3種整地措施下尾巨桉幼林生長(zhǎng)及土壤有機(jī)質(zhì)變化特征研究

王志超，杜阿朋，陳少雄

(國(guó)家林業(yè)局桉樹(shù)研究開(kāi)發(fā)中心，廣東 湛江 524022)

3種整地措施下尾巨桉幼林生長(zhǎng)及土壤有機(jī)質(zhì)變化特征研究

王志超，杜阿朋，陳少雄

(國(guó)家林業(yè)局桉樹(shù)研究開(kāi)發(fā)中心，廣東 湛江 524022)

對(duì)不同整地措施下尾巨桉幼林林分生長(zhǎng)及土壤有機(jī)質(zhì)變化研究表明：煉山全墾與帶墾措施下林分平均地徑極顯著大于穴墾，但煉山全墾與帶墾之間地徑差異不顯著；煉山全墾措施下的林分平均樹(shù)高極顯著高于帶墾與穴墾；而林分蓄積量則為煉山全墾＞帶墾＞穴墾。煉山全墾整地后，土壤有機(jī)質(zhì)在表層土壤以下10 ~ 20 cm或20 ~ 30 cm均有不同程度的增大。土壤有機(jī)質(zhì)含量在造林后1 a時(shí)3種處理間的差異不顯著，但造林后1.5 a后發(fā)現(xiàn)煉山全墾有機(jī)質(zhì)含量極顯著優(yōu)于帶墾和穴墾，其次為帶墾，穴墾最差。從目前來(lái)看煉山全墾的生長(zhǎng)及土壤有機(jī)質(zhì)含量占有較大優(yōu)勢(shì)。

尾巨桉；整地措施；土壤；有機(jī)質(zhì)

土壤是林地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，為森林植被的存在和發(fā)展提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ)，土壤肥力決定著林地的生產(chǎn)力，持久地維持和提高土壤肥力是森林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定和林業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素[1]。土壤有機(jī)質(zhì)是土壤肥力最重要的組成部分，是衡量土壤狀況的重要指標(biāo)之一[2-3]，是土壤營(yíng)養(yǎng)元素特別是 N、P的重要來(lái)源[4]，同時(shí)也直接影響著土壤的耐肥性、緩沖性、通氣狀況和土壤溫度等[5-6]。

桉樹(shù)(Eucalyptus)是我國(guó)南方最重要的造林樹(shù)種之一，由于其生長(zhǎng)速度快，養(yǎng)分需求量大，再加上不合理的經(jīng)營(yíng)措施，容易造成地力衰退，因此如何提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，保持土壤肥力對(duì)桉樹(shù)人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)有著重要的作用。

本研究通過(guò)對(duì)煉山全墾、帶墾和穴墾3種整地措施下的土壤有機(jī)質(zhì)進(jìn)行為期1.5 a的監(jiān)測(cè)，分析不同整地措施下的尾巨桉(E. urophylla × E. grandis)幼林生長(zhǎng)及土壤有機(jī)質(zhì)含量的變化特征，篩選出既有利于保持地力，又有較好生長(zhǎng)特征的整地措施，以期為桉樹(shù)人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)發(fā)展提供借鑒。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣東湛江桉樹(shù)人工林生態(tài)系統(tǒng)定位監(jiān)測(cè)站。該站位于廣東湛江遂溪縣南方國(guó)家級(jí)林木種苗示范基地，地理位置為北緯 21°30′，東經(jīng)111°38′，低丘地貌，最高海拔 220.8 m，最低海拔80 m，屬北熱帶溫潤(rùn)大區(qū)雷瓊區(qū)北緣，為海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫23.1℃，極端最低溫1.4 ~ 3.6℃，極端最高溫度為38.1℃，年降雨量在1 500 mm以上，5—9月的降雨量占全年的85.5%，年平均相對(duì)濕度80.4%[7]。地貌沿著縱線中央高，東西兩邊低，南北兩端高而中間低，地形多為臺(tái)地，相對(duì)高度不超過(guò)10 m。成土母質(zhì)北部為砂頁(yè)巖，中部為前海沉積物，南部為玄武巖，土壤類(lèi)型主要有淺海沉積物磚紅壤和玄武巖磚紅壤，其次為砂頁(yè)巖紅壤、花崗巖磚紅壤[8]，有機(jī)質(zhì)含量在1%以上，pH 4.5 ~ 5.3。土壤肥力中等，氣候適合桉樹(shù)的生長(zhǎng)。

1.2 試驗(yàn)材料及試驗(yàn)造林

試驗(yàn)林植被、土壤類(lèi)型等立地條件基本一致，采用煉山全墾、帶墾和穴墾3種不同整地方式整地后造林，每個(gè)處理為0.67 hm2。2012年7月造林，試驗(yàn)林為尾巨桉(DH32-29無(wú)性系，組培網(wǎng)袋苗)純林，株行距為1.5 m × 4 m。調(diào)查時(shí)間自造林后2個(gè)月持續(xù)至1.5 a。造林后7 d追施100 g尿素，造林4個(gè)月后追施桉樹(shù)專用肥1次，施肥量300 g·株-1。

整地方式具體如下：

(1) 煉山全墾：對(duì)試驗(yàn)地樹(shù)根進(jìn)行刨挖，將采伐剩余物以及雜灌焚燒，然后進(jìn)行機(jī)械全面深耕，最后水平帶開(kāi)溝造林(寬40 cm × 深30 cm)。

(2) 帶墾：保留樹(shù)頭、采伐剩余物及雜灌，利用機(jī)械按照種植行進(jìn)行帶墾(40 cm × 30 cm)。開(kāi)溝前做適當(dāng)除雜，但不移除。

(3) 穴墾：保留樹(shù)頭、采伐剩余物及雜灌，只在營(yíng)林時(shí)進(jìn)行人工挖穴種植(40 cm × 40 cm × 30 cm)；挖穴前做適當(dāng)除雜，但不移除。

1.3 調(diào)查方法

自造林后 2個(gè)月開(kāi)始，在 3種整地林地各設(shè)20 m × 20 m調(diào)查樣地，每處理各3個(gè)，對(duì)樣地林木每木檢尺，測(cè)量地徑、樹(shù)高；每2個(gè)月測(cè)定1次，持續(xù)時(shí)間為1.5 a。同時(shí)在每個(gè)樣地內(nèi)隨機(jī)挖3個(gè)土壤剖面，分別在1 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm、30 ~ 40 cm、40 ~ 60 cm、60 ~ 80 cm的土層中取土樣，在實(shí)驗(yàn)室晾干，磨成0.149 mm粒徑土壤，利用高溫外熱重鉻酸鉀氧化—容量法測(cè)定其有機(jī)質(zhì)含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Excel軟件和SPSS 13.0軟件對(duì)各試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、鄧肯多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同整地措施下尾巨桉幼林生長(zhǎng)特征

整地在一定程度上通過(guò)改變土壤微環(huán)境進(jìn)而影響林木生長(zhǎng)[9]。由圖1可知，尾巨桉2月生時(shí)其穴墾措施下的林分平均地徑顯著小于其他2種整地措施(P＜0.05)，僅為1.03 cm；到4月生和8月生時(shí)，煉山全墾與穴墾差異不顯著，但均與帶墾差異極顯著(P＜0.01)，帶墾措施下林分平均地徑均最大，分別達(dá)到2.49 cm和3.60 cm；10月生時(shí)，帶墾與穴墾林分平均地徑差異不顯著，煉山全墾的顯著大于帶墾的(P＜0.05)；12月生時(shí)3種整地措施下林分地徑差異不顯著；14月生、16月生、18月生時(shí)，煉山全墾與帶墾的林分平均地徑差異均不顯著，但二者均極顯著大于穴墾(P＜0.01)。

圖1 不同整地方式尾巨桉幼林地徑分布特征

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，造林時(shí)尾巨桉幼苗苗高無(wú)顯著性差異，但由表1可知，2月生煉山全墾苗高極顯著大于穴墾和帶墾(P＜0.01)，二者相差0.94 m，而穴墾與帶墾差異性不顯著；在4月生和8月生帶墾與煉山全墾樹(shù)高差異性不顯著，但均與穴墾的差異性達(dá)到了顯著性水平(P＜0.05)；10月生、12月生、14月生、16月生均表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律：煉山全墾處理的平均樹(shù)高極顯著大于穴墾和帶墾(P＜0.01)，而穴墾與帶墾間的差異不顯著。18月生的尾巨桉幼林樹(shù)高在3種處理間的差異性均達(dá)到了極顯著的水平(P＜0.01)，且煉山全墾(9.25 m)＞帶墾(8.55 m)＞穴墾(8.06 m)。總的來(lái)看，尾巨桉幼林期樹(shù)高的生長(zhǎng)隨著整地強(qiáng)度的提高，樹(shù)高的生長(zhǎng)也顯著地提高，即煉山全墾＞帶墾＞穴墾。

表1 不同整地方式尾巨桉幼林樹(shù)高生長(zhǎng)特征 m

圖2 不同整地方式下尾巨桉幼林林分蓄積量動(dòng)態(tài)變化

林分蓄積量一直是林業(yè)生產(chǎn)單位最為關(guān)注的測(cè)樹(shù)指標(biāo)[10-11]。由計(jì)算可得：2月生與16月生蓄積量煉山全墾與帶墾極顯著大于穴墾(P＜0.01)，煉山全墾與帶墾差異不顯著；4月生帶墾顯著大于煉山全墾與穴墾(P＜0.05)，8月生煉山全墾與另外兩種處理均差異不顯著，但帶墾顯著高于穴墾(P＜0.05)；10月生、12月生、14月生帶墾與穴墾差異不顯著，但均顯著小于煉山全墾(P＜0.05)，18月生3種處理間都達(dá)到了極顯著的差異，煉山全墾(37.07 m3·hm-2)＞帶墾(33.59 m3·hm-2)＞穴墾(23.49 m3·hm-2)。從總體來(lái)看，3種整地措施下的林分蓄積量與林分的平均地徑、平均樹(shù)高有著相似的變化規(guī)律：煉山全墾＞帶墾＞穴墾。由此可見(jiàn)，在幼林時(shí)期，隨著整地規(guī)格的增加，桉樹(shù)幼林早期立地條件的改善依次增大，且這種整地引起的早期肥力激發(fā)效應(yīng)對(duì)林木生長(zhǎng)有著明顯的促進(jìn)作用。至于這種整地方式對(duì)桉樹(shù)生長(zhǎng)的促進(jìn)效應(yīng)能夠持續(xù)多久，還有待于進(jìn)一步的觀測(cè)和研究。

2.2 不同整地措施下尾巨桉幼林土壤有機(jī)質(zhì)變化特征

對(duì)尾巨桉人工林3種不同整地措施下的土壤進(jìn)行有機(jī)質(zhì)調(diào)查(表2)，結(jié)果表明：隨著土層的加深，土壤有機(jī)質(zhì)顯著減少；煉山全墾整地后比整地前10 ~ 30 cm土層有機(jī)質(zhì)有所增加，其中10 ~ 20 cm差異達(dá)到顯著水平(P＜0.05)，其他土層有機(jī)質(zhì)含量均有所下降，其中30 ~ 80 cm土層有機(jī)質(zhì)極顯著降低(P＜0.01)。而帶墾與穴墾基本未對(duì)林地土壤造成干擾。由此可見(jiàn)煉山全墾整地可以提高10 ~ 30 cm的有機(jī)質(zhì)含量，但表層和其他土層以及有機(jī)質(zhì)總量均有所降低。1 a后，3種整地措施間土壤有機(jī)質(zhì)除60 ~ 80 cm外各土層差異均未達(dá)到顯著水平，但均較整地前顯著性降低。1.5 a時(shí)，各土層有機(jī)質(zhì)含量，煉山全墾均極顯著大于穴墾與帶墾(P＜0.01)，在10 ~ 20 cm和40 ~ 60 cm處，穴墾與帶墾間差異不顯著，其他土層差異性均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，大小順序?yàn)椋簬ǎ狙▔ǎ?.5 a時(shí)0 ~ 80 cm平均土壤有機(jī)質(zhì)含量為煉山全墾(23.04 g·kg-1)＞帶墾(18.28 g·kg-1)＞穴墾(16.36 g·kg-1)。

表2 不同整地措施下的土壤有機(jī)質(zhì)含量 g·kg-1

3 結(jié)論與討論

本研究通過(guò)對(duì)3種不同整地措施下的尾巨桉幼林各生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果顯示：煉山全墾、帶墾在整地初期所帶來(lái)的土壤肥力激發(fā)效應(yīng)可明顯促進(jìn)桉樹(shù)幼林生長(zhǎng)和提高林分蓄積量。綜合1.5 a的調(diào)查結(jié)果，煉山全墾和帶墾的平均地徑極顯著優(yōu)于穴墾(P＜0.01)，煉山全墾與帶墾之間的差異隨時(shí)間增加而越來(lái)越小且不顯著。煉山全墾的樹(shù)高極顯著優(yōu)于穴墾與帶墾，穴墾與帶墾間差異性不顯著，只有1.5年生時(shí)達(dá)到了極顯著水平，大小排序?yàn)椋簾捝饺珘ǎ編ǎ狙▔ǎ址值男罘e量也有著相同規(guī)律。這與其他很多樹(shù)種如馬尾松(Pinus massoniana)[12]、北美紅杉(Sequoia sempervirens)[13]、火炬松(P. taeda)[14]等研究的結(jié)果相似。

土壤有機(jī)質(zhì)含量在煉山全墾整地后，表層土壤下10 ~ 20 cm及20 ~ 30 cm均有不同程度的增大，這是由于通過(guò)翻耕使得表層土壤下移造成的；而其他土層均有不同程度的減小。說(shuō)明煉山全墾可造成有機(jī)質(zhì)和大量元素的部分流失；而帶墾與穴墾基本在整地前后未對(duì)土壤造成干擾，因此土壤有機(jī)質(zhì)含量未發(fā)生大的變化。造林后1 a，3種處理間的差異不顯著，但造林后1.5 a發(fā)現(xiàn)煉山全墾有機(jī)質(zhì)含量極顯著高于帶墾和穴墾，其次為帶墾，穴墾最低。說(shuō)明較高的整地規(guī)格，對(duì)桉樹(shù)人工林早期土壤有機(jī)質(zhì)的增加有利，造成以上結(jié)果的原因可能是：整地使得土壤變得疏松、土壤的蓄水量、透水性、透氣性都增加，CO2和O2交換加快，微生物的活動(dòng)加強(qiáng)，加快枯落物的分解，有利于有機(jī)質(zhì)的增加[15]。從目前調(diào)查結(jié)果來(lái)看，隨著整地規(guī)格的提高，尾巨桉幼林生長(zhǎng)指標(biāo)均有不同程度的改善，也越有利于有機(jī)質(zhì)含量的增加，至于哪種整地措施最理想，還需結(jié)合林下物種多樣性、水土保持情況、土壤養(yǎng)分、保存率、經(jīng)濟(jì)條件以及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況等各種指標(biāo)綜合考慮。

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Tree Grow th and Soil Organic M atter Characteristics Under Different Soil Preparation M ethods in Young Eucalyptus urophylla × E. grandis Stands

WANG Zhi-chao, DU A-peng, CHEN Shao-xiong
(China Eucalypt Research Centre, Zhanjiang 524022, Guangdong, China)

Investigations of the stand grow th of Eucalyptus urophylla × E. grandis, and soil organic matter content, under different site preparation methods showed that average tree diameters on sites that were prepared by full reclamation site preparation and furrow cultivation were significantly better than site preparation involving just hole digging. There were no significant differences in grow th between site preparation methods of full reclamation and furrow cultivation. The average tree height on sites prepared by full reclamation was significantly better than that on sites w ith furrow cultivation and just hole digging. The stand volumes followed the rule: full reclamation > furrow cultivation > hole digging. After site preparation by full reclamation, soil organic matter in surface soil at depths of 10 ~ 20 cm or 20 ~ 30 cm all increased by varying degrees. The soil organic matter contents in 1 year had no significant difference between the three methods of site preparation. But in one and a half year the soil organic matter content of full reclamation was significantly superior to both furrow cultivation and hole digging. Tree grow th and soil organic matter content follow ing site preparation of full reclamation showed large advantages over the other two methods of site preparation.

Eucalyptus urophylla × E. grandis; site preparation methods; soil; organic matter

S725.4

A

2014-08-11

廣東林業(yè)科技創(chuàng)新專項(xiàng)(2011KJCX019)；林業(yè)科技創(chuàng)新平臺(tái)運(yùn)行補(bǔ)助項(xiàng)目－廣東湛江桉樹(shù)生態(tài)系統(tǒng)定位觀測(cè)研究站(2014-LYPT-DW-027)

王志超(1988— )，男，碩士，助理工程師，主要從事森林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)研究