土壤有機(jī)碳全氮與杉木幼苗生長相關(guān)性研究

孟慶銀

福建省沙縣官莊國有林場，福建 沙縣 365050

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國南方特有的速生、材質(zhì)優(yōu)良用材樹種，人工栽培已有1 000多年歷史，廣泛應(yīng)用于建筑、橋梁、造船、家具制造、裝飾裝潢等方面[1-3]。林木的生長與土壤關(guān)系密切，不同層次土壤養(yǎng)分不同，其肥力特性也不同[4]。有機(jī)碳C和全氮N是表示土壤肥力狀況的指標(biāo)，只有適宜的C/N比，才能保證土壤微生物的活力，從而提高土壤的肥力水平[5-6]。隨著連栽次數(shù)增多，土壤剖面A層厚度及A+B層總厚度都逐漸縮小，致使土壤養(yǎng)分貯量從頭耕土到三耕土有機(jī)質(zhì)普遍下降到原來的66.0%～70.0%[7]，也由于煉山造林等一些營林撫育措施也造成了林地土壤養(yǎng)分的流失[8]，鑒于此，采用盆栽方法對杉木第3代種子園實生輕型基質(zhì)容器苗生長與不同層次土壤之間相關(guān)性研究，以期為杉木人工林精準(zhǔn)施肥推廣產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地設(shè)在福建省沙縣官莊國有林場羅溪管護(hù)站（117°45'E、26°32'N），屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，溫暖濕潤，雨量充沛，四季分明，年均降水量1 747 mm，年均氣溫19. 8℃，1 月最低月平均氣溫4.9℃，7月最高月平均氣溫35.3℃，年均相對濕度81. 1%。極端最低氣溫-7.1℃，極端最高氣溫40.1℃，年無霜期300 d[9]。

1.2 試驗設(shè)計

試驗苗為福建省沙縣官莊國有林場杉木第3代種子園實生輕型基質(zhì)容器苗，2021年1月選取長勢均勻良好的杉木容器苗移栽于美植袋中，美植袋規(guī)格 25 cm×25 cm （直徑×高），每盆種1株，每種土壤種植100株，共計300株。2021年12月對3個不同層次土壤容器苗測量苗高和地徑。供試土壤來自杉木林分中的3個表層土壤，即A層:0～20 cm、B層:20～40 cm和C層:40～60 cm土壤。

表 1 不同層次土壤有機(jī)碳C、全N含量狀況Tab. 1 Contents of soil organic carbon C and total N in different layers of soil

表 2 不同層次土壤有機(jī)碳C、全N方差分析Tab. 2 Variance analysis of soil organic carbon content and total nitrogen contents at different layers

1.3 試驗指標(biāo)測定

（1）土壤有機(jī)碳C、全N測定

土壤有機(jī)碳C、全N測定：利用杜馬斯高溫燃燒法進(jìn)行測定。將土壤樣品烘干磨細(xì)并通過100目篩后，利用元素分析儀（ VarioMicrocube；Elementar，Hanau，Germany）測定土壤有機(jī)碳C和全N，并計算土壤 C：N比[10]。

（2）生長指標(biāo)測定

2021年12月對不同層次土壤培育的杉木輕型基質(zhì)容器苗每株測定苗高和地徑，地徑用游標(biāo)卡尺測量，如測量的部位出現(xiàn)膨大或干形不圓，則測量其上部苗干起始正常處，量取地徑時，應(yīng)使游標(biāo)卡尺的兩個腳盡量少擠壓苗木，還要保持相同力度；苗高有鋼卷尺或直尺測量，自地徑沿苗干量至頂芽基部，并計算出苗木高徑比[11]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0 統(tǒng)計軟件進(jìn)行單因素方差分析和相關(guān)性分析，檢驗相關(guān)指標(biāo)的差異顯著性[12]

2 結(jié)果與分析

2.1 不同層次土壤有機(jī)碳C、全N含量對比分析

由表1可知，不同層次土壤有機(jī)碳C、全N含量最高的是A層土壤，含量分別為19.4 g·kg-1和1.2 g·kg-1，其次是B層土壤，含量分別為16.7 g·kg-1和1.1 g·kg-1，C層土壤含量最少，含量分別為3.8 g·kg-1和0.5 g·kg-1，A層土壤與B層土壤和C層土壤有機(jī)碳C、全N含量減少幅度分別為13.9%、80.4%和8.3%、58.3%。3個不同層次土壤C/N比大小順序為A層土壤＞B層土壤＞C層土壤。

3個不同層次土壤有機(jī)碳C、全N和C/N比方差分析結(jié)果見表2，不同層次土壤之間有機(jī)碳C、全N和C/N比存在極顯著差異，為研究不同層次土壤之間有機(jī)碳C、全N和C/N比差異性，對不同層次土壤有機(jī)碳C、全N和C/N比進(jìn)一步開展LSD多重比較，結(jié)果見表3～5，A層土壤（x1）、B層土壤（x2）和C層土壤（x3）。由表3可知，A層土壤、B層土壤與C層土壤有機(jī)碳C之間差異顯著；由表4可知，A層土壤與B層土壤全N之間差異不顯著，A層土壤、B層土壤與C層土壤全N之間差異顯著；由表5可知，A層土壤與B層土壤C/N比之間差異不顯著、A層土壤、B層土壤與C層土壤C/N比之間差異顯著。

表 3 不同層次土壤有機(jī)碳C多重比較Tab. 3 Multiple comparison of soil organic carbon at different layers

表 4 不同層次土壤全N多重比較Tab. 4 Multiple comparison of total N in different layers of soil

表 5 不同層次土壤C/N比多重比較Tab. 5 Multiple comparison of soil C/N in different layers of soil

2.2 不同層次土壤杉木幼苗生長量對比分析

由表6可知，杉木輕型基質(zhì)容器苗在不同層次土壤中盆栽1年時，3個不同層次土壤幼苗高、地徑生長量最大的是A層土壤，其苗高、地徑均值分別為85.9 cm、16.8 mm，其次是B層土壤，其苗高、地徑均值分別為75.6 cm、14.5 mm，苗高、地徑生長量最小的是C層土壤，其苗高、地徑均值為75.0 cm、13.4 mm；3個不同層次土壤高徑比值最大的是C層土壤，其高徑比均值為55.8，表現(xiàn)苗木纖細(xì)，高徑比值最小的是A層土壤，其高徑比均值為51.5，3個不同層次土壤高徑比大小順序為C層土壤＞B層土壤＞A層土壤；就變異系數(shù)而言，A層土壤苗高變異系數(shù)最小為3.8%，說明A層土壤苗木單株間高度生長較整齊，C層土壤地徑和高徑比變異系數(shù)最小為3.0%和7.9%，說明C層土壤苗木單株間粗度生長和整體性較整齊，3個不同層次土壤苗高變異系數(shù)大小順序為B層土壤＞C層土壤＞A層土壤，3個不同層次土壤地徑變異系數(shù)大小順序為A層土壤＞B層土壤＞C層土壤，3個不同層次土壤高徑比變異系數(shù)大小順序為B層土壤＞A層土壤＞C層土壤。

3個不同層次土壤杉木輕型基質(zhì)容器幼苗高、地徑和高徑比方差分析結(jié)果見表7，不同層次土壤之間幼苗高和高徑比之間差異不顯著，地徑生長存在極顯著差異，為研究不同層次土壤之間地徑生長差異性，對不同層次土壤地徑生長進(jìn)一步開展LSD多重比較，結(jié)果見表8，A層土壤（x1）、B層土壤（x2）和C層土壤（x3）。地徑生長最優(yōu)的是A層土壤均值為16.8 mm，其次為B層土壤均值為14.5 mm、C層土壤均值為13.4 mm，其中A層土壤與B層土壤和C層土壤地徑均值之間差異顯著（P＜0.05），B層土壤與C層土壤地徑均值之間差異不顯著（P＞0.05）。

表 6 不同層次土壤杉木實生輕型基質(zhì)容器幼苗生長狀況Tab. 6 Growth status of Chinese fir seedlings in light substrate container in different layers of soil

表 7 不同層次土壤杉木實生輕型基質(zhì)容器幼苗生長方差分析Tab. 7 Variance analysis of Chinese fir seedling growth in light substrate container in different layers of soil

表 8 不同層次土壤杉木實生輕型基質(zhì)容器幼苗地徑多重比較Tab. 8 Multiple comparison of ground diameter of Chinese fir seedlings in light substrate container IN different layers of soil

表 9 杉木實生輕型基質(zhì)容器苗各性狀指標(biāo)的相關(guān)性分析Tab. 9 Correlation analysis of various characteristics index of Chinese fir seedlings in light substrate container

綜合以上分析，A層土壤杉木輕型基質(zhì)容器苗生長最高，地徑最粗，其次為B層土壤杉木輕型基質(zhì)容器苗，均優(yōu)于C層土壤。

2.3 杉木幼苗生長指標(biāo)與有機(jī)碳C、全N相關(guān)性分析

由表9可知，苗高與地徑、高徑比、有機(jī)碳C、全N和C/N比均呈正相關(guān)；地徑與有機(jī)碳C、全N均呈顯著正相關(guān)，與C/N比呈正相關(guān)，與高徑比呈負(fù)相關(guān)；高徑比與有機(jī)碳C、全N和C/N比均呈負(fù)相關(guān)；有機(jī)碳C與全N、C/N比呈極顯著正相關(guān)；全N與C/N比呈極顯著正相關(guān)。

3 討論與結(jié)論

試驗用的3個不同層次土壤有機(jī)碳C和全氮N含量明顯不同，隨著土壤深度的增加而減少，A層土壤中有機(jī)碳C、全N和C/N比分別為19.4 g·kg-1、1.2 g·kg-1和15.5；B層土壤中有機(jī)碳C、全N和C/N比分別為16.7 g·kg-1、1.1 g·kg-1和15.3；C層土壤中有機(jī)碳C、全N和C/N比 分別為3.8 g·kg-1、0.5 g·kg-1和7.8。方差分析結(jié)果表明，不同層次土壤之間有機(jī)碳C、全N和C/N比存在顯著差異（P＜0.05）。進(jìn)一步的LSD多重比較結(jié)果表明，A層土壤、B層土壤與C層土壤中有機(jī)碳C、全N和C/N比之間差異極顯著（P＜0.01），A層土壤與B層土壤中全N、C/N比之間差異不顯著（P＞0.05），A層土壤與B層土壤中有機(jī)碳C差異顯著（P＜0.05）。

苗高和地徑是評價幼苗生長兩個最重要指標(biāo)，地徑生長與幼苗根系生長關(guān)系緊密，研究發(fā)現(xiàn)，地徑與林木生長量成正比[13]，高徑比是指苗高與地徑之比，高徑比越小表明林木生長健壯[14]。杉木輕型基質(zhì)容器苗在不同層次土壤中盆栽1年時，A層土壤中幼苗全高、地徑和高徑比分別為85.9 cm、16.8 mm和51.5，B層土壤中幼苗全高、地徑和高徑比分別為75.6 cm、14.5 mm和52.3，C層土壤中幼苗全高、地徑和高徑比分別為75.0 cm、13.4 mm和55.8。就變異系數(shù)而言，A層土壤幼苗高變異系數(shù)最小為3.8%，說明A層土壤苗木單株間高度生長較整齊，C層土壤地徑和高徑比變異系數(shù)最小為3.0%和7.9%，說明C層土壤苗木單株間粗度生長和整體性較整齊，方差分析結(jié)果表明，不同層次土壤之間苗高和高徑比之間差異不顯著，地徑生長量存在顯著差異（P＜0.05），進(jìn)一步的LSD多重比較結(jié)果表明，A層土壤與B層土壤、C層土壤地徑均值之間差異顯著（P＜0.05），B層土壤與C層土壤地徑均值之間差異不顯著（P＞0.05）。

杉木輕型基質(zhì)容器苗與土壤有機(jī)碳C、全N相關(guān)性表明，杉木生長與有機(jī)碳C和全氮N均呈正相關(guān)，其中地徑生長與有機(jī)碳C和全氮N均呈顯著正相關(guān)，說明了有機(jī)碳C和全氮N對杉木生長有促進(jìn)作用，特別是對地徑生長有顯著促進(jìn)作用，有機(jī)碳C和全氮N之間呈極顯著正相關(guān)，說明了土壤養(yǎng)分之間有明顯的增效作用[15]。

采用盆栽方法可以避免林地坡向坡位及撫育的影響，較精準(zhǔn)地反映出杉木輕型基質(zhì)容器苗在不同土壤養(yǎng)分中生長狀況。由于杉木生長是個長期復(fù)雜的過程，施肥可以提高土壤肥力，促進(jìn)林分生長[16]，在杉木人工林施肥上，不僅要充分掌握杉木不同生長階段對于不同營養(yǎng)元素的需求規(guī)律，還要掌握林地土壤本身的供肥能力，確保杉木生長過程中各種營養(yǎng)的供需均衡，應(yīng)考慮除補(bǔ)充 N、P、K大量元素肥外，還應(yīng)考慮補(bǔ)充微量元素肥和有機(jī)生物菌肥等。