海南省土沉香人工林土壤肥力評價研究

黃 馨 ，劉君昂 ，周國英 ，吳 毅 ，徐 睿 ，董文統(tǒng) ，陳 彧

（1. 中南林業(yè)科技大學 經(jīng)濟林培育與保護教育部重點實驗室，湖南 長沙 410004;2. 海南林業(yè)科學研究所，海南 ?？?571100）

海南省土沉香人工林土壤肥力評價研究

黃 馨1，劉君昂1，周國英1，吳 毅1，徐 睿1，董文統(tǒng)1，陳 彧2

（1. 中南林業(yè)科技大學 經(jīng)濟林培育與保護教育部重點實驗室，湖南 長沙 410004;2. 海南林業(yè)科學研究所，海南 海口 571100）

以海南省土沉香人工林為研究對象，對其土壤主要理化性質(zhì)進行測定，并采用灰色關聯(lián)分析方法對其土壤肥力進行綜合評價。結(jié)果表明：海南6個土沉香人工林的土壤均呈酸性，有機質(zhì)、速效K、有效Zn和有效Cu含量總體都處于中等偏低水平；堿解N除屯昌縣屯城鎮(zhèn)和定安龍州基地含量較低外，其他樣地均處于中等以上水平；有效P除定安龍州基地豐富外，其他樣地普遍供應嚴重不足；各土沉香人工林均存在缺有效Ca和有效Mg，而富含有效Mn和有效Fe的現(xiàn)象。綜合肥力評價結(jié)果顯示：6個土沉香人工林的土壤肥力關聯(lián)度排序為：定安龍州基地＞萬寧市興隆鎮(zhèn)＞屯昌縣南坤鎮(zhèn)＞保亭金江農(nóng)場＞屯昌縣坡心鎮(zhèn)＞屯昌縣屯城縣，土壤肥力Ⅲ級（一般）的有4個樣地，Ⅳ級（差）的有1個樣地，Ⅴ級（極差）的有1個樣地，定安龍州基地土沉香人工林的土壤相對最肥沃，屯昌縣屯城鎮(zhèn)的土壤肥力最差。

土沉香；人工林；土壤肥力；灰色關聯(lián)分析

土壤肥力是土壤各種基本性質(zhì)的綜合表現(xiàn)，是土壤作為自然資源和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料的物質(zhì)資源，也是土壤為植物生長提供、協(xié)調(diào)營養(yǎng)條件和環(huán)境條件的能力，直接影響著林木的分布和生長[1]。在生態(tài)系統(tǒng)中，土壤是維持林木健康生長的基礎，其肥力特征影響并控制著林木的健康狀況。因此，正確認識和合理評價林木土壤肥力，才能科學、有效地管理林木，從而提高林木的品質(zhì)，促進林木產(chǎn)業(yè)的效益提升。

土沉香Aquilaria sinensis，又名白木香，為瑞香科沉香屬植物。土沉香作為我國特有的熱帶樹種，只在一些低緯度地區(qū)，如海南、廣東、廣西、云南等省有生長。土沉香含有樹脂的木材——沉香是我國上等天然香料，也是我國特有而名貴的藥材[2]，其獲利極高，市場價在5 000元/ kg以上，是農(nóng)戶名符其實的搖錢樹。海南是我國沉香重點產(chǎn)區(qū)，土沉香種植面積現(xiàn)已達3萬多畝，約300多萬株，遍布了海南省各市縣，較多分布在屯昌、定安、保亭、萬寧等地。

目前國內(nèi)外對土沉香的研究主要集中在生物學特性、組織培養(yǎng)育苗、結(jié)香技術、藥效藥理，天然產(chǎn)物提取以及病蟲害等方面[3-6]，而關于土沉香人工林生長的土壤肥力狀況及其綜合評價鮮見報道。因此，本文以海南省幾個土沉香主要種植區(qū)為代表，調(diào)查屯昌、定安、保亭、萬寧4個地區(qū)6個種植點的土壤肥力狀況，并采用灰色關聯(lián)分析對其進行評價，以期為土沉香的栽培管理和合理科學施肥提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

于2013年5月～6月對海南省屯昌、定安、保亭和萬寧4個市縣境內(nèi)的土沉香人工林主要種植區(qū)進行了實地調(diào)查研究。

1.2 研究方法

1.2.1 土樣采集

在各土沉香人工林種植區(qū)中，選取有典型性的樣地，再在各個樣地中分別選擇3塊相似的10 m×20 m標準地。各標準樣地按“S”型5點取樣，去除枯枝落葉，取0～20 cm土層的土樣，混合后放入封口袋中。將采集的土樣自然風干、研磨、過篩、貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 測試項目及測試方法

土壤pH值的測定采用玻璃電極-酸度計法；有機質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀氧化——外加熱法；堿解N含量的測定采用堿解擴散法；有效P含量的測定采用鉬銻抗比色法；速效K含量的測定采用火焰光度法；有效Ca、Mg含量的測定采用NH4Ac交換—原子吸收分光光度法；有效Mn、有效Zn、有效Fe和有效Cu含量的測定采用原子吸收分光光度法[7]。

1.2.3 土壤養(yǎng)分分級標準

根據(jù)海南土壤的實際情況，將全國第二次土壤普查和海南土壤養(yǎng)分分級標準[8]作為評價各土沉香人工林的土壤養(yǎng)分豐缺狀況的依據(jù)（見表1和表2）。

表1 土壤養(yǎng)分含量分級標準Table 1 Classification criterion of soil nutrients

表2 土壤養(yǎng)分含量分級標準Table 2 Classification criterion of soil nutrients

1.2.4 數(shù)據(jù)處理統(tǒng)計分析

采用Excel 2003和灰色理論進行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土沉香人工林土壤肥力狀況

2.1.1 土壤pH值

土壤pH值作為土壤酸堿度的強度指標，是土壤的基本性質(zhì)和肥力的重要影響因素。它直接影響土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化、有效性以及存在狀態(tài)，從而影響著植物的生長發(fā)育[9]。各樣地土壤的pH值大部分集中在4.40～5.00，平均值為4.73，屬酸性土壤。其中，萬寧市興隆鎮(zhèn)土沉香人工林土壤pH值最大（5.20），屯昌縣屯城鎮(zhèn)土沉香人工林土壤pH值最?。?.43）。

2.1.2 土壤有機質(zhì)含量

土壤有機質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，它是植物礦質(zhì)營養(yǎng)和有機營養(yǎng)的重要源泉[10]，是反映土壤肥力高低的一個重要指標。各土沉香人工林土壤有機質(zhì)含量在11.36～22.98 g/kg之間，平均為17.33 g/kg，萬寧市興隆鎮(zhèn)的土壤有機質(zhì)含量最高，定安縣龍州基地的最低，各樣地的有機質(zhì)含量總體處于偏低水平。

2.1.3 土壤大量元素含量

氮素、磷素、鉀素是植物生長和發(fā)育所必須的大量營養(yǎng)元素，也是影響土壤肥力的重要因子，其中土壤中N、P、K的有效態(tài)含量作為土壤大量元素供應水平的確切指標，是反映土壤肥力水平的決定性指標[11]。

圖1 不同土沉香人工林土壤大量元素狀況Fig.1 Soil macroelements of Aquilaria sinensis plantations

從圖1可看出，萬寧市興隆鎮(zhèn)的土壤堿解N含量最高（181.95 mg/kg），屯昌縣屯城鎮(zhèn)最低（78.37 mg/kg），各地土壤堿解N含量平均為135.65 mg/kg，其中＞120 mg/kg的樣地數(shù)占66.7%，表明大部分樣地的堿解N含量比較豐富。各樣地的土壤有效P含量在1.51～25.69 mg/kg之間，平均為6.93 mg/kg，其中有效P含量＜2 mg/kg的樣地占17.0%，而＞2 mg/kg且＜5 mg/kg的樣地就占60.7%，各樣地除定安龍州基地豐富外，其他樣地的土壤有效P含量均處于缺乏或極缺乏水平。在各樣地中，定安龍州基地的土壤速效K含量最高（165.81 mg/kg），達到豐富水平（＞150 mg/kg），保亭金江農(nóng)場和屯昌縣南坤鎮(zhèn)的土壤速效K達到中等水平（＞100 mg/kg），屯昌縣坡心鎮(zhèn)和萬寧市興隆鎮(zhèn)的土壤速效K處于較低水平（50～100 mg/kg），屯昌縣屯城鎮(zhèn)的土壤速效K含量最低（43.57 mg/kg），處于缺乏水平（＜50 mg/kg）。

2.1.4 土壤中微量元素含量

土壤中微量元素是土壤養(yǎng)分不可或缺的組成部分。從圖2可看出，在各樣地中，土壤中量元素有效Ca含量屬定安龍州基地最高（222.22 mg/kg），遠遠大于其他樣地，屯昌縣南坤鎮(zhèn)其次（112.76 mg/kg），保亭金江農(nóng)場最低（16.30 mg/kg），其中有5個樣地的有效Ca含量處于極缺乏水平；有效Mg含量在15.92～48.61 mg/kg之間，均低于臨界值（50 mg/kg），由此可知各樣地的土壤有效Ca和有效Mg都處于極缺乏水平。

圖2 不同土沉香人工林土壤中量元素狀況Fig.2 Soil mediumelements of Aquilaria sinensis plantations

不同土沉香人工林土壤微量元素狀況由圖3和圖4可知，微量元素有效Mn含量為3.87～73.59 mg/kg，變幅較大，除屯昌縣屯城鎮(zhèn)（缺乏）和保亭金江農(nóng)場（中）之外，其他大部分的樣地都處于豐富和極豐富水平。各樣地的有效Fe含量均處于極豐富水平（＞20 mg/kg），最高達到42.72 mg/kg（保亭金江農(nóng)場），最低也有23.49 mg/kg（定安龍州基地）。所有樣地有效Zn含量的平均值為0.59 mg/kg，處于中等水平。其中，定安龍州基地和保亭金江農(nóng)場相對較高，其次是屯昌縣屯城鎮(zhèn)、屯昌縣坡心鎮(zhèn)和萬寧市興隆鎮(zhèn)，以屯昌縣南坤鎮(zhèn)的土壤有效Zn含量最低，為0.47 mg/kg。土壤有效Cu含量達0.2 mg/kg（中等水平）以上的有3個樣地，分別是屯昌縣屯城鎮(zhèn)、屯昌縣南坤鎮(zhèn)和定安龍州基地；屯昌縣坡心鎮(zhèn)和萬寧市興隆鎮(zhèn)土壤有效Cu含量處于缺乏水平（0.1～0.2 mg/kg），保亭金江農(nóng)場土壤有效Cu含量處于極缺乏水平（＜0.1 mg/kg）。

圖3 不同土沉香人工林土壤有效Mn、有效Fe含量Fig.3 Soil available Mn and available Fe of Aquilaria sinensis plantations

圖4 不同土沉香人工林土壤有效Zn、有效Cu含量Fig.4 Soil available Zn and available Cu of Aquilaria sinensis plantations

2.2 土沉香人工林土壤各指標的灰色關聯(lián)分析及肥力評價

灰色關聯(lián)分析法是一種以分析和確定因素間的相互影響程度或因子對主行為的貢獻程度而進行評估的分析方法[12]，它具有簡便直觀、計算量小、有效的優(yōu)點，并且能較好地對同類或不同類的土壤肥力指標進行定量分析。

土壤pH 值、有機質(zhì)、堿解N、有效P、有效K、有效Ca、有效Mg、有效Mn、有效Fe、有效Zn和有效Cu這11種指標作為土壤所處的化學環(huán)境和養(yǎng)分含量，它們對土壤肥力和生產(chǎn)力有非常重要的影響，所以本文選取土壤pH 值、有機質(zhì)、堿解N、有效P、有效K、有效Ca、有效Mg、有效Mn、有效Fe、有效Zn和有效Cu這11種指標作為灰度關聯(lián)綜合評價土壤肥力的標準[13-14]。首先這11個指標數(shù)據(jù)進行指標區(qū)間化，使各指標均在[0,1]之間（表3），然后選擇各測量指標的最大值作為參考點，構(gòu)成參考數(shù)列{1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1}[12]，從而計算出各對應點的關聯(lián)系數(shù)和關聯(lián)度（表5）。

根據(jù)表4的土壤質(zhì)量分級[15]，對各土沉香人工林種植區(qū)的土壤肥力進行評價，灰色關聯(lián)度越大，表明其土壤綜合肥力越高[16]。由表5可知，各土沉香人工林的土壤肥力均處于中等偏低水平，6個樣地的灰色關聯(lián)分析排列順序為：定安龍州基地＞萬寧市興隆鎮(zhèn)＞屯昌縣南坤鎮(zhèn)＞保亭金江農(nóng)場＞屯昌縣坡心鎮(zhèn)＞屯昌縣屯城鎮(zhèn)，定安龍州基地的關聯(lián)度最大（0.666 2），屯昌縣屯城鎮(zhèn)最?。?.393 6），說明定安龍州基地的土壤綜合肥力最高，屯昌縣屯城鎮(zhèn)最低。其中4個樣地（定安縣龍州基地、萬寧市興隆鎮(zhèn)、屯昌縣南坤鎮(zhèn)和保亭金江農(nóng)場）的土壤肥力屬于Ⅲ級（一般），1個樣地（屯昌縣坡心鎮(zhèn)）的土壤肥力屬于Ⅳ級（差），1個樣地（屯昌縣屯城鎮(zhèn)）的土壤肥力屬于Ⅴ級（極差）。

表3 不同土沉香人工林土壤養(yǎng)分指標區(qū)間化結(jié)果Table 3 The interval of results of soil nutrient indexs in Aquilaria sinensis plantations

表4 土壤肥力灰色關聯(lián)度評價標準Table 4 The grey correlation evaluation standard of soil fertility

表5 不同土沉香人工林土壤養(yǎng)分含量關聯(lián)系數(shù)、關聯(lián)度及綜合評價Table 5 Correlation coefficient, correlation degree and comprehensive evaluation of soil nutrient in Aquilaria sinensis plantations

3 結(jié)論與討論

（1）研究表明海南省土沉香人工林土壤肥力整體偏低，各土壤肥力指標在不同土沉香人工林之間差別比較大。海南省6個土沉香人工林種植區(qū)土壤均為酸性，pH值平均為4.73，據(jù)研究土沉香喜生長于pH值為4.5～6.0的酸性環(huán)境，可見海南省土壤pH值較適宜土沉香的生長。各樣地的土壤有機質(zhì)含量和速效K含量平均值分別為17.33 g·kg-1和102.70 mg/kg，均處于中等偏低水平，這主要是我國熱帶地區(qū)水熱充足，物質(zhì)分解迅速，加上暴雨頻繁，淋溶嚴重造成的[17]。各樣地的土壤堿解N含量整體比較豐富，除屯昌縣屯城鎮(zhèn)（78.37 mg/kg）和定安龍州基地（88.89 mg/kg）較低外（＜90 mg/kg），其他樣地均處于中等以上水平（＞120 mg/kg）；各土沉香人工林土壤有效Mn和有效Fe含量也比較豐富，但土壤有效Zn和有效Cu含量偏低，并且各樣地的土壤有效P（除定安龍州基地豐富外）、有效Ca和有效Mg含量均處于極低水平，出現(xiàn)嚴重缺乏現(xiàn)象。導致這種現(xiàn)象的原因可能是我國南方地區(qū)土壤普遍偏酸性，pH降低導致Al、Mn等對植物的毒害及Ca、Mg等中微量元素的缺乏，還影響了土壤P元素的釋放[18]。

（2）通過灰色關聯(lián)分析，對6個土沉香人工林的土壤肥力進行評價，各樣地的土壤肥力灰色關聯(lián)分析排列順序為：定安龍州基地＞萬寧市興隆鎮(zhèn)＞屯昌縣南坤鎮(zhèn)＞保亭金江農(nóng)場＞屯昌縣坡心鎮(zhèn)＞屯昌縣屯城鎮(zhèn)。表明定安龍州基地的土壤最肥沃，其次為萬寧市興隆鎮(zhèn)，而屯昌縣屯城鎮(zhèn)的土壤肥力最差。根據(jù)各土沉香人工林土壤肥力現(xiàn)狀，應增施有機肥和磷鉀肥、適當補充中微量元素。

（3）雖然灰色關聯(lián)分析方法具有簡便直觀、分析結(jié)果可靠、不需要復雜的推理計算等優(yōu)點，是多因素決策分析的一種簡便有效的實用方法[19-21]，但土壤肥力是多因素的耦合，因此在對土壤肥力評價時，還應結(jié)合土壤物理和生物指標綜合來考慮土壤肥力狀況。本文所選的評價指標只能代表土沉香人工林大部分肥力狀況。

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Evaluation on soil fertility of Aquilaria sinensis plantations in Hainan Province

HUANG Xin1, LIU Jun-ang1, ZHOU Guo-ying1, WU Yi1, XU Rui1, DONG Wen-tong1, CHEN Yu1
(1. The Key Laboratory for Non-wood Forest Cultivation and Conservation of Ministry of Education, Central South University of Forestry&Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2.Hainan Forestry Institute, Haikou 571100, Hainan,China)

The study takedAquilaria sinensisplantations as the research objects and measured their soil chemical characteristics. A grey correlation analysis was used to evaluate the soil fertility status. The results showed that all sites were acidic soil and less fertile with the low organic matter, available K, available Zn and available Cu content. Available N in all the sites except Tuncheng Town in Tunchang County and Longzhou base of Dingan County was of medium level or above. Available P except Longzhou base of Dingan County was gravely insuff i cient. All the sites were lack of Available Ca and Available Mg, but were rich in Available Mn and Available Fe. Comprehensive fertility evaluation results showed that soil fertility of six types of plantions followed an order of Longzhou base of Dingan County ＞ Xinglong Town in Wanning City ＞ Nankun Town in Tunchang County ＞ Jinjiang Farm in Baoting County ＞ Poxin Town in Tunchang County ＞ Tuncheng Town in Tunchang County. Four plots were classed as Ⅲ (average), one plot was classed asⅣ(poor) and the other one was classed as Ⅴ(worse). The soil of Longzhou base of Dingan County was the most fertile, and the soil fertility of Tuncheng Town in Tunchang County was the poorest.

Aquilaria sinensis; plantations; soil fertility; grey correlation analysis

S796

A

1673-923X(2014)08-0068-05

2013-11-13

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項項目（201304402）

黃 馨（1987-），女，湖南郴州人，碩士研究生，主要從事應用微生物土壤肥力的研究；E-mail：sunlighthx@163.com

劉君昂（1963-），男，湖北鐘祥人，教授，博士，主要從事應用微生物學研究；E-mail：kjc9620@163.com

[本文編校：吳 彬]