不同施肥處理對山蒼子幼齡林土壤理化性質的影響

龍圣智

(國家林業(yè)和草原局中南調查規(guī)劃設計院，長沙 410014)

山蒼子(Litseacubeba)落葉灌木或小喬木，是中國獨有的香料植物資源，花、葉、果均可提取山蒼子油[1]。山蒼子精油主要從新鮮果實及其樹皮中提取，不僅具有多項生理功效，而且綠色環(huán)保無污染，其中的檸檬醛是制備香料、調味料及合成維生素A、E的主要原料[2]，具有抗毒作用。主要分布在我國，國外鮮少有分布，具有很大的發(fā)展?jié)摿蜕仙臻g。

山蒼子苗木適合在偏酸性的土壤中生長，其苗木的生長狀況與土壤中的有機質、土壤全氮、全磷及全鉀等元素的含量有著極大的關系。土壤的物理性質和化學性質決定了土壤的水、肥、氣、熱條件[3-4]，施用有機肥能顯著的增加土壤有效養(yǎng)分[5]，影響土壤酶的活性與土壤酸堿度，提高了土壤有機質和微生物生物量碳的含量，改善了土壤的理化性質，并對土壤生物有直接的影響。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

實驗土壤采集于湖南省株洲市新塘社區(qū)的山蒼子實驗基地，以不施肥為對照，對山蒼子幼齡林林地施用不同量的氮肥、磷肥和鉀肥。

實驗儀器主要有：鋼卷尺(最小刻度為1 cm)、游標卡尺(最小刻度單位為0.02 mm)、鋁盒、土鉆、烘箱、電子天平、研缽、PHS J-3F pH計等。

1.2 實驗設計

試驗對山蒼子幼齡林林地的施肥共設5個處理，分別為：①磷肥+鉀肥，②氮肥+磷肥，③氮肥+磷肥+鉀肥，④氮肥+鉀肥，⑤不施肥CK，各重復3次，各處理均采取相同的林業(yè)管理措施。施肥量和試驗設計詳見表1和表2 。通過換算，得出每一株山蒼子應施的氮、磷、鉀化肥的含量，在實驗室配好后以溝施的方式施肥。沿樹冠滴水線圓周挖一條20 cm×20 cm施肥溝槽，將肥料施入后覆蓋土壤。施肥溝的位置于樹干兩側交替進行。

表1 山蒼子施肥三因素四水平試驗表施肥水平編號施肥量/g/株NPK1000230252536050504907575

表2 山蒼子施肥試驗設計施肥模式施肥水平編號NPK①133②221③342④414CK111

1.3 土壤樣品采集與測定

1)地上部分的指標。主要測定指標有山蒼子苗高和地徑。用卷尺測量苗高，用游標卡尺測量其地徑。

2)土壤物理性質的測定。主要測定指標有：土壤容重、土壤含水量、土壤持水量田間持水量、土壤孔隙度、土壤總孔隙度。

①準備工作：準備充足的鋁盒，根據(jù)實驗設計進行編號，并稱其質量和記錄(準確到0.1 g)，記為G0(g)；

②采樣：在山蒼子的生長時期，采用多點混合采樣法取樣。將山蒼子試驗地劃分為4個區(qū)組，每一區(qū)組分別用土鉆取栽培層為A：0～10 cm，B:10<～20 cm，C:20<～30 cm 的土樣；除去土壤表層的枯枝、枯葉和根系。從試驗地回來后將采好的土壤裝到準備好的鋁盒中，每個處理分別裝兩個鋁盒。稱取鋁盒和新鮮土壤的總質量，記為G1(g)；

③烘干：放入烘箱中烘干土壤后，稱取其總質量，記為G2(g)。

計算公式分別是：烘干土的重量M1=G2-G0；濕土的重量M2=G1-G0；土壤容重=(G1-G0)×100/V(100+W)；土壤含水量W=(M2-M1)/M1；土壤密度=M1/V；最大持水量=(M3-M1)×1 000/M1；毛管持水量=(M4-M1)×1 000/M1；田間持水量=(M5-M1)×1 000/M1；非毛管孔隙=0.1×土壤密度×(最大持水量-毛管持水量)/水的密度；毛管孔隙=0.1×土壤密度×毛管持水量/水的密度；總孔隙度=非毛管孔隙+毛管孔隙。

式中:M3為浸潤12 h后鋁盒內土壤的質量；M4為干沙上擱置2 h后鋁盒內土壤的質量；M5為干沙上擱置12 h后鋁盒內土壤的質量；V為鋁盒容積。

3)土壤化學性質的測定。主要測定指標為pH值。

①在山蒼子的生長期間，采用多點混合采樣法取樣。將山蒼子試驗地劃分為3個區(qū)組，每一區(qū)組分別用土鉆取栽培層為A：0～10 cm，B:10<～20 cm，C:20<～30 cm 的土樣；裝入自封袋內，通常采取1 kg左右。在自封袋上貼上土壤標簽，然后托運回實驗室。

②風干：將土壤樣品敲碎，置于室內陰涼通風處。

③研磨過篩：把風干的土壤樣品中的石塊、根莖及各種雜物挑出，研磨，過篩，收集樣品。

④混合分樣：將過篩后土壤使用四分法充分混合均勻。

⑤貯存：將混合均勻的土壤裝入塑料袋，寫好標簽備用。

⑥pH值測定。土壤 pH 值采用PHS J-3F pH計測定，將土樣與水按照1∶5的體積比混合，放到搖床內搖勻，靜置后用pH計測量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用 Microsoft Excel 2013 和SPSS 22.0處理實驗數(shù)據(jù)，并進行分析。

2 結果與分析

2.1 不同施肥處理對山蒼子幼齡林生理指標的影響

山蒼子苗木分級指標含有苗高和地徑，而不同質量等級的苗木對山蒼子造林有極大的影響[6]，適當?shù)氖┓侍幚砜梢源龠M山蒼子幼齡苗木的生長。

由表3數(shù)據(jù)可知，5種不同的施肥處理對山蒼子幼齡林的苗高和地徑的影響無明顯差異。與不施肥相比，增施磷肥+鉀肥的苗高和地徑分別降低了18.9%和16.7%，增施氮肥+鉀肥的苗高和地徑分別降低了6.8%和32.2%；增施氮肥+磷肥的苗高和地徑分別提高了21%和17.4%，增施氮肥+磷肥+鉀肥處理的苗高和地徑分別提高了18.2%和27.9%。

表3 不同施肥處理對苗高和地徑的影響施肥模式苗高/cm地徑/mm①5.82 a46.72 a②8.69 a65.86 a③8.49 a71.80 a④6.69 a38.05 aCK7.18 a56.12 a

2.2 不同施肥處理對土壤物理性質的影響

2.2.1 土壤容重、含水量和持水量

土壤容重是衡量土壤質量的重要指標之一，其高低反映了土壤的熟化程度[7-8]。不同土壤容重下土壤物理性質也不相同，如土壤電導率、土壤含水量和土壤氣體比例等。因此，不同的土壤容重對山蒼子幼齡林的生長發(fā)育有不同程度的影響。

從表4可以看出，在對山蒼子幼齡林林地5種不同的施肥處理下，土壤土層為0～10 cm和20<～30 cm時土壤容重無明顯差異，10<～20 cm土層土壤容重差異顯著。與不施肥處理相比，在0～10 cm土層中，增施磷肥+鉀肥的土壤容重降低了9%；而其它3個處理分別增加了4.5%，14.2%和11.2%。在10<～20 cm土層中，與不施肥處理相比，增施氮肥+鉀肥的土壤容重增加了4.9%；而其他3個處理分別降低了33.2%，16%和13.4%。在20<～30 cm土層中，與不施肥處理相比，4個處理的土壤容重分別增加了7.7%，32.1%，15.4%和9.6%。

表4 不同施肥處理對各土層土壤容重、含水量和持水量的影響土層/cm施肥模式土壤容重/(g/cm3)土壤含水量/%土壤持水量/(g/kg)最大田間毛管①1.22a0.22a476.53a293.24b309.05b②1.40a0.26a502.66a333.05ab351.94ab0～10③1.53a0.36a608.91a455.77ab478.54ab④1.49a0.32a604.90a500.97a544.79aCK1.34a0.24a510.95a315.94ab341.65ab①1.25c0.30a461.25a373.11a392.163a②1.57b0.18a397.88a278.05a294.3a10<～20③1.62b0.24a476.33a330.98a351.88a④1.96a0.26a423.57a331.00a340.7aCK1.87bc0.22a446.79a288.38a297.86a①1.68a0.17c389.01a240.70b260.86b②2.06a0.21ab406.26a289.36ab295.49ab20<～30③1.80a0.37c617.66a432.9ab468.01ab④1.71a0.36a606.30a473.58a491.37aCK1.56a0.29bc639.03a475.32b489.76b

土壤含水量是影響土壤質量的重要因素，與植物的生理生長有極大的關聯(lián)。土壤含水量與土壤養(yǎng)分的形成、吸收和轉移有關，關系到植物的正常生長。適當?shù)耐寥篮靠梢源龠M有機肥的分解，加快分解速率，提高施用肥料的利用率。從表4可知，山蒼子幼齡林林地5種施肥處理主要影響20<～30 cm土層的土壤含水量。在0～10 cm土層中，各施肥處理的土壤含水量差異不顯著。各處理的土壤含水量與不施肥處理相比，增施氮肥+磷肥的處理增加了8.3%、增施氮肥+磷肥+鉀肥的處理增加了50%、增施氮肥+鉀肥的處理增加了33.3%，但增施磷肥+鉀肥的土壤含水量卻降低了8.3%。在10<～20 cm土層中，各施肥處理的土壤含水量差異性不顯著，與對照組相比，各施肥方式的土壤含水量分別增加了36.4%，9%和18.2%；但增施氮肥+磷肥的土壤含水量卻降低了18.2%。在20<～30 cm土層中，各處理的土壤含水量差異性極其顯著，與不施肥相比，增施氮肥+鉀肥和氮肥+磷肥+鉀肥的施肥方式的土壤含水量分別增加了24.1%和27.6%，但增施氮肥+磷肥的土壤含水量降低了27.6%、增施磷肥+鉀肥的處理降低了41.4%。

增施肥料可以促進栽培作物營養(yǎng)生長階段的生長速率，增加土壤覆蓋度，提高作物生長前期的土壤水分，同時增施肥料能夠促進作物根系的生長，從而促進作物對土壤水分的吸收[9]。通過表4可以得出，對山蒼子幼齡林進行5種不同的施肥處理后，各土層間土壤持水量的影響有較大的變化。增施有機肥后，在三個土層中，土壤最大持水量無明顯差異，田間持水量和毛管持水量在10<～20 cm土層中差異不明顯。但是在0～10 cm和20<～30 cm土層中，土壤田間持水量和毛管持水量差異顯著。與不施肥相比，在0～10 cm土層中，增施磷肥+鉀肥的田間持水量和毛管持水量有所降低，分別降低了7.2%和9.5%；但其他各處理的田間持水量和毛管持水量卻是增加的，分別增加了5.4%，44.3%，58.6%和3%，40.1%，59.5%。在20<～30 cm土層中，田間持水量和毛管持水量明顯降低，田間持水量分別降低了49.4%，39.1%，8.9%和0.4%；施用氮肥+鉀肥的毛管持水量增加了0.3%，其他處理降低了46.7%，39.7%和4.4%。

2.2.2 土壤孔隙度

土壤孔隙度直接影響土壤微生物的活性、土壤的通氣性和透水性、土壤氣體的產生和傳輸?shù)仍S多過程[10]。土壤孔隙度與土壤結構密切相關，孔隙度大的壤結構松散，有利于雨水滲透，減緩地表徑流的侵蝕，毛細孔隙度越大，越有利于植物根系對土壤水分吸收[11]。土壤孔隙度影響土壤中的水、肥、氣、熱狀況，在林業(yè)生產上有很重要的作用。

從表5可以看出，在5種不同的施肥處理下的山蒼子幼齡林地，三個土層的毛管孔隙度和總孔隙度無明顯差異，非毛管孔隙度在0～10 cm土層中差異明顯。與不施肥相比，增施氮肥+磷肥、氮肥+磷肥+鉀肥和氮肥+鉀肥的施肥處理都不同程度提高了毛管孔隙度與總孔隙度，且提高程度為：氮肥+鉀肥>氮肥+鉀肥+磷肥>氮肥+磷肥>不施肥>磷肥+鉀肥，降低了非毛管孔隙度。而增施磷肥+鉀肥的處理毛管孔隙度和總孔隙度都有所降低；分別降低了20.4%，18.5%，40.9%和18.8%，35.8%，37.8%。

表5 不同施肥處理對各土層毛管孔隙度和pH值的影響土層施肥模式非毛管孔隙度/%毛管孔隙度/%總孔隙度/%pH值①14.53b29.67a44.20a5.96a②15.05ab38.64a53.69a5.87a0～10③14.95ab54.06a69.02a5.95a④6.41a61.47a67.89a5.96aCK17.12ab37.27a54.4a6.05a①6.23a37.41a43.64a6.04a②14.48a38.64a53.12a5.84a10<～20③15.33a45.53a60.86a5.95a④11.98a50.48a62.46a6.01aCK22.03a45.90a67.94a5.72a①13.16a35.05a48.21a5.98a②18.03a50.43a69.16a5.74a20<～30③17.50a61.48a78.98a6.09a④13.4a62.04a75.44a5.94aCK18.12a59.35a77.47a5.92a

2.3 不同施肥處理對山蒼子幼齡林土壤pH的影響

土壤是土壤養(yǎng)分的重要特征，不適宜的土壤pH會對土壤元素的有效性產生極大的影響，導致植物養(yǎng)分失衡。研究表明，山蒼子幼齡林適合種植與偏酸性土壤，在4.95～6.80之間最適。

從表5可以看出，對山蒼子幼齡林林地5種不同的施肥處理下，三個土層的差異無顯著的影響。在0～10 cm土層中，與不施肥相比，5種處理下的土壤pH值都有所降低；分別降低了1.5%，3%，1.7%和1.5%。在10<～20 cm土層中，與不施肥相比，4種處理下的土壤pH值都有增加；分別升高了5.6%，2.1%，4%和5.1%。在20<～30 cm土層中，與不施肥相比，增施氮肥+磷肥的土壤pH值降低了3%；而其余處理分別提高了1%，2.9%和0.3%。

3 結論

在山蒼子幼齡林地，通過5種施肥方式的數(shù)據(jù)對比，增施氮肥+磷肥+鉀肥的處理能夠有效的降低土壤容重，提高土壤含水量、土壤持水量、土壤孔隙度和pH值，有效的促進了山蒼子幼齡林的生長；增施磷肥+鉀肥的處理雖然有效的降低了土壤容重，卻降低了土壤含水量、土壤持水量、土壤孔隙度和pH值，抑制了山蒼子幼齡林的生長；增施氮肥+磷肥的處理山蒼子長勢較好，但部分物理性質降低；增施氮肥+鉀肥的處理，雖然提高了土壤含水量、土壤持水量、土壤孔隙度和pH值，但是卻提高了土壤容重，導致抑制了山蒼子幼齡苗木的生長。綜上所訴，增施氮肥+磷肥+鉀肥的處理能夠有效的改善山蒼子幼齡林的土壤理化性質，促進山蒼子苗木的生長。