广西典型土壤上不同林分的土壤肥力分析与综合评价

2014-12-22刘永贤熊柳梅韦彩会谭宏伟杨尚东农梦玲黄国勤赵其国

生态学报 2014年18期

刘永贤，熊柳梅，，韦彩会，谭宏伟，* ，杨尚东，农梦玲，曾艳，黄国勤，赵其国

(1．广西农业科学院农业资源与环境研究所，农业部植物营养与肥料重点实验室南方特作营养与施肥科学观测试验站，南宁 530007;

2．广西大学，南宁 530005;3．江西农业大学，南昌 330045;4．中国科学院南京土壤研究所，南京 210008)

保持和提高土壤质量是实现林业可持续发展的前提，森林土壤肥力是植被和土壤相互作用的结果，林木生长必须从土壤中吸取养分，而又以凋落物的形式归还土壤大量的有机物质，从而影响林下土壤的肥力状况。不同林分凋落量和凋落物的性质不同，养分的归还量也就不同，对林下土壤肥力的影响也各有差异［1-5］。薛立等研究表明，树种凋落物的数量、化学成分和分解速率不同，导致不同林分土壤养分差异较大。前人对于人工林、混交林、自然林等不同植被对土壤的理化性质和肥力的研究已见较多报道［6-12］，认为森林土壤质量评价指标应包含土壤的物理、化学和生物学性质，其中，常用的化学指标有土壤有机质、pH值、N、P、K全量及其有效量和阳离子交换量等，这些因子既能很好地反应土壤肥沃程度、稳定性较高且易于调查和测定，在近自然经营的土壤调查中常被采用［13］。本文通过对广西3种典型类型土壤上种植不同林种后土壤有机质、pH值、N、P、K全量及其有效含量和阳离子交换量这些肥力指标的变化情况并进行了土壤肥力的综合评价，旨在探讨不同林分对广西3种类型土壤肥力的影响状况，为广西区不同类型土壤营造适宜林种提供理论依据。

1 材料与方法

1．1 试验地概况

山地黄壤试验地位于广西百色田林县地处东经105 °27'— 106 °15'，北纬 23 °58'— 24 °41'，属南亚热带季风气候区，年平均气温16—21℃，平均降雨量1204mm;赤红壤位于南宁横县六景道庄(22°89'N，108°81'E)，属南亚热带季风气候区，年平均气温21．4℃，平均降雨量1415．4mm;棕色石灰性土位于河池大化县七百弄乡。属亚热带季风气候区，年均气温17．4—19．6℃，年降雨量1500—1600mm。

1．2 样品采集

土壤样品于2011年4月24日采集，采集地点海拔均为200m。分别取自山地黄壤、赤红壤、棕色石灰性土不同林分土壤样品，在山地黄壤上分别采集松木林、青冈木自然林、种植8年的西南桦林、新植的西南桦林4种林分土壤样品;棕色石灰性土上分别采集枇杷林、竹林、任豆林、银合欢4种林分土壤样品;而在赤红壤上则分别采集了马尾松针阔叶自然林、和未炼山连栽第2代的速生桉林2种林分土壤样品，以上3种土壤类型不同林分下土壤样品的采集是在每个样地选择有代表性的土壤调查地段，各挖取3个土壤剖面取0—30cm土层样品，充分混匀后，带回实验室经自然风干、磨碎、过筛等处理后，用于pH值、有机质、氮、磷、钾、CEC等土壤理化性质的测定。

1．3 测定方法

土壤pH值采用PHS-3C型精密酸度计测定;有机质用重铬酸钾容量法测定;全氮用半微量凯氏法测定;用氢氧化钠碱熔法将土壤样品熔融后提取待测液，钼蓝比色法测定全P，火焰光度计测全K;用0.5mol/L碳酸氢钠提取土壤样品后，用钼蓝比色法测定速效P;用1mol/L的中性醋酸钠提取土壤样品后，用火焰光度计测速效K［14］。土壤综合肥力的评价方法参考广西土壤肥料工作站主编的《广西土壤》［15］。

1．4 数据分析方法

数据处理采用Excel2003进行，用SPSS14．0统计软件对试验数据进行多重比较及显著性分析。

2 结果与分析

2．1 不同类型土壤理化性状差异

分析测定了3种不同类型土壤即山地黄壤(百色田林)、赤红壤(南宁横县)、棕色石灰性土(河池七百弄)0—30cm土层的土壤理化性状。由表1可见，3种类型土壤除速效钾没有显著差异外，其他8项指标均存在显著或极显著差异，从全量养分状况看含量最丰富的是棕色石灰性土，其次为赤红壤，山地黄壤最差，这可能与山地黄壤成土母质及长期的淋溶作用有关;另外由表1还可看出赤红壤的速效磷含量显著低于山地黄壤和棕色石灰性土壤，这是由于其强酸性质导致土壤中的磷被大量吸附及固定有关。

表1 不同类型土壤理化性状Table1 physical-chem ical properties for different types of soil

4．2 不同林分土壤理化性状特征

因为不同类型土壤在不同气候、不同母质条件下发育产生，其土壤理化性状存在先天差异，因此探讨在相同条件下，同种类型土壤种植不同林分引起0—30cm土层的土壤理化性状的变化情况(表2)，对于不同类型土壤发展适宜的林分才具有实际指导意义。

表2 不同林分土壤理化性状Table 2 physical-chem ical properties of soil under diferent stands

山地黄壤上松木林、青冈木自然林、种植8a的西南桦林、新植的西南桦林4种不同林分土壤除全钾存在极显著差异外，其他8个养分测定指标的差异均不显著。松木林与成年西南桦林全氮、全磷、速效磷及速效钾与自然林相近，而有机质含量分别是自然林的2．55和3．16倍，土壤有机质作为指示土壤肥力的重要指标，其含量的高低直接影响土壤的理化性状和土壤生物活动的状况，因此松木林和成年桦林均能提高山地黄壤的肥力状况，可以作为该类型土壤着重发展林种，都是CEC比自然林的稍低;新植西南桦林的pH、全钾、速效钾及速效磷稍比自然林和成年林的高，这可能与人为经营活动(施肥、抚育、垦复等措施)有关。

棕色石灰性土壤的枇杷林、竹林、任豆林、银合欢4种林分间土壤理化性状差异较大，其中枇杷林的pH明显比另外3种林分的低;而任豆林的有机质、全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾和CEC含量均为最高，说明棕色石灰性土种植任豆林能保持和改善土壤肥力，对于保持和提高土壤质量是实现林业可持续发展的具有重要作用，而在4种林分中，枇杷林的生长是否对土壤pH有较大影响和如何影响，仍有待进一步探讨研究。

赤红壤上种植2代的速生桉林除碱解氮明显比马尾松针阔叶自然林的低外，其他养分指标差异都不明显，相反桉林的有机质、全氮、全钾、速效钾都略高于自然林，说明种植第2代速生桉林不会引起土壤理化性状的恶化。

以上3种不同类型土壤上种植不同林种后，土壤的理化性状各有异同，因此选择合适的林种进行林地耕种，对于保护林坡地的土壤肥力以及因地制宜发展合适的林种是很有必要的。

4．4 不同林分土壤综合肥力评价

根据广西土壤林荒地土壤质量评价方法及划分等级，选用宜种性、土体厚度、坡度、土壤 pH、有机质、全氮、全磷、全钾、阳离子交换量等8个指标对3种土壤类型上调查的9种林分土壤质量进行综合评价，结果如表4。山地黄壤的3种林分均处于第三级，其中自然林＞松林＞西南桦林，这可能山地土壤的土体厚度薄，只有40—60cm，这也成了该类型土壤上植物生长的主要限制因素。棕色石灰性土4种林分土壤的综合评价是任豆林≈竹林＞枇杷林≈银合欢。而赤红壤的2种林分土壤质量是所有林分土壤综合质量最高的，都处于二级水平。相较于种植前的土壤养分状况有所改善，因此在不同土壤上选择适宜的林分种植，对于改善土壤理化性状，保护和提高林坡地的土壤质量是非常必要的。

表3 不同林分的土壤综合肥力等级Table 3 Integrated soil fertility level under different stands

3 结论与讨论

3种类型土壤，在林耕前从全量养分状况看含量最丰富的是棕色石灰性土，其次为赤红壤，山地黄壤最差。分别种植不同林分后，赤红壤土壤肥力状况得到改善，其综合评价得分最高，棕色石灰性土次之，山地黄壤依然最差。

试验结果还表明，在山地黄壤上种植松木林较西南桦林好;而在棕色石灰性土壤上种植竹林和任豆林相对强于银合欢及枇杷林;这可能与不同林分凋落物及凋落量的不同有关，具体的影响机制有待进一步研究探明。而赤红壤上连栽桉林对林下土壤理化性质影响不大，这与稳远光等的试验结果一致，主要原因可能与桉林栽培方式及施肥有关［8］。

本研究说明种植不同林分对同类型土壤理化性质影响各异，这与前人研究结果一致［3-5］。因此建议在营造人工林或改造现存的人工林时，按照不同的土壤类型引入本土的适宜林种，为有效保持并改善林下土壤质量，实现土壤养分的良性循环，保证森林土壤资源的可持续利用。

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