施肥對典型紅壤區(qū)桉樹人工林土壤理化性質的影響

游彩云

(江西環(huán)境工程職業(yè)學院，江西 贛州 341000)

桉樹(Eucalyptusrobusta)是桃金娘科桉屬植物的統(tǒng)稱，天然分布于大洋州的澳大利亞大陸，少數樹種原產印度尼西亞的帝汶島等島嶼和巴布亞新幾內亞[1]。由于桉樹的速生豐產，在我國亞熱帶及溫帶地區(qū)具有很強的適應性，現已發(fā)展成為這些地區(qū)短周期工業(yè)用材林的首選樹種，并且正逐步向北推移[2]。桉樹產業(yè)發(fā)展主要注重其生態(tài)價值和經濟價值，隨著我國森林資源從天然林利用轉向人工林利用為主，桉樹作為重要的人工速生林樹種獲得了快速的發(fā)展[3]。但是近年來，桉樹的引種栽培也出現了許多不同觀點，很多學者認為桉樹是外來樹種，會對本土生態(tài)環(huán)境造成一定危害，引發(fā)諸如生物多樣性減少、地下水位下降、地力衰退等問題[4-5]。針對以上問題，對江西省贛南市集約經營桉樹人工林開展了土壤養(yǎng)分特性、生物特性、林分生長、生物多樣性等調查研究。旨在深入了解科學施肥在桉樹林土壤肥力調節(jié)中的作用，為制定桉樹人工林科學集約經營措施和合理的土壤培肥制度，促進土壤良性循環(huán)和桉樹人工林的高產、高效維護提供科學依據。

1 研究區(qū)概況

試驗地設在江西省贛州市，地理坐標為114°49′～115°00′ E、25°47′～25°49′N。研究區(qū)屬季風濕潤型氣候，海拔為160～210 m，坡向為陽坡、半陽坡、陰坡、半陰坡或全坡，坡度小于30°。年均溫為19.8 ℃，極端最低溫-6 ℃，無霜期287～300 d，年均日照時數1 823 h，年降雨量1 392～2 169 mm，且降雨量多集中在4—6月。土壤以紅壤為主，也有少數紫色土，土壤肥力偏低。桉樹人工林種植前為采伐跡地，灌木較少，多為零星或叢狀分布。

2 試驗方法

試驗采用隨機區(qū)組設計(表1)。本試驗設3個處理，每個處理3個重復(A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3)，1個對照(CK)。從2015年開始，連續(xù)施肥4年，9個小區(qū)第1年施肥共兩次，以后每年施肥一次，即每年的4—5月。第1年的6月、9月分別撫育施肥一次，基肥、追肥施用量均按試驗設計要求施用；第2年的6月按試驗設計每株撫育追肥0.15 kg；第3年的4月每株施追肥0.25 kg；第4年的7月每株施追肥0.5 kg。對照區(qū)是在2015年造林(實生苗)，在造林的當年施雞糞0.5 kg，此后再未施過肥，而且也未進行經營管理。基肥肥料配比為氮(N)∶磷(P2O5)∶鉀(K2O)=6∶16∶8(%)，加鋅(ZnO)0.05%、硼(B2O3)0.2%；追肥肥料配比為氮(N)∶磷(P2O5)∶鉀(K2O)=16∶12∶12(%)，加鋅(ZnO)0.05%、硼(B2O3)0.1%，基肥、追肥為N、P、K復合肥和微量元素B、鋅肥。

表1 試驗林地肥料類型及肥料用量Tab.1 Types and amounts of fertilizer used in experimental forest land

為保證本試驗土壤樣品采集的代表性，在所調查的9個小區(qū)和1個對照區(qū)中用取土器在每塊標準地中取土，取樣方法為多點混合取樣法，每塊樣地的采樣點不少于20個。為了科學評價桉樹林地的土壤養(yǎng)分狀況，分0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm三層取樣，每個樣地取土1 000～1 500 g裝入土壤袋中混合均勻，并在土壤袋、記錄本上做好取樣記錄。在實驗室風干后過1 mm篩，取約500 g干土壤樣品用于土壤理化指標的測定。

3 結果與分析

3.1 施肥對土壤pH的影響

桉樹林土壤由于酸性偏大，降低了養(yǎng)分的有效性，從而破壞了土壤溶液的生理平衡，影響林木的生長。因此，桉樹林土壤改良必須提高pH，促進養(yǎng)分的供應和吸收，才能有效提高土壤的肥力水平。通過分析可知，各施肥處理土壤pH平均值在3.71～4.43，其中以對照(CK)最高，平均值為4.52，高于其他施肥處理，是A2B2處理的1.17倍。說明施雞糞對其土壤的酸堿化程度有很大影響。方差分析顯示，各施肥處理與同一施肥處理各土層間土壤pH均存在極顯著差異(P<0.01)。

3.2 施肥對土壤有機質含量的影響

不同施肥處理土壤有機質含量測定結果見圖1。

圖1 不同施肥處理各土層有機質含量變化Fig.1 Soil organic matter content variation in different soil layers under different fertilization treatments

由圖1可知，各處理土壤有機質的含量總體規(guī)律為：0～20 cm>20～40 cm、20～40 cm>40～60 cm，并且每兩個土層間存在較大的差異。A2B1處理在0～20 cm土層有機質含量為2.78%，而40～60 cm土層有機質含量僅為1.21%，上層含量是下層的2.31倍。對照的土壤有機質含量在上層、下層均值分別為1.05%、0.92%，均低于各施肥處理，說明施肥增加了桉樹林地土壤有機質含量，其中以A2B1處理增量最大，這是因為肥料的施入使得在有機質綜合分解過程中起作用的微生物種類和數量發(fā)生了變化。方差分析顯示，各施肥處理與同一施肥處理各土層間土壤有機質含量均存在顯著差異(P<0.05)。

3.3 施肥對土壤氨態(tài)氮含量的影響

不同施肥處理土壤氨態(tài)氮含量測定結果見圖2。

圖2 不同施肥處理各土層氨態(tài)氮含量變化Fig.2 Ammonia nitrogen content variation in different soil layers under different fertilization treatments

由圖2可知，不同施肥處理土壤氨態(tài)氮含量均值在10.77～26.06 mg/L，其中以A3B2處理含量最高，平均為26.06 mg/L；A1B1處理次之，平均為19.33 mg/L；而CK基本低于各施肥處理，平均為11.16 mg/L。不同處理土壤氨態(tài)氮含量高低依次為：A3B2>A1B1>A2B3>A3B3>A1B2>A1B3>CK，說明A3B2、A1B1、A2B3、A3B3、A1B2、A1B3處理能供應較多的土壤氨態(tài)氮，利于植物生長。方差分析表明，不同施肥處理與同一施肥處理各土層間土壤氨態(tài)氮含量均存在極顯著差異(P<0.01)。

3.4 施肥對土壤速效磷含量的影響

不同施肥處理土壤速效磷含量測定結果見圖3。

由圖3可知，不同施肥處理土壤速效磷含量總體上呈隨土層深度增加逐漸減少的趨勢。不同施肥處理中，A2B1處理速效磷含量最低，為3.20 mg/L；其次是A3B3處理，為3.60 mg/L；而A1B2處理速效磷含量最高，為12.90 mg/L。施肥處理樣地速效磷含量均值為5.41 mg/L，明顯高于CK的2.29 mg/L，可見對于土壤嚴重缺磷的桉樹林，施肥能有效改善土壤磷素養(yǎng)分的供應能力。方差分析顯示，同一施肥處理各土層間土壤速效鉀含量存在極顯著差異(P<0.01)，各施肥處理間存在顯著差異(P<0.05)。

3.5 施肥對土壤速效鉀含量的影響

不同施肥處理土壤速效鉀含量測定結果見圖4。

圖3 不同施肥處理各土層速效磷含量變化Fig.3 Available phosphorus content variation in different soil layers under different fertilization treatments

圖4 不同施肥處理各土層速效鉀含量變化Fig.4 Available potassium content variation in different soil layers under different fertilization treatments

由圖4可知，不同施肥處理土壤速效鉀含量高低依次為：A2B3>A3B1>A1B3>A2B2>A1B1>A3B2>A1B2>A2B1>A3B3>CK。施肥處理樣地速效鉀含量均值為41.58 mg/L，高于CK的25.90 mg/L，可見磷鉀肥的配施有利于速效鉀的積累。不同施肥處理中，A3B3處理由于缺施鉀肥，其速效鉀含量最低，為32.10 mg/L，僅是A2B3處理的49.20%。隨著土層深度的逐漸加深，土壤速效鉀含量逐漸降低。方差分析顯示，同一施肥處理各土層間土壤速效鉀含量存在極顯著差異(P<0.01)，各施肥處理間存在顯著差異(P<0.05)。

3.6 土壤理化性質指標間的相關性分析

為了掌握施肥措施對桉樹人工林土壤理化指標的影響，對土壤pH、有機質含量、氨態(tài)氮含量、速效磷含量、速效鉀含量進行相關性分析(表2)。

對pH的相關分析表明，土壤pH的高低與土壤有機質、氨態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量間呈顯著負相關，說明桉樹林施肥后，林地土壤有機質、氨態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量上升，pH有所下降。而pH的降低，不利于土壤微生物的活動，從而降低了土壤速效養(yǎng)分含量，這對林木生長極為不利。對土壤有機質含量的相關分析表明，土壤有機質含量與其他土壤理化性質間均達到極顯著相關，說明有機質含量能很好地表征土壤肥力，反映土壤肥力水平。對土壤氨態(tài)氮相關分析表明，土壤氨態(tài)氮含量與速效磷含量間呈極顯著相關，可見土壤速效磷含量影響氨態(tài)氮含量，磷鉀肥的配施可提高土壤氨態(tài)氮含量。對土壤速效鉀含量的相關分析表明，土壤速效鉀含量與pH間呈極顯著相關，與土壤有機質和速效磷含量間呈顯著相關。

表2 桉樹人工林地土壤理化性質各因子間的相關性分析Tab.2 Correlation analysis of soil physical and chemical properties of Eucalyptus robusta plantations

4 結論

對不同施肥處理桉樹林的土壤理化性質分析表明，施肥能有效改善土壤養(yǎng)分狀況。施肥處理土壤pH隨著土層深度的加深而降低，并且施肥處理各土層土壤pH均高于CK。各樣地土壤有機質、氨態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量總體上均隨著土層深度的加深而下降，且不同土層間均存在顯著差異。施肥處理樣地土壤有機質、氨態(tài)氮、速效磷、速效鉀含量均高于CK，其中土壤速效磷和速效鉀含量差異顯著，有機質和氨態(tài)氮含量存在極顯著差異。桉樹林地各土壤養(yǎng)分指標在土層中的分布規(guī)律較為相似。總體上，pH、有機質、氨態(tài)氮、速效磷、速效鉀等養(yǎng)分元素含量均隨著土層深度的加深而下降。桉樹在施肥與不施肥情況下生長差異十分顯著，不同的肥料養(yǎng)分含量和施肥量其生長差異也很顯著，經過分析發(fā)現以A2B1處理為最優(yōu)。桉樹林在選用肥料時，首先應考慮肥料的總養(yǎng)分含量和肥料配比，其次為肥料的使用量，最后考慮其顆粒形態(tài)。在試驗林地土壤施肥均具有顯著的增產效果，且應重視K、P的施入[6]。通過科學合理的施肥，能在一定程度上緩解土壤肥力下降的速度，促進土壤可持續(xù)發(fā)展，但多施肥也會造成浪費[7]。綜合分析認為，科學施肥明顯改善了桉樹林地土壤的理化性質，今后林地施肥將向著改良土壤理化性質、提高土壤肥力方向發(fā)展。