福建北部引种邓恩桉对土壤综合肥力的影响

毛昌华

(福建省南平市建阳区林业局，福建 南平 350784)

福建北部引种邓恩桉对土壤综合肥力的影响

毛昌华

(福建省南平市建阳区林业局，福建 南平 350784)

为研究在福建北部高纬度区引种邓恩桉对土壤综合肥力的影响，以闽北建阳市引种的邓恩桉为研究对象，比较了由土壤养分各指标进行综合分析所得的土壤综合肥力值，结果表明：邓恩桉人工林土壤综合肥力指标值为0.669，土壤肥力等级为第Ⅱ级，土壤肥力状况良好；杉木人工林和马尾松人工林土壤综合肥力值分别为0.511和0.406，土壤肥力等级均处于第Ⅲ级，土壤肥力状况一般。此外，邓恩桉人工林相对于造林前其土壤综合肥力值显著上升。

高纬度区；邓恩桉；土壤综合肥力

土壤肥力是生产力的基础[1]，亦是植物生长发育的重要基础，从营养与环境条件考虑，土壤肥力成为其供应并协调植物生长繁殖的能力。长期以来，人们常以土壤理化性质来衡量土壤肥力的高低，这很难从综合水平上评价土壤肥力，因土壤肥力是土壤多种性质的综合反映，在分析土壤肥力时须把土壤看成一个完整的整体[2]。

邓恩桉(Eucalyptus dunnii)在分类上属桃金娘科桉树属的双蒴盖亚属(subgenus Synphyomyrtus)、蓝桉组(section Maidenaria)多枝桉系(series Viminales)，形态特征类似柳桉(E.saligna)、巨桉(E.grandis)[3]。邓恩桉树体中等偏大，树干通直，分枝大而浓密，成熟植株树高可达50 m，枝下高一般在30 ~ 35 m之间，气干木材密度约800 kg·m−3。其木材心材呈淡棕红色，边材的颜色和心材差异不明显。木质粗细中等而均匀，纹理直，纤维性能好，制浆得率高，是优良的浆纸材树种之一，现为我国南方地区工业原料林基地较常用的造林树种之一[4-6]。

为探讨在福建北部高纬度区引种邓恩桉对土壤综合肥力的影响，本文以建阳市邓恩桉为研究对象，根据土壤各营养指标建立对应的隶属度函数，计算各项指标的权重值进而得出土壤综合肥力的综合评价方法，以此对土壤的肥力水平进行评估。

1 材料与方法

1.1 研究区概况与指标选择

研究区域为福建建阳市，属中亚热带季风湿润气候区，气候温和，雨量充沛，四季分明，夏长秋短，秋冬多雾。年平均温度18.1℃，绝对最低气温为−8.7℃[7]。试验林分位于建阳市徐市镇回瑶村103林班08大班050小班和宸前村116林班06大班090小班与03大班030小班，其中回瑶村050小班主要林分为邓恩桉纯林和邓恩桉—杉木(Cunninghamia lanceolata)混交林、宸前村090小班为杉木纯林、宸前村030小班为马尾松(Pinus massoniana)纯林，各林分立地因子见表1。对邓恩桉的抚育技术措施为：造林前为杉木林分，2004年春季进行全面劈草、炼山、清杂，株行距2 m × 3 m，挖明穴，穴规格40 cm × 30 cm × 30 cm，初植密度为1650株·hm-2。2004年7月进行造林，造林前穴内施钙镁磷基肥0.25 kg后回表土，邓恩桉苗高为10 ~ 16 cm的容器苗，造林时苗木营养袋土用趋避剂浸湿，以防止白蚁，驱避剂不能沾到苗木叶子，栽植苗木的穴面周围撒25 g呋喃丹，防止地老虎、鼠害、野兔破坏。当年9月全面锄草1次，锄草结束后，在苗木上方挖月牙型沟，施某品种桉树专用肥0.25 kg，肥料入沟后复土，11月份进行第二次全面锄草抚育，第二、第三年抚育措施与第一年相同。

表1 各样地立地因子

在4个不同试验林分内各设置5个样地，共设20个样地，在设置好的20 m × 20 m的各个样地内，每个样地选取有代表性的3株树，在每株树下距离树根约30 cm处取相对称的两个土壤剖面，并对剖面进行分层取样，分别取0 ~ 20 cm、20 ~ 40 cm处土样，去除须根后分别装入标记好的自封袋带回实验室风干后将同一样地同一土层的土壤混合均匀后用于土壤化学指标的测定，同时对每个土壤剖面用环刀取样并标记，用于土壤物理性质的测定。测定时每个指标重复3次，取平均值。根据研究目的和土壤对林木的影响[8]，选取并测定了土壤有机质、全氮、水解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、含水量、孔隙度、容重10个指标。考虑到土壤中元素和土壤肥力的关系，选取较多的土壤元素来表现土壤肥力，因此选择了大量元素和微量元素来综合分析土壤肥力。

1.2 土壤综合肥力评价方法

国内专家学者对土壤综合肥力也做了不少研究，提出了评价土壤综合肥力的一些方法[9-10]，对土壤综合肥力数值化也有相关研究[11-13]。但对土壤综合肥力评价指标的选择、各指标权重的确定并没有统一的标准，得出的结论具有主观性、随意性[14]。

1.2.1 评价指标的处理

每项土壤元素值对土壤肥力影响不同，且测定值的单位也不相同，因此在计算土壤综合肥力时不能将各项指标值简单相加，必须经过一定的数学处理，其方法为：给土壤各营养指标建立对应的隶属函数，求出隶属度值，以此代表土壤肥力各指标值。因土壤各营养元素对林木影响均呈“S”型，故隶属度函数采用“S”型曲线所代表的函数来表示(图1)[15]。

图1 S型曲线的折线型

相对应的隶属度函数为：

根据张华等[16]研究，不同土壤肥力指标对不同树种和不同土壤影响有所不同。根据本文研究对象，可确定曲线中转折点的对应值(表2)。据此所计算出的各项肥力指标隶属度值范围波动在0.1 ~ 1.0，该值反映出各项肥力的隶属程度，具体表现为：最大值1.0指示土壤肥力为最良好状态，且完全适宜作物的生长繁殖，最小值0.1则指示土壤肥力严重缺乏，而各项参数指标间的量纲差异由此消除。

表2 S型隶属度函数曲线转折点取值

1.2.2 单项指标权重的确定

根据各项肥力因素(指标)对影响土壤整体肥力作用的不同影响(即各指标对土壤肥力的贡献大小不一致)，赋予各项指标一定的权重值。而土壤肥力综合评价中的一个关键问题在于权重系数的确定，为避免人为主观因素带来的精度影响，应根据土壤肥力自身的内在联系作出相应的选择。土壤肥力各要素也是相互作用并相互影响着，它们之间所存在某种协同友好关系，使其在土壤中结合成为一个有机整体，肥力要素中任意两因子之间的关联性必将随着到其他因素变化的而发生相应的改变，故要分别研究各个因子之间的相关关系，则须固定甚至排除其他因素带来的影响由此求得每一因子对土壤肥

力实际贡献率的大小，同时这也是净相关(或偏相关、纯相关)分析所要解决的关键所在。因此在土壤肥力研究方面，各单项肥力指标权重系数均可由其自身的净相关系数来确定，具体计算程序如下：①求得单项肥力指标间的相关系数，并建立各项肥力指标的相关系数矩阵R；②根据相关系数矩阵求出其逆矩阵R-1；③根据逆矩阵中的相关元素值测算偏相关系数rij；④计算各个因子与其他因子之间偏相关系数的平均值(Ri)，该均值占整体肥力指标偏相关系数平均值之和(∑Ri)所转化成的百分率为该单项肥力指标所表征土壤肥力中的自身贡献率，同理可得出各项肥力指标的权重值(Wi)。

1.2.3 土壤综合肥力的计算

在相互交叉的同类指标中运用加乘法则进行加法合成，由此计算出土壤肥力的综合性指标值IFI(Integrated Fertility Index)。计算公式为[17]：

式中，Wi和Ni分别表示第i种养分指标的权重系数与隶属度值f(x)。

1.3 数据处理

利用word 2007和excel 2007软件整理数据，用SPSS13.0软件对数据进行分析。

2 结果与分析

2.1 不同林分造林前后土壤肥力因子变化

由表3可知，在邓恩桉林分中，土壤有机质、全氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾、容重含量在造林后均有所增加，其他含量有所下降；在邓恩桉—杉木混交林中，土壤有机质、全氮、水解氮、全磷、全钾、速效钾、含水量、容重在造林后有所增加，其他含量略有下降；在杉木林分中，土壤全磷、有效磷、速效钾、容重略有上升，有机质、全氮、水解氮、全钾、含水量、孔隙度有所下降；在马尾松林分中，只有土壤容重有所上升，其他含量均有所下降。

表3 不同林分造林前后土壤肥力因子

2.2 不同林分造林前后土壤综合肥力

利用土壤各肥力因子间的相关性系数可计算出土壤中各肥力因子的权重值(表4)，由于土壤容重与其他肥力因子相关性系数不显著，故在计算权重值时未把土壤容重计算在内。然后再应用隶属度函数计算各指标隶属度值，对各指标值进行转换处理，使其指标值在0.1 ~ 1.0之间，因此最终得出的综合性指标值亦波动于0.1 ~ 1.0之间。按一定标准将计算出的土壤肥力综合指标值IFI划分土壤肥力等级[18]。本研究中根据研究地区的具体概况，可将土壤肥力综合指标划分5个等级，即第Ⅰ级，土壤肥力综合指标值IFI为[0.8，1.0]，表征土壤肥力最高；第Ⅱ级，IFI为[0.6，0.8]，表征土壤肥力较高；第Ⅲ级，IFI为[0.4，0.6]，表征土壤肥力一般；第Ⅳ级，IFI为[0.2，0.4]，表征土壤肥力较低；表征土壤肥力最低的第Ⅴ级，其IFI在[0，0.2]之间。根据不同林分造林前后各土壤肥力因子平均值(表3)，再结合隶属度函数，即可得出不同林分造林前后各土壤肥力因子隶属度值(表5)。

表4 不同林分土壤各肥力因子权重值

表5 不同林分造林前后土壤肥力因子隶属度值

根据计算造林前后邓恩桉人工林、邓恩桉—杉木混交林、杉木人工林、马尾松人工林土壤综合肥力指标(表6)。从表中可以看出，邓恩桉人工林土壤综合肥力指标处于第Ⅱ级，和造林前相比增长11.13%，F=10.74>4.76，差异显著；邓恩桉—杉木混交林土壤综合肥力处于第Ⅰ级，比造林前的第Ⅱ级增长12.30%，F=91.60>5.14，差异极显著；杉木人工林土壤综合肥力和造林前相比变化不大，都处于第Ⅲ级；马尾松人工林和造林前相比土壤综合肥力有所下降。本研究结果表明，营造邓恩桉和邓恩桉混交林可有效提高土壤的综合肥力。4种林分相比，邓恩桉—杉木混交林IFI值最大，表示土壤肥力最高，邓恩桉人工林IFI值次之，土壤肥力较高，杉木和马尾松人工林IFI值较小，土壤肥力一般。4种林分土壤综合肥力差异显著，这主要是由造林后林分自身发展变化所导致，此外，造林前的肥力差异也是一部分原因。

表6 不同林分造林前后土壤综合肥力比较

3 结论与讨论

根据土壤综合肥力分析方法，选择了对林木生长影响较大的土壤有机质、含水量、孔隙度、容重、全氮、水解氮、全磷、有效磷、全钾、速效钾10个指标来表示土壤的综合肥力值。对这10个指标进行相应的数学处理后，再根据建立的隶属度函数确定各个指标的隶属度值，最终计算出土壤综合肥力。根据计算结果，邓恩桉人工林土壤综合肥力指标值为0.669，土壤肥力等级为第Ⅱ级，土壤肥力状况良好；杉木人工林和马尾松人工林土壤综合肥力值分别为0.511和0.406，土壤肥力等级都处于第Ⅲ级，土壤肥力状况一般；邓恩桉—杉木混交林土壤综合肥力值为0.849，土壤肥力等级为第Ⅰ级，土壤肥力状况极好。在4种林分中，邓恩桉人工林和邓恩桉—杉木混交林相对于造林前土壤综合肥力值均有显著上升，这可能与邓恩桉林分凋落物有关，说明营造邓恩桉或邓恩桉和其他树种的混交林可以提高土壤综合肥力，对林木生长有利。

在计算土壤综合肥力时，指标的选取会影响到最终综合肥力值，不同的学者对指标的选择都不尽相同[19-20]，本文选取了土壤中含量较多的元素来作为评价土壤综合肥力的指标。对于土壤中的微量金属元素如铁、镁、铜、铝等，没有选择作为评价指标，原因是根据选择样地的土壤测定，土壤中的微量金属元素含量极少，对林木生长影响不及大量元素显著。土壤各指标隶属度函数曲线折点值的选取直接影响土壤综合肥力值，本文是根据土壤中各指标的实测值进行综合分析后选取的折点值。

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Evaluation Research of Introduction Eucalyptus dunnii in Northern Fujian on Soil Comprehensive Fertility

MAO Chang-hua
(Jianyang Forestry Bureau, Nanping 350784, Fujian, China)

To research the soil comprehensive fertility effect of introduction Eucalyptus dunnii which distributed in northern high latitude areas of Fujian on standing forest, introduction Eucalyptus dunnii in Fujian, Jianyang was taken as the research object, then this comprehensive fertility value could be obtained by comprehensively analyzing each indicator of soil fertility. The result showed: Soil comprehensive fertility indicator of Eucalyptus dunnii plantation was 0.669 with subsection II level of soil fertility grade, so the soil fertility status was good. Then soil comprehensive fertility indicator of Cunninghamia lanceolata plantation and Pinus massoniana plantation which had a subsection III level of soil fertility grade were 0.511 and 0.406. Thus their soil fertility statuses were general. In addition, compared with afforestation before, soil comprehensive fertility value of Eucalyptus dunnii plantation had increased significantly.

high latitude areas; Eucalyptus dunnii; soil comprehensive fertility

S714.8

：A

福建省教育厅科学项目（JA05228）

毛昌华(1972― ),男，工程师，主要从事森林资源管理工作.E-mail:jyzyz@163.com