桂北石灰?guī)r區(qū)域桉樹人工林土壤肥力評價

關(guān)鍵詞：桉樹人工林；土壤肥力；森林培育；養(yǎng)分管理；有機質(zhì)

中圖分類號：S714.8 文獻標志碼：A 文章編號：1674-7909（2025）7-116-6

DOI：10.19345/j.cnki.1674-7909.2025.07.024

0引言

桉樹（EucalyptusrobustaSm.）以其生長速度快、材質(zhì)優(yōu)良、用途廣泛等優(yōu)點[]，在廣西壯族自治區(qū)（以下簡稱廣西）得到了廣泛種植。近年來，廣西按樹人工林種植面積持續(xù)擴大，促使廣西成為全國人工林面積最大的省份之一[2]。同時，廣西桉樹人工林的產(chǎn)量也持續(xù)增長，為全國木材供應做出了重要貢獻[3]。隨著桉樹人工林種植面積的擴大，土壤肥力下降問題日益凸顯?，F(xiàn)有文獻指出，按樹生長速度快，對養(yǎng)分需求量大，長期連作會導致土壤養(yǎng)分過度消耗[4]、土壤肥力下降等問題[5]。此外，不合理的種植管理措施，如過度施肥、濫用除草劑等，也會加劇土壤肥力的下降[6。這些問題不僅影響了桉樹的生長和產(chǎn)量，也對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生了不良影響。桂北石灰?guī)r區(qū)域作為中國南方典型的喀斯特地貌區(qū)，其生態(tài)環(huán)境較為脆弱，保持土壤肥力對區(qū)域生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[7-8]。對桂北石灰?guī)r區(qū)域桉樹人工林土壤肥力進行科學評價，不僅有助于了解其當前土壤肥力狀況，還可以為制定科學合理的經(jīng)營管理措施提供科學依據(jù)，對于促進區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

土壤肥力，作為衡量土壤對植物養(yǎng)分供給能力的重要指標，受土壤物理、化學及生物學特性的影響[9。為深入了解土壤肥力狀況，并為制定精準的土壤管理策略提供堅實的科學基礎，開展土壤肥力評估工作顯得至關(guān)重要。然而，由于土壤肥力評價的目的和對象各異，目前國內(nèi)外尚未形成統(tǒng)一的土壤肥力評價標準體系。在土壤肥力評價實踐中，當面臨指標繁多或工作量龐大的情況時，建立最小數(shù)據(jù)集（MDS）1成為一種有效的解決方案。研究者通過精選少量具有代表性的指標來替代全部指標進行評價，這種方法不僅簡化了評價過程，還能夠在篩選指標的同時獲取其權(quán)重，為后續(xù)的土壤肥力評價奠定堅實基礎，并有效減少人為主觀因素的干擾[1l-12]。主成分分析法（PCA）作為定量評價方法中的佼佼者，憑借其客觀、準確的指標篩選優(yōu)勢，在土壤肥力評價領域得到了廣泛應用。利用主成分分析法建立最小數(shù)據(jù)集的方法，已經(jīng)成功應用于評估不同地域或林分類型的土壤肥力，展現(xiàn)了其強大的實用性和適用性[13]。在具體研究實例中，梁惠子等[14]采用3種綜合評價方法來分析不同按樹人工混交林的土壤質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)土壤肥力指數(shù)和土壤肥力綜合評價指數(shù)隨土層加深而遞減。黃媛鳳[15]選擇代表土壤肥力狀況的8個指標，并采用主成分分析、因子分析等方法，對其肥力狀況進行了評價。韋向向等[以桂南紅壤區(qū)不同代次桉樹人工林土壤為研究對象，采用模糊數(shù)學法、內(nèi)梅羅指數(shù)法和灰色關(guān)聯(lián)度分析法進行土壤肥力質(zhì)量評價。大量研究表明[17-19]，桉樹人工林土壤普遍呈酸性，養(yǎng)分含量較低，特別是磷、鉀等關(guān)鍵營養(yǎng)元素缺乏嚴重。同時，不同立地條件、樹種配置、管理措施等因素對按樹人工林土壤肥力具有顯著影響。此外，采取制定合理的輪伐期、實施科學施肥方案和應用土壤改良技術(shù)等措施可以有效提高桉樹人工林土壤肥力。然而，針對桂北石灰?guī)r區(qū)域桉樹人工林土壤肥力的研究相對較少，有必要對該區(qū)域桉樹人工林土壤肥力進行系統(tǒng)評價，以填補研究空白，為區(qū)域生態(tài)可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

筆者以廣西壯族自治區(qū)國有維都林場（以下簡稱維都林場）為例，對桂北石灰?guī)r區(qū)域桉樹人工林土壤肥力進行評價。通過采集不同土層深度的土壤樣品，測定土壤pH值、有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)、全氮質(zhì)量分數(shù)、全磷質(zhì)量分數(shù)、全鉀質(zhì)量分數(shù)、速效養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)及中微量金屬元素質(zhì)量分數(shù)等化學性質(zhì)指標，采用主成分分析法篩選影響土壤肥力的關(guān)鍵指標，構(gòu)建最小數(shù)據(jù)集，并開展不同土層的土壤肥力評價，揭示不同土層深度土壤肥力質(zhì)量的變化規(guī)律及其影響因素，更加科學、客觀地評估土壤肥力，為林地的合理管理和有效利用提供有力的科學支撐。

1材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

維都林場位于來賓市，是廣西壯族自治區(qū)林業(yè)廳直屬的國有大型林場。該林場始建于1959年，占地面積廣闊，包括6個營林分場、6個場外造林部，擁有豐富的森林資源和優(yōu)越的地理位置。該林場處于亞熱帶季風氣候區(qū)，受季風環(huán)流影響，夏季盛行溫暖濕潤的海洋氣團，冬季多寒冷干燥的大陸氣團，故夏長冬短、雨熱同季，太陽年總輻射為 3 7 6 . 6 ～ ，多年平均降水量為 1 5 0 0 m m ，土壤類型主要為石灰?guī)r、砂頁巖發(fā)育而成的磚紅性紅壤，以砂質(zhì)酸性土壤為主，肥力中等，土壤厚度約為 8 0 c m 。此外，該林場所在的桂中地區(qū)多山地，土壤類別包括紅壤土、黃壤土、石灰（巖）土等。

1.2土壤樣品采集與測定

研究者采用S形取樣法采集不同土層（ 0～2 0 c m 和 2 0～4 0 c m ）的土壤，采集時剔除侵入物，將土壤樣品混合后，用四分法收集 1 k g 土壤，樣品自然風干，做好標記后裝入自封袋；在實驗室磨碎、過篩，測定土壤pH值、有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)、全氮質(zhì)量分數(shù)、速效鉀質(zhì)量分數(shù)、速效磷質(zhì)量分數(shù)。土壤pH值采用電位法測定，有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)采用重鉻酸鉀外加熱法測定，全氮質(zhì)量分數(shù)采用半微量凱氏定氮法測定，速效磷質(zhì)量分數(shù)采用M3溶液浸提后用全自動間斷化學分析儀進行測定，速效鉀質(zhì)量分數(shù)用醋酸銨浸提-火焰光度計法測定，中微量元素、金屬元素質(zhì)量分數(shù)采用元素分析儀測定。

1.3土壤肥力評價

內(nèi)梅羅指數(shù)法（NemerowIndexMethod）是一種兼顧極值或突出最大值的計權(quán)型多因子環(huán)境質(zhì)量指數(shù)方法，廣泛應用于土壤肥力評價中。該方法首先要求確定用于評價土壤肥力的各項指標。由于各肥力指標的量綱和數(shù)值范圍存在差異，為了進行比較和計算，需要對數(shù)據(jù)進行標準化處理。對于每個采樣點，根據(jù)公式（1）計算其各項肥力指標的單項肥力指數(shù)。

式（1）中，P為土壤綜合肥力評價的指數(shù);Pimean為各土壤養(yǎng)分指標肥力系數(shù)的平均值； 為各土壤養(yǎng)分指標肥力系數(shù)的最小值； n 為所選的參與土壤肥力的養(yǎng)分指標的個數(shù)。

土壤肥力綜合指數(shù) （ I F I ） 由公式（2）計算。

式（2）中， L F I 為土壤肥力綜合指數(shù)， 為第 i 個指標的權(quán)重， 為第 i 個指標的標準化值。

2結(jié)果與分析

2.1不同土層土壤肥力指標描述性統(tǒng)計

對維都林場桉樹人工林 土層土壤的15項肥力指標進行了描述性統(tǒng)計分析，計算了各指標的均值、標準差、方差、偏度、峰度、最小值、中位數(shù)、最大值和變異系數(shù)，結(jié)果如表1、表2所示，旨在全面了解該區(qū)域不同土層土壤的肥力狀況。在 0～2 0 c m 土層中，土壤pH值的均值為4.42，呈酸性；標準差為0.25，變異系數(shù)為 5 . 6 1 % ，表明土壤pH值在樣地內(nèi)相對均勻；偏度為0.79，峰度為-0.57，說明土壤pH值分布略呈左偏態(tài)，且峰度較尖銳。土壤有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)的均值為 2 5 . 8 1 g / k g ，屬于中等水平；標準差為10.12，變異系數(shù)為 3 9 . 2 2 % ，表明有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在樣地內(nèi)存在較大變異。全氮、全磷、全鉀質(zhì)量分數(shù)的均值分別為 1 . 0 9 g/ k g， 0 . 2 0 g/ k g 和 7 . 1 7 g / k g 。全氮和全磷質(zhì)量分數(shù)的標準差較小，但全鉀質(zhì)量分數(shù)的標準差較大（4.14）。在變異系數(shù)方面，全磷和全鉀質(zhì)量分數(shù)的變異系數(shù)較大，分別為 6 1 . 5 6 % 和 5 7 . 6 7 % ，說明二者在樣地內(nèi)的含量差異較大。偏度和峰度分析顯示，全氮和全磷質(zhì)量分數(shù)的分布略呈右偏態(tài)，而全鉀質(zhì)量分數(shù)的分布接近正態(tài)分布。速效養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)的標準差和變異系數(shù)均較大，尤其是速效磷和速效鉀，變異系數(shù)分別達到 2 3 0 . 1 7 % 和 6 4 . 7 6 % ，說明速效養(yǎng)分的質(zhì)量分數(shù)在樣地內(nèi)差異顯著。微量元素的質(zhì)量分數(shù)在樣地內(nèi)存在較大變異，尤其是有效鋅和有效鐵，變異系數(shù)分別達到 1 3 5 . 8 3 % 和 6 0 . 9 7 % 。有效鈣、有效鎂質(zhì)量分數(shù)變異系數(shù)分別為 6 2 . 9 8 % 6 3 . 7 1 % ，說明其在樣地分布存在較大的變異。

在 2 0～4 0 c m 土層中， p H 值均值為4.41，標準差為0.33，變異系數(shù)為 7 . 5 8 % ，說明樣地內(nèi)土壤pH值相對均勻；偏度為3.01，峰度為10.67，表明土壤pH值分布呈明顯的右偏態(tài)，且峰度較尖銳。有機質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為 ，中等且存在較大變異（變異系數(shù)為6 9 . 0 4 % ，這可能與土壤管理措施、植被類型和分解速率等因素有關(guān)。全氮質(zhì)量分數(shù)均值為 0 . 8 6 g / k g ，全磷質(zhì)量分數(shù)均值為 0 . 1 4 g / k g ，全鉀質(zhì)量分數(shù)均值為7 . 1 8 g / k g ，全氮、全磷質(zhì)量分數(shù)的標準差較小，全鉀質(zhì)量分數(shù)的標準差較大（4.25），在變異系數(shù)方面，全磷質(zhì)量分數(shù)變異系數(shù)較小 （ 3 2 . 8 5 % ），全氮和全鉀質(zhì)量分數(shù)變異系數(shù)較大（分別為 4 7 . 9 9 % 和 5 9 . 2 4 % ），說明全氮和全鉀質(zhì)量分數(shù)在樣地內(nèi)的差異較大。速效養(yǎng)分的標準差和變異系數(shù)均較大，尤其是速效磷，變異系數(shù)達到 2 4 1 . 9 4 % 。偏度和峰度分析顯示，各微量元素的分布形態(tài)各異，其中硼和有效銅質(zhì)量分數(shù)的分布接近正態(tài)分布，而有效鋅、有效鐵和有效錳的質(zhì)量分數(shù)則呈明顯的右偏態(tài)。有效鈣質(zhì)量分數(shù)均值為 6 3 7 . 3 4 m g / k g ，有效鎂質(zhì)量分數(shù)均值為9 . 3 4 m g / k g ，有效鈣、有效鎂質(zhì)量分數(shù)在樣地內(nèi)均存在較大變異，變異系數(shù)分別為 4 5 . 6 4 % . 7 8 . 5 5 %

2.2土壤肥力指標主成分分析

通過主成分分析（見表3），共提取了4個主成分，其特征值分別為4.748、2.535、2.114和1.401。這

4個主成分的累積貢獻率達到了 7 1 . 9 9 % ，能夠較好地反映原始指標的大部分信息。第一主成分中 ：有機質(zhì)、全氮質(zhì)量分數(shù)的載荷較高，分別為0.792和0.712，說明第一主成分主要反映了土壤中的有機物質(zhì)和氮素質(zhì)量分數(shù)。第二主成分 ：全鉀、有效鈣、有效鎂質(zhì)量分數(shù)的載荷較高，分別為0.403、0.418和0.484，但沒有高于0.700的，說明第二主成分指標對土壤肥力沒有較大影響。第三主成分 值的載荷絕對值（0.708）較大，反映了土壤酸堿度（ 值）對于肥力的影響較大。第四主成分 ：有效錳質(zhì)量分數(shù)的載荷最高，為0.746，說明第四主成分反映了有效錳的供應情況。根據(jù)載荷值篩選了pH值和有機質(zhì)、全氮、速效磷、有效錳分數(shù)作為最小數(shù)據(jù)集進行土壤肥力評價，同時根據(jù)各指標在主成分上的載荷及其貢獻率，計算了各指標的評價權(quán)重。其中，有機質(zhì)、速效磷質(zhì)量分數(shù)的評價權(quán)重較高，分別為0.209和0.216，表明其在土壤肥力評價中占據(jù)重要地位。

2.3 土壤肥力評價

研究選取了 0～2 0 c m 和 2 0～4 0 c m 土層深度進行分析，并開展土壤肥力評價，結(jié)果如表4所示。該研究結(jié)果表明，不同土層深度的土壤肥力存在顯著差異；其中， 0～2 0 c m 土層土壤肥力指數(shù)（IFI）為0.761，肥力等級評價為“較好”，該土層有機質(zhì)含量豐富，氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素含量適中，有利于桉樹的生長和發(fā)育； 0～4 0 c m 王層土壤肥力指數(shù)（IFI）為0.415，肥力等級評價為“中等”，相比 0～2 0 c m 土層，該土層土壤肥力較低，應針對不同土層的肥力狀況采取相應的改良措施。

3討論

該研究通過對廣西壯族自治區(qū)國有維都林場桉樹人工林不同土層（ 0～2 0 c m 和 2 0～4 0 c m 的土壤肥力進行系統(tǒng)評價，揭示了不同土層深度土壤肥力變化規(guī)律及其關(guān)鍵因素。結(jié)果表明，不同土層深度的土壤肥力存在顯著差異， 0～2 0 c m 土層土壤肥力較高，有機質(zhì)含量豐富，氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素含量適中，有利于桉樹的生長和發(fā)育；相比之下， 2 0～4 0 c m 土層的王壤肥力較低，這可能與該土層土壤養(yǎng)分含量相對較低及根系分布較少有關(guān)。主成分分析結(jié)果表明，有機質(zhì)和全氮質(zhì)量分數(shù)是影響土壤肥力的關(guān)鍵因素，這與按樹對養(yǎng)分需求量大，特別是對氮素的需求較高的特性相符。此外，速效磷和有效錳也在土壤肥力評價中占據(jù)重要地位，這提示相關(guān)人員在土壤管理中應重視這些元素的補充和調(diào)節(jié)。值得注意的是， p H 值雖然在該研究中不是主成分分析中的主導因素，但其對土壤肥力和植物生長的影響不容忽視。特別是在石灰?guī)r區(qū)域，土壤pH值的調(diào)節(jié)對于改善土壤結(jié)構(gòu)和提高養(yǎng)分有效性具有重要意義。

現(xiàn)有文獻指出，按樹生長速度快，對養(yǎng)分需求量大，長期連作會導致土壤養(yǎng)分過度消耗，土壤肥力下降。該研究結(jié)果也支持了這一觀點，尤其是2 0～4 0 c m 土層的土壤肥力相對較低，可能與該區(qū)域長期種植按樹導致的養(yǎng)分虧缺有關(guān)。此外，不合理的種植管理措施，如過度施肥、濫用除草劑等，也可能加劇土壤肥力的下降。因此，在未來的土壤管理中，應更加注重科學施肥和合理輪作，以減少對土壤的負面影響。桂北石灰?guī)r區(qū)域作為中國南方典型的喀斯特地貌區(qū)，其生態(tài)環(huán)境脆弱，土壤肥力狀況對區(qū)域生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。該研究對該區(qū)域桉樹人工林土壤肥力進行評價，為制定科學合理的經(jīng)營管理措施提供科學依據(jù)。針對 2 0～4 0 c m 土層土壤肥力較低的問題，建議采取增施有機肥、合理施用化肥、改良土壤結(jié)構(gòu)等措施，以提高土壤肥力，促進按樹的健康生長和區(qū)域生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。

4結(jié)束語

該研究通過對廣西壯族自治區(qū)國有維都林場按樹人工林不同土層土壤肥力的系統(tǒng)評價，為桉樹人工林的土壤管理和肥力提升提供了科學依據(jù)，對于指導實際生產(chǎn)具有重要意義。未來，筆者將繼續(xù)深人研究不同土層深度下的土壤肥力變化規(guī)律及其影響因素，為按樹人工林的可持續(xù)發(fā)展提供更全面的支持。

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Evaluation of Soil Fertility Quality in Eucalyptus Plantations in the Limestone Region of Northern Guangxi

—ACaseStudyofWeiduForestFarm ZHAN Nianyong12HUANG Bin2HUANGYanlonghang2JIANGHaitao2TANG Jian' YANG Ruiqing3 1.Guangxi AcademyofForestry/GuangxiLaboratoryofForestry，Nanning 53O2，China;2.State-OwnedWeiduForestFarm，Laibin 546199，China; 3.Guangxi Huawo te Group Co.，Ltd.，Nanning 530034，China

Abstract： This study systematically evaluated the soil fertility quality of Eucalyptus plantations in the limestone region of northern Guangxi，taking Weidu Forest Farm as an example.Soil samples were collected from different soil layers （O～20 cm and 20～40 cm），and chemical properties such as soil pH，organic matter content，total nitrogen，total phosphorus，total potassium，available nutrients， and trace metal elements were determined.Principal component analysis （PCA） was used to select key indicators influencing soil fertility，and a minimum dataset（MDS）was constructed.The soil fertility quality of diferent soil layers was evaluated using the Nemerow index method.The results showed that there were significant differences in soil fertility quality between different soil layers.The O～20 cm soil layer exhibited higher soil fertility quality，with abundant organic mater content and moderate levels of nitrogen，phosphorus，and potassium nutrients，and was evaluated as having \"good\" fertility. In contrast，the 2O～40 cm soil layer had relatively lower soil fertility quality，and was evaluated as having \"moderate\" fertility.Inresponse to the issue of declining soilfertilityin Eucalyptus plantations in the limestone region of northern Guangxi，this study proposed corresponding improvement measures aimed at providing a scientific basis for regional sustainable ecological development.

Key words： Eucalyptus plantations；soil fertility; forest cultivation; nutrient management; organic matter