不同林齡肉桂人工林土壤養(yǎng)分狀況及肥力評價

覃其云，張 帥，貝榮趣，唐 健，莫大旺，王會利

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 中南速生材繁育國家林業(yè)和草原局重點實驗室 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室，廣西南寧 530002；2.梧州市林業(yè)技術(shù)推廣站，廣西梧州 543002；3.梧州市林業(yè)科學(xué)研究所，廣西梧州 543100）

肉桂（Cinnamomumcassia）為樟科（Lauraceae）樟屬多年生常綠喬木，為我國南方特色經(jīng)濟林樹種，是廣西最具特色和資源優(yōu)勢的經(jīng)濟林木之一，具有速生、收益快和經(jīng)濟價值高等特點[1]。肉桂既是著名的香料也是傳統(tǒng)的名貴中藥，其各個部位均可入藥，具有暖脾胃、通血脈、治腹瀉和鎮(zhèn)定安神等功效[2]。廣西是全國最大的肉桂產(chǎn)區(qū)，目前肉桂種植面積已達14.9 萬公頃[3]，種植面積和產(chǎn)量占全國50%以上。肉桂在廣西分布廣泛，以人工栽培居多。近年來，肉桂需求大，且價格穩(wěn)定；企業(yè)和農(nóng)戶的經(jīng)營積極性較高，人工林種植規(guī)模逐步擴大。長期以來，肉桂人工林的栽培管理存在管理不到位、施肥不科學(xué)等問題；許多地區(qū)種植肉桂后，不施肥或僅施少量農(nóng)家肥，土壤養(yǎng)分含量不均，肥力下降。土壤作為植物生長發(fā)育必需養(yǎng)分的主要來源，一直是森林培育和土壤肥力的重點研究內(nèi)容。了解土壤養(yǎng)分狀況對于促進肉桂產(chǎn)業(yè)高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。有學(xué)者對肉桂人工林土壤養(yǎng)分特征進行分析和評價。何斌等[4]研究3 和6年生肉桂人工林土壤速效養(yǎng)分的季節(jié)性變化規(guī)律，發(fā)現(xiàn)施用氮磷鉀肥的適當時期是在肉桂生長初期至第1個生長高峰期。關(guān)于肉桂人工林土壤中量和微量元素測定及土壤綜合肥力評價的研究未見報道。相對于其他分析方法，灰色關(guān)聯(lián)分析法具有可分析小樣本、不需要典型分布規(guī)律、計算量較小和方法簡便等優(yōu)點。近年來，灰色關(guān)聯(lián)分析法已被廣泛應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)的土壤肥力評價[5-11]。本研究通過分析不同林齡肉桂人工林的土壤養(yǎng)分狀況，采用灰色關(guān)聯(lián)分析法，綜合評價不同林齡肉桂人工林的土壤肥力，為肉桂人工林的土壤養(yǎng)分管理和合理配方施肥提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

調(diào)查區(qū)位于廣西梧州市藤縣（110°21′～111°11′E，23°02′～24°03′N），屬亞熱帶濕潤季風氣候，夏長冬短，四季分明；年均氣溫21 ℃，年均無霜期332天；年均日照時長1 742.4 h，太陽輻射總量108 478卡/平方厘米；年均降水量1 472 mm，年均蒸發(fā)量1 057 mm，年均相對濕度81%，當?shù)亟涤曛饕性?—9月。地形以低山丘陵為主，平原和盆地所占比例較小。土壤為成土母質(zhì)有砂頁巖、紫色砂頁巖、第四紀紅土、河流沖積物和洪積物。土層較深厚，一般達1 m 左右。地上植被主要有鐵芒萁（Dicranopterislinearis）、蔓生莠竹（Microstegiumvagans）、烏毛蕨（Blechnopsisorientalis）、鹽膚木（Rhus chinensis）和五節(jié)芒（Miscanthusfloridulus）等。

1.2 土壤樣品采集

2021年3月，分別選擇具有代表性的5、7、10、12 和15年生肉桂人工林，共計9 個樣點（因10年生肉桂人工林面積相對較少，只采集1個樣點）（表1）。每個樣點設(shè)置上、中和下3個樣地（20 m×20 m）；在每個樣點內(nèi)按照五點法進行土壤取樣，去除土壤表層雜草，采集0～40 cm 土層土壤樣品，將同一樣地內(nèi)5 個采樣點采集的土壤樣品混勻，裝在同一個自封袋內(nèi)，編號；帶回實驗室風干、過篩，進行土壤特性分析。

表1 肉桂人工林樣點基本情況Tab.1 Basic informations of sample points of C.cassia plantations

1.3 指標測定

依據(jù)相關(guān)標準[12-23]，測定土壤pH 值及有機質(zhì)、全氮（N）、全磷（P）、全鉀（K）、堿解氮（N）、有效磷（P）、速效鉀、交換性鈣（Ca）、交換性鎂（Mg）、有效銅（Cu）、有效鋅（Zn）、有效鐵（Fe）、交換性錳（Mn）和有效硼（B）含量。

1.4 土壤肥力評價

采用灰色關(guān)聯(lián)度法進行土壤肥力評價。關(guān)聯(lián)系數(shù)（ξi）的計算公式[24]為：

式中，ξi(k)為第k點時，xi對理想值x0的關(guān)聯(lián)系數(shù)；x0(k)為參考數(shù)列；xi(k)為比較數(shù)列，i=1，2，3，…，m（待評不同林齡綜合土壤肥力），k=1，2，3，…，n（待評土壤養(yǎng)分指標）；一般來說，分辨系數(shù)為0～1，本研究取常規(guī)值0.5；minmin|x0(k) -xi(k)|和maxmax|x0(k)-xi(k)|分別為二級最小值和二級最大值。

灰色關(guān)聯(lián)度（ri）計算公式[25]為：

式中，a(k)為各指標權(quán)重值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 軟件進行數(shù)據(jù)處理；采用SPSS 19.0軟件進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林齡肉桂人工林土壤養(yǎng)分狀況

不同林齡肉桂人工林土壤pH 值為4.24～4.70，屬酸性至極強酸性土壤（表2）。土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效銅、有效鋅、有效硼、有效鐵和交換性錳含量分別為17.10～36.37 g/kg、0.98～1.56 g/kg、0.26～0.45 g/kg、8.54～17.28 g/kg、103.43～249.60 mg/kg、1.60～4.45 mg/kg、32.52～82.02 mg/kg、23.40～98.43 mg/kg、2.50～4.03 mg/kg、0.11～0.85 mg/kg、0.81～2.00 mg/kg、0.12～0.17 mg/kg、51.49～112.30 mg/kg和1.40～3.12 mg/kg。按照全國土壤養(yǎng)分含量分級標準[26]，全磷、有效磷、交換性鈣、交換性鎂和有效硼含量均處于極貧乏水平；速效鉀和交換性錳含量均處于貧乏水平；有機質(zhì)和全氮含量均處于中等水平；全鉀和有效銅含量均處于中等偏下水平；有效鋅含量處于中等偏上水平；堿解氮和有效鐵含量均處于富或極富水平。

表2 肉桂人工林土壤養(yǎng)分狀況Tab.2 Soil nutrient status of C.cassia plantations

2.2 肉桂人工林土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析

有機質(zhì)與全氮、有效磷，全磷與交換性鈣，有效鋅與有效鐵，堿解氮與交換性錳均呈極顯著正相關(guān)（P<0.01）；有效硼與有機質(zhì)、全氮、速效鉀和交換性鎂，有效鋅與堿解氮均呈顯著正相關(guān)（P<0.05）；pH值與有效鋅，全鉀與交換性鎂均呈顯著負相關(guān)（P<0.05）（表3）。

表3 肉桂人工林土壤養(yǎng)分相關(guān)性分析Tab.3 Correlation analysis among soil nutrients in C.cassia plantations

2.3 土壤肥力綜合評價

不同林齡肉桂人工林土壤肥力普遍較低，各樣點土壤肥力的關(guān)聯(lián)度表現(xiàn)為1 號＞5 號＞6 號＞3號＞4號＞8號＞9號＞7號＞2號（表4）。1號樣點關(guān)聯(lián)度最大（0.671），屬于Ⅲ級（一般）水平；2號樣點關(guān)聯(lián)度最?。?.395），屬于Ⅴ級（極差）水平。1、5和6 號樣點土壤肥力均屬于Ⅲ級（一般）水平，占全部樣點的33.33%；3、4、7、8 和9 號樣點土壤肥力屬于Ⅳ級（差）水平，占全部樣點的55.56%；2號樣點屬于Ⅴ級（極差）水平，占全部樣點的11.11%（表4～5）。

表4 肉桂人工林土壤養(yǎng)分含量關(guān)聯(lián)系數(shù)、關(guān)聯(lián)度及綜合評價Tab.4 Correlation coefficients,correlation degrees and comprehensive evaluation of soil nutrient contents of C.cassia plantations

3 結(jié)論與討論

土壤肥力是影響土壤質(zhì)量的重要指標，土壤養(yǎng)分含量與土壤肥力狀況密切相關(guān)。不同的種植模式、管理水平和土壤類型均會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分含量產(chǎn)生差異，土壤養(yǎng)分含量直接影響肉桂的生長發(fā)育及產(chǎn)量、質(zhì)量。本研究中，肉桂人工林土壤養(yǎng)分大部分處于貧乏和極貧乏水平。1 號樣點土壤肥力最高，土壤質(zhì)量等級僅屬于Ⅲ級（一般）水平；2 號樣點土壤肥力最低，屬于Ⅴ級（極差）水平；9 個肉桂人工林樣點的土壤肥力普遍較低。建議通過科學(xué)造林、撫育經(jīng)營及采取配方施肥管理，提高肉桂人工林的土壤肥力。

肉桂屬半陰性經(jīng)濟林木，對土壤條件要求較高。從相關(guān)性綜合分析來看，土壤有機質(zhì)、全氮、有效磷、有效硼和速效鉀是影響肉桂人工林土壤肥力的主要因素，與楊炳強等[27]的研究結(jié)果基本一致。在肉桂豐產(chǎn)栽培管理和科學(xué)施肥中，應(yīng)注意氮、磷和鉀元素配比，增加有機質(zhì)含量，適當添加微量元素硼。

土壤肥力狀況受環(huán)境因子影響較大，本研究選取的指標主要集中在土壤化學(xué)性質(zhì)指標，土壤的物理性質(zhì)、生物性質(zhì)和微生態(tài)指標未考慮，其對土壤肥力狀況的影響有待進一步研究。選取的影響因素指標越多，越能通過灰色關(guān)聯(lián)分析法體現(xiàn)評價結(jié)果的準確性和真實性。在后續(xù)研究中，將適當增加影響因素指標，提高土壤肥力評價的嚴謹性、科學(xué)性和準確性。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突。

作者貢獻聲明：覃其云負責研究計劃制定、野外調(diào)查和論文撰寫；張帥和貝榮趣負責資料收集、野外調(diào)查；唐健負責研究計劃制定和論文修改；莫大旺負責研究計劃制定和野外調(diào)查；王會利負責數(shù)據(jù)分析和文獻檢索。