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原创 | 毛竹林施肥研究进展

来源: 发布时间:2019-12-04 10:20:54 点击数:

原创: 混血王子1992 世界竹藤通讯

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原文发表于《世界竹藤通讯》2019年第5期,第一作者:张洋洋;通讯作者:郑郁善。

  要:施肥是提高毛竹林经营效益的最有效手段之一。我国在毛竹林施肥研究方面,特别是在施肥量的计量、肥料种类以及施肥技术上取得了显著成就,但在生产实践中仍存在着盲目施肥、环境污染等问题。本文综述了毛竹林施肥研究的现状,分析了毛竹林施肥中存在的问题,并为毛竹林科学施肥提出了建议。

 

中国竹类资源丰富,被誉为竹子王国。竹林是一种重要的森林资源,全国竹林面积600余万hm²,其中毛竹林面积占竹林总面积的71.89%,广泛分布于浙江、安徽、江西、湖南和福建等省。毛竹为禾本科竹亚科刚竹属多年生乔木状单轴散生竹种,是我国竹类植物中分布范围最广、栽培面积最大、经济价值最高的笋材两用竹种。毛竹具有生长迅速、成材早、产量高、用途广等特点,其应用领域不断拓展。

在毛竹林经营过程中,每年都要伐竹、挖笋,带走土壤中的大量营养物质,伐竹后残留的竹兜和根系,腐烂分解慢,所含的养分大多为暂不可用状态,且毛竹枯枝落叶量较少,难以及时补充土壤损失的养分。据西野宽测算,每生产1000 kg毛竹笋,将带走氮素30~35 kg、磷酸15~20 kg、钾素20~25kg。施肥是补充林地养分、提高毛竹林效益的有效手段。本文综述了国内外毛竹施肥研究的进展,分析了毛竹林施肥中存在的问题,为毛竹林科学施肥提出了建议。

毛竹施肥的发展历程

我国在毛竹施肥的发展中经历了从经验施肥到科学施肥的过程。20世纪70年代,随着竹笋、竹材需求量不断增加,促使竹笋丰产技术研究开始起步,毛竹施肥研究受到关注;80年代,施肥研究普遍开展,产生了大量竹林培育、竹林施肥的论著、论文,使得我国在毛竹施肥管理方面领先世界,毛竹专用复合肥、硅肥、配方施肥逐步得到应用,但由于我国地形复杂,各地气候、土壤条件差异较大,施肥的配方和所取得的效应在各地表现不尽相同;90年代以后,毛竹林施肥研究进入发展实践时期,毛竹定向培育、丰产栽培、高效经营技术广泛应用,专用肥、复混肥、微肥等不同种类的肥料和一些先进的施肥方法被陆续采用。

毛竹施肥研究的主要内容

毛竹施肥是通过补充林地土壤缺乏的营养元素,建立新的土壤养分平衡,使毛竹林生长更好更快。毛竹的笋、鞭、竹是一个有机整体,它们营养互通,相互影响,相互制约,要使毛竹笋、材产量都增加,必须进行合理施肥。世界化肥协会(WFA)提出了施肥的“4R”原则,即:rightproduct(选用正确的化肥)、right time(在正确的时间施用)、right rate(施用量和配比正确)和right placement(施用区位方式正确)。毛竹施肥研究的内容主要集中在确定施肥量、肥料种类和施肥方式3个方面。

2.1  施肥计量

科学确定施肥量以实现经济效益最大化,是毛竹林施肥的基础。在毛竹林施肥计量方式上,主要有经验定肥、肥料效应定肥、营养诊断施肥和配方施肥等4种。

2.1.1  经验定肥

林农依据经验对毛竹林进行单一施肥,该方法有一定的事实依据和可操作性,但由于对于施肥量、施肥种类、施肥时间等缺乏科学指导,往往会出现施肥量不足、施肥过量、偏施单一肥料的问题,甚至会造成环境污染。

2.1.2  肥料效应函数法施肥

肥料施用量对产量的影响,称为肥料效应。通过建立产量和施肥量之间的效应方程,可计算出各种肥料的最高施用量、最佳施用量和最大利润率施用量。有学者采用四因素二次回归最优设计,建立了毛竹林地氮、磷、钾施肥及留竹密度与毛竹林竹材产量间的回归模型,同时建立了施肥和留养立竹的经济效益方程,得出毛竹林优化施肥方案。

2.1.3  营养诊断施肥

1973Beaufils首先提出作物营养诊断施肥综合法,又称DRIS法,是以作物丰产时营养元素的质量分数间最适比例为基础来诊断营养元素丰缺的一种方法。其诊断方法有多种,目前常用的方法包括DRIS法、临界浓度值法、矢量诊断法、叶绿素仪快速诊断法。洪顺山等通过研究毛竹叶营养诊断,认为DRIS法可以对毛竹的营养平衡状况和对氮、磷、钾、硅等元素的需求顺序做出判断,但养分不足或过量也会导致误诊,建议DRIS法和临界值法结合使用。张文元分析了毛竹实生苗苗期施肥效应,建立了DRIS营养诊断方法,为毛竹苗期营养管理提供了理论依据。幸潇潇对黄竹林叶片养分诊断法进行了系统研究,得出了DRIS诊断参数,利用DRIS养分指数的计算公式计算出黄竹林样地氮、磷、钾的指数,分析得出了各养分含量的需肥顺序。

2.1.4  配方施肥

配方施肥是以作物营养生长需求为前提,以土壤供肥性能和肥料效应为依据的一种科学施肥技术。最常见的配方施肥方法是平衡施肥法和测土施肥法。毛竹林配方施肥研究开始于20世纪80年代,配方施肥效果除与肥料种类及配方比例直接有关外,还受竹林土壤、气候、竹林密度以及栽培管理措施等许多因子的影响。洪顺山以浙江安吉和福建沙县的毛竹林为研究对象,得出施肥三要素的重要性顺序为氮>磷>钾,最适用量为氮肥6.9kg/667 m²、磷肥(P2O54.2 kg/667 m²、钾肥(K2O2.7 kg/667 m²

平衡施肥可以显著降低肥料的浪费,提高竹林经济效益。胡东南等对毛竹笋材两用林开展了平衡施肥研究,认为当氮、磷、钾比例为10.30.2210.680.98时能更有效地促进毛竹笋、材的生长。郭晓敏等研究表明,平衡施肥能显著提高毛竹胸径和竹笋营养品质,其中氮、磷(P2O5)、钾(K2O)配比为10.30.43时经营毛竹林的经济效益最高。

测土施肥是指通过测定土壤养分,根据作物需要确定施用化肥的种类和用量,以保障毛竹林的高产、稳产。王宏研究发现,与对照相比,实施测土推荐施肥虽然投入增加66.2%,但产值增加99.23%,说明测土推荐施肥能显著提高经济收益。目前,测土施肥仍面临着操作复杂、成本高等问题,简化操作,降低成本,实现即时测土、配方、施肥,提高林农科学施肥的积极性,将是测土施肥的发展方向。

2.2  肥料种类

毛竹林施用肥料已从传统单一的有机肥发展到目前拥有多种类型的肥料,包括微肥、生物菌肥、氮磷钾复合肥等。

2.2.1  有机肥

有机肥主要有农家肥、秸秆、绿肥、生物有机肥、生物炭等。马金德等研究显示,黄腐酸钾型豆粕有机肥对毛竹林的增产作用优于洋丰复合肥和尿素,认为黄腐酸钾型豆粕有机肥拥有绿色、环保、廉价等特点,应大力推广。利用植物性原料经发酵制备的精制有机肥(有机质≥30%)能够明显提高毛竹林土壤肥力,施用不同配比的竹炭有机肥能有效增加毛竹林新竹株数。

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FeZnCuMnBMo等,是工业尾矿渣和化肥结合而生产成的一种新型复合型肥料。近几年来,我国开展了大量毛竹专用矿渣肥的试验,目的是能满足毛竹不同生长阶段所需要的养分,提高肥料利用率。张勇江认为,毛竹专用矿渣肥能显著提高毛竹林产量与质量,随着施肥年份的增加,肥料肥效愈能显现,说明矿渣肥具有缓释化的特点。孟勇等对毛竹竹腔施用不同配比的液态富硒肥,结果显示富硒肥可明显改善竹笋的氨基酸含量。

2.2.3  生物菌肥

生物菌肥指含有活微生物,并经过微生物的特定作用为植物提供养分、调节植物生长的特定制品。生物菌肥能释放生长激素并抑制有害微生物的形成,能够促使植物对营养元素的吸收,可作为化学肥料的有益补充。毛竹林施用EM有机生物肥后,土壤中的细菌、真菌数量和酶(过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶)活性极显著高于不施肥的对照,而且提高了土壤的速效性养分含量。薛磊等研究发现,3年生鼓节竹施用生物菌肥后明显促进了发笋期株高、地径生长,并提高了发笋量。目前,国内生物菌肥市场所使用的菌种已达到110多种。

2.2.4  氮磷钾复合肥

氮磷钾复合肥因具有养分含量高、搬运方便、施用简便等优势逐渐成为主流的毛竹林肥料。复合肥中氮磷钾配比不同对毛竹林的作用效果也不同。洪顺山发现,当氮、磷、钾的配比为10.60.4时,肥料投资与收益最佳。黄当亮认为,当氮、磷、钾的配比为211时毛竹发笋量最多。胡冬南等认为,当氮、磷、钾的配比为10.680.98时,对竹径增粗和枝下高增高作用最佳;当配比为10.30.22时,对毛竹的出笋数和新竹数作用最佳,且能促进竹径增粗和提早出笋。胡亮等研究发现,氮、磷、钾配比为351时,胸径增长量最大,是对照的26倍。受试验样地的地理位置、土壤性质、立地条件等多种因素的影响,氮磷钾复合肥对毛竹林的影响也不同。

2.3  施肥技术

施肥计量方法与配方比例只是确定了经济的施肥量,但要使毛竹更好、更快地吸收肥料养分,必须选择合适的施肥技术,才能使肥料发挥最好的效果。毛竹肥效较好的施肥方法有竹蔸施肥法与注射施肥法。

2.3.1  竹蔸施肥

竹蔸施肥法是用钢钎等器具打通竹蔸内腔各节隔,直至底部,再将肥料施入竹蔸内。在伐桩内施放尿素、碳酸氢铵等肥料后,伐桩腐烂速度可提高3倍以上,同时又不伤竹鞭,提高了肥料的利用率。众多研究均证实了毛竹伐桩内施肥的优越性。陈伯涵对比了竹蔸施肥、沟施和撒施等施肥方式,发现竹蔸施肥肥料损失少,输送快,并能加速竹蔸腐烂。

2.3.2  注射法施肥

利用特种注射器向竹子体内注入肥料或其它生长调节剂,通过竹子自身的循环系统将养分运送到竹子的各个器官。裘福庚早在20世纪70年代就发现毛竹腔壁具有渗透性,可用于微量元素的补给,该发现为以后竹腔施肥的发展提供了理论基础。杨慧英等对比了毛竹竹腔施肥与伐桩施肥对于促进毛竹生长的效果,证明前者优于后者;王宗星等在毛竹材用林中对比了竹腔施肥和土壤施肥的效果,结果表明竹腔施肥在竹材产量和竹材效益上优于土壤施肥,产出投入比达18.4,肥效更显著。程平等通过竹腔施用毛竹增产剂,结果显示施肥提高了竹笋中游离氨基酸、总黄酮、可溶性固形物和维生素C的含量。

毛竹林施肥存在的问题与对策

3.1  存在问题

1)施肥盲目。在高度集约经营的竹林中,林农为了追求最大的短期效益,往往施肥过量,加之深翻垦复等措施,破坏了土壤养分平衡,从而导致土壤结构退化。因此,毛竹林施肥不能盲目多施,否则肥料损失多,肥料利用率低。

2)环境污染。化肥的施用会对农业生态环境造成了一定的负面影响。据Science杂志报道,我国是全球化肥消耗量最多的国家,每年消费世界化肥产量的36%。不合理的施肥,加速了土壤板结与污染,进而导致土壤质量下降与结构退化,肥料的流失也会造成水体的富营养化,引发一系列的环境问题。

3.2  对策

1)科学平衡施肥。科学平衡施肥是毛竹林获得高产、高效的重要保证。黄当亮指出,毛竹施肥必须注重科学合理,切勿盲目过量,否则会产生肥料毒害作用,使竹林减产,这与陈伦寿的获得最高产量的施肥量并不是经济最佳施肥量的结论一致,即报酬递减律。科学施肥能在同样施肥量的情况下,可做到提高产量与质量和降低成本的统一。

2)提高毛竹经营综合效益。施肥与竹林结构、产量、品质、成本、土壤培肥、污染等因素密切相关,所以毛竹林施肥不能仅考虑经济效益,也应考虑生态效益和社会效益,以最佳的综合效益为目标,实现生态平衡施肥

3)促进毛竹林健康可持续经营。在科学理论指导下,推广生态施肥等关键应用技术,研发适合不同立地条件、经营类型的毛竹林可持续管理技术和模式;集成创新毛竹林可持续经营技术体系,维持毛竹林生产力、更新能力和活力。在当前建设生态文明和践行绿水青山就是金山银山理念的大背景下,应研发经济和生态效益兼顾的竹林高产低耗经营技术,有效解决竹林经营中经济产量和生态功能不能兼顾的难题。