廣西國有派陽山林場國家儲備林土壤肥力質量評價

安 冰，農鮮蘭，陳 翀，黃蘇海，黃彩眉，黃芳芳，鄭景丹

(廣西壯族自治區(qū)國有派陽山林場，廣西 寧明 5325002)

國家儲備林(以下簡稱國儲林)是精準提升森林質量的重要工程，是維護國家木材安全的重要舉措，廣西為首批開展國家儲備林建設的試點省(自治區(qū))[1]。目前國儲林建設過程中，由于施肥不當導致的林地地力下降、土壤酸化及面源污染等問題日益凸顯，導致林地土壤退化、地力逐年下降和林地生產力降低[2，3]。廣西國有派陽山林場(以下簡稱派陽山林場)屬桂南南亞熱帶赤紅壤西區(qū)，具有高溫、少雨、少肥的特點，年均溫和積溫相對較高，土壤有機質和堿解氮含量較低[4，5]?，F(xiàn)有國儲林面積36666.67hm2，2020年全面實施廣西國家儲備林地力提升工程后，通過創(chuàng)新精準施肥方法，采用測土配方施肥技術，提升和保護林地生產力。全面監(jiān)測分析土壤肥力變化及地力提升成效，對廣西桂西南地區(qū)國儲林高質量可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

趙雋宇等研究發(fā)現(xiàn)，廣西短周期人工林土壤障礙集中表現(xiàn)為酸化、低磷、部分微量元素缺失等共性問題，應采取增施有機肥等方式提升土壤的保肥保水能力[6]。石媛媛研究表明廣西南亞熱帶赤紅壤區(qū)呈現(xiàn)土壤酸化、肥力中等的特性，應進一步提升精準施肥和地力提升工作[7]。蘭秀等研究廣西不同齡級桉樹人工林植被與土壤特征及相關性結果表明，不同齡級桉樹人工林土壤養(yǎng)分含量不高，植物多樣性指數(shù)偏低，且隨齡級變化差異顯著[8]。張智等研究表明，派陽山林場桉樹中小徑材培育模式下土壤肥力易衰退，在實際生產中應重視測土配方施肥和精準施肥，以保障桉樹人工林的可持續(xù)經營[4]。余玉珠等研究廣西國有欽廉林場桉樹人工林土壤肥力時發(fā)現(xiàn)，其林分肥力等級均屬于三級，貧瘠狀態(tài)，因此在人工林營建過程中應注重配方施肥[9]。石媛媛等在廣西油茶林地土壤養(yǎng)分空間變異和肥力適宜性評價研究中發(fā)現(xiàn)，廣西南亞熱帶地區(qū)土壤板結、養(yǎng)分含量低，粗放經營加劇了水土流失，土地生產力連年下降[10]。明雪等研究廣西亞熱帶典型丘陵區(qū)土壤pH的時空變異特征指出，廣西南亞熱帶地區(qū)雨熱同季、淋溶作用強，土壤pH持續(xù)酸化，加劇了土地生產力下降[11]。目前，針對廣西南亞熱帶赤紅壤地帶國儲林土壤肥力評價和演變的研究鮮見報道。通過監(jiān)測派陽山林場國儲林林地質量變化和林木生長情況，評估其林地力提升工程實施成效，為國儲林的精準施肥和可持續(xù)發(fā)展提供數(shù)據支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

派陽山林場地處桂西南部南亞熱帶赤紅壤地帶，海拔在200～600m，多低丘、高丘，國儲林土壤主要成土母巖包括砂巖、砂頁巖、泥巖及紫色頁(砂)巖，地帶性代表土壤是磚紅壤性紅壤(簡稱赤紅壤)，垂直帶上分布有少量山地紅壤和黃壤，土壤質地以壤土和粘壤土為主，土層厚度以厚層土(>80cm)為主。受南亞熱帶氣候影響，國儲林林地多呈現(xiàn)富鋁化土壤成土過程特征。

1.2 試驗方法

試驗監(jiān)測面積36666.67hm2，設置監(jiān)測點6個，分析評估國儲林土壤肥力質量(表1)。

表1 監(jiān)測點布設情況Table.1 Layout of Monitoring Points

選擇土壤類型較為一致的地塊設定長期固定樣地，樣地面積400m2(20m×20m)，樣地間隔40m以上，設置三個重復。2021年4月在布設樣地內按“品”字型挖取3個土壤剖面，采用剖面法采集土樣，環(huán)刀采集(容積100cm3)0～20cm和20～40cm深度環(huán)刀土后送檢[12]，檢測單位為廣西林業(yè)科學研究院新型肥料研發(fā)中心，土壤肥力評價指標參考全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準[4]。

1.3 土壤質量綜合評價方法

主要采用修正的內梅羅(Nemoro)綜合指數(shù)法對土壤肥力進行定量綜合評價。首先對選定的土壤參數(shù)進行標準化處理，以消除各參數(shù)之間的量綱差別。標準化處理方法如下：

①當屬性值屬于差一級時，即 Ci≤Xa：Pi=Ci/Xa (Pi≤1)

②當屬性值屬于中等一級時，即 Xa

③當屬性值屬于較好一級時，即 Xc

④當屬性值屬于好一級時，即 Ci>Xp：Pi=3

以上式①～④中，Pi 為肥力系數(shù)，Ci 為第 i 個屬性測定值，分級指標：Xa 為差(或低)，Xc 為中等，Xp 為好(或高)。選擇的指標主要為以下8種，各土壤屬性值分級標準(表2)。

⑤同時采用改進的內梅羅綜合指數(shù)法進行綜合評價：

1.4 統(tǒng)計分析

采用Excel 2019進行數(shù)據整理和制表，以SPSS 21.0進行數(shù)據分析。

2 結果與分析

2.1 監(jiān)測點土壤養(yǎng)分含量情況

土壤檢測結果表明：

1)派陽山林場國儲林的土壤pH值范圍在4.11～4.87，0～20cm均值為4.49，呈強酸性，20～40cm均值為4.58，呈酸性；有機質含量范圍在5.63～42.09，0～20cm均值為23.17，呈Ⅱ級中等水平，20～40cm均值為14.00，呈Ⅲ級低等水平。

2)全氮含量范圍在0.45～1.09，0～20cm均值為1.11，呈Ⅱ級中等水平，20～40cm均值為0.78，呈Ⅲ級低等水平；全磷含量范圍在0.08～0.30，0～20cm均值為0.18，呈Ⅲ級極低水平，20～40cm均值為0.14，呈Ⅲ級極低水平；全鉀范圍在2.16～12.70，0～20cm均值為5.65，呈Ⅲ級低等水平，20～40cm均值為6.51，呈Ⅲ級低等水平。

3)速效氮含量范圍在98.32～221.51，0～20cm均值為175.26，呈Ⅰ級高等水平，20～40cm均值為153.53，呈Ⅰ級高等水平；速效磷含量范圍在0.22～1.16，0～20cm均值為0.66，呈Ⅲ級極低水平，20～40cm均值為0.39，呈Ⅲ級極低水平；速效鉀含量范圍在30.18～148.57，0～20cm均值為87.62，呈Ⅱ級中等水平，20～40cm均值為89.20，呈Ⅱ級中等水平。

4)土壤pH變異系數(shù)最小，全鉀含量變異系數(shù)最大，土壤pH全磷、全鉀和速效磷含量的變異系數(shù)隨著土層厚度減小，其他指標相反(表3和表4)。

表3 各監(jiān)測點土壤養(yǎng)分含量Table.3 Soil Nutrient Content at each Monitoring Point

表4 派陽山林場國儲林土壤養(yǎng)分情況Table.4 Soil Nutrient Status of National Reserve Forest in Paiyang Mountain Forest Farm

2.2 土壤肥力評價

土壤肥力評價結果表明：派陽山林場國儲林0～20cm、20～ 40cm厚度及0～40cm平均土壤肥力系數(shù)Pi分別為0.88、0.77和0.82，土層越厚越肥力貧瘠，總體土壤肥力處于貧瘠等級。6個流動點的土壤肥力僅有C監(jiān)測點(公武分場5林班桉樹純林)0～20cm厚度土壤、D監(jiān)測點(公武分場20林班桉樹純林)0～20cm和20～40cm厚度土壤達到一般等級 (Pi=0.9～1.8)，其他監(jiān)測點均為貧瘠等級 (Pi<0.9)(表5)。

表5 派陽山林場國儲林土壤肥力評價Table.5 Soil Fertility Evaluation of State Reserve Forest in Paiyang Mountain Forest Farm

3 討論與建議

1)研究結果表明：派陽山林場國儲林總體土壤肥力處于貧瘠等級，土層越厚越肥力貧瘠。張智等研究該林場桉樹人工林土壤肥力質量評價得出結論，其人工林具有高溫、高濕、高酸及中低肥特性，桉樹中小徑材培育模式更易引起土壤肥力衰退，這與本研究結果類似[4]。唐健等的研究結果表明，土壤呈酸性時，土壤養(yǎng)分中的鈣、鎂和鉀有效性降低，土壤微生物活動被抑制，從而影響土壤養(yǎng)分的轉化和供應[13]。

2)該林場國儲林呈酸性或強酸性，且其高溫多雨、雨熱同季的氣候特征加劇了淋溶作用，土壤易持續(xù)酸化，緩解土壤酸化，對提升林地土壤肥力、減少養(yǎng)分流失具有重要意義[14]。林場國儲林以桉樹人工林為主，桉樹人工林粗放式經營對土壤肥力衰退有明顯的負效應，容易導致土壤持續(xù)酸化、有機質、氮磷鉀等養(yǎng)分含量下降等現(xiàn)象[4，13]。因此在國儲林建設中，重視測土配方施肥技術、持續(xù)開展地力提升技術意義重大。

3)在林場國儲林建設中，應采用地力提升技術緩解土壤酸化，科學搭配、合理補充養(yǎng)分，全面推廣有機肥，針對不同區(qū)域土壤肥力、肥料效應特點，找出主要障礙因子，精準調控，優(yōu)化施肥配方，改進施肥方法，提高土壤肥力和綜合生產能力。針對土壤類型、氣候類型和肥力水平的特性，逐步建立、健全土壤肥料資料信息庫，優(yōu)化測土配方施肥體系，根據林木養(yǎng)分需求合理小調整，提高地力提升的精準性、有效性和持久性。

4)本研究僅依據測定的8項性質指標進行土壤肥力評價，缺乏土壤肥力變化與林木生長情況的相關分析，且未將林下植被多樣性、微生物群落多樣性、酶活性、物理性質指標等內容納入評價體系，存在較大局限性[15]。在今后的研究中，要進一步監(jiān)測跟蹤國儲林建設情況與土壤肥力演變情況，摸索出一套行之有效的地力提升技術措施。