疏伐和施肥對紅花荷生態(tài)景觀林土壤生化性質(zhì)的影響*

蘇木榮 鄒曉君 何海生 楊 徽 王 寧 譚 莎 王 敏 薛 立

（1. 佛山市云勇生態(tài)林養(yǎng)護中心,廣東 佛山528518；2. 華南農(nóng)業(yè)大學 林學與風景園林學院, 廣東 廣州 510642）

紅花荷Rhodoleia championii 屬于金縷梅科的常綠喬木，原產(chǎn)于中國南部，是著名的庭園觀賞樹種。廣東省佛山市高明云勇生態(tài)林養(yǎng)護中心于2002 年栽植了以紅花荷為主要樹種的生態(tài)景觀林。由于林分密度過大，林木個體隨著生長對土壤養(yǎng)分的競爭日趨激烈。疏伐可以通過擴大保留木的營養(yǎng)空間而促進森林 的生長，施肥則可以提高土壤肥力。土壤有機質(zhì)含有大量的元素，土壤氮(N)和磷(P) 對樹木生長有重要影響，而土壤酶在森林凋落物分解和土壤養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化中起重要作用，這些指標可以綜合反映土壤肥力。目前有少量疏伐影響森林土壤的研究，例如王成等[1]研究認為, 疏伐促進了森林土壤養(yǎng)分釋放與土壤肥力恢復(fù)。趙朝輝等[2]的研究表明，疏伐通過改善林內(nèi)環(huán)境和加速凋落物分解，提高了土壤肥力。林婉奇等[3]研究了氮肥和磷肥對樟樹Cinnamomum camphora 幼苗土壤的短期影響，發(fā)現(xiàn)氮肥處理的土壤有機質(zhì)和N含量的變化規(guī)律不明顯，磷肥提高了幼苗土壤全P和有效P 含量增加。馮慧芳等[4,5]報道，氮肥顯著提高了大葉相思Acacia auriculiformis 林土壤的全N 和堿解N 含量, 抑制了土壤脲酶和過氧化氫酶活性，而磷肥顯著提高了顯著提高了土壤有機質(zhì)、全P、有效P 含量和過氧化氫酶活性，卻降低了土壤磷酸酶活性。

盡管前人對紅花荷的遺傳[6]、組織培養(yǎng)[7]、扦插繁殖[8]、育苗技術(shù)[9]、生長[10]、花形態(tài)[11]、生理[12]、抗污染特性[13]和群落特征[14]有過研究,尚未見到紅花荷林疏伐、施肥的報道。2017 年云勇生態(tài)林養(yǎng)護中心對紅花荷生態(tài)景觀林進行疏伐、施肥撫育，以提高其生態(tài)功能和景觀效益。華南農(nóng)業(yè)大學和云勇生態(tài)林養(yǎng)護中心以紅花荷生態(tài)景觀林為研究對象，聯(lián)合開展疏伐和施肥對土壤肥力影響的研究，以便為生態(tài)景觀林管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地區(qū)概況

試驗地位于廣東省佛山市高明區(qū)云勇生態(tài)林養(yǎng)護中心（112°40′E，22°53′N），屬于亞熱帶季風氣候，年均降雨量2 100 mm，主要集中在夏季。試驗地屬丘陵地形，土壤為花崗巖發(fā)育的酸性赤紅壤。2017 年15 年生紅花荷林的平均胸徑為8.3 cm, 平均樹高為11.0 m，郁閉度為0.9，林分密度為1 500 株/hm2。林下主要植物有烏毛蕨Blechnum orientale、玉葉金花Mussaenda philippica、鯽魚膽Maesa perlarius、弓果黍Cyrtococcum patens和剛莠竹Microstegium ciliatum。對照、疏伐+施肥和疏伐3 種處理的樣地概況見表1。

1.2 研究方法

2017 年12 月在紅花荷生態(tài)景觀林分別建立3塊面積為20 m×20 m 的疏伐和疏伐+施肥處理的樣地，另選未處理的3 塊20 m×20 m 樣地作為對照(CK)。疏伐按照“疏小留大，照顧均勻”的原則，疏伐后保留木密度為750 株/hm2。疏伐+施肥樣地在林分疏伐后，保留木施芬蘭精制有機肥5 kg/株和鈣鎂磷肥1 kg/株。在樹木上坡位挖深度為15-20 cm、半徑為100 cm 的半月溝，將有機肥和鈣鎂磷肥混合施入半月溝，施肥后覆土。

2019 年12 月在各樣地用五點采樣法按梅花點分布采集0-40 cm 土壤層的土樣，密封帶回實驗室，測定土壤的化學性質(zhì)及酶活性。

1.3 土壤生化性質(zhì)測定

土壤pH、有機質(zhì)、堿解氮和速效鉀含量分別用GB 7859—87 的電位法、GB 7857—87 的重鉻酸鉀氧化—外加熱法、GB 7849—87 的堿解—擴散法和GB 7856—87 的1 mol·L-1乙酸銨浸提—火焰光度法測定。土壤全氮、全鉀和有效磷含量分別用半微量凱氏法、火焰光度計和0.5 mol·L-1碳酸氫鈉法測定測定；用氫氧化鈉堿熔法將土壤樣品溶融后提取待測液，用鉬藍比色法測全磷[15]。

表1 樣地基本情況Table 1 General condition of the experimental plots

脲酶、磷酸酶和過氧化氫酶活性分別用擴散法、磷酸苯二鈉比色法和高錳酸鉀滴定法測定[16]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用Microsoft Excel 2013 軟件進行試驗數(shù)據(jù)統(tǒng)計和圖表制作，用SPSS 21.0 軟件中的Duncan’s 法進行多重比較，顯著性水平設(shè)為 P＜0.05。

2 結(jié)果分析

2.1 土壤養(yǎng)分

CK、疏伐+施肥和疏伐處理的土壤pH 分別為4.49、4.68 和4.47，屬強酸性土壤（圖1）。土壤有機質(zhì)為CK（28.05 g·kg-1）＞疏伐處理（26.84 g·kg-1）＞ 疏伐+施肥處理（25.62 g·kg-1），各處理間無差異顯著（圖1）。

CK、疏伐+施肥處理和疏伐處理的土壤全氮 分 別 為1.14、0.95 和1.09 g·kg-1，三 者 間 無顯著差異（圖1），土壤全磷則為疏伐+施肥處理 （0.27 g·kg-1）＞疏伐處理（0.24 g·kg-1）＞CK（0.23 g·kg-1)（圖1），各處理間的全氮或全磷無顯著差異。疏伐處理（27.8 g·kg-1）的土壤全鉀顯著大于CK（21.45 g·kg-1）和疏伐+施肥處理（23.9 g·kg-1）（P＜0.05）（圖1）。

土壤堿解氮按照疏伐處理（87.17 mg·kg-1）、CK（85.01 mg·kg-1）和疏伐+施肥（78.75 mg·kg-1）的順序下降，各處理之間無差異顯著（圖1）。疏伐+施肥處理（2.31 mg·kg-1）的土壤有效磷顯著大于CK（1.43 mg·kg-1）和疏伐處理（1.87 mg·kg-1）（P＜0.05）（圖1），而CK 的土壤速效鉀（74.85 mg·kg-1）顯著大于疏伐+施肥處理（52.66 mg·kg-1）和疏伐處理（41.43 mg·kg-1）（P＜0.05）（圖1）。

圖1 土壤化學性質(zhì)Fig.1 Soil chemical properties

圖2 土壤酶活性(平均值±標準差)Fig.2 Soil enzyme activities

2.2 土壤酶

CK、疏伐+施肥和疏伐處理的土壤脲酶活性分別為483.76、377.15 和463.40 mg·kg-1，CK 和疏伐+施肥處理顯著大于疏伐處理（P＜0.05）（圖2）。CK 的土壤磷酸酶活性（513.97 mg·kg-1）顯著大于疏伐處理（370.39 mg·kg-1），后者顯著大于疏伐+施肥處理（304.37 mg·kg-1）,不同處理間差異顯著（P＜0.05）（圖2）。CK、疏伐+施肥和疏伐處理的土壤過氧化氫酶活性分別為1.67、1.69 和2.01 mL·g-1，疏伐+施肥處理顯著大于CK 和疏伐處理（P＜0.05）（圖2）。

3 討論

疏伐+施肥處理提高了土壤pH，因為土壤中的鉀離子隨著有機肥的輸入而增加，導(dǎo)致土壤中的酸性被中和[17]，因此土壤pH 升高[18]。疏伐+施肥處理降低了土壤有機質(zhì)，這與李艷鵬等[19]的研究一致。施肥可以加速土壤有機質(zhì)的礦化, 使土壤碳源減少[20], 不利于土壤有機質(zhì)的積累。

疏伐處理、特別是疏伐+施肥處理減少了土壤全氮和堿解氮含量。疏伐增加了保留木的營養(yǎng)空間，施肥增加了土壤養(yǎng)分，特別是土壤無機磷的增加幅度大，促進了林木的生長，提高了林木對土壤磷的吸收，也加快了對土壤氮的吸收，以保持林木的氮磷比例平衡，因而可能引起土壤氮含量下降。朱叢飛等[21]也報道施磷肥增加吸收油茶土壤的氮和鉀。

疏伐+施肥處理增加了土壤全磷和有效磷含量。一方面，施肥增加的土壤有效性磷很容易在華南地區(qū)酸性赤紅壤與Fe 離子和Al 離子結(jié)合而增加全磷含量。另一方面，施肥可能導(dǎo)致土壤磷吸附率飽和，土壤存在多余的無機磷，可能引起有效磷含量的增加[3]。

疏伐處理提高了土壤全鉀含量。疏伐增加了林地光照和土壤溫度，有利于凋落物分解[22]，促進了凋落物鉀的釋放，提高了土壤全鉀含量。疏伐+施肥和疏伐處理減少了土壤速效鉀，原因可能是施肥通過增加土壤養(yǎng)分促進了林木的生長，提高了林木對土壤磷和鉀等養(yǎng)分的吸收，以維持林木的養(yǎng)分平衡。另外，疏伐降低了林分的郁閉度，試驗地充沛的降雨會增加土壤鉀的淋失[23]。

本研究中，疏伐+施肥處理的土壤脲酶活性顯著小于CK 和疏伐處理，這與李艷鵬等[19]的研究一致。有機肥中的氮增加了土壤的氮含量，引起土壤微生物分泌的土壤脲酶減少，其活性隨之降低[4]。

疏伐和疏伐+施肥處理顯著降低了土壤磷酸酶活性。由于外源性磷對磷酸酶合成有抑制作用[24]，疏伐+施肥處理中磷的添加可以緩解土壤磷的限制，減弱植物和土壤微生物對磷的競爭[25], 可能導(dǎo)致其磷酸酶的分泌量減少[26]。鄭棉海等[27]也發(fā)現(xiàn)磷添加顯著降低了鼎湖山森林的土壤磷酸酶活性。疏伐處理增加了土壤有效磷含量，抑制了植物根系和土壤微生物對磷酸酶的分泌[9]。

疏伐處理的土壤過氧化氫酶活性顯著大于CK、疏伐+施肥處理。疏伐可以促進林下植物的生長發(fā)育，提高林下植物的多樣性，加快凋落物分解，增加土壤微生物的活動，可能提高土壤過氧化氫酶活性[28]。

整體來說，云勇生態(tài)林養(yǎng)護中心的紅花荷生態(tài)景觀林郁閉度高，土壤磷和全鉀含量低。疏伐施肥顯著提高了土壤的磷含量，而疏伐顯著提高了土壤全鉀含量。撫育對森林的影響具有滯后性。定點開展土壤肥力對撫育的響應(yīng)過程和機制，選擇合理的撫育管理措施，對于我國南方人工林的管理有重要意義。