臺灣牛樟人工林對引種區(qū)表層土壤化學(xué)性質(zhì)的影響

邢文婷，陳 培，許 奕，陳顯臻，董曉娜

（1.海南省林業(yè)科學(xué)研究所，海南 海口 571100；2.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院?？趯嶒炚?，海南 海口 570102；3.海南省香蕉遺傳改良重點實驗室，海南 海口 570102）

土壤是植物生長的載體，土壤肥力是土壤的本質(zhì)特征，直接影響植物的生長狀況［1-2］。在自然環(huán)境中，土壤肥力具有供應(yīng)和協(xié)調(diào)植物生長繁殖的能力。然而，不科學(xué)的引種人工林會造成引種地土壤肥力衰退、土壤生產(chǎn)力下降、病蟲害等問題。有研究表明，大面積的桉樹種植會產(chǎn)生不同程度的土壤生產(chǎn)力下降以及諸多環(huán)境問題［3］。在桂西北樂的尾巨桉引種區(qū)林地土壤容重較大，土壤主要養(yǎng)分含量缺乏，林木生長量較低［4］。福建北部引種的鄧恩桉人工林改善了林地土壤的物理性質(zhì)，提高了土壤全氮、全磷、全鉀的含量，增強了土壤肥力［5］。因此，在推廣種植外域樹種前研究其對引種區(qū)土壤養(yǎng)分的影響具有重要意義。

牛樟（Cinnamomum kanehirae Hayata）是臺灣特有的大喬木樹種，屬臺灣保育類樹種，分布于臺灣北部海拔500～1 800 m和中南部海拔700～2 100 m的原生闊葉林中［6-8］。臺灣牛樟常被誤認為另一珍稀樹種——沉水樟，陳體強等［9］認為可以從氣味、果形、木材成分辨別二者的差異。臺灣牛樟樹冠壯碩，初生葉顏色多變，可作為優(yōu)美的遠景樹種，其木材可供制家具、雕刻、提取精油［10-11］。臺灣牛樟是臺灣牛樟芝（Antrodia camphorata） 唯一的天然宿主［12-13］。現(xiàn)存的臺灣牛樟野生資源稀有而珍貴，被掠奪或大量砍伐，自然生態(tài)被嚴重破壞［9］。

目前國內(nèi)對臺灣牛樟研究報道以無性繁殖、精油提取及化學(xué)成分等居多，少數(shù)為臺灣牛樟引種適應(yīng)性研究，而關(guān)于臺灣牛樟人工林對引種區(qū)土壤化學(xué)性質(zhì)變化的相關(guān)研究尚未有報道。本研究在成功引種臺灣牛樟的基礎(chǔ)上，對其適宜的生態(tài)環(huán)境土壤化學(xué)性質(zhì)指標進行測定，探明臺灣牛樟人工林對引種林地土壤化學(xué)性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 引種區(qū)概況

引種區(qū)位于海南島北部，海南省?？谑泻Ｄ狭謽I(yè)科學(xué)研究所云龍基地（110°10′～110°41′E，19°32′～20°05′N），地勢平緩，最高海拔為222.2 m，年平均氣溫24.2℃，年平均降水量1 664 mm，平均相對濕度85%；土壤為磚紅壤，偏酸性。引種林為2年生臺灣牛樟人工林，種苗母本原產(chǎn)地為臺灣。

1.2 試驗設(shè)計與取樣

試驗在初步成功引種臺灣牛樟的基礎(chǔ)上，分別在臺灣牛樟人工林和木棉-臺灣牛樟混交林試驗地中設(shè)置3塊15 m×5 m的標準樣地并編號。試驗區(qū)土質(zhì)為磚紅壤。

在設(shè)置好的樣地內(nèi)選取有代表性的3株樹，每株樹下距離樹根約30 cm處，取對稱的兩個土壤剖面進行分層取樣，分別取0～20、20～40 cm土樣，去除須根后分別裝入標記好的自封袋帶回實驗室，自然陰干后將同一樣地同一土層的土樣混合均勻后用于土壤化學(xué)指標的測定［14］。

1.3 土壤樣品測定方法

采用電位法測定臺灣牛樟林下土壤的pH值，采用鉻酸氧還滴定法測定土壤有機質(zhì)含量，采用半微量開氏法測定土壤全氮量，采用酸溶-鉬銻抗比色法測定全磷P2O5，采用堿溶-火焰光度法測定全鉀K2O，采用BrayⅠ提取-鉬銻抗吸光光度法測定有效磷，采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀，1 mol/L KCl浸提-流動分析儀測定硝態(tài)氮和銨態(tài)氮。

試驗數(shù)據(jù)利用Excel軟件進行處理，采用田間試驗對比法統(tǒng)計分析各處理的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 臺灣牛樟造林前后土壤化學(xué)性質(zhì)變化

由表1可知，造林前土壤pH平均值為4.46，造林后土壤pH值較造林前下降0.3個單位，土壤有機質(zhì)、全磷含量分別增加1.02%、0.024%，土壤全氮、全鉀含量分別下降1.33%、0.01%，差異不顯著；土壤速效鉀含量增加22.53%，有效磷、硝態(tài)氮含量分別為造林前的3倍和10倍，銨態(tài)氮含量較造林前增加52.46%，差異顯著。說明營造臺灣牛樟人工林從整體上增加了表層土壤主要營養(yǎng)成分含量，提高了引種區(qū)土壤肥力。

表1 臺灣牛樟人工林造林前后土壤化學(xué)性質(zhì)比較

2.2 不同林分土壤化學(xué)成分對比

2.2.1 不同林分土壤pH值及有機質(zhì)含量對比 由圖1可知，臺灣牛樟人工林和木棉-臺灣牛樟混交林0～20 cm土壤pH值分別為4.17、4.57，有機質(zhì)含量分別為28.35、15.79 g/kg，前者土壤pH值較后者低8.75 %，但其土壤有機質(zhì)含量是后者的1.8倍；20～40 cm土壤pH值分別為4.14、4.60，土壤有機質(zhì)含量分別為19.26、13.76 g/kg，前者土壤pH值較后者低7.17 %，而其土壤有機質(zhì)含量也較后者提高39.97 %，差異顯著；土壤有機質(zhì)含量隨著土層深度的增加而減少。

圖1 不同林分土壤有機質(zhì)含量

圖2 不同林分土壤全氮含量比較

2.2.2 不同林分土壤中氮含量分析 如圖2所示，臺灣牛樟人工林和木棉-臺灣牛樟混交林0～20 cm土壤全氮含量分別為1.52、1.15 g/kg，前者較后者高32.17 %；20～40 cm土壤全氮含量分別為1.44、1.12 g/kg，前者較后者高28.57%；而同一林分內(nèi)不同土層之間差異不顯著。由圖3可知，不同林分之間同一土層的土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量差異顯著，臺灣牛樟人工林土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量較木棉-臺灣牛樟混交林分別低15.84%、45.00%。

圖3 不同林分土壤硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量分析

2.2.3 不同林分土壤中磷含量分析 如圖4所示，臺灣牛樟人工林和木棉-臺灣牛樟混交林在0～20 cm土壤全磷含量分別為0.149%、0.136%，前者顯著高于后者；20～40 cm土壤全磷含量分別為0.139%、0.134%，無顯著差異。與木棉-臺灣牛樟混交林相比，臺灣牛樟人工林0～20 cm土壤有效磷含量高122.43%，20～40 cm土壤有效磷含量降低25.64%。圖5顯示，臺灣牛樟人工林土壤有效磷含量隨土層深度的增加而下降，而木棉-臺灣牛樟混交林土壤有效磷含量則增加。

圖4 不同林分土壤全磷含量比較

2.2.4 土壤中鉀含量分析 由圖6可知，臺灣牛樟人工林和木棉-臺灣牛樟混交林0～20 cm土壤全鉀含量分別為0.189%、0.238%，20～40 cm土壤全鉀含量分別為0.192%、0.158%，差異不顯著；由圖7可知，木棉-臺灣牛樟混交林0～20 cm土壤速效鉀含量較臺灣牛樟人工林高45.10%，這兩種林分20～40 cm土壤速效鉀含量無明顯差異；土壤全鉀、速效鉀含量隨土層深度的增加而下降。

圖5 不同林分土壤有效磷含量比較

圖6 不同林分土壤全鉀含量比較

圖7 不同林分土壤速效鉀含量比較

2.3 椰糠改良基質(zhì)土壤化學(xué)性質(zhì)的變化

如表2所示，與磚紅壤基質(zhì)栽培的臺灣牛樟人工林（磚紅壤林）相比，椰糠+磚紅壤混合基質(zhì)栽培2年生臺灣牛樟人工林（椰糠+紅壤林）土壤pH值降低5.0%，土壤有機質(zhì)含量降低5.5%，全磷含量減少7.6%，有效磷含量降低40.1%，全鉀含量下降6.3%，而其土壤速效鉀含量提高36.2%，且土壤養(yǎng)分隨土層深度的增加而下降；而土壤銨態(tài)氮含量較磚紅壤林提高40.3%，硝態(tài)氮含量是磚紅壤林的5倍多，差異極顯著。表明椰糠+磚紅壤營造的臺灣牛樟人工林土壤主要養(yǎng)分含量總體上低于磚紅壤營造的臺灣牛樟人工林，說明臺灣牛樟人工林能適應(yīng)海南北部土質(zhì)環(huán)境，并促進了引種區(qū)土壤肥力的提高。

表2 椰糠+磚紅壤改良基質(zhì)營造臺灣牛樟人工林土壤化學(xué)性質(zhì)比較

3 結(jié)論與討論

土壤pH值指示土壤中活性酸的大小，活性酸直接影響林木的生長和養(yǎng)分的有效性，其對土壤肥力高低、微生物的活動、土壤有機質(zhì)及營養(yǎng)物質(zhì)的合成與分解都有重要影響［15-16］。本試驗結(jié)果表明，臺灣牛樟人工林土壤的pH值較造林前下降0.30個單位，木棉-臺灣牛樟混交林土壤的pH值較造林前無顯著差異，各處理土層之間土壤pH值無明顯差異。說明營造臺灣牛樟人工林可增加土壤酸性，而與之混交的木棉樹種及其他殘體分泌物在一定程度上可減緩?fù)寥浪峄?/p>

土壤有機質(zhì)是土壤固相的重要組成部分，主要來源于動植物殘體、土壤微生物及其分泌物以及人為施入的各種有機肥料，是衡量土壤肥力的重要指標之一［17-18］。在臺灣牛樟人工林中，土壤有機質(zhì)含量與造林前差異不顯著，但顯著高于木棉-臺灣牛樟混交林，并隨土層深度的增加而降低，這與華北落葉松人工林［19］和紅松林［20］的研究結(jié)論相似。其原因可能是土壤養(yǎng)分的表驟性使植物吸收養(yǎng)分的區(qū)域以及土壤動物、微生物分解有機質(zhì)活動主要集中于表層土壤［21］。

土壤有機質(zhì)含量積累越高土壤氮元素含量增加越高［22］。土壤自身的N、P、K主要來源于土壤有機質(zhì)的礦化［23］。以椰糠+磚紅壤基質(zhì)營造臺灣牛樟人工林，除了土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮含量較高于紅壤林，其他土壤主要養(yǎng)分含量低于磚紅壤林、木棉-臺灣牛樟混交林，這可能是由于有機物中有機氮素分解固定成硝態(tài)氮、銨態(tài)氮等無機氮，通過增加土壤中的可吸收氮，提高土壤肥力［24］。此外，臺灣牛樟人工林土壤主要營養(yǎng)成分全氮、全磷、全鉀含量與造林前差異不明顯，其他主要養(yǎng)分含量顯著高于造林前。在木棉-臺灣牛樟混交林中土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、速效鉀比臺灣牛樟人工林高，而其土壤全氮含量較后者低，其他營養(yǎng)成分含量差異不明顯。綜上所述，臺灣牛樟人工林不會使引種區(qū)土壤肥力降低，反而在整體上其土壤肥力高于造林前或與其它樹種混交的林地。這為后續(xù)研究其林下經(jīng)濟作物的生長狀況和土壤肥力提供理論和實踐基礎(chǔ)。

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