3种整地措施下尾巨桉幼林生长及土壤有机质变化特征研究

王志超，杜阿朋，陈少雄

(国家林业局桉树研究开发中心，广东 湛江 524022)

3种整地措施下尾巨桉幼林生长及土壤有机质变化特征研究

王志超，杜阿朋，陈少雄

(国家林业局桉树研究开发中心，广东 湛江 524022)

对不同整地措施下尾巨桉幼林林分生长及土壤有机质变化研究表明：炼山全垦与带垦措施下林分平均地径极显著大于穴垦，但炼山全垦与带垦之间地径差异不显著；炼山全垦措施下的林分平均树高极显著高于带垦与穴垦；而林分蓄积量则为炼山全垦＞带垦＞穴垦。炼山全垦整地后，土壤有机质在表层土壤以下10 ~ 20 cm或20 ~ 30 cm均有不同程度的增大。土壤有机质含量在造林后1 a时3种处理间的差异不显著，但造林后1.5 a后发现炼山全垦有机质含量极显著优于带垦和穴垦，其次为带垦，穴垦最差。从目前来看炼山全垦的生长及土壤有机质含量占有较大优势。

尾巨桉；整地措施；土壤；有机质

土壤是林地生态系统的重要组成部分，为森林植被的存在和发展提供必要的物质基础，土壤肥力决定着林地的生产力，持久地维持和提高土壤肥力是森林生态系统稳定和林业可持续发展的重要因素[1]。土壤有机质是土壤肥力最重要的组成部分，是衡量土壤状况的重要指标之一[2-3]，是土壤营养元素特别是 N、P的重要来源[4]，同时也直接影响着土壤的耐肥性、缓冲性、通气状况和土壤温度等[5-6]。

桉树(Eucalyptus)是我国南方最重要的造林树种之一，由于其生长速度快，养分需求量大，再加上不合理的经营措施，容易造成地力衰退，因此如何提高土壤有机质含量，保持土壤肥力对桉树人工林的可持续经营有着重要的作用。

本研究通过对炼山全垦、带垦和穴垦3种整地措施下的土壤有机质进行为期1.5 a的监测，分析不同整地措施下的尾巨桉(E. urophylla × E. grandis)幼林生长及土壤有机质含量的变化特征，筛选出既有利于保持地力，又有较好生长特征的整地措施，以期为桉树人工林的可持续经营发展提供借鉴。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广东湛江桉树人工林生态系统定位监测站。该站位于广东湛江遂溪县南方国家级林木种苗示范基地，地理位置为北纬 21°30′，东经111°38′，低丘地貌，最高海拔 220.8 m，最低海拔80 m，属北热带温润大区雷琼区北缘，为海洋性季风气候，年平均气温23.1℃，极端最低温1.4 ~ 3.6℃，极端最高温度为38.1℃，年降雨量在1 500 mm以上，5—9月的降雨量占全年的85.5%，年平均相对湿度80.4%[7]。地貌沿着纵线中央高，东西两边低，南北两端高而中间低，地形多为台地，相对高度不超过10 m。成土母质北部为砂页岩，中部为前海沉积物，南部为玄武岩，土壤类型主要有浅海沉积物砖红壤和玄武岩砖红壤，其次为砂页岩红壤、花岗岩砖红壤[8]，有机质含量在1%以上，pH 4.5 ~ 5.3。土壤肥力中等，气候适合桉树的生长。

1.2 试验材料及试验造林

试验林植被、土壤类型等立地条件基本一致，采用炼山全垦、带垦和穴垦3种不同整地方式整地后造林，每个处理为0.67 hm2。2012年7月造林，试验林为尾巨桉(DH32-29无性系，组培网袋苗)纯林，株行距为1.5 m × 4 m。调查时间自造林后2个月持续至1.5 a。造林后7 d追施100 g尿素，造林4个月后追施桉树专用肥1次，施肥量300 g·株-1。

整地方式具体如下：

(1) 炼山全垦：对试验地树根进行刨挖，将采伐剩余物以及杂灌焚烧，然后进行机械全面深耕，最后水平带开沟造林(宽40 cm × 深30 cm)。

(2) 带垦：保留树头、采伐剩余物及杂灌，利用机械按照种植行进行带垦(40 cm × 30 cm)。开沟前做适当除杂，但不移除。

(3) 穴垦：保留树头、采伐剩余物及杂灌，只在营林时进行人工挖穴种植(40 cm × 40 cm × 30 cm)；挖穴前做适当除杂，但不移除。

1.3 调查方法

自造林后 2个月开始，在 3种整地林地各设20 m × 20 m调查样地，每处理各3个，对样地林木每木检尺，测量地径、树高；每2个月测定1次，持续时间为1.5 a。同时在每个样地内随机挖3个土壤剖面，分别在1 ~ 10 cm、10 ~ 20 cm、20 ~ 30 cm、30 ~ 40 cm、40 ~ 60 cm、60 ~ 80 cm的土层中取土样，在实验室晾干，磨成0.149 mm粒径土壤，利用高温外热重铬酸钾氧化—容量法测定其有机质含量。

1.4 数据处理

数据采用Excel软件和SPSS 13.0软件对各试验数据进行方差分析、邓肯多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同整地措施下尾巨桉幼林生长特征

整地在一定程度上通过改变土壤微环境进而影响林木生长[9]。由图1可知，尾巨桉2月生时其穴垦措施下的林分平均地径显著小于其他2种整地措施(P＜0.05)，仅为1.03 cm；到4月生和8月生时，炼山全垦与穴垦差异不显著，但均与带垦差异极显著(P＜0.01)，带垦措施下林分平均地径均最大，分别达到2.49 cm和3.60 cm；10月生时，带垦与穴垦林分平均地径差异不显著，炼山全垦的显著大于带垦的(P＜0.05)；12月生时3种整地措施下林分地径差异不显著；14月生、16月生、18月生时，炼山全垦与带垦的林分平均地径差异均不显著，但二者均极显著大于穴垦(P＜0.01)。

图1 不同整地方式尾巨桉幼林地径分布特征

经统计，造林时尾巨桉幼苗苗高无显著性差异，但由表1可知，2月生炼山全垦苗高极显著大于穴垦和带垦(P＜0.01)，二者相差0.94 m，而穴垦与带垦差异性不显著；在4月生和8月生带垦与炼山全垦树高差异性不显著，但均与穴垦的差异性达到了显著性水平(P＜0.05)；10月生、12月生、14月生、16月生均表现出相同的变化规律：炼山全垦处理的平均树高极显著大于穴垦和带垦(P＜0.01)，而穴垦与带垦间的差异不显著。18月生的尾巨桉幼林树高在3种处理间的差异性均达到了极显著的水平(P＜0.01)，且炼山全垦(9.25 m)＞带垦(8.55 m)＞穴垦(8.06 m)。总的来看，尾巨桉幼林期树高的生长随着整地强度的提高，树高的生长也显著地提高，即炼山全垦＞带垦＞穴垦。

表1 不同整地方式尾巨桉幼林树高生长特征 m

图2 不同整地方式下尾巨桉幼林林分蓄积量动态变化

林分蓄积量一直是林业生产单位最为关注的测树指标[10-11]。由计算可得：2月生与16月生蓄积量炼山全垦与带垦极显著大于穴垦(P＜0.01)，炼山全垦与带垦差异不显著；4月生带垦显著大于炼山全垦与穴垦(P＜0.05)，8月生炼山全垦与另外两种处理均差异不显著，但带垦显著高于穴垦(P＜0.05)；10月生、12月生、14月生带垦与穴垦差异不显著，但均显著小于炼山全垦(P＜0.05)，18月生3种处理间都达到了极显著的差异，炼山全垦(37.07 m3·hm-2)＞带垦(33.59 m3·hm-2)＞穴垦(23.49 m3·hm-2)。从总体来看，3种整地措施下的林分蓄积量与林分的平均地径、平均树高有着相似的变化规律：炼山全垦＞带垦＞穴垦。由此可见，在幼林时期，随着整地规格的增加，桉树幼林早期立地条件的改善依次增大，且这种整地引起的早期肥力激发效应对林木生长有着明显的促进作用。至于这种整地方式对桉树生长的促进效应能够持续多久，还有待于进一步的观测和研究。

2.2 不同整地措施下尾巨桉幼林土壤有机质变化特征

对尾巨桉人工林3种不同整地措施下的土壤进行有机质调查(表2)，结果表明：随着土层的加深，土壤有机质显著减少；炼山全垦整地后比整地前10 ~ 30 cm土层有机质有所增加，其中10 ~ 20 cm差异达到显著水平(P＜0.05)，其他土层有机质含量均有所下降，其中30 ~ 80 cm土层有机质极显著降低(P＜0.01)。而带垦与穴垦基本未对林地土壤造成干扰。由此可见炼山全垦整地可以提高10 ~ 30 cm的有机质含量，但表层和其他土层以及有机质总量均有所降低。1 a后，3种整地措施间土壤有机质除60 ~ 80 cm外各土层差异均未达到显著水平，但均较整地前显著性降低。1.5 a时，各土层有机质含量，炼山全垦均极显著大于穴垦与带垦(P＜0.01)，在10 ~ 20 cm和40 ~ 60 cm处，穴垦与带垦间差异不显著，其他土层差异性均达到极显著水平(P＜0.01)，大小顺序为：带垦＞穴垦，1.5 a时0 ~ 80 cm平均土壤有机质含量为炼山全垦(23.04 g·kg-1)＞带垦(18.28 g·kg-1)＞穴垦(16.36 g·kg-1)。

表2 不同整地措施下的土壤有机质含量 g·kg-1

3 结论与讨论

本研究通过对3种不同整地措施下的尾巨桉幼林各生长指标进行调查，结果显示：炼山全垦、带垦在整地初期所带来的土壤肥力激发效应可明显促进桉树幼林生长和提高林分蓄积量。综合1.5 a的调查结果，炼山全垦和带垦的平均地径极显著优于穴垦(P＜0.01)，炼山全垦与带垦之间的差异随时间增加而越来越小且不显著。炼山全垦的树高极显著优于穴垦与带垦，穴垦与带垦间差异性不显著，只有1.5年生时达到了极显著水平，大小排序为：炼山全垦＞带垦＞穴垦，林分的蓄积量也有着相同规律。这与其他很多树种如马尾松(Pinus massoniana)[12]、北美红杉(Sequoia sempervirens)[13]、火炬松(P. taeda)[14]等研究的结果相似。

土壤有机质含量在炼山全垦整地后，表层土壤下10 ~ 20 cm及20 ~ 30 cm均有不同程度的增大，这是由于通过翻耕使得表层土壤下移造成的；而其他土层均有不同程度的减小。说明炼山全垦可造成有机质和大量元素的部分流失；而带垦与穴垦基本在整地前后未对土壤造成干扰，因此土壤有机质含量未发生大的变化。造林后1 a，3种处理间的差异不显著，但造林后1.5 a发现炼山全垦有机质含量极显著高于带垦和穴垦，其次为带垦，穴垦最低。说明较高的整地规格，对桉树人工林早期土壤有机质的增加有利，造成以上结果的原因可能是：整地使得土壤变得疏松、土壤的蓄水量、透水性、透气性都增加，CO2和O2交换加快，微生物的活动加强，加快枯落物的分解，有利于有机质的增加[15]。从目前调查结果来看，随着整地规格的提高，尾巨桉幼林生长指标均有不同程度的改善，也越有利于有机质含量的增加，至于哪种整地措施最理想，还需结合林下物种多样性、水土保持情况、土壤养分、保存率、经济条件以及当地的实际情况等各种指标综合考虑。

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Tree Grow th and Soil Organic M atter Characteristics Under Different Soil Preparation M ethods in Young Eucalyptus urophylla × E. grandis Stands

WANG Zhi-chao, DU A-peng, CHEN Shao-xiong
(China Eucalypt Research Centre, Zhanjiang 524022, Guangdong, China)

Investigations of the stand grow th of Eucalyptus urophylla × E. grandis, and soil organic matter content, under different site preparation methods showed that average tree diameters on sites that were prepared by full reclamation site preparation and furrow cultivation were significantly better than site preparation involving just hole digging. There were no significant differences in grow th between site preparation methods of full reclamation and furrow cultivation. The average tree height on sites prepared by full reclamation was significantly better than that on sites w ith furrow cultivation and just hole digging. The stand volumes followed the rule: full reclamation > furrow cultivation > hole digging. After site preparation by full reclamation, soil organic matter in surface soil at depths of 10 ~ 20 cm or 20 ~ 30 cm all increased by varying degrees. The soil organic matter contents in 1 year had no significant difference between the three methods of site preparation. But in one and a half year the soil organic matter content of full reclamation was significantly superior to both furrow cultivation and hole digging. Tree grow th and soil organic matter content follow ing site preparation of full reclamation showed large advantages over the other two methods of site preparation.

Eucalyptus urophylla × E. grandis; site preparation methods; soil; organic matter

S725.4

A

2014-08-11

广东林业科技创新专项(2011KJCX019)；林业科技创新平台运行补助项目－广东湛江桉树生态系统定位观测研究站(2014-LYPT-DW-027)

王志超(1988— )，男，硕士，助理工程师，主要从事森林可持续经营研究