配方施肥對紅錐林地土壤肥力的影響

潘陸榮　廖曦　亢亞超　王凌暉　滕維超

摘要：以2014年種植的紅錐（Castanopsis hystrix）幼林苗木為試驗(yàn)材料，采用氮、磷、鉀三因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，研究不同配比處理對紅錐林地土壤養(yǎng)分含量的影響，尋求紅錐林地合理施肥配方，為改善其土壤肥力狀況提供參考。結(jié)果顯示：配方施肥對紅錐林地土壤養(yǎng)分含量影響顯著;與不施肥CK相比，各施肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量、氮磷鉀養(yǎng)分等指標(biāo)均有不同程度的提高;其中，T6（單株施N、P2O5、K2O分別為87.5、243.8、25.0 g）處理的土壤硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量最高;模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果表明，T6處理對土壤肥力的促進(jìn)作用最大，是本試驗(yàn)條件下改善林地土壤肥力狀況的最佳配方。

關(guān)鍵詞：紅錐;配方施肥;林地;土壤肥力

中圖分類號(hào)：S759.323.7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2020）05-0082-06

Abstract Castanopisis hystrix planted in 2014 were used as experimental materials. A three-factor and three-level orthogonal design was used to study the effects of diferent fertilization formula on soil fertility in Castanopisis hystrix forest and find out reasonable fertilization fomula so that to provide a scientific basis for improving the soil physical and chemical properties. The results showed that ferlitization had significant effects on soil nutrient contents in Castanopisis hystrix forest. Compared to CK， the fertilization treatment increased the organic matter and nitrogen， potassium and phosphorus contents in varying degrees. The T6 treatment with 87.5 g of N， 243.8 g of P2O5 and 25.0 g of K2O per plant had the maximum contents of ammonium nitrogen， nitrate nitrogen， available phosphorus and available potassium in soil. Membership function analysis showed that T6 treatment had the greatest promoting effect on soil fertility， so it was the best ferlitization formula for improving the physical and chemical properties of forest soil.

Keywords Castanopsis hystrix;Formulated fertilization;Forest;Soil fertility

土壤有機(jī)質(zhì)在改善土壤結(jié)構(gòu)、根系的生長環(huán)境和提高土壤透水性、蓄水性、通氣性起著重要作用[1]。林木生長所必需的氮、磷、鉀元素來自土壤，這些元素的含量也是土壤中含量變動(dòng)最大的，與植被生長聯(lián)系極其密切[2]。施肥處理在改善土壤質(zhì)量、提高土地生產(chǎn)力和土壤健康可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮重要作用[3，4]，是補(bǔ)充土壤養(yǎng)分最直接、最有效的方式，可以使土壤中的營養(yǎng)元素含量趨于均衡，從而提高土壤肥力，促進(jìn)植物的生長[5，6]。土壤肥力決定植物生長狀況，主要表現(xiàn)在影響植物碳水化合物、蛋白質(zhì)的形成、抗旱能力等，合理配施氮磷鉀肥能快速有效地為林木提供生長所需的養(yǎng)分，促進(jìn)林木豐產(chǎn)增收[7]。土壤肥力變化是造林地環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)主要內(nèi)容之一[8]。不同的施肥處理對改善土壤質(zhì)量、提高土地生產(chǎn)力和保持土壤健康可持續(xù)發(fā)展起著重要作用[9]。

紅錐（Castanopsis hystrix）是中國珍稀樹種之一，同時(shí)也是廣西重要的經(jīng)濟(jì)樹種，廣西紅錐造林面積已經(jīng)超過15 000 hm2 [10]。目前，對紅錐的研究主要集中在天然林資源調(diào)查、材性試驗(yàn)、良種選育、種源區(qū)域試驗(yàn)和遺傳多樣性等方面[11-16]。趙登科[17]、黃招[18]、朱煒[19]、李寶福[20]、彭玉華[21]等曾對紅錐人工幼林施肥開展相關(guān)試驗(yàn)研究，但針對配比施肥對紅錐幼林林地土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量的研究尚少見。近些年來，廣泛存在著過量或不合理施肥的現(xiàn)象，導(dǎo)致化肥利用率低，損耗量大，土壤、大氣及地下水等污染問題不斷加劇，嚴(yán)重影響土壤健康可持續(xù)發(fā)展，因此，本試驗(yàn)研究不同配方施肥對紅錐幼林林地土壤有機(jī)質(zhì)及養(yǎng)分含量的影響，以期為紅錐科學(xué)施肥、改善土壤肥力、促進(jìn)紅錐林木豐產(chǎn)、推廣造林提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在廣西國有高峰林場六里分場（108°08′～108°53′E，22°49′～23°15′N）進(jìn)行。該地年平均氣溫約為21℃，夏秋季雨水充沛，年平均降雨量為1 300 mm，相對濕度高達(dá)79%，無霜期長[22]。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)選取長勢基本一致且生長良好的2014年種植的紅錐幼林苗木為材料，造林密度為2 m×3 m，紅錐幼木胸徑和樹高分別為7.76±0.97 cm，6.55±0.72 m。試驗(yàn)用肥料為尿素、過磷酸鈣、氯化鉀。2015年12月在試驗(yàn)區(qū)每處理3組重復(fù)樣地內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行取樣，作為施肥前本底調(diào)查，測定林地土壤主要理化性狀（表1）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

試驗(yàn)采用氮、磷、鉀三因素三水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，每處理30株紅錐幼木，設(shè)置3次重復(fù)，以不施肥為空白對照（CK），不同處理之間預(yù)留兩保護(hù)行。根據(jù)紅錐生長所需養(yǎng)分、林地養(yǎng)分含量以及施肥計(jì)算公式[合理施肥量=（養(yǎng)分吸收量-土壤養(yǎng)分含量）/肥料利用率]確定施肥量的理論參考值，再參考林場的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)文獻(xiàn)[18]確定實(shí)際施肥量和施肥水平（見表2、表3）。

試驗(yàn)于2016、2017年4月對試驗(yàn)地紅錐幼木進(jìn)行施肥，施肥方式采用穴施，在距離每株紅錐幼木上方坡面15 cm處挖穴，土穴深5～10 cm，將尿素、過磷酸鈣以及氯化鉀按試驗(yàn)設(shè)計(jì)的施肥水平配比混合均勻施入土穴中，施后覆土回填。所有處理灌溉、中耕除草、病蟲害防治等日常管理養(yǎng)護(hù)保持一致。

1.4 土壤樣品的測定

取樣方法：于2017年12月取土樣，在同一處理的3組重復(fù)樣地內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行取樣，清除表面雜物，用土鉆垂直向下取40 cm的土樣，按照四分法取舍最后保留1 kg土壤樣品，裝于保鮮袋并貼上標(biāo)簽注明處理編號(hào)和取樣時(shí)間，帶回實(shí)驗(yàn)室備用。

測定方法：有機(jī)質(zhì)含量用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定，全氮用凱氏法（Foss Kjeltec 8420型凱氏定氮儀）測定，全磷用鉬銻抗比色法測定，全鉀用火焰光度計(jì)測定;銨態(tài)氮用靛酚藍(lán)比色法測定，硝態(tài)氮用酚二磺酸比色法測定[23];有效磷用鉬銻抗比色法測定，速效鉀用火焰光度計(jì)測定[24]。

1.5 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理及制圖，采用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，多重比較用LSD方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥處理對林地土壤有機(jī)質(zhì)的影響

由圖1可知，各處理土壤有機(jī)質(zhì)含量排序?yàn)門5>T6>T9>T3>T2>T7>T4>T8>T1>CK。與CK相比，T5處理土壤有機(jī)質(zhì)含量提高最多， T6次之， T1處理增加量相對較少，分別增長105.69%、88.14%、33.63%。由此表明，不同配比施肥處理均能提高林地土壤有機(jī)質(zhì)含量，從而改善土壤性狀促進(jìn)林木生長。

圖中不同大小寫字母表示處理間差異極顯著（P<0.01）或顯著（P<0.05），下同。

2.2 不同施肥處理對林地土壤全量養(yǎng)分的影響

2.2.1 對全氮含量的影響由圖2A可知，各處理土壤全氮含量排序?yàn)門4>T5>T6>T9>T2>T7>T8>T3>T1>CK。與CK相比，T4處理土壤全氮含量增幅最大， T1處理增幅最小，分別增長272.55%、107.84%，配方施肥處理林地土壤全氮含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各處理土壤全氮含量與CK存在極顯著差異（P<0.01），T4極顯著高于其余各組，其次為T5、T6。由此表明，施肥可以提高土壤全氮含量，可以通過土壤施肥措施為紅錐的生長補(bǔ)充氮素。

2.2.2 對全磷含量的影響由圖2B可知，各處理土壤全磷含量排序?yàn)門5>T6>T4>T9>T3>T2>T1>T8>T7>CK。與CK相比，土壤全磷含量增幅最大的為T5處理，增幅最小的為T7處理，分別增長221.74%、43.48%，配方施肥處理林地土壤全磷含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各處理土壤全磷含量與CK存在極顯著差異（P<0.01），T5極顯著高于其余各組，其次是 T6和T4，二者含量較高但無顯著性差異?？傊?，施肥也可以提高土壤全磷含量，為紅錐的生長補(bǔ)充磷素。

2.2.3 對全鉀含量的影響由圖2C可知，各處理土壤全鉀含量排序?yàn)門5>T4>T6>T9>T7>T2>T3>T8>T1>CK。與CK相比， T5處理土壤全鉀含量提高最多， T1處理提高最少，分別提高288.12%、113.54%，配方施肥處理林地土壤全鉀含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各處理土壤全鉀含量與CK存在極顯著差異（P<0.01），T5極顯著高于其余各組，其次是 T4和T6。由此可見，施肥會(huì)提高林地土壤中全鉀含量，增長幅度受不同配比施肥影響，篩選最佳配比進(jìn)行施肥可有效改善土壤全鉀含量從而促進(jìn)紅錐生長。

2.3 不同施肥處理對林地土壤速效養(yǎng)分的影響

2.3.1 對銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量的影響由圖3A可知，各處理土壤銨態(tài)氮含量排序?yàn)門6>T4>T5>T8>T7>T2>T9>T3>T1>CK。與CK相比，土壤銨態(tài)氮含量增幅最大的為T6處理，增幅最小的為T1處理，分別增長518.47%、233.09%。配方施肥處理林地土壤銨態(tài)氮含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各處理土壤銨態(tài)氮含量與CK存在極顯著差異（P<0.01），T6極顯著高于其余各組，其次是 T4處理。

由圖3B可知，各處理土壤硝態(tài)氮含量排序?yàn)門6>T9>T4>T5>T8>T2>T3>T1>T7>CK。與CK相比，土壤硝態(tài)氮含量增幅最大的為T6處理，增幅最小的為T7處理，分別增長314.26%、55.10%。配方施肥處理林地土壤硝態(tài)氮含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各處理土壤硝態(tài)氮含量與CK存在極顯著差異（P<0.01），T6極顯著高于其余各組，其次是 T9和T4處理。

總體來看，通過氮磷鉀施肥能夠?yàn)榱帜镜纳L提供充足的銨態(tài)氮和硝態(tài)氮，而不同配比施肥所提供的速效養(yǎng)分含量不一致，各處理間漲幅存在顯著差異，合理施肥有利于改善土壤養(yǎng)分促進(jìn)林木生長發(fā)育。

2.3.2 對有效磷含量的影響由圖3C可知，各處理土壤有效磷含量排序?yàn)門6>T5>T4>T7>T9>T3>T8>T1>T2>CK。與CK相比，土壤有效磷含量增幅最大的為T6處理，增幅最小的為T2處理，分別增長335.62%、171.92%。配方施肥處理林地土壤有效磷含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各處理土壤有效磷含量與CK存在極顯著差異（P<0.01），T6極顯著高于其余各組，其次是 T5和T4處理。由此表明，配方施肥對提高林地土壤中有效磷含量具有極顯著影響，篩選最佳配比進(jìn)行施肥可有效改善土壤有效磷含量從而促進(jìn)紅錐生長。

2.3.3 對速效鉀含量的影響由圖3D可知，各處理土壤速效鉀含量排序?yàn)門6>T5>T3>T4>T7>T8>T2>T1>T9>CK。與CK相比，土壤速效鉀含量增幅最大的為T6處理，增幅最小的為T9處理，分別增長217.65%、64.24%。施肥處理林地土壤速效鉀含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各處理土壤速效鉀含量與CK存在極顯著差異（P<0.01），T6極顯著高于其余各組，其次是 T5和T3處理。由此表明，配方施肥對提高林地土壤中速效鉀含量也具有極顯著影響，篩選最佳配比進(jìn)行施肥可有效改善土壤速效鉀含量從而促進(jìn)紅錐生長。

2.4 土壤肥力的相關(guān)性分析及模糊數(shù)學(xué)隸屬函數(shù)綜合評(píng)價(jià)

由表4可知，土壤肥力大部分指標(biāo)之間存在顯著或者極顯著相關(guān)，只有土壤硝態(tài)氮含量與土壤全磷、有效磷、速效鉀相關(guān)性不顯著。

由表5可知，隸屬平均值大小排序依次是T6>T5>T4>T9>T3>T2>T7>T8>T1>CK，說明氮磷鉀配方施肥可以有效提高林地土壤養(yǎng)分，提高土壤肥力，其中T6（單株施N、P2O5、K2O 分別為87.5、243.8、25.0 g）處理土壤養(yǎng)分增加效果最佳。

3 討論與結(jié)論

土壤有機(jī)質(zhì)在土壤中所占比重不大，但其對土壤形成及土壤肥力的保持具有重要的意義。研究表明，不當(dāng)?shù)氖┓蕰?huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)含量降低，土壤肥力退化[25，26]。何翠翠等[27]研究表明，不同施肥措施對土壤有機(jī)質(zhì)具有顯著影響;陳紅金等[28]研究長期施肥對稻田改良培肥效應(yīng)的結(jié)果表明，施肥處理下土壤有機(jī)質(zhì)呈逐年增加的態(tài)勢。在本研究中，各施肥處理土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于未施肥CK，說明配方施肥能夠有效提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改善紅錐林地土壤肥力狀況，促進(jìn)紅錐生長。

平衡施肥對苗木的生長起著至關(guān)重要的作用。朱叢飛[29]、羅漢東[30]等研究表明施肥既能供給油茶植株生長所需的氮磷鉀元素，又能提高林地土壤中的氮磷鉀含量，提升土壤肥力。在本研究中，不同配比施肥處理間的土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量提高幅度隨著施肥配比不同而存在差異，且均顯著高于未施肥CK，與上述研究結(jié)果基本一致，說明氮磷鉀配方施肥對土壤速效養(yǎng)分含量具有顯著影響，施肥可以有效提高紅錐林地土壤肥力。

綜上所述，施肥處理后林地土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量均有不同幅度的提高，T4處理的土壤全氮含量最高，T5處理的有機(jī)質(zhì)、全磷、全鉀含量達(dá)到最高值，而T6處理的土壤銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量最高。相關(guān)性分析結(jié)果表明，土壤肥力大部分指標(biāo)之間存在顯著或者極顯著性相關(guān)，不同施肥處理組各指標(biāo)隸屬值均大于未施肥CK，其中，T6處理排在第一位。施氮磷鉀肥可以有效改善土壤性質(zhì)，提高土壤肥力，促進(jìn)紅錐幼林生長。綜合各項(xiàng)指標(biāo)分析，單株施N、P2O5、K2O 分別為87.5、243.8、25.0 g的T6處理對土壤肥力的促進(jìn)作用最大，是本試驗(yàn)條件下的最佳氮磷鉀施肥配方。

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