益生菌對(duì)巨尾桉人工林采伐剩余物生物量及養(yǎng)分歸還的影響

黃 方，呂世凡，呂成群，黃寶靈，董必珍

(1.廣西壯族自治區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)林業(yè)工作總站，廣西 南寧 530028；2.廣西大學(xué)行健文理學(xué)院，廣西 南寧 530005；3.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530005)

益生菌對(duì)巨尾桉人工林采伐剩余物生物量及養(yǎng)分歸還的影響

黃 方1，呂世凡2，呂成群3，黃寶靈3，董必珍3

(1.廣西壯族自治區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)林業(yè)工作總站，廣西 南寧 530028；2.廣西大學(xué)行健文理學(xué)院，廣西 南寧 530005；3.廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧 530005)

【目的】研究接種益生菌對(duì)巨尾桉人工林采伐剩余物生物量及養(yǎng)分歸還影響，為林木合理施肥和防止地力衰退提供科學(xué)依據(jù)?！痉椒ā坑霉痰鶱1、解鉀菌40 K、解磷菌P13種菌株分別接種巨尾桉廣林9組培苗。造林后，測(cè)定3.5年生林木的生長(zhǎng)量和葉、枝、根、皮等采伐剩余物的數(shù)量以及N、P、K等養(yǎng)分含量?！窘Y(jié)果】供試的3種益生菌接種巨尾桉廣林9號(hào)對(duì)林木生長(zhǎng)、采伐剩余物數(shù)量和養(yǎng)分歸還量均有促進(jìn)作用。其中接種40 K菌株的效果最好，林分平均樹高、胸徑、單株材積分別比對(duì)照增長(zhǎng)14.7 %、23.9 %和70.9 %；采伐剩余物達(dá)到86 670 kg/hm2，比對(duì)照增加了85.1 %；采伐剩余物總養(yǎng)分歸還量達(dá)866.33 kg/hm2，比對(duì)照增加75.02 %?！窘Y(jié)論】接種40 K菌株對(duì)巨尾桉廣林9號(hào)林木生長(zhǎng)、采伐剩余物數(shù)量和養(yǎng)分歸還量效果最顯著。

益生菌；巨尾桉；采伐剩余物；養(yǎng)分歸還

【研究意義】我國(guó)是全球桉樹人工林栽培的第三大國(guó)，近年來(lái)隨著桉樹人工林種植面積的不斷增加，其生態(tài)環(huán)境效益日益受到關(guān)注，森林采伐會(huì)產(chǎn)生大量的采伐剩余物，它是森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)中養(yǎng)分歸還的重要環(huán)節(jié)。保留采伐剩余物能夠減少土壤養(yǎng)分的流失，為樹木生長(zhǎng)提供更多養(yǎng)分[1]。因此，開展采伐剩余物生態(tài)學(xué)研究，有利于了解森林經(jīng)營(yíng)方式對(duì)土壤肥力的影響、林地生產(chǎn)力的維持機(jī)制與生態(tài)學(xué)過(guò)程。【前人研究進(jìn)展】有研究發(fā)現(xiàn)，保留采伐剩余物能夠有效促進(jìn)土壤的氮循環(huán)和提高氮的有效性[2-3]。采伐剩余物分解過(guò)程中林地表層土層生物活動(dòng)加強(qiáng)，礦質(zhì)化作用加快，導(dǎo)致養(yǎng)分增加，物理性質(zhì)得到改善，有利于林木生長(zhǎng)及林地肥力的提高[4]。有關(guān)桉樹凋落物量及養(yǎng)分歸還的研究已有許多報(bào)道[5-10]。湯建福[5]通過(guò)定位試驗(yàn)監(jiān)測(cè)，研究生尾巨桉人工林凋落物量及養(yǎng)分歸還量動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)，尾巨桉人工林年凋落物量為4200.72 kg/hm2，桉樹各組分中落葉占總凋落物凋落量最高，落葉(87 %)明顯大于碎屑物(5.86 %)、落枝(3.19 %)、樹皮(3.025 %)，以落果最少，僅有0.25 %。袁渭陽(yáng)等[9]研究2、3、4、5、6年生尾巨桉喬木層養(yǎng)分隨林齡變化的趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，尾巨桉養(yǎng)分貯量隨林齡增長(zhǎng)而增加，各林齡N、K、Ca、Mg、P這5種養(yǎng)分元素的總貯量依次為753.26、882.07、1010.22、1087.51、1704.79 kg/hm2?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，關(guān)于不同年齡或連續(xù)年齡序列桉樹人工林凋落物的研究較多，有關(guān)在益生菌作用下的桉樹人工林采伐剩余物生物量及養(yǎng)分歸還的研究鮮有報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】在前期研究工作的基礎(chǔ)上，開展接種益生菌的巨尾桉人工林采伐剩余物生物量及養(yǎng)分歸還的研究，探索接種益生菌對(duì)桉樹生長(zhǎng)、采伐剩余物數(shù)量和營(yíng)養(yǎng)元素歸還量的作用，為確定合理的造林密度、施肥和防止地力衰退提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西南寧市南郊南寧樹木園連山管區(qū)，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年降水量1280 mm；年均氣溫26.6 ℃，極端最低氣溫為-1.5 ℃，極端最高氣溫為40 ℃；年無(wú)霜期達(dá)342 d；少有冰雪。該地成土母巖為砂頁(yè)巖，土壤類型為赤紅壤，土層厚度約80 cm。試驗(yàn)地林下植被少，灌木植物主要有野牡丹(Melastomamalabathricum)、木姜子(LitseapungensHemsl.)；草本植物主要有鐵芒箕[Dicranopterisdichotoma(Thunb.) Bernh]、蔓生莠竹(Microstegiumfasciculatum)等。

1.2 試驗(yàn)材料

供試苗木為廣西林業(yè)科學(xué)院提供的巨尾桉廣林9號(hào)(Eucalyptusgrandis×EucalyptusurophyllaGLGU9)3月齡組培容器苗，平均苗高26 cm。幼苗培育期間，分別接種具固氮、解鉀和解磷能力的3個(gè)菌株，依次為芽孢桿菌(Bacillusspp.)，編號(hào)為N1；葡萄球菌1(Staphylococcusspp.)，編號(hào)40K；葡萄球菌2(Staphylococcusspp.)，編號(hào)P1；供試菌株均由廣西大學(xué)林學(xué)院黃寶靈研究員提供。

1.3 試驗(yàn)方法

于2010年8月造林，造林密度為1667株/ hm2，株行距為2 m×3 m。采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，將在育苗期間分別接種N1、40K、P1菌株的桉樹組培苗木用于造林試驗(yàn)，以不接種益生菌的同一無(wú)性系同批次的苗木為對(duì)照，共4個(gè)處理，每個(gè)處理作3次重復(fù)。每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)不小于0.2 hm2，小區(qū)間設(shè)有隔離帶。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 林分生長(zhǎng)情況測(cè)定 造林3.5年后，分別實(shí)測(cè)包括對(duì)照在內(nèi)的4個(gè)處理各小區(qū)中的標(biāo)準(zhǔn)樣地，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣地林木進(jìn)行每木檢尺，根據(jù)所測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，獲得各處理林分的平均樹高和平均胸徑。

1.4.2 采伐剩余物量測(cè)定 在每個(gè)處理樣地中分別選擇無(wú)病蟲害、不斷梢、能夠代表林分平均水平的平均木3株，共12株。采用收獲法測(cè)定樣木各組份的生物量[11]，除干材生物量外，其余部分即為采伐剩余物量。取各組份樣品500～1000 g，置于80 ℃烘箱中烘至恒重，求出含水率，計(jì)算出各組分的干生物量。

1.4.3 養(yǎng)分元素測(cè)定 樣品在65 ℃烘干后，用硫酸-高氯酸消煮。全N用凱式定氮法測(cè)定，全P用鉬銻抗比色法測(cè)定，全K用原子吸收分光光度法測(cè)定。采伐剩余物量乘以采伐剩余物養(yǎng)分含量得采伐剩余物養(yǎng)分歸還量[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種益生菌對(duì)林木生長(zhǎng)量的影響

由接種益生菌3.5年林分的林木生長(zhǎng)量(表1)可以看出，接種益生菌對(duì)桉樹林木的生長(zhǎng)量均產(chǎn)生積極的影響，尤其以N1菌株和40K菌株處理對(duì)林木生長(zhǎng)的促進(jìn)作用最為顯著，接種N1菌株處理的林分平均樹高和胸徑分別比對(duì)照處理增長(zhǎng)19.1 %和15.2 %，單株材積和蓄積量則增長(zhǎng)53.34 %；接種40K菌株處理的林分平均樹高和胸徑分別比對(duì)照處理增長(zhǎng)14.7 %和23.9 %，單株材積和蓄積量則增長(zhǎng)70.9 %。顯然，接種益生菌對(duì)林木生物量的生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用。

2.2 接種益生菌的林分采伐剩余物數(shù)量及組成特征

從3.5年林分的采伐剩余物數(shù)量及組成特征(表2)可以看出，林分的采伐剩余物組成特征總體上為：根及根蔸(32.34 %～36.77 %)>皮(25.42 %～30.92 %)>枝(19.58 %～25.79 %)>葉(11.98 %～16.45 %)，即此時(shí)林分的葉生物量比例最小，而根及根蔸的生物量比例最大。

接種不同益生菌處理對(duì)林分的采伐剩余物數(shù)量有影響不同，其中對(duì)照處理除葉的生物量大于P1菌株處理外，其枝、皮、根及根蔸的生物量均為最少，其采伐剩余物總量亦最少。接種40K菌株處理所產(chǎn)生的葉、枝、皮、根及根蔸的采伐剩余物生物量均為最多，其產(chǎn)生總采伐剩余物數(shù)量最多，達(dá)到86 670 kg/hm2，比對(duì)照處理增加85.1 %。其次為N1菌株處理，為61236 kg/hm2，比對(duì)照處理增加30.8 %。其三為P1菌株處理，比對(duì)照處理增加24.2 %。

表1 桉樹的林木生長(zhǎng)量

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示在0.05水平上存在顯著性差異，不同大寫字母表示在0.01水平上存在極顯著差異。

Note: Different lowercase and capital letters in the same column indicate significant difference and extremely significant difference at the 0.05 and 0.01 level, respectively.

表2 桉樹的采伐剩余物及組成特征

2.3 接種益生菌的林分采伐剩余物養(yǎng)分含量

從表3可知，3.5年巨尾桉采伐剩余物的N、P、K總含量均表現(xiàn)為N>K>P。其中，對(duì)照的總N和總P含量最高，分別為3.2631 %和0.3726 %，總K含量也接近最高，這可能與其生長(zhǎng)速度最慢、養(yǎng)分利用慢有關(guān)。但生長(zhǎng)速度最快的40K菌株處理，其采伐剩余物的N、P、K總含量卻不是最低的，這說(shuō)明接種益生菌促進(jìn)了林木對(duì)營(yíng)養(yǎng)元素的吸收和積累。

在不同采伐剩余物組分中，總營(yíng)養(yǎng)元素含量差異較大，以葉的總營(yíng)養(yǎng)元素含量最高，枝的最低，按其含量大小的總體趨勢(shì)依次為：葉>皮>根及根蔸>枝。無(wú)論是否接種菌株，N、P、K 3種元素的總含量均為N>K>P。但N、P、K各元素在不同組分中的具體分配又有所不同，如N1處理的N和K素的分配為葉>皮>根及根蔸>枝，而P素的分配為葉>皮>枝>根及根蔸；40K處理的N素的分配為葉>根及根蔸>皮>枝，P和K素的分配為葉>皮>根及根蔸>枝；而對(duì)照處理的N素的分配為葉>皮>枝>根及根蔸，P和K素的分配為葉>皮>根及根蔸>枝。

2.4 接種益生菌的林分采伐剩余物養(yǎng)分歸還量

3.5年巨尾桉采伐剩余物的養(yǎng)分歸還量見表4。在4種處理中，40K菌株處理的總養(yǎng)分歸還量最大，達(dá)866.33 kg/hm2，對(duì)照的總養(yǎng)分歸還量最小，為495.00 kg/hm2，前者比后者增加了75.02 %。其余的2個(gè)菌株也分別高于對(duì)照20.78 %和6.24 %。在4種處理中，N、P、K的歸還量均表現(xiàn)為：N>K>P。而就不同組分而言，總營(yíng)養(yǎng)元素歸還量差異也很大，以葉的營(yíng)養(yǎng)元素歸還量最高，枝的歸還量最低，按其歸還量大小依次為：葉>皮>根及根蔸>枝。但不同處理不同采伐剩余物組分的N、P、K 3種元素的歸還量又的所不同，如N1處理的N素歸還量大小依次為：葉>根及根蔸>皮>枝，處理的P和K素歸還量為皮>葉>根及根蔸>枝。P1處理的P和K素歸還量為皮>根及根蔸>葉>枝。40K處理的P素歸還量為皮>葉>根及根蔸>枝。

3 討 論

接種益生菌對(duì)3.5年的巨尾桉人工林的林木生長(zhǎng)具有明顯的促進(jìn)作用，從而導(dǎo)致林分的林木生長(zhǎng)量和采伐剩余物數(shù)量遠(yuǎn)大于對(duì)照，林分的采伐剩余物數(shù)量及組成特征也有明顯的差異。接種益生菌明顯增加了林分的采伐剩余物數(shù)量，其中接種40K菌株所產(chǎn)生的采伐剩余物數(shù)量最多，其次為N1菌株，而對(duì)照的采伐剩余物數(shù)量最少。

表3 桉樹采伐剩余物的養(yǎng)分含量

表4 桉樹采伐剩余物的養(yǎng)分歸還量

在采伐剩余物的組成特征上，4種處理的總體表現(xiàn)為：林分的葉生物量比例最小，其次為枝，再者為皮，根及根蔸的生物量比例最大。此結(jié)果與徐大平等對(duì)3.5年巨尾桉人工林的研究結(jié)果相符，認(rèn)為隨著林齡的增長(zhǎng)，樹葉生物量所占比例越來(lái)越小。但與韋春義[12]對(duì)3.0年的巨尾桉人工林的研究結(jié)果不同，其認(rèn)為皮的生物量比例最小，其次為葉，再者為枝，根的生物量比例最大，兩者差異的原因可能為與林齡和立地差異有關(guān)。

3.5年巨尾桉人工林的采伐剩余物各組分的營(yíng)養(yǎng)元素的分配也有明顯的不同，以葉營(yíng)養(yǎng)元素含量最高,枝的最低。此結(jié)果與李躍林等人[13]的研究結(jié)果相似，但李躍林認(rèn)為，各組分中大量元素以K和N的含量最高，P的含量最低[13]。而本試驗(yàn)測(cè)得各組分中大量元素均以N的含量最高，K為其次。此種差異可能與益生菌促進(jìn)巨尾桉的營(yíng)養(yǎng)吸收作用有關(guān)。

在本研究的4種處理中，N、P、K的歸還量均表現(xiàn)為：N>K>P。這與廖觀榮等[14-18]研究結(jié)果巨尾桉人工林凋落物養(yǎng)分歸還量的大小順序、劉洋等[19]研究的巨桉人工林大量元素歸還量大小順序一致。而在本試驗(yàn)中，雖然對(duì)照的總N和總P含量最高，但其林分營(yíng)養(yǎng)元素歸還量卻是最低的，接種益生菌的3個(gè)處理的林分營(yíng)養(yǎng)元素歸還量均高于對(duì)照。這說(shuō)明接種益生菌不僅促進(jìn)了林木生長(zhǎng)，提高了林分的生長(zhǎng)量，同時(shí)也增加了林分的采伐剩余物數(shù)量和林分的營(yíng)養(yǎng)元素歸還量，有利于林地的地力維護(hù)。

4 結(jié) 論

供試的3種益生菌接種巨尾桉廣林9號(hào)對(duì)林木生長(zhǎng)、采伐剩余物數(shù)量和養(yǎng)分歸還量均有促進(jìn)作用。其中接種40K菌株的效果最好，林分平均樹高、胸徑、單株材積分別比對(duì)照增長(zhǎng)14.7 %、23.9 %和70.9 %；采伐剩余物達(dá)到86 670 kg/hm2，比對(duì)照增加了85.1 %；采伐剩余物總養(yǎng)分歸還量達(dá)866.33 kg/hm2，比對(duì)照增加75.02 %。接種40K菌株對(duì)巨尾桉廣林9號(hào)林木生長(zhǎng)、采伐剩余物數(shù)量和養(yǎng)分歸還量效果最顯著。

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EffectofInoculatedProbioticsonFellingofBiomassandNutrientReturnedofEucalyptusgrandis×EucalyptusurophyllaArtificialForest

HUANG Fang1, LV Shi-fan2, LV Cheng-qun3, HUANG Bao-ling3, DONG Bi-zhen3

(1.Town Forestry Work Station of Guangxi, Guangxi Nanning 530028, China; 2.Guangxi University Xingjian College, Guangxi Nanning 530005, China; 3.Forsetry College, Guangxi University, Guangxi Nanning 530005, China)

【Objective】In order to provide the basis for determining the trees’ reasonable fertilization and preventing soil fertility decline, a study of inoculated probiotics ofEucalyptusgrandis×E.urophyllaartificial forest about felling of biomass and nutrient returned had been carried out.【Method】Azotobacter N1, releasing potassium bacteria 40 K, phosphate-solubilizing bacteria P1 strains were inoculated to No.9Eucalyptusgrandis×Eucalyptusurophylla. After afforestation, amount of increment in logging residue from leaf, branch, root and bark, and N,P,K content were measured from 3.5-year-old tree .【Result】Several kinds of probiotics were inoculated to No.9Eucalyptusgrandis×Eucalyptusurophyllaforest which had a promoting effect on increment,logging residue and nutrient-restitution. The best effect take place on inoculated 40 K strain, compared with the growth of control group, the average tree height, DBH, individual volume were increased 14.7 %, 23.9 % and 14.7 %, respectively. Logging residue had reached to 86670 kilograms per hectare, compared with the controls, it had been increased 85.1 %.The total nutrient-restitution of logging residue had reached to 866.33 kilograms per hectare, compared with the controls, it had been increased 75.02 %.【Conclusion】 The most significant effect on increment,logging residue and nutrient-restitution was the No.9Eucalyptusgrandis×Eucalyptusurophyllaforest inoculated 40 K strain.

Probiotics；Eucalyptusgrandis×Eucalyptusurophylla；Logging residue；Nutrient-restitution

1001-4829(2017)5-1200-05

10.16213/j.cnki.scjas.2017.5.037

2017-01-08

廣西林業(yè)科技資金項(xiàng)目(桂林科字[2013]第10號(hào))

黃 方(1982-)，女，壯族，廣西貴港人，碩士，工程師，主要從事鄉(xiāng)鎮(zhèn)林業(yè)管理工作，E- mail：25622342@qq.com。

S792.39

A

(責(zé)任編輯 王冠玉)