.1 31P固体核磁共振的发展

2.4.2核磁共振在土壤有机磷方面的应用

3材料和方法

3.1集约经营雷竹林实验地的基本情况和经营模式

3.2样品采集及分析方法

3.2.1土壤样品采集

3.2.2水体样品采集

4结果与分析

4.1雷竹林土壤氮素的时空变化

4.1.1雷竹林土壤全氮的时空变化

4.1.2雷竹林土壤碱解氮含量的时空变化

4.1.3雷竹林土壤水溶性有机氮的变化

4.2雷竹林土壤磷素的时空变化

4.2.1雷竹林土壤全磷的时空变化

4.2.2雷竹林土壤有效磷的时空变化

4.2.3雷竹林土壤有机磷的时空变化

4.3雷竹林土壤碳、氮的相关性分析

4.3.1土壤剖面全氮与有机质的关系

4.3.2土壤碱解氮含量与全氮、有机质含量的相关关系

4.3.3水溶性有机氮与全氮、碱解氮的相关性

4.4应用核磁共振分析研究土壤磷素结构的变化

4.5雷竹林土壤N素收支状况分析

4.5.1雷竹林地土壤全氮与水稻田全氮的变化

4.5.2雷竹林土壤氮素收支平衡的初步估算

4.5.3建设雷竹林—水田—水体相和谐的生态系统

5结论与展望

5.1试验的主要结论

5.2今后研究的展望

参考文献

个人简介

致谢

附图