沼渣施肥對桉樹人工林土壤養(yǎng)分的影響

秦文弟，李 鳴，韋長江，黃凌志，蔣湖波，夏金亮，宋賢沖，伍 琪，李金懷，徐鐵純

(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院，廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室，南寧 530002；2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學院甘蔗研究所，南寧 530007；3.廣西國有三門江林場，廣西 柳州 545006)

桉樹(Eucalyptus spp.)是桃金娘科(Myrtaceae)桉樹屬(Eucalyptus)植物的總稱，由于其速生豐產(chǎn)、生物量大、輪伐期短、抗逆性強、適應性廣等特點而被廣泛引種栽培[1]。桉樹人工林在全球的廣泛種植，雖然產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟和社會效益，但對其生態(tài)環(huán)境效應問題國內(nèi)外都有頗多爭議[2-3]，特別是桉樹連栽，其容易導致土壤養(yǎng)分流失，造成地力衰退等問題[4-6]，這也是桉樹速生豐產(chǎn)、可持續(xù)經(jīng)營和發(fā)展中面臨的主要問題。施肥是維持短期輪伐人工林生產(chǎn)量的重要手段，也是人工林提高木材產(chǎn)量、促進其可持續(xù)經(jīng)營和發(fā)展的主要管理措施之一[7]。

沼渣是沼氣發(fā)酵的殘留物，主要由未分解的生物質原料固形物及微生物菌體組成，含有豐富的有機質、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、鉀以及各種礦物質和微量元素，具有質地疏松，酸堿度適中的特點，是農(nóng)林業(yè)優(yōu)質有機肥料[8-9]。本研究通過將沼渣施用于連栽桉樹人工林地，對沼渣施用后對桉樹人工林地土壤養(yǎng)分含量的影響進行分析評價，以期指導沼渣在桉樹人工林的合理使用和為沼渣在改善桉樹人工林土壤質量方面的作用和進一步提高沼渣綜合利用水平奠定理論基礎，并為桉樹人工林合理施肥和可持續(xù)經(jīng)營提供技術支撐。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

本研究樣地位于我國廣西壯族自治區(qū)柳州市國有三門江林場(109°28′-109°48′ E，24°10′-24°27′ N)。該地區(qū)屬于中亞熱帶氣候區(qū)，年平均氣溫20℃，年平均活動有效積溫6720℃；年降雨量1300 ～ 1700 mm，年蒸發(fā)量1471～1750 mm；土壤為酸性紅壤，肥力中等[10]。

1.2 沼渣處理

沼渣來自于廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院附近養(yǎng)殖業(yè)農(nóng)戶豬場糞污經(jīng)充分發(fā)酵腐熟、正常產(chǎn)氣3個月以上，無糞臭味的濕沼渣堆放在地勢較高的地方瀝水，平攤晾干，并通過粉碎制得粒度為1～5 mm干沼渣作為施肥材料，干沼渣理化性質見表1。

表1 沼渣理化性質 (%)

1.3 試驗設計

三門江林場桉樹林面積14712 hm2，占經(jīng)營面積89.72%。試驗樣地是在認真查閱廣西國有三門江林場生產(chǎn)科歷年造林資料的基礎上嚴格選定的。試驗樣地包括第1代種植桉樹的林地、第2代種植按樹的林地和第3代種植按樹的林地。第1代林地尾巨桉造林4年，造林前為松樹林(實驗前未種過桉樹)；第2代林地，種植了第1代桉樹(尾巨桉)后萌芽更新4年，在種植尾巨桉前，其林地也是松樹林；第3代林地，第2代桉樹(尾巨桉)萌芽更新4年。在上述三代林樣地中，結合當?shù)厥┓柿晳T和施肥強度，開展施肥試驗。在桉樹林樣地中設置 3個施肥量：對照CK(0 kg·株-1)、桉樹專用肥(N∶P∶K=15∶10∶10，0.5 kg·株-1)和沼渣(1 kg·株-1)，其中桉樹專用肥施肥水平為三門江林場常規(guī)施肥水平，沼渣施肥水平為本課題組前期實驗所得結果[11]。各代次施肥樣地小區(qū)確保有30株樹(如3列 × 10 株)，每個施肥水平設置3個重復。采用的施肥方式為穴施(距桉樹樹干基部30～40 cm處挖20 cm深的坑穴，放入肥料后，覆土)，施肥時間為2014年5月10日。

1.4 測試指標與分析方法

于2014年9月10日，在每個施肥樣地小區(qū)以“S”形隨機選擇5個點利用土鉆法采集土樣，即垂直從地表向下以20 cm為一層取樣，具體的采集深度為0～20 cm和20～40 cm 兩個層次。土壤樣品的各指標分析全部以魯如坤[12]的《土壤農(nóng)業(yè)化學分析方法》為參考依據(jù)：pH值采用土水1∶2.5的比例浸提，電位法測定；有機質含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定；全氮含量采用凱氏定氮法測定；全磷含量采用硫酸—高氯酸消煮，鉬銻抗比色法測定；全鉀含量采用氫氟酸—高氯酸消煮，火焰光度計法測定；堿解氮含量采用堿解擴散法測定；有效磷含量采用 HCl-HF浸提，鉬銻抗比色法測定；速效鉀含量采用乙酸銨浸提，火焰光度計法測定[13]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)分析和處理主要借助SPSS 22.0完成。采用Duncan多重比較法檢驗不同施肥處理之間各指標的差異顯著性。

2 結果與分析

2.1 沼渣預處理的優(yōu)勢

本研究將濕沼渣制備為干沼渣，容易存放、方便運輸，可直接將其用于高山等桉樹人工林地的施肥，解決了沼渣上山還田施肥作業(yè)的困難問題，相比較于其他研究人員[14]的沼渣在桉樹人工林的施肥是其一大優(yōu)點。

2.2 施用沼渣對桉樹人工林地土壤pH值和有機質的影響

由圖1和圖2可知，桉樹專用肥和沼渣都能提高桉樹人工林地土壤pH值，增加土壤有機質含量。CK、桉樹專用肥和沼渣處理的土壤pH值均隨土層加深而降低(見圖1)。在桉樹一代林和二代林，0～20 cm和20～40 cm土層pH值排序為：沼渣>桉樹專用肥>CK。在桉樹三代林，0～20 cm和20～40 cm土層pH值排序為：桉樹專用肥>沼渣>CK?？梢?，桉樹專用肥和沼渣處理均能使桉樹人工林土壤pH值升高，使桉樹人工林地土壤環(huán)境趨向中性。

桉樹人工林土壤有機質含量基本是隨土層加深而降低(圖2)。在桉樹一代林，0～20 cm土層有機質含量排序為：沼渣 >桉樹專用肥 >CK；20～40 cm土層有機質含量排序為：桉樹專用肥>沼渣>CK。在桉樹二代林，0～20 cm和20～40 cm土層有機質含量排序為：沼渣>桉樹專用肥>CK。在桉樹三代林，0～20 cm和20～40 cm土層pH值排序為：桉樹專用肥>沼渣>CK。從這些結果可知，沼渣施肥在改善桉樹人工林土壤酸化和增加桉樹人工林土壤有機質含量上要優(yōu)于桉樹專用肥，主要原因是沼渣有機質含量高，施入土壤后有效的增加了桉樹人工林土壤有機質含量，這與劉向林[15]等的研究結果相一致。

注：不同小寫字母代表各處理間在0.05水平差異顯著，下同。圖1 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層pH值的影響

2.3 沼渣施肥對桉樹人工林土壤全氮、全磷、全鉀的影響

由圖3可知，土壤全N隨土層加深而降低；在桉樹一代林和二代林，0～20 cm和20～40 cm土層全N含量排序為：沼渣 >桉樹專用肥 >CK；在桉樹三代林，0～20 cm和20～40 cm土層全N含量排序為：桉樹專用肥>沼渣 >CK。從圖4可看出，土壤全P含量隨土層加深而降低；在桉樹一代林和三代林，0～20 cm和20～40 cm土層全P含量排序為：沼渣 >桉樹專用肥 >CK；在桉樹二代林，0～20 cm和20～40 cm土層全P含量排序為：桉樹專用肥 >沼渣 >CK。從圖5可知，土壤全K含量隨土層加深而增加；在桉樹一代林，二代林和三代林0～20 cm和20～40 cm土層全K含量排序均為：桉樹專用肥 >沼渣 >CK?？梢姡釉┓誓茉黾予駱淙斯ち滞寥廊?、全磷、全鉀含量，提升桉樹人工林土壤肥力水平，其效果與桉樹專用肥能相媲美，這與樊東函[7]等桉樹專用肥的研究結果相一致。

圖4 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層全磷的影響

圖5 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層全鉀的影響

2.4 沼渣施肥對桉樹人工林土壤堿解氮、有效磷、速效鉀的影響

由圖6可知，土壤堿解氮隨土層加深而降低；在桉樹一代林、二代林和三代林，0～20 cm和20～40 cm土層堿解氮含量排序為：沼渣 >桉樹專用肥 >CK。由圖7可看出，土壤有效磷含量隨土層加深而降低；在桉樹一代林、二代林和三代林，0～20 cm和20～40 cm土層有效磷含量排序均為：桉樹專用肥 >沼渣 >CK，但沼渣與桉樹專用肥之間效果無明顯差異。從圖8可知，土壤速效鉀含量隨土層加深而降低；在桉樹一代林和二代林0～20 cm和20～40 cm土層速效鉀含量排序均為：沼渣 >桉樹專用肥 >CK；在桉樹三代林，0～20 cm和20～40 cm土層速效鉀含量排序均為：桉樹專用肥 >沼渣 >CK?？梢?，沼渣施肥能提升桉樹人工林土壤堿解氮、有效磷、速效鉀水平，其效果總體上要優(yōu)于桉樹專用肥，主要原因應是沼渣是豬場糞污等經(jīng)過厭氧發(fā)酵后的產(chǎn)物，其對桉樹人工林土壤有效養(yǎng)分含量的貢獻要高于桉樹專用肥[16]。

圖6 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層堿解氮的影響

圖7 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層有效磷的影響

圖8 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層速效鉀的影響

3 結論

(1)本研究將沼渣制備為干沼渣，可直接將沼渣用于高山等地的施肥，解決了沼渣上山還田施肥作業(yè)的困難問題。

(2)沼渣施肥能提高桉樹人工林地土壤pH值，使桉樹人工林地土壤環(huán)境趨向中性。沼渣施肥能增加桉樹人工林土壤全氮、全磷、全鉀含量，提升桉樹人工林土壤肥力水平，其效果與桉樹專用肥能相媲美。沼渣施肥能增加桉樹人工林土壤有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，其效果要優(yōu)于桉樹專用肥。因此，沼渣能提升桉樹人工林土壤肥力水平，可作為桉樹肥料施用，還是桉樹人工林可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)營的重要施肥材料。