長期施肥對(duì)第四紀(jì)紅壤泡桐林蓄積量及基礎(chǔ)地力的影響

涂 佳 ，甘衛(wèi)祥 ，付宇佳 ，唐菲菲 ，吳立潮

（1.中南林業(yè)科技大學(xué) a.經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.經(jīng)濟(jì)林培育與利用湖南省2011協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410004；2.湖南省林業(yè)科學(xué)研究院，湖南 長沙 410004）

長期施肥對(duì)第四紀(jì)紅壤泡桐林蓄積量及基礎(chǔ)地力的影響

涂 佳1，2，甘衛(wèi)祥1，付宇佳1，唐菲菲1，吳立潮1

（1.中南林業(yè)科技大學(xué) a.經(jīng)濟(jì)林培育與保護(hù)省部共建教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；b.經(jīng)濟(jì)林培育與利用湖南省2011協(xié)同創(chuàng)新中心，湖南 長沙 410004；2.湖南省林業(yè)科學(xué)研究院，湖南 長沙 410004）

泡桐是世界上最速生的3大用材樹種之一，主要分布在我國黃淮海地區(qū)，它材質(zhì)優(yōu)良，深受廣大林農(nóng)喜愛。然而，泡桐在中亞熱帶還沒有形成規(guī)模化種植，適宜的施肥方式尚不清楚。為了明確中亞熱帶第四紀(jì)紅壤地區(qū)，長期施肥對(duì)泡桐地力和蓄積量的影響，本研究以湖南湘陰縣新造人工林為研究對(duì)象，設(shè)置了泡桐專用肥，普通商業(yè)肥和對(duì)照3個(gè)處理，采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)排列，重復(fù)3次，連續(xù)10年觀測，分析了造林以來不同施肥處理對(duì)桐林蓄積量及基礎(chǔ)地力的影響。連續(xù)10年的觀測表明：(1)施肥能顯著提高泡桐蓄積量，且施用專用肥蓄積量增長效果更為顯著；造林后第1～3年，泡桐專用肥與普通商業(yè)肥的增產(chǎn)效果間無顯著差異，但從第4年開始施用專用肥蓄積量增長效果更為顯著，到造林的第10年，施用專用肥的泡桐蓄積量明顯優(yōu)于商業(yè)肥，比施用商業(yè)肥的蓄積量提高了28.27%，比對(duì)照提高了127%。(2)施用專用肥和商業(yè)肥土壤地力貢獻(xiàn)率在泡桐種植10年后分別下降了57.4%和35.5%，并于造林第5年后，泡桐人工林土壤地力貢獻(xiàn)率和土壤肥料貢獻(xiàn)力變化趨于穩(wěn)定。(3)不同施肥對(duì)泡桐蓄積量穩(wěn)定性及可持續(xù)性差異顯著，其中施用專用肥后有利于泡桐蓄積量的穩(wěn)定和持續(xù)性增長。(4)與商業(yè)肥和對(duì)照相比施用專用肥能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀含量，而全氮含量變化不顯著。綜上所述，施肥能有效提高泡桐蓄積量，且施用泡桐專用肥的效果明顯優(yōu)于普通商業(yè)肥。泡桐專用肥顯著地提高了土壤肥料的貢獻(xiàn)率，泡桐蓄積量穩(wěn)定和可持續(xù)性增長以及土壤部分養(yǎng)分含量的提高。

泡桐人工林，不同施肥，基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率，肥料貢獻(xiàn)率

泡桐是我國特有的鄉(xiāng)土闊葉落葉樹種之一，它生長十分迅速，與桉樹、麻瘋樹一起，并稱為世界上最速生的3大用材樹種[1]。它作為用材林和防護(hù)林，廣泛商業(yè)化種植于我國溫帶的黃淮海地區(qū)。然而，在湖南等中亞熱帶地區(qū)泡桐僅為四旁綠化樹種，沒有大規(guī)模商業(yè)化種植。泡桐在該地區(qū)生長狀況如何，是否需要施肥，以及施肥后與不施肥有無差異尚不清楚。因此有必要在該地主要土壤類型——第四紀(jì)紅壤種植的泡桐林地開展施肥對(duì)蓄積量及基礎(chǔ)地力影響的研究。

泡桐材有很多優(yōu)點(diǎn)：其干縮性很小，做成的家具、箱柜經(jīng)久耐用，不變形，花紋美觀，木質(zhì)較細(xì)，油漆性能好。桐木既輕又無臭味，適用于作茶葉、食品、水果等包裝箱，運(yùn)輸時(shí)，可以減少運(yùn)費(fèi)，它是制造滑翔機(jī)、農(nóng)用飛機(jī)、靶機(jī)及模型機(jī)的好材料，用桐木造船無節(jié)疤，不易漏水，經(jīng)久耐用。泡桐纖維長，白度高，能生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)紙漿，加工成強(qiáng)度較高的優(yōu)質(zhì)紙，在日本，用桐材造紙已有30多年的歷史[2]。泡桐生長快，栽后4～5年就可利用，是自力更生解決建材的好樹種。在目前我國森林有效供給既難以滿足國家生態(tài)安全需求，也難以滿足社會(huì)日益增長的木材需求，木材安全形勢總體不容樂觀的情況下，加強(qiáng)泡桐人工林土壤基礎(chǔ)地力培育和挖掘泡桐人工林的潛在生產(chǎn)力，是培育泡桐大徑材，解決木材短缺的有效途徑。

為了保證速生豐產(chǎn)林豐產(chǎn)和維持或提高人工林地土壤肥力，合理施肥已成為一種必要手段廣泛運(yùn)用[3-4]。國外林地施肥開展較早，但由于林木生長周期長，施肥效益難以在短時(shí)間內(nèi)體現(xiàn)，因此，林木施肥研究在20世紀(jì)50～60年代以前發(fā)展緩慢。二十世紀(jì)70年代開始，隨著化學(xué)工業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展，北歐、日本、澳大利亞等林業(yè)發(fā)達(dá)國家逐漸把林木施肥作為營建人工林的重要手段。我國林木施肥起始于20世紀(jì)80年代初，主要涉及的速生用材樹種有杉木、楊樹、馬尾松、泡桐、桉樹、毛竹，在“八五”、“九五”期間，林木施肥均被列入國家攻關(guān)課題[5]。

泡桐雖然在世界范圍內(nèi)都有分布，但與泡桐施肥相關(guān)的研究主要以我國為主，國外研究較少。長期以來泡桐施肥主要以種植戶經(jīng)驗(yàn)施肥為主。經(jīng)驗(yàn)施肥方法簡單，但是施肥量不確定，施肥過多造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染；施肥過少又達(dá)不到增加材積的目的[6]。上世紀(jì)80年代開始營養(yǎng)診斷施肥法開始運(yùn)用于泡桐施肥。主要從營養(yǎng)元素動(dòng)態(tài)變化、葉片養(yǎng)分特征、和林分結(jié)構(gòu)規(guī)律進(jìn)行診斷后再施肥，但該研究處于小面積試驗(yàn)階段，沒有大面積推廣應(yīng)用[7-9]。盧漫[10]根據(jù)林木生長對(duì)養(yǎng)分的需求和林地養(yǎng)分的實(shí)際水平，運(yùn)用生長量計(jì)算施肥量，通過施用不同配比化肥后，觀察幼年泡桐施肥一年后的效應(yīng)，證明幼年泡桐施肥一年后胸徑能顯著增加。賈慧君[11]在武夷山市郊的對(duì)泡桐混交林進(jìn)行了連續(xù)4年施肥試驗(yàn)，結(jié)果表明，最佳施肥能明顯促進(jìn)泡桐幼樹生長。盡管如此，泡桐基于對(duì)不同立地條件下的土壤性狀種植泡桐以及不同施肥實(shí)驗(yàn)對(duì)泡桐生長及地力的影響是存在差異的，因此，研究第四紀(jì)紅壤地區(qū)不同施肥狀態(tài)下泡桐蓄積量以及基礎(chǔ)地力變化對(duì)指導(dǎo)湖南大部分地區(qū)種植泡桐具有重要意義。

前期相關(guān)研究表明[12]短期施肥能有效改善土壤質(zhì)量和土壤微生物組成。然而，泡桐從造林到主伐期一直生長迅速，其是否有必要長期施肥以及長期施肥對(duì)泡桐林蓄積量和基礎(chǔ)地力尚不清楚。本文以湘陰新縣新造泡桐人工林為研究對(duì)象，連續(xù)10年觀測，重點(diǎn)探討如下問題：（1）3種不同施肥方式（專用肥、商業(yè)肥、對(duì)照）對(duì)泡桐蓄積量增量和蓄積量年波動(dòng)的響應(yīng)；（2）長期施肥對(duì)土壤地力貢獻(xiàn)率和肥料貢獻(xiàn)率的影響；（3）長期施肥對(duì)泡桐蓄積量穩(wěn)定性及持續(xù)性的影響，以及土壤養(yǎng)分與泡桐蓄積量的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于湖南省湘陰縣新龍村，N28°41′40″，E112°56′49″。該地屬于季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，四季分明，光照長，降水集中在春夏暖熱季節(jié)，年平均氣溫為17℃，全年無霜期為223～304 d，年日照1 399.9～2 058.9 h，年均降雨量1 392.62 mm，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)、南風(fēng)、西北風(fēng)，年平均風(fēng)速3 m/s。

試驗(yàn)地土壤為第四紀(jì)紅土紅壤，海拔66.5 m，地形平坦，坡度0～3°，土壤厚度80 cm；土壤質(zhì)地為輕粘土，pH值4.5。試驗(yàn)材料為9501白花泡桐Paulownia fortunei，于2004年采用大苗栽植造林。造林初植密度為株行距4 m × 4 m。

1.2 施肥試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本研究長期定位施肥設(shè)置3個(gè)隨機(jī)區(qū)組，每區(qū)組設(shè)置3個(gè)處理，分別為：泡桐專用肥（專利號(hào)201010243377.1），養(yǎng)分含量為：25.5%有機(jī)質(zhì)，N-P-K比例為11∶2∶2，微量元素含量若干。商業(yè)肥：購于市場，養(yǎng)分含量為N-P-K比例為15∶15∶15，總養(yǎng)分≥45%；對(duì)照（CK）；每個(gè)處理3次重復(fù)，每一個(gè)處理選擇同行20株樹木，進(jìn)行施肥觀測，每個(gè)處理間設(shè)有保護(hù)行。施肥方法采用環(huán)狀溝施，新造林當(dāng)年和第2年施肥量1.875 t/hm2，4月和9月分2次施入，造林的第3年開始每年施肥量1.250 t/hm2。林地管理保持一致。除了造林第4年、第5年和第6年沒有施肥外，每年均按時(shí)施肥。

1.3 樣品采集與試驗(yàn)觀測

從造林開始每年11月底測量泡桐胸徑和樹高；土壤樣本采集于2014年9月。取0～20 cm土壤樣本。

1.4 土壤養(yǎng)分分析

土壤有機(jī)質(zhì)采用LY/T 1237-1999法測定；速效磷采用Mehlich3提取法[13]、有效鉀采用Mehlich3提取法[14]；全氮采用Kjeldahl法[15]運(yùn)用間斷分析儀Smartchem 200分析。

1.5 數(shù)據(jù)計(jì)算與處理

土壤基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率和肥料貢獻(xiàn)率是反映林地基礎(chǔ)地力的綜合性指標(biāo)。計(jì)算公式分別為：

式（1）～（2）中：FSFC為基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率（foundation soil fertility contribution）；NFTV為當(dāng)季不施肥處理蓄積量（no fertilizer treatment volume）；FTV為當(dāng)季施肥處理蓄積（fertilizer treatment volume）；CRF為肥料貢獻(xiàn)率（contribution rate of fertilizer）。

泡桐蓄積量穩(wěn)定性以統(tǒng)計(jì)學(xué)上的變異系數(shù)（coef fi cient of variation，CV）表示，可衡量同一品種作物不同年份平均蓄積量的變異程度[16]，CV越大則說明產(chǎn)量穩(wěn)定性越低。計(jì)算公式分別為：

式（3）中：δ為標(biāo)準(zhǔn)差（m3·hm-2）；為蓄積量平均數(shù)（m3·hm-2）。

泡桐蓄積量可持續(xù)性采用可持續(xù)蓄積量指數(shù)（sustainable volume index，SVI）來分析，指數(shù)越高則說明該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)越好。計(jì)算公式為：

式（4）中：xmas為所有年份中蓄積量的最大值（m3·hm-2）。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

統(tǒng)計(jì)方法采用MicrosoftExcel 2007和SPSS 15數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)分析。采用LSD差異顯著性檢驗(yàn)比較不同施肥處理泡桐蓄積量，地力貢獻(xiàn)率與肥料貢獻(xiàn)率以及泡桐蓄積量穩(wěn)定性及可持續(xù)性之間的差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 泡桐蓄積量變化趨勢

長期施肥能顯著提高泡桐蓄積量（P＜0.008），且施用專用肥提高泡桐蓄積量更為顯著（見圖1）。施肥后的前4年，泡桐蓄積量以施商業(yè)肥增長最快且蓄積量最大，到造林第4年，施用專用肥蓄積量為49.07 m3/hm2，商業(yè)肥蓄積量為55.34 m3/hm2，CK蓄積量為40.95 m3/hm2。造林第4年到造林第10年，施用專用肥蓄積量均大于施用商業(yè)肥和CK。到造林的第10年，施用專用肥蓄積量為219.46 m3/hm2，商業(yè)肥蓄積量為171.39 m3/hm2，CK蓄積量均值為96.51 m3/hm2，施用專用肥的泡桐蓄積量比施用商業(yè)肥的蓄積量提高了22.21%，比CK提高了127%。

長期施肥與CK處理相比，泡桐蓄積量增長量年度間差異顯著（P＜0.008，見圖2）。前兩年表現(xiàn)為施用商業(yè)肥的蓄積量增長量最大，在造林第2年，施用商業(yè)肥蓄積量增長了22.86 m3/hm2，施用專用肥蓄積量增長了14.58 m3/hm2，CK蓄積量增長了14.79 m3/hm2。造林第3年后表現(xiàn)為施用專用肥蓄積量增長量最大，在造林第6年，蓄積量年增長量達(dá)到峰值，施用專用肥蓄積量增長了48.65 m3/hm2，施用商業(yè)肥蓄積量增長了31.16 m3/hm2，CK蓄積量增長了19.41 m3/hm2。造林第5年和第7年蓄積量增長量呈下降趨勢，第7年后，施用專用肥蓄積量增長緩慢，而施用商業(yè)肥和CK增長量逐漸下降。

2.2 土壤基礎(chǔ)地力貢獻(xiàn)率與肥料貢獻(xiàn)率

到造林第5年，施用專用肥比施用商業(yè)肥的泡桐人工林土壤地力貢獻(xiàn)率下降顯著（P＜0.005），而土壤肥料貢獻(xiàn)力上升最顯著（P＜0.003，見圖3）。施用專用肥和商業(yè)肥土壤地力貢獻(xiàn)率在泡桐種植10年后分別下降了57.4%和35.5%，其中施用專用肥前4年下降了18.9%，施用商業(yè)肥前3年下降了22.2%，之后趨于平緩。從第5年開始到第10年，施用專用肥地力貢獻(xiàn)率下降了僅8.77%，而施用商業(yè)肥地力下降了僅5.73%。施用專用肥和商業(yè)肥肥料貢獻(xiàn)率在泡桐種植10年后分別為56.1%和43.7%，施用專用肥從造林第3年開始土壤肥料貢獻(xiàn)率急劇上升，第5年后趨于緩慢上升狀態(tài)，第5年到第10年間趨于平緩僅增加了8%。施用商業(yè)肥土壤肥料貢獻(xiàn)率前5年增加了25.1%，之后趨于平緩，第5年到第10年僅增加了5.74%。泡桐人工林施用專用肥和商業(yè)肥后第10年的肥料貢獻(xiàn)率與地力貢獻(xiàn)率呈極顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01，見圖4）。

圖1 湘陰縣不同施肥處理對(duì)泡桐人工林蓄積量的影響Fig. 1 Effect of different fertilization on volume of Paulownia fortunei plantations in Xiangyin country

圖2 湘陰縣不同施肥處理對(duì)泡桐人工林蓄積量年均增長的影響Fig. 2 Effect of different fertilization on average annual volume of Paulownia fortunei plantations in Xiangyin Country

2.3 施肥對(duì)泡桐蓄積量穩(wěn)定性及可持續(xù)性的影響

泡桐人工林不同施肥在監(jiān)測期間泡桐蓄積量穩(wěn)定性（P＜0.002）及可持續(xù)性差異顯著（P＜0.02），專用肥對(duì)泡桐蓄積量穩(wěn)定性和可持續(xù)性優(yōu)于施用商業(yè)肥和CK，且無論施肥與否，CV值和SVI值呈現(xiàn)隨著時(shí)間的推移逐漸穩(wěn)定的趨勢（見圖5）。造林前2年，施用專用肥CV值數(shù)最大，CK組CV值最小。造林兩年后施用專用肥CV值小，并于第6年開始逐漸趨于穩(wěn)定。造林6年后施用專用肥CV值最小，CK變異系數(shù)最大。專用肥SVI值前6年表現(xiàn)為最低，后4年表現(xiàn)為最高。造林6年后專用肥SVI最大，CK組最小。CK處理和商業(yè)肥CV值10年間彼此高低交錯(cuò)。

圖3 湘陰縣不同施肥處理對(duì)泡桐人工林土壤地力貢獻(xiàn)率和肥料貢獻(xiàn)率的影響Fig.3 Effect of different fertilization on contribution of soil capacity and contribtion ratio of fertilizer in Paulownia fortunei plantations in Xiangyin Country

圖4 長期不同施肥地力貢獻(xiàn)率與肥料貢獻(xiàn)率之間的相關(guān)關(guān)系Fig. 4 Relationship between the contribution of ratro of ferlizer and the contribution of soil capacity on different fertilization

圖5 長期施肥對(duì)泡桐蓄積量穩(wěn)定性和可持續(xù)性影響Fig.5 Effects of long-term fertilization on the coef fi cient of variation and sustainable volume of Paulownia fortunei

2.4 土壤養(yǎng)分含量與產(chǎn)量相關(guān)關(guān)系

研究表明，與施用商業(yè)肥和CK比，除全氮外專用肥能顯著提高泡桐林土壤有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)的含量（P＜0.01，見圖6）。施用專用肥有機(jī)質(zhì)含量比施用商業(yè)肥和CK分別提高12.95%和126.60%；有效鉀含量比施用商業(yè)肥和CK分別提高19.97%和119.80%；速效磷含量比施用商業(yè)肥和CK分別提高9.70%和204.42%。分別擬合泡桐蓄積量與不同養(yǎng)分的關(guān)系顯示，泡桐蓄積量與土壤全氮、有效磷、速效鉀和有機(jī)質(zhì)含量呈顯著正相關(guān)，說明隨著土壤養(yǎng)分的提高，泡桐蓄積量也隨之提高。

圖6 長期施肥下土壤養(yǎng)分含量與泡桐蓄積量的關(guān)系Fig.6 Relationship between volume of Paulownia fortunei and soil nutrient after long-term fertlization

3 討 論

3.1 施肥對(duì)泡桐蓄積量增長的影響

研究結(jié)果表明施肥能有效提高泡桐蓄積量，且專用肥配比商業(yè)肥的配比更有利于泡桐蓄積量的提高。本研究商業(yè)肥料只含有氮、磷、鉀元素，且氮、磷、鉀含量分別占到了肥料總量的15%，較專用肥氮、磷、鉀含量高，但其使用效果明顯低于專用肥。造成這種現(xiàn)象的原因可能是專用肥中除了含有氮磷鉀和微量元素外，還含有25.5%的有機(jī)質(zhì)，而有機(jī)質(zhì)能促進(jìn)土壤結(jié)構(gòu)形成，改善土壤物理性質(zhì)，提高土壤的保肥能力和緩沖性能[17]。長期單施和過量施用化學(xué)肥料會(huì)造成土壤有機(jī)質(zhì)含量降低理化性狀惡化[17]，肥料利用率下降[18]和土壤微生物性狀發(fā)生變化[19]。國內(nèi)長期定位施肥實(shí)驗(yàn)表明，有機(jī)無機(jī)肥配施可以有效改善土壤化學(xué)性狀[20]，而且可顯著提升土壤生產(chǎn)力[21]。泡桐人工林施用有機(jī)無機(jī)專用肥，能滿足泡桐迅速生長，大量的木材輸出消耗大量的土壤養(yǎng)分。施用適合泡桐生長生物學(xué)特性的肥料，便能促進(jìn)泡桐幼林提早成林，縮短成材年限，達(dá)到速生豐產(chǎn)的目的。

本研究發(fā)現(xiàn)施用專用肥初期肥效慢于商業(yè)肥，但是長期施用專用肥顯著地提高了泡桐林的蓄積量。造林前兩年，施用專用肥的泡桐林年蓄積量小于施用商業(yè)肥的泡桐林，且與CK處理相似。從第3年開始，專用肥影響的泡桐蓄積量最大，這也應(yīng)證了專用肥肥效慢而持久的結(jié)論，國外有類似研究報(bào)道[22]施肥初期化肥作用優(yōu)于有機(jī)肥，之后有機(jī)肥作用超過化肥[23]。

由于造林第4年、第5年和第6年沒有施肥，我們可以觀察到施肥組泡桐蓄積量在第5年和第6年有所下降，而后又開始增長。可能是因?yàn)?，這幾年是泡桐快速生長期，限制肥料使用會(huì)導(dǎo)致蓄積量增長量減少，泡桐樹對(duì)外界的應(yīng)激反應(yīng)靈敏。造林第5年泡桐蓄積量增長量開始回升可能是因?yàn)?，泡桐?yīng)激過后恢復(fù)正常生長狀態(tài)。到造林第6年，不同施肥處理泡桐蓄積量均陡降，可能是因?yàn)檫@年平均氣溫較常年異常偏高1.9℃，為歷史最高值。降水量為1 277.0 mm，較常年正常偏少7%，但降水分布異常不勻，旱澇災(zāi)害突出，旱重于澇的趨勢突出。而泡桐生長需水量大，加之沒有施肥處理，造林第7年，不同施肥泡桐蓄積，除了施用專用肥有增加外，其余都繼續(xù)下降，說明商業(yè)肥效果已不及專用肥，施用商業(yè)肥已經(jīng)過剩，造成了肥料浪費(fèi)。

3.2 施肥對(duì)地力貢獻(xiàn)率和肥力貢獻(xiàn)率的影響

研究結(jié)果表明隨著泡桐的快速生長，林地土壤地力貢獻(xiàn)率呈現(xiàn)逐步下降的趨勢，長期施用合適的肥料能補(bǔ)充泡桐生長帶走的大量土壤養(yǎng)分，使土壤肥料貢獻(xiàn)率逐漸增加。本研究表明分時(shí)段分析發(fā)現(xiàn)泡桐人工林造林前5年土壤地力貢獻(xiàn)率急劇下降，且專用肥下降快于商業(yè)肥，而肥料貢獻(xiàn)率則相反。這也可能是隨著蓄積量的增加，必然消耗更多的土壤養(yǎng)分，導(dǎo)致土壤地力貢獻(xiàn)率下降。由于專用肥效慢于商業(yè)肥，施用專用肥第2年到第3年蓄積量增長慢，留在地里的養(yǎng)分沒有充分發(fā)揮作用，因此地力貢獻(xiàn)率有短暫上升，而肥料貢獻(xiàn)率短暫下降。之后3年施用專用肥隨著蓄積量的迅速增加地力貢獻(xiàn)率也迅速下降，與此同時(shí)肥料貢獻(xiàn)率迅速上升。商業(yè)肥料配比單一，所以長期施用商業(yè)肥土壤地力貢獻(xiàn)率和土壤肥料貢獻(xiàn)率除了造林地第1年變化迅速外其余年份分別呈緩慢下降和緩慢上升的趨勢。從第5年開始無論是專業(yè)肥還是商業(yè)肥，土壤地力貢獻(xiàn)率和土壤肥力貢獻(xiàn)率都呈現(xiàn)出逐漸穩(wěn)定的趨勢。這說明兩者會(huì)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 施肥對(duì)泡桐蓄積量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性影響

綜合比較不同施肥處理對(duì)泡桐蓄積量穩(wěn)定性和可持續(xù)性的影響，說明施肥能提高泡桐人工林抗逆性，維系泡桐生長。長期施用專業(yè)肥，泡桐蓄積量的CV值最小而SVI值從第6年開始最大，說明使用專用肥泡桐能維持蓄積量的增加。與施專用肥相比，CK處理的泡桐蓄積量CV值大，而SVI值從第6年開始最小，說明長期不施肥導(dǎo)致泡桐抗逆性差，蓄積量容易波動(dòng)。長期施用商業(yè)肥，會(huì)不利于土壤生態(tài)健康，我們的結(jié)果也顯示商業(yè)肥與CK處理CV值10年間彼此高低交錯(cuò)，蓄積量的穩(wěn)定性和可持續(xù)性都不及施用專用肥。

3.4 施肥與土壤養(yǎng)分和泡桐蓄積量的關(guān)系

我們發(fā)現(xiàn)長期不同施肥處理會(huì)造成土壤養(yǎng)分含量差異。從土壤養(yǎng)分與泡桐蓄積量相關(guān)分析結(jié)果可知，長期不施肥會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分下降，而兩種施肥方式均增加了有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效磷的含量，且專用肥增加有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效磷的含量能力更為顯著。長期不施肥必然導(dǎo)致土壤養(yǎng)分減少的原因，一方面是因?yàn)榕萃┥L帶走大量養(yǎng)分；另一方面，本研究中的泡桐人工林從造林開始一直到第10年期間沒有間伐過，十年以來，每年都會(huì)抹芽和修枝，因此樹體通直。泡桐長大后因?yàn)槠錁涔谙∈璧纳硖匦?，樹葉集中生長在8～9 m的高處，且樹葉很少，這使得本研究中泡桐人工林養(yǎng)分歸還量很少。施肥均能增加了土壤養(yǎng)分含量，且施用專業(yè)肥泡桐人工林有機(jī)質(zhì)、速效鉀和有效磷提高量要高于施用商業(yè)肥，原因是有機(jī)肥料有利于改善土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)微生物繁殖[24]，維持地力，保水保肥的作用，有利于樹根的生長和養(yǎng)分的吸收[25]，這些優(yōu)點(diǎn)是單純氮磷鉀肥不可替代的[26]。

4 結(jié) 論

（1）施肥能顯著提高泡桐蓄積量，且施用專用肥蓄積量增長效果更為顯著；造林后第1～3年，泡桐專用肥與普通商業(yè)肥的增產(chǎn)效果間無顯著差異，但從第4年開始蓄積量增長效果更為顯著，到造林的第10年，施用專用肥的泡桐蓄積量比施用商業(yè)肥的蓄積量提高了22.21%，比CK提高了127%。

（2）施用專用肥和商業(yè)肥土壤地力貢獻(xiàn)率在泡桐種植10年后分別下降57.4%和35.5%，并于造林第5年后，泡桐人工林土壤地力貢獻(xiàn)率和土壤肥料貢獻(xiàn)力變化趨于平穩(wěn)。

（3）不同施肥對(duì)泡桐蓄積量穩(wěn)定性及可持續(xù)性差異顯著，其中施用專用肥后更有利于泡桐蓄積量的穩(wěn)定和持續(xù)性增長，

（4）與商業(yè)肥和CK相比施用專用肥能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀含量。

長期施肥能顯著提高泡桐蓄積量，雖然施用專用肥起效慢于商業(yè)肥，但專用肥肥效慢而持久，更有利于土壤養(yǎng)分的增加，例如有機(jī)質(zhì)，有效磷和速效鉀，從而滿足泡桐迅速生長；專用肥能有效彌補(bǔ)泡桐生長造成的地力下降，從而使肥料利用率增加。長期使用專用肥對(duì)泡桐蓄積量穩(wěn)定性和可持續(xù)性優(yōu)于施用商業(yè)肥和CK，因而，我們得出結(jié)論，開發(fā)適宜泡桐生長的專用肥更適合泡桐的生長。但目前的專用肥需要每年施肥，對(duì)人力和物力要求較高，所以未來開發(fā)出施肥方式簡單、在生長期只需施肥1到2次的緩釋肥是今后的研究方向。

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Effect of long-term fertilization on volume and basic soil productivity in the fourth red clay soil under Paulownia fortunei

TU Jia1,2, GAN Wei-xiang1, FU Yu-jia1, TANG Fei-fei1, WU Li-chao1
(1a.Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Forest Trees, Ministry of Education; b.Cooperative Innovation Center of Cultivation and Utilization for Non-Wood Forest Trees of Hunan Province, Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004, Hunan, China; 2. Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, Hunan, China)

Paulownia fortunei, one of the three fastest timber tree species in the world, is widely distributed in Huanghuaihai regions of China. It is good in material and loved by the majority of farmers. However, there are few commercial scale Paulownia plantations,and the optimum soil fertility conditions have not been clari fi ed. To understand the effect of long-term fertilization on soil fertility and growing stock of Paulowniain fortunei in quaternary red soil, subtropical areas, the research objects of the study are the new plantations in Xiangyin County, Hunan, which was done in a randomized complete block-design of three replications for 10 consecutive year observation and analyzed the in fl uence on the plantations with different fertilizer treatments on stock volume and the soil capacity. There were 3 treatments: Special Application Fertilizer, Chemical fertilizer bought on the Market and Control Test. The results show that: (1)fertilization can signi fi cantly increase Paulowniain fortunei stock volume, and Special Application Fertilizer can signi fi cantly increase Paulowniain fortunei stock volume more than Chemical fertilizer; Three years after afforestation, stock volume had no significant difference between Special Application Fertilizer and Chemical fertilizer, but after the forth years, Special Application Fertilizer can also increase the stock volume more signi fi cantly, which increased 28.27% than Chemical fertilizer and 127% than Control Test. (2) After applying special application fertilizer and chemical fertilizer, contribution of soil capacity decreased by 57.4% and 35.5% in 10 years after planting Paulowniain fortunei, and contribution of soil capacity and contribution ratio of fertilizer tends to stable after fi ve years of afforestation. (3) There are signi fi cant difference between different fertilization on coef fi cient of variation and sustainable volume,and special application fertilizer bene fi cial to Paulowniain fortunei stock volume by stable and sustained growth. (4) Compared to the commercial fertilizer and control test, special application fertilizer could significantly improve soil organic matter, phosphorus and potassium content, but the total nitrogen content did not change signi fi cantly. In summary, the fertilizer can effectively improve the stock volume of Paulowniain fortunei, and special application fertilizer is better than commercial fertilizer. Paulowniain fortunei special application fertilizer signi fi cantly increased the contribution rate of soil fertilizer, stock volume stability and sustainable growth, improve section of soil nutrient contents.

Paulowniain fortunei plantation; different fertilization; contribution of soil capacity; contribution ratio of fertilizer

S758.5+1

A

1673-923X(2016)11-0014-08

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.11.003

2016-03-01

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“泡桐速生豐產(chǎn)林定向培育技術(shù)研究”（2015BAD09B02）；中央財(cái)政林業(yè)科技推廣項(xiàng)目“泡桐大徑材專用肥及施肥技術(shù)推廣與示范”（[2014]XT009）

涂 佳，助理研究員，博士生 通訊作者：吳立潮，教授，博士；E-mail：wulichao@sina.com

涂 佳，甘衛(wèi)祥，付宇佳，等.長期施肥對(duì)第四紀(jì)紅壤泡桐林蓄積量及基礎(chǔ)地力的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016,36(11): 14-21.

[本文編校：吳 毅]