6種速生樹(shù)種人工林造林6年后土壤理化性質(zhì)

鄧?yán)笊瑮钚懔幔Y 霞，亢亞超，王凌暉，林志武，李榮麗，黃肖芳

（1.南寧市林業(yè)技術(shù)推廣站，廣西南寧 530022；2.廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530004；3.南寧市生態(tài)公益林工作站，廣西南寧 530031；4.廣西南寧樹(shù)木園，南寧 530031）

土壤是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，研究植物營(yíng)養(yǎng)和施肥，合理調(diào)控土壤肥力機(jī)制，需要分析和研究土壤的成分[1]。近年來(lái)由于人為對(duì)土壤的不合理利用導(dǎo)致林地土壤養(yǎng)分流失，造成不同程度的土壤貧瘠化現(xiàn)象，因此深入研究土壤理化性質(zhì)對(duì)提高樹(shù)種生長(zhǎng)地生產(chǎn)力、培育優(yōu)良樹(shù)種、促進(jìn)土壤可持續(xù)生產(chǎn)發(fā)展具有重要意義[2-3]。

大花序桉（Eucalyptus cloeziana）、雜交相思（Acacia mangium × A.auriculiformis）、臺(tái)灣榿木（Alnus formosana）、紅錐（Castanopsis hystrix）、黑木相思（Acacia melanoxylon）、巨尾桉廣林9 號(hào)（Eucalyptus grandis×E.urophylla‘GLGU9’）是6種速生闊葉樹(shù)種。桉樹(shù)（Eucalyptusspp.）是我國(guó)南方重要的優(yōu)良速生闊葉用材樹(shù)種，樹(shù)干挺拔，材質(zhì)柔韌細(xì)密，具有生長(zhǎng)周期短、產(chǎn)量高的特點(diǎn)，木材大多重且較堅(jiān)硬，抗腐能力強(qiáng)，可用于建筑和制作家具。大花序桉為桃金娘科（Myrtaceae）桉屬，別名澳洲花梨，是1976年從澳大利亞引種的新品種；巨尾桉廣林9 號(hào)是巨桉（Eucalyptus grandis）和尾葉桉（Eucalyptus urophylla）雜交的速生樹(shù)種，同為桃金娘科（Myrtaceae）桉屬，巨尾桉是目前華南地區(qū)種植較多的桉樹(shù)樹(shù)種，大花序桉種植較少。雜交相思為馬占相思（Acacia mangium）與大葉相思（Acacia auriculiformis）的雜交種，是含羞草科（Mimosaceae）金合歡屬速生喬木樹(shù)種，是南方重要的短周期工業(yè)原料林樹(shù)種[4]，具有結(jié)瘤固氮的根瘤。臺(tái)灣榿木為樺木科（Betulaceae）榿木屬，干形通直高大，材質(zhì)柔韌細(xì)密，是非豆科根瘤固氮植物，為臺(tái)灣省特有種[5]，2012年在廣西引種栽培后生長(zhǎng)迅速，4年生樹(shù)高達(dá)11 m，是推廣的速生優(yōu)良樹(shù)種。紅錐為殼斗科（Fagaceae）栲屬，材質(zhì)色澤和紋理優(yōu)良，木材堅(jiān)硬，是用于制作家具、工藝雕刻、建筑裝修等的高級(jí)木材；紅錐喜濕潤(rùn)、溫暖、多雨的季風(fēng)氣候和排水性良好的酸性土壤或輕黏土（磚紅壤、赤紅壤和紅壤）。黑木相思為豆科（Leguminosae）相思樹(shù)屬，紋理材質(zhì)好，用于家具及板材制作，適應(yīng)力強(qiáng)，耐瘠薄，有固氮根瘤，改良土壤性能較好。6種樹(shù)種都是短周期工業(yè)原料林優(yōu)良造林樹(shù)種。為滿(mǎn)足國(guó)家大量的木材需要，培育和研究?jī)?yōu)良的速生闊葉樹(shù)種、增加森林樹(shù)種結(jié)構(gòu)和生態(tài)功能尤為重要，大花序桉、雜交相思、臺(tái)灣榿木、紅錐、黑木相思和巨尾桉廣林9 號(hào)是我國(guó)南方改善森林樹(shù)種結(jié)構(gòu)、建設(shè)生態(tài)林業(yè)的速生闊葉樹(shù)種，本實(shí)驗(yàn)研究比較這6 種樹(shù)種的土壤理化性質(zhì)，為農(nóng)林培育優(yōu)良的速生闊葉樹(shù)種提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西南寧市廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)界牌分場(chǎng)煙墩嶺（108°36′E，22°97′N(xiāo)）。南寧市屬濕潤(rùn)的南亞熱帶季風(fēng)氣候，陽(yáng)光充沛，雨量充沛，氣候溫和，夏長(zhǎng)冬短，年均氣溫21.6 ℃左右，極端高溫40.4 ℃，極端低溫-2.4 ℃，年均降水量達(dá)1 304.2 mm，平均相對(duì)濕度為79%，主要?dú)夂蛱攸c(diǎn)是炎熱潮濕，年均無(wú)霜期約330 d，年均日照時(shí)數(shù)約為1 827 h，日照百分率約為41%。土壤類(lèi)型為典型的南方紅壤，pH 值為5.0～6.0，肥力中等，適合6 個(gè)樹(shù)種的生長(zhǎng)。試驗(yàn)地為山地森林，共6 塊地，每塊地0.405 hm2，分別種植大花序桉、雜交相思、臺(tái)灣榿木、紅錐、黑木相思和巨尾桉廣林9號(hào)共6個(gè)樹(shù)種，每種樹(shù)種各675株，規(guī)格均為株高30 cm、地徑0.2～0.3 cm。于2012年3月造林，造林密度均為2 m×3 m，試驗(yàn)地均為東南坡，坡度＜10°。

1.2 樣品采集

于2018年10月進(jìn)行土壤采樣，每塊地分為3個(gè)樣地，相同樹(shù)種進(jìn)行3 個(gè)重復(fù)，共18 個(gè)樣地，按S 型線(xiàn)路采樣，每個(gè)樣地取樣3個(gè)，采集深度以去掉表面枯枝落葉層后的表土2 cm 為開(kāi)始，每一點(diǎn)采取的土樣厚度、寬窄大體一致，記錄各采樣，共取樣54 個(gè)，將同一樣地采集的土壤均勻混合，去除大石塊、根和動(dòng)植物殘?bào)w等雜質(zhì)，用四分法取大約1 kg 的土樣入袋帶回實(shí)驗(yàn)室，等自然風(fēng)干磨碎過(guò)篩后進(jìn)行土壤理化性質(zhì)的測(cè)定。

1.3 測(cè)定方法

土壤物理性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定：

用環(huán)刀法測(cè)量土壤容重和孔隙度[6]：

（1）土壤比重通過(guò)測(cè)量土壤固相物質(zhì)的重量與同體積水的重量的比值獲得；

（2）土壤容重（g∕cm3）=m1（g）∕v（cm3）；

（3）毛管孔隙度（%）=毛管持水量×土壤容重∕水的密度；

非毛管孔隙度（%）=（最大持水量-毛管持水量）×土壤容重∕水的密度；

總孔隙度=非毛管孔隙度+毛管孔隙度；

最大持水量（g∕kg）=（m2-m1）∕m1×1 000；

毛管持水量（g∕kg）=（m3-m1）∕m1×1 000；

公式中，m1為環(huán)刀內(nèi)干土質(zhì)量、m2為浸水24 h后環(huán)刀內(nèi)濕土質(zhì)量、m3為在干砂上擱置2 h 后環(huán)刀內(nèi)濕土質(zhì)量、v為環(huán)刀體積。

土壤化學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的測(cè)定：

（1）土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀氧化外加熱法進(jìn)行測(cè)定[1]；

（2）全氮和全磷用濃硫酸—高氯酸消煮法測(cè)定，全鉀采用火焰光度計(jì)法測(cè)定[1]；

（3）速效養(yǎng)分測(cè)定：速效氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定[7]；速效磷采用NaHCO3浸提鉬銻抗比色法測(cè)定[7]；速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測(cè)定[8]；

（4）水溶性鹽：pH 用酸度計(jì)法m（土）：m（水）=1∶2.5；氯離子含量：硝酸銀滴定法[1]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用Excel 2007 進(jìn)行分析及作圖，用DPS 7.05軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤物理性質(zhì)

2.1.1 土壤容重

6 種樹(shù)種土壤容重排序?yàn)榫尬茶駨V林9 號(hào)（1.89）＞大花序桉（1.86）＞臺(tái)灣榿木（1.75）＞紅錐（1.65）＞黑木相思（1.61）＞雜交相思（1.58），巨尾桉廣林9號(hào)和大花序桉土壤容重分別是雜交相思的1.2 倍和1.18 倍，方差分析表明6 種樹(shù)種間土壤容重差異顯著（P＜0.05）（圖1）。

2.1.2 土壤孔隙度

6 種樹(shù)種土壤毛管孔隙度排序?yàn)殡s交相思（37.53%）＞黑木相思（37.12%）＞紅錐（35.17%）＞臺(tái)灣榿木（32.81%）＞巨尾桉廣林9號(hào)（30.00%）＞大花序桉（29.64%），雜交相思和黑木相思的土壤毛管孔隙度分別是大花序桉的1.27 倍和1.25 倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤毛管孔隙度差異顯著（P＜0.05）（圖2a）；6 種樹(shù)種土壤非毛管孔隙度排序?yàn)殡s交相思（2.01%）＞黑木相思（0.84%）＞臺(tái)灣榿木（0.62%） ＞大花序桉（0.47%） ＞紅錐（0.46%）＞巨尾桉廣林9號(hào)（0.44%），雜交相思和黑木相思的土壤非毛管孔隙度分別是巨尾桉廣林9號(hào)的4.57倍和1.90倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤非毛管孔隙度差異顯著（P＜0.05）（圖2b）；6種樹(shù)種土壤總孔隙度排序?yàn)殡s交相思（39.54%）＞黑木相思（37.96%）＞紅錐（35.63%）＞臺(tái)灣榿木（33.43%）＞巨尾桉廣林9號(hào)（30.44%）＞大花序桉（30.11%），雜交相思和黑木相思的土壤總孔隙度分別是大花序桉的1.31 倍和1.26 倍，方差分析表明6 種樹(shù)種間土壤總孔隙度差異顯著（P＜0.05）（圖2c）。

圖2 六種速生闊葉樹(shù)種土壤孔隙性Fig.2 Soil porosity of six fast-growing broad-leaved tree species

2.2 土壤化學(xué)性質(zhì)

2.2.1 土壤有機(jī)質(zhì)

6 種樹(shù)種土壤有機(jī)質(zhì)含量排序?yàn)殡s交相思（17.44 g∕kg） ＞黑 木 相 思（15.91 g∕kg） ＞紅 錐（13.63 g∕kg）＞臺(tái)灣榿木（13.54 g∕kg）＞大花序桉（13.34 g∕kg）＞巨尾桉廣林9 號(hào)（5.65 g∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤有機(jī)質(zhì)含量是巨尾桉廣林9號(hào)的3.09倍和2.81倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤有機(jī)質(zhì)含量差異顯著（P＜0.05）（圖3）。

2.2.2 土壤全氮、全磷和全鉀含量

6種樹(shù)種土壤全氮含量排序?yàn)楹谀鞠嗨迹?.96g∕kg）＞雜交相思（0.92 g∕kg）＞臺(tái)灣榿木（0.81 g∕kg）＞巨尾桉廣林9號(hào)（0.77 g∕kg）＞大花序桉（0.61 g∕kg）＞紅錐（0.55g∕kg），黑木相思和雜交相思的土壤全氮含量是紅錐的1.75倍和1.67倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤全氮含量差異顯著（P＜0.05）（圖4a）；6種樹(shù)種土壤全磷含量排序?yàn)殡s交相思（1.70 g∕kg）＞黑木相思（1.62 g∕kg）＞臺(tái)灣榿木（1.23 g∕kg）＞紅錐（0.76 g∕kg）＞大花序桉（0.61 g∕kg）＞巨尾桉廣林9號(hào)（0.58 g∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤全磷含量是巨尾桉廣林9號(hào)的2.93倍和2.79倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤全磷含量差異顯著（P＜0.05）（圖4b）；6 種樹(shù)種土壤全鉀含量排序?yàn)殡s交相思（11.58 g∕kg）＞黑木相思（8.57 g∕kg）＞臺(tái)灣榿木（8.45 g∕kg）＞大花序桉（5.67 g∕kg）＞巨尾桉廣林9號(hào)（5.64 g∕kg）=紅錐（5.64 g∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤全鉀含量是巨尾桉廣林9號(hào)和紅錐的2.05倍和1.52倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤全鉀含量差異顯著（P＜0.05）（圖4c）。

圖3 六種速生闊葉樹(shù)種土壤有機(jī)質(zhì)含量Fig.3 Soil organic matter contents of six fast-growing broad-leaved tree species

圖4 六種速生闊葉樹(shù)種全氮、全磷、全鉀的含量Fig.4 Contents of total nitrogen, total phosphorus and total potassium in six fast-growing broad-leaved tree species

2.2.3 土壤速效養(yǎng)分含量

6 種樹(shù)種土壤速效氮含量排序?yàn)殡s交相思（80.75 mg∕kg）＞黑木相思（61.84 mg∕kg）＞紅錐（58.40 mg∕kg）＞臺(tái)灣榿木（54.20 mg∕kg）＞大花序桉（40.53 mg∕kg）＞巨尾桉廣林9號(hào)（28.85 mg∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤速效氮含量是巨尾桉廣林9號(hào)的2.80倍和2.14倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤速效氮含量差異顯著（P＜0.05）（圖5a）；6 種樹(shù)種土壤速效磷含量排序?yàn)殡s交相思（7.36 mg∕kg）＞黑木相思（5.92 mg∕kg）＞臺(tái)灣榿木（5.69 mg∕kg） ＞紅 錐（3.58 mg∕kg） ＞大 花 序 桉（3.09 mg∕kg）＞巨尾桉廣林9號(hào)（2.76 mg∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤速效磷含量是巨尾桉廣林9號(hào)的2.67倍和2.14倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤速效磷含量差異顯著（P＜0.05）（圖5b）；6種樹(shù)種土壤速效鉀含量排序?yàn)殡s交相思（135.20 mg∕kg）＞黑木相思（101.30 mg∕kg）＞臺(tái)灣榿木（90.02 mg∕kg）＞巨尾桉廣林9號(hào)（78.74mg∕kg）=紅錐（78.74mg∕kg）＞大花序桉（56.20 mg∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤速效鉀含量是大花序桉的2.40 倍和1.80 倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤速效鉀含量差異顯著（P＜0.05）（圖5c）。

圖5 六種速生闊葉樹(shù)種速效氮、速效磷、速效鉀的含量Fig.5 Contents of available nitrogen,available phosphorus and available potassium in six fast-growing broad-leaved tree species

2.2.4 土壤水溶性鹽含量

6 種樹(shù)種土壤氯離子含量排序?yàn)榫尬茶駨V林9號(hào)（33.32 mg∕kg）＞臺(tái)灣榿木（30.49 mg∕kg）＞紅錐（29.78 mg∕kg）＞雜交相思（29.07 mg∕kg）＞大花序桉（29.78 mg∕kg）＞黑木相思（27.65 mg∕kg），巨尾桉廣林9號(hào)和臺(tái)灣榿木的土壤氯離子含量是黑木相思的1.21倍和1.10倍，方差分析表明6種樹(shù)種間土壤氯離子含量差異顯著（P＜0.05）（圖6a）；大花序桉、雜交相思、臺(tái)灣榿木、紅錐、黑木相思、巨尾桉廣林9 號(hào)土壤的pH 值分別為3.81、4.13、4.05、4.12、4.07、4.30，6種樹(shù)種間pH含量沒(méi)有顯著的差異，范圍為3.81～4.40之間（圖6b）。

圖6 六種速生闊葉樹(shù)種水溶性鹽的含量Fig.6 Water soluble salt contents of six fast-growing broad-leaved tree species

3 結(jié)論與討論

容重是衡量土壤緊實(shí)程度的一個(gè)重要指標(biāo)，可反映土壤的松緊程度[9]。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，巨尾桉廣林9號(hào)的土壤容重在6個(gè)樹(shù)種中最高，雜交相思最小，表明雜交相思對(duì)土壤的孔隙結(jié)構(gòu)有較好的作用，土壤疏松性最好，巨尾桉廣林9號(hào)的土壤疏松性最差。這可能是由于雜交相思葉片較大、較多，林下郁閉度高，利于微生物繁殖，落葉經(jīng)過(guò)微生物分解成為土壤有機(jī)物，為樹(shù)種生長(zhǎng)提供養(yǎng)分肥料，樹(shù)木的快速生長(zhǎng)、根系的增多和發(fā)育使土壤結(jié)構(gòu)疏松。

毛管孔隙度表明土壤的持水蓄水性，非毛管孔隙度決定土壤通氣透水性[10]。雜交相思的孔隙度排名第一，黑木相思次之；大花序桉土壤的毛管孔隙度和總孔隙度最??；巨尾桉廣林9號(hào)非毛管孔隙度最小，表明雜交相思的土壤持水蓄水能力和通氣透水性最好，黑木相思較好，大花序桉土壤的持水蓄水能力最差，巨尾桉廣林9號(hào)土壤的通氣透水性最差。

土壤有機(jī)質(zhì)是土壤中各種營(yíng)養(yǎng)元素特別是氮、磷的重要來(lái)源。它具有膠體特性，能吸附較多的離子，使土壤具有保肥力；它還能使土壤形成疏松的結(jié)構(gòu)，從而改善土壤的物理性狀；土壤有機(jī)質(zhì)含量的多少是土壤肥力高低的一個(gè)重要指標(biāo)[11]。6 種樹(shù)種中雜交相思土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，其次是黑木相思，巨尾桉廣林9號(hào)最小，表明雜交相思土壤保肥能力強(qiáng)。

土壤氮素的基礎(chǔ)肥力通常用全氮量來(lái)衡量，全氮直接影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育，全氮含量的多少主要取決于土壤有機(jī)質(zhì)的積累和分解強(qiáng)度[12]。黑木相思土壤全氮含量最高，雜交相思次之，紅錐最低；雜交相思土壤全鉀和全磷的含量最高，巨尾桉廣林9號(hào)土壤全磷含量最低，紅錐和巨尾桉廣林9號(hào)土壤全鉀含量最低。綜合各樹(shù)種土壤全氮、全磷和全鉀含量，黑木相思土壤的基礎(chǔ)肥力最好；雜交相思和黑木相思土壤中有機(jī)質(zhì)的積累較多、分解強(qiáng)度較大，臺(tái)灣榿木次之。

了解土壤中速效養(yǎng)分的含量對(duì)施肥有重要的指導(dǎo)意義，它是反映土壤肥力的基礎(chǔ)指標(biāo)[7]。雜交相思土壤速效氮、速效磷、速效鉀含量均排名第一，其次是黑木相思；巨尾桉廣林9號(hào)土壤速效氮含量、速效磷含量均最低；大花序桉土壤速效鉀含量最低。綜合各樹(shù)種土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量，2 種相思樹(shù)的土壤肥力最好，臺(tái)灣榿木、紅錐、大花序桉、巨尾桉廣林9號(hào)土壤肥力依次降低。

土壤中水溶性鹽的分析，是研究鹽漬土鹽分動(dòng)態(tài)的重要方法之一，對(duì)土壤鹽分進(jìn)行了解對(duì)植物的生長(zhǎng)是十分有必要的，大量的水溶性鹽會(huì)影響植物生長(zhǎng)[1]。巨尾桉廣林9 號(hào)土壤的氯離子含量比其他樹(shù)種高，黑木相思含量最低，表明巨尾桉廣林9號(hào)土壤性能較差，有土壤鹽漬化趨向，黑木相思土壤鹽堿度較好。土壤pH值反映土壤形成與熟化過(guò)程的程度，直接影響?zhàn)B分的存在狀態(tài)及生物有效性，6種樹(shù)種的土壤都處于弱酸性。

綜上所述，6種速生樹(shù)種土壤養(yǎng)分狀況、土壤透氣透水性和疏松性綜合排序?yàn)椋弘s交相思＞黑木相思＞紅錐＞臺(tái)灣榿木＞大花序桉＞巨尾桉廣林9 號(hào)，雜交相思和黑木相思的土壤養(yǎng)分狀況和土壤透氣透水性較其他樹(shù)種好，更能提高土壤的疏松性，可作為優(yōu)良的速生闊葉樹(shù)種在林業(yè)上推廣應(yīng)用。