海南省土沉香人工林土壤肥力评价研究

黄 馨 ，刘君昂 ，周国英 ，吴 毅 ，徐 睿 ，董文统 ，陈 彧

（1. 中南林业科技大学 经济林培育与保护教育部重点实验室，湖南 长沙 410004;2. 海南林业科学研究所，海南 海口 571100）

海南省土沉香人工林土壤肥力评价研究

黄 馨1，刘君昂1，周国英1，吴 毅1，徐 睿1，董文统1，陈 彧2

（1. 中南林业科技大学 经济林培育与保护教育部重点实验室，湖南 长沙 410004;2. 海南林业科学研究所，海南 海口 571100）

以海南省土沉香人工林为研究对象，对其土壤主要理化性质进行测定，并采用灰色关联分析方法对其土壤肥力进行综合评价。结果表明：海南6个土沉香人工林的土壤均呈酸性，有机质、速效K、有效Zn和有效Cu含量总体都处于中等偏低水平；碱解N除屯昌县屯城镇和定安龙州基地含量较低外，其他样地均处于中等以上水平；有效P除定安龙州基地丰富外，其他样地普遍供应严重不足；各土沉香人工林均存在缺有效Ca和有效Mg，而富含有效Mn和有效Fe的现象。综合肥力评价结果显示：6个土沉香人工林的土壤肥力关联度排序为：定安龙州基地＞万宁市兴隆镇＞屯昌县南坤镇＞保亭金江农场＞屯昌县坡心镇＞屯昌县屯城县，土壤肥力Ⅲ级（一般）的有4个样地，Ⅳ级（差）的有1个样地，Ⅴ级（极差）的有1个样地，定安龙州基地土沉香人工林的土壤相对最肥沃，屯昌县屯城镇的土壤肥力最差。

土沉香；人工林；土壤肥力；灰色关联分析

土壤肥力是土壤各种基本性质的综合表现，是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质资源，也是土壤为植物生长提供、协调营养条件和环境条件的能力，直接影响着林木的分布和生长[1]。在生态系统中，土壤是维持林木健康生长的基础，其肥力特征影响并控制着林木的健康状况。因此，正确认识和合理评价林木土壤肥力，才能科学、有效地管理林木，从而提高林木的品质，促进林木产业的效益提升。

土沉香Aquilaria sinensis，又名白木香，为瑞香科沉香属植物。土沉香作为我国特有的热带树种，只在一些低纬度地区，如海南、广东、广西、云南等省有生长。土沉香含有树脂的木材——沉香是我国上等天然香料，也是我国特有而名贵的药材[2]，其获利极高，市场价在5 000元/ kg以上，是农户名符其实的摇钱树。海南是我国沉香重点产区，土沉香种植面积现已达3万多亩，约300多万株，遍布了海南省各市县，较多分布在屯昌、定安、保亭、万宁等地。

目前国内外对土沉香的研究主要集中在生物学特性、组织培养育苗、结香技术、药效药理，天然产物提取以及病虫害等方面[3-6]，而关于土沉香人工林生长的土壤肥力状况及其综合评价鲜见报道。因此，本文以海南省几个土沉香主要种植区为代表，调查屯昌、定安、保亭、万宁4个地区6个种植点的土壤肥力状况，并采用灰色关联分析对其进行评价，以期为土沉香的栽培管理和合理科学施肥提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

于2013年5月～6月对海南省屯昌、定安、保亭和万宁4个市县境内的土沉香人工林主要种植区进行了实地调查研究。

1.2 研究方法

1.2.1 土样采集

在各土沉香人工林种植区中，选取有典型性的样地，再在各个样地中分别选择3块相似的10 m×20 m标准地。各标准样地按“S”型5点取样，去除枯枝落叶，取0～20 cm土层的土样，混合后放入封口袋中。将采集的土样自然风干、研磨、过筛、贮存备用。

1.2.2 测试项目及测试方法

土壤pH值的测定采用玻璃电极-酸度计法；有机质含量的测定采用重铬酸钾氧化——外加热法；碱解N含量的测定采用碱解扩散法；有效P含量的测定采用钼锑抗比色法；速效K含量的测定采用火焰光度法；有效Ca、Mg含量的测定采用NH4Ac交换—原子吸收分光光度法；有效Mn、有效Zn、有效Fe和有效Cu含量的测定采用原子吸收分光光度法[7]。

1.2.3 土壤养分分级标准

根据海南土壤的实际情况，将全国第二次土壤普查和海南土壤养分分级标准[8]作为评价各土沉香人工林的土壤养分丰缺状况的依据（见表1和表2）。

表1 土壤养分含量分级标准Table 1 Classification criterion of soil nutrients

表2 土壤养分含量分级标准Table 2 Classification criterion of soil nutrients

1.2.4 数据处理统计分析

采用Excel 2003和灰色理论进行数据处理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 土沉香人工林土壤肥力状况

2.1.1 土壤pH值

土壤pH值作为土壤酸碱度的强度指标，是土壤的基本性质和肥力的重要影响因素。它直接影响土壤养分的转化、有效性以及存在状态，从而影响着植物的生长发育[9]。各样地土壤的pH值大部分集中在4.40～5.00，平均值为4.73，属酸性土壤。其中，万宁市兴隆镇土沉香人工林土壤pH值最大（5.20），屯昌县屯城镇土沉香人工林土壤pH值最小（4.43）。

2.1.2 土壤有机质含量

土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，它是植物矿质营养和有机营养的重要源泉[10]，是反映土壤肥力高低的一个重要指标。各土沉香人工林土壤有机质含量在11.36～22.98 g/kg之间，平均为17.33 g/kg，万宁市兴隆镇的土壤有机质含量最高，定安县龙州基地的最低，各样地的有机质含量总体处于偏低水平。

2.1.3 土壤大量元素含量

氮素、磷素、钾素是植物生长和发育所必须的大量营养元素，也是影响土壤肥力的重要因子，其中土壤中N、P、K的有效态含量作为土壤大量元素供应水平的确切指标，是反映土壤肥力水平的决定性指标[11]。

图1 不同土沉香人工林土壤大量元素状况Fig.1 Soil macroelements of Aquilaria sinensis plantations

从图1可看出，万宁市兴隆镇的土壤碱解N含量最高（181.95 mg/kg），屯昌县屯城镇最低（78.37 mg/kg），各地土壤碱解N含量平均为135.65 mg/kg，其中＞120 mg/kg的样地数占66.7%，表明大部分样地的碱解N含量比较丰富。各样地的土壤有效P含量在1.51～25.69 mg/kg之间，平均为6.93 mg/kg，其中有效P含量＜2 mg/kg的样地占17.0%，而＞2 mg/kg且＜5 mg/kg的样地就占60.7%，各样地除定安龙州基地丰富外，其他样地的土壤有效P含量均处于缺乏或极缺乏水平。在各样地中，定安龙州基地的土壤速效K含量最高（165.81 mg/kg），达到丰富水平（＞150 mg/kg），保亭金江农场和屯昌县南坤镇的土壤速效K达到中等水平（＞100 mg/kg），屯昌县坡心镇和万宁市兴隆镇的土壤速效K处于较低水平（50～100 mg/kg），屯昌县屯城镇的土壤速效K含量最低（43.57 mg/kg），处于缺乏水平（＜50 mg/kg）。

2.1.4 土壤中微量元素含量

土壤中微量元素是土壤养分不可或缺的组成部分。从图2可看出，在各样地中，土壤中量元素有效Ca含量属定安龙州基地最高（222.22 mg/kg），远远大于其他样地，屯昌县南坤镇其次（112.76 mg/kg），保亭金江农场最低（16.30 mg/kg），其中有5个样地的有效Ca含量处于极缺乏水平；有效Mg含量在15.92～48.61 mg/kg之间，均低于临界值（50 mg/kg），由此可知各样地的土壤有效Ca和有效Mg都处于极缺乏水平。

图2 不同土沉香人工林土壤中量元素状况Fig.2 Soil mediumelements of Aquilaria sinensis plantations

不同土沉香人工林土壤微量元素状况由图3和图4可知，微量元素有效Mn含量为3.87～73.59 mg/kg，变幅较大，除屯昌县屯城镇（缺乏）和保亭金江农场（中）之外，其他大部分的样地都处于丰富和极丰富水平。各样地的有效Fe含量均处于极丰富水平（＞20 mg/kg），最高达到42.72 mg/kg（保亭金江农场），最低也有23.49 mg/kg（定安龙州基地）。所有样地有效Zn含量的平均值为0.59 mg/kg，处于中等水平。其中，定安龙州基地和保亭金江农场相对较高，其次是屯昌县屯城镇、屯昌县坡心镇和万宁市兴隆镇，以屯昌县南坤镇的土壤有效Zn含量最低，为0.47 mg/kg。土壤有效Cu含量达0.2 mg/kg（中等水平）以上的有3个样地，分别是屯昌县屯城镇、屯昌县南坤镇和定安龙州基地；屯昌县坡心镇和万宁市兴隆镇土壤有效Cu含量处于缺乏水平（0.1～0.2 mg/kg），保亭金江农场土壤有效Cu含量处于极缺乏水平（＜0.1 mg/kg）。

图3 不同土沉香人工林土壤有效Mn、有效Fe含量Fig.3 Soil available Mn and available Fe of Aquilaria sinensis plantations

图4 不同土沉香人工林土壤有效Zn、有效Cu含量Fig.4 Soil available Zn and available Cu of Aquilaria sinensis plantations

2.2 土沉香人工林土壤各指标的灰色关联分析及肥力评价

灰色关联分析法是一种以分析和确定因素间的相互影响程度或因子对主行为的贡献程度而进行评估的分析方法[12]，它具有简便直观、计算量小、有效的优点，并且能较好地对同类或不同类的土壤肥力指标进行定量分析。

土壤pH 值、有机质、碱解N、有效P、有效K、有效Ca、有效Mg、有效Mn、有效Fe、有效Zn和有效Cu这11种指标作为土壤所处的化学环境和养分含量，它们对土壤肥力和生产力有非常重要的影响，所以本文选取土壤pH 值、有机质、碱解N、有效P、有效K、有效Ca、有效Mg、有效Mn、有效Fe、有效Zn和有效Cu这11种指标作为灰度关联综合评价土壤肥力的标准[13-14]。首先这11个指标数据进行指标区间化，使各指标均在[0,1]之间（表3），然后选择各测量指标的最大值作为参考点，构成参考数列{1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1}[12]，从而计算出各对应点的关联系数和关联度（表5）。

根据表4的土壤质量分级[15]，对各土沉香人工林种植区的土壤肥力进行评价，灰色关联度越大，表明其土壤综合肥力越高[16]。由表5可知，各土沉香人工林的土壤肥力均处于中等偏低水平，6个样地的灰色关联分析排列顺序为：定安龙州基地＞万宁市兴隆镇＞屯昌县南坤镇＞保亭金江农场＞屯昌县坡心镇＞屯昌县屯城镇，定安龙州基地的关联度最大（0.666 2），屯昌县屯城镇最小（0.393 6），说明定安龙州基地的土壤综合肥力最高，屯昌县屯城镇最低。其中4个样地（定安县龙州基地、万宁市兴隆镇、屯昌县南坤镇和保亭金江农场）的土壤肥力属于Ⅲ级（一般），1个样地（屯昌县坡心镇）的土壤肥力属于Ⅳ级（差），1个样地（屯昌县屯城镇）的土壤肥力属于Ⅴ级（极差）。

表3 不同土沉香人工林土壤养分指标区间化结果Table 3 The interval of results of soil nutrient indexs in Aquilaria sinensis plantations

表4 土壤肥力灰色关联度评价标准Table 4 The grey correlation evaluation standard of soil fertility

表5 不同土沉香人工林土壤养分含量关联系数、关联度及综合评价Table 5 Correlation coefficient, correlation degree and comprehensive evaluation of soil nutrient in Aquilaria sinensis plantations

3 结论与讨论

（1）研究表明海南省土沉香人工林土壤肥力整体偏低，各土壤肥力指标在不同土沉香人工林之间差别比较大。海南省6个土沉香人工林种植区土壤均为酸性，pH值平均为4.73，据研究土沉香喜生长于pH值为4.5～6.0的酸性环境，可见海南省土壤pH值较适宜土沉香的生长。各样地的土壤有机质含量和速效K含量平均值分别为17.33 g·kg-1和102.70 mg/kg，均处于中等偏低水平，这主要是我国热带地区水热充足，物质分解迅速，加上暴雨频繁，淋溶严重造成的[17]。各样地的土壤碱解N含量整体比较丰富，除屯昌县屯城镇（78.37 mg/kg）和定安龙州基地（88.89 mg/kg）较低外（＜90 mg/kg），其他样地均处于中等以上水平（＞120 mg/kg）；各土沉香人工林土壤有效Mn和有效Fe含量也比较丰富，但土壤有效Zn和有效Cu含量偏低，并且各样地的土壤有效P（除定安龙州基地丰富外）、有效Ca和有效Mg含量均处于极低水平，出现严重缺乏现象。导致这种现象的原因可能是我国南方地区土壤普遍偏酸性，pH降低导致Al、Mn等对植物的毒害及Ca、Mg等中微量元素的缺乏，还影响了土壤P元素的释放[18]。

（2）通过灰色关联分析，对6个土沉香人工林的土壤肥力进行评价，各样地的土壤肥力灰色关联分析排列顺序为：定安龙州基地＞万宁市兴隆镇＞屯昌县南坤镇＞保亭金江农场＞屯昌县坡心镇＞屯昌县屯城镇。表明定安龙州基地的土壤最肥沃，其次为万宁市兴隆镇，而屯昌县屯城镇的土壤肥力最差。根据各土沉香人工林土壤肥力现状，应增施有机肥和磷钾肥、适当补充中微量元素。

（3）虽然灰色关联分析方法具有简便直观、分析结果可靠、不需要复杂的推理计算等优点，是多因素决策分析的一种简便有效的实用方法[19-21]，但土壤肥力是多因素的耦合，因此在对土壤肥力评价时，还应结合土壤物理和生物指标综合来考虑土壤肥力状况。本文所选的评价指标只能代表土沉香人工林大部分肥力状况。

[1] 潘发明. 森林土攘肥力的综合分析评价[J]. 四川林勘设计,1997, (1): 33-39.

[2] 王 冉, 何 茜, 丁晓纲, 等. 珍贵树种土沉香生长环境的土壤特性与营养特性分析[J]. 生态环境学报,2012,21(4):666-672.

[3] 寿海洋. 土沉香（瑞香科）的分布和生物学特性研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2010.

[4] 徐强兴, 吴妃华, 周立赖. 土沉香的组培快繁技术研究[J]. 广东农业科学, 2006, (8): 44-46.

[5] 黎建雄, 马华明. 土沉香产香研究进展[J]. 林业实用技术,2010, (3): 38-39.

[6] 陈志云, 李东文, 王 玲, 等. 土沉香黄野螟生物学特性研究[J]. 中国植保导刊, 2011, (11): 10-14.

[7] 鲍士旦. 土壤农化分析[M]. 北京: 中国农业出版社, 2005.

[8] 全国土壤普查办公室. 中国土壤普查技术[M]. 北京: 农业出版社 ,1992.

[9] 刘 毓, 王 震, 刘红权. 济南市主要公园及道路绿地土壤肥力特征及综合评价研究[J]. 风景园林管理,2012,(10):823-828.

[10] 游秀花, 蒋尔可. 不同森林类型土壤化学性质的比较研究[J].江西农业大学学报, 2005, 27(3): 357-360.

[11] 余 涛,杨忠芳,龙服忠,等. 洞庭熟，天下足：湖南省洞庭湖地区土壤肥力评价[J]. 地质通报, 2009, 28(5): 676-684.

[12] 易德生. 灰色理论与方法——提要·题解·程序·应用[M]. 北京:石油工业出版社, 1992.

[13] 陈彩虹,叶道碧,吴际友,等.长沙市城乡交错带几种林分土壤肥力评价[J]. 中南林业科技大学学报, 2009,29(47):132-135.

[14] 覃其云,曹继钊,李 军,等.马尾松人工幼林土壤肥力变化及其综合评价研究[J]. 中南林业科技大学学报, 2013,33(3):64-69.

[15] 韩春建, 梁朝信, 吴克宁, 等. 基于GIS技术的灰色关联度法土壤肥力综合评价[J]. 农业工程学报, 2008, (1): 53-56.

[16] 邓富春, 覃其云, 颜 权,等.桉树人工林土壤肥力变化及其综合评价[J]. 广西林业科学, 2013, 42(2): 148-152.

[17] 林大仪. 土壤学[M]. 北京: 中国林业出版社, 2005.

[18] 金相灿, 王圣瑞, 庞 燕, 等. 湖泊沉积物对磷酸盐的负吸附研究[J]. 生态环境, 2004, 13(4): 493-496.

[19] 肖慈英, 阮宏华, 屠六邦. 下蜀主要森林土壤肥力的灰色关联分析与评价[J]. 南京林业大学学报, 2000, (24): 59-63.

[20] 汪腾越, 周再知, 裘珍飞, 等. 土沉香组织培养外植体消毒方法的研究[J]. 中南林业科技大学学报, 2012, 32(3): 44-48.

[21] 马华明, 梁坤南, 周再知, 等. 国药沉香结香真菌的分离鉴定及分析[J]. 中南林业科技大学学报, 2012, 32(7): 72-75.

Evaluation on soil fertility of Aquilaria sinensis plantations in Hainan Province

HUANG Xin1, LIU Jun-ang1, ZHOU Guo-ying1, WU Yi1, XU Rui1, DONG Wen-tong1, CHEN Yu1
(1. The Key Laboratory for Non-wood Forest Cultivation and Conservation of Ministry of Education, Central South University of Forestry&Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2.Hainan Forestry Institute, Haikou 571100, Hainan,China)

The study takedAquilaria sinensisplantations as the research objects and measured their soil chemical characteristics. A grey correlation analysis was used to evaluate the soil fertility status. The results showed that all sites were acidic soil and less fertile with the low organic matter, available K, available Zn and available Cu content. Available N in all the sites except Tuncheng Town in Tunchang County and Longzhou base of Dingan County was of medium level or above. Available P except Longzhou base of Dingan County was gravely insuff i cient. All the sites were lack of Available Ca and Available Mg, but were rich in Available Mn and Available Fe. Comprehensive fertility evaluation results showed that soil fertility of six types of plantions followed an order of Longzhou base of Dingan County ＞ Xinglong Town in Wanning City ＞ Nankun Town in Tunchang County ＞ Jinjiang Farm in Baoting County ＞ Poxin Town in Tunchang County ＞ Tuncheng Town in Tunchang County. Four plots were classed as Ⅲ (average), one plot was classed asⅣ(poor) and the other one was classed as Ⅴ(worse). The soil of Longzhou base of Dingan County was the most fertile, and the soil fertility of Tuncheng Town in Tunchang County was the poorest.

Aquilaria sinensis; plantations; soil fertility; grey correlation analysis

S796

A

1673-923X(2014)08-0068-05

2013-11-13

国家林业公益性行业科研专项项目（201304402）

黄 馨（1987-），女，湖南郴州人，硕士研究生，主要从事应用微生物土壤肥力的研究；E-mail：sunlighthx@163.com

刘君昂（1963-），男，湖北钟祥人，教授，博士，主要从事应用微生物学研究；E-mail：kjc9620@163.com

[本文编校：吴 彬]