杉木人工林施肥研究进展及建议

2018-11-30李富洲罗东升陈美丽邓毅晖卢宗军陈述琳

绿色科技 2018年15期

周通，孙玮，李富洲，罗东升，陈美丽，邓毅晖，卢宗军，陈述琳

(柳州市林业科学研究所，广西柳州 545300)

1 引言

良种良法是营建人工速生丰产用材林的关键，要真正达到速生丰产，除使用优良的种质材料外，科学的营林措施同样很重要。施肥是重要的营林措施之一，适时合理施肥，及时补充林木生长所需的各种养分元素，对林木生长可起到重要的促进作用。要做到科学合理施肥，林木的营养诊断显得尤为重要，它是指导林木施肥的重要手段和依据。只有通过营养诊断，才能客观地掌握林木在不同时期、不同林地条件下营养状况的丰缺情况，并根据营养诊断的结果制订出具体的施肥方案和措施，避免施肥的盲目性和随意性。

杉木(Cunninghamialanceolata)是我国南方最重要的速生用材树种，也是我国现有人工林中面积和蓄积最多的树种，开展杉木人工林营养诊断和施肥研究意义深远。就我国杉木产区而言，长期以来，杉木生产只注重木材的收获而不注重林地的培肥养护，木材采伐活动从森林土壤中带走的大量养分，多茬连作后，森林土壤肥力衰退，单位蓄积量大幅下降。近年来，杉木人工林施肥日渐引起人们的重视，但普遍忽视必要的营养诊断，加上我国研制和生产杉木专用肥的发展速度缓慢，市场供应缺乏，杉木施肥普遍还停留在简单的施用农用化肥，施肥补充的仅是单一的氮、磷、钾3大元素，其他林木生长所必需的中、微量元素以及有机营养得不到均衡施放或补充，施肥的增效作用不明显或根本不起作用。当前，林业发展已经进入到以生态建设为主体的新的历史时期，为保确保杉木生产真正达到速生丰产和森林土壤的长效利用，开展杉木施肥营养诊断，科学指导和探索研究新的施肥技术已是林业工作者关注的新课题。

2 杉木人工林营养诊断及施肥研究进展

2.1 杉木人工林营养诊断研究

林木营养诊断是研究林木自身营养状况与林分土壤所持各种营养物质之间相互关联和影响的一项技术，是预测、判定施肥和评估施肥效果的一种方法。指导林地施肥的营养诊断，通常包括土壤分析、植物组织分析和田间试验3个部分[1]。植物组织营养诊断由于与林业生产特点更相吻合而备受林业工作者关注[2]。目前应用的方法主要有综合营养诊断施肥法(Detroit Radio Inform ation Service ，简称DRIS法)、临界浓度值法、矢量分析法(Vector Analysis)。通过对植物叶片的营养诊断研究，可以找出有关营养元素在植物体中的亏缺、适宜和过量的指标值，从而为植物各种缺素症的预测、发生缺素症的矫正和合理施肥提供依据[3]。

我国林木营养诊断研究起步较晚，20世纪90年代后才有相关报道[4]，但针对杉木人工林营养诊断方面的研究颇少。早期范少辉等[5]通过杉木苗氮肥的盆栽试验，结合采用叶片营养诊断分析的“临界值”法和DRIS法，研究确定了杉木苗在不同月份叶全氮的营养诊断指标值和DRIS图，为大田育苗中杉木苗氮素营养诊断提供了重要的理论依据。近年来，牛宁[6]、李惠通等[7]以速生型杉木为试验材料，通过开展室内模拟不同的土壤养分条件，采用二次通用旋转设计的施肥方法，根据杉木生物量划分高、低产组，测定杉木植株不同器官的养分含量，利用DRIS营养诊断的图解法和指数法，研究结果确定了杉木适宜的施肥范围，并指出速生型杉木对钾肥的需求量较大，对磷肥的需求量次之，对氮肥的需求相对较弱，其他营养元素尚未涉及研究。杨承栋等[8]在丘陵立地条件下对杉木1代和2代幼龄林叶片营养元素含量与林木生长量进行相关性研究，结果表明：2代杉木幼龄林生长与N、P、Mg、Cu、Mn、Fe含量呈密切的正相关；1代杉木幼龄林生长与P、Mg、Cu、Mn、Fe含量呈正相关，但复相关系数数值偏低，也就是说1代杉木幼龄林在其生长过程中，营养元素的含量并没有达到明显制约1代杉木幼龄林的生长。

盛炜彤[9]于1997～2000年在福建南平、尤溪及江西分宜对杉木人工林不同发育阶段的土壤养分进行分析表明：在幼龄林阶段，有机养分及有效养分含量较高，中龄林时为最低，到成熟林时又有所回升。按照杉木人工林土壤养分诊断标准，幼龄林水解N在临界值之上，中龄林和近熟林则均在临界值之下，成熟林比中龄林稍高。杉木林不同发育阶段土壤性质变化与非根际的面上土壤稍有不同，根际土壤除K元素外，有机质、水解N、速效P幼龄阶段最高，到中龄阶段明显下降。

2.2 杉木人工林施肥试验研究

施肥的目的是改善林木营养状况，促进林木的生长，提高单位产量，同时通过施肥使森林土壤状况得到改善，提高土壤肥力。多年来，不少林业科研工作者在肥料选择、施肥量、施肥时间等方面对杉木施肥技术进行了研究，获得了宝贵的经验和成果。

肥料的种类、配比比例、施肥时间等对杉木生长量的影响有差异。农必昌等[10]通过对杉木连栽幼林进行不同配比的施肥试验及对土壤、针叶养分含量的监测研究表明：杉木造林后前3年连续每年4～5月份株施尿素20 g、钙镁磷50 g、氯化钾10 g(即3年每公顷总施肥量尿素180 kg、钙镁磷肥450 kg、氯化钾90 kg)为最佳最经济施肥配方；5年生杉平均树高7.13 m，平均胸径9.81 cm，为杉木连载幼林施肥提供了参考依据。唐明荣等[11]在硅质黄红壤上经不同施肥量及配比、不同施肥时间处理研究发现：杉木幼林单施氮肥和钾肥对杉木幼林生长无显著效应，施磷肥效应显著。造林当年及第3年各施钙镁磷肥50 g/株，与对照比较，杉木幼林地径、胸径、树高、蓄积分别增加15%、18%、53%。配比施肥效应以造林当年与第3年每株各施尿素30 g、钙镁磷肥100 g最佳，施肥时间以造林当年与第3年隔年施肥效果最佳。俞元春等[12]通过盆栽和野外山场试验表明：对杉木幼林(苗)施磷肥后2年内磷肥的利用率福建山场试验高于江苏下蜀黄土的盆栽试验，各施肥处理以磷酸铵最高；施用常规肥料对土壤微量元素供应也有一定作用，盆栽杉苗施用单一磷肥增加了苗木对有效铁和氮素的吸收，氮、磷肥共同施用(磷酸铵)增加了杉苗对钼的吸收，这表明磷的缺乏可能会诱导彩苗有效铁和氮素的不足，氮素的缺乏可能套诱导钼的亏缺。这在孙代珍对杉木新造幼林施肥方案优选研究的结果中也得到印证，并指出施钙镁磷作为基肥，对杉木生长能起到明显的促进作用[13]。黄红岩[14]对杉木施用含螯合态中微量元素(Ca、Mg、B、Zn等)型复合专用肥与通用型复合肥对比试验结果表明：专用肥与等有效养分量的通用型复合肥相比(基本等价投入)，施专用肥增产效果更为明显，而且长势旺盛，未成林地树高生长量平均可提高3.5%～9.6%，幼林树高、胸径平均可分别提高7.1%～27.3%和14.6%～22.9%；Ⅰ型专用肥(N∶P2O5∶K2O =12∶12∶6)较适合未成林地施用，Ⅱ型专用肥(N∶P2O5∶K2O =15∶9∶6)更适合幼林施用，适宜的施用量为450～600 g/株。

不同生长阶段的杉木需肥规律存在差异。郑德华[15]针对杉木幼林进行施肥试验研究表明：杉木造林后1～2年施肥效果不很明显，认为是由于林木生长缓慢，土壤供给的营养物质可满林木生长的需要；造林后3～4年施肥效果显著，认为是由于林木生长迅速，所需的营养物质多，而土壤供给有限，所以施肥效果显著。杉木幼林施肥N、P是主要因子，但单施N肥没有施肥效果，有时呈负增长效应，应提倡配合施用，理想的施肥量是每hm2施100 kg N、50 kg P，即单株施N 30 g、P 15 g左右。在某些缺K地区，可配合施K 50 kg/hm2。吴立潮等[16]对中亚热带黄红壤上中等立地条件，间伐后2700株/hm2的10年杉木中龄林的需肥规律、不同施肥配比对杉木径级分布的影响进行了研究，并比较了不同施肥配比的经济效益。结果表明：氮肥肥效最显著，单施N 200 kg/hm2，可增加蓄积量40.9 m3/hm2；磷肥肥效较明显，单施P2O5400 kg/hm2，可增加蓄积量31.0 m3/hm2；而单施钾肥肥效不明显。施肥效益以处理N2P2K为最优，即每hm2施200 kg N，200 kg P2O5，200 kg K2O，可增加蓄积49.1 m3/hm2。李贻铨等[17]对亚热带丘陵黄红壤区杉木中龄林间伐后4年施肥试验表明，施肥当年效应不明显，第2、第3年N肥效应极显著。在蓄积量和胸径增长上，P肥有效、K肥效应低。树高对施肥反应不明显。P、K肥单施效应低于N、N P 和N P K 肥。

平衡施肥是近几年提出的一项施肥技术，又称为测土配方施肥技术，就是综合运用林业施肥科技成果，根据苗木的需肥规律、土壤的供肥性能、肥料的效应，在有机肥与无机肥相结合的条件下，在育苗生产过程中，将氮肥、磷肥、钾肥和微肥按照适宜的用量和比例施入育苗地土壤中，以及采取相应的施肥技术方案，满足苗木均衡吸收各种养分、维持土壤肥力水平、减少养分流失和对环境的污染，达到高产、优质和高效的目的[18]。测土配方施肥最早应用于农业生产上，在林业上的应用相对较晚，由于林木生长周期长，加之自然环境因子较为复杂，林木测土配方施肥就成为一项庞大的系统工程[19]。刘跃钧等[20]对杉木大径材采用测土配方平衡施肥技术研究表明：与不施肥相比，测土施肥处理有效促进了土壤碱解氮、有效磷、速效钾的积累，改善了土壤肥力水平，两年带来的平均胸径增加量为1.03 cm，有效增加了林木的生长。

袋控施肥近年来在林业生产上的应用已有所报道。袋控肥是未来新型肥料发展的趋势，具有传统肥料无法比拟的特点，如养分释放缓慢、养分释放速率与作物生长的需求同步等[21]。黄金华通过3年的杉木袋控施肥试验研究表明：相比常规施肥，袋控施肥对提高杉木早期生长量和林地土壤肥力上的效果较好，其中又以6孔袋控处理效果最好[22]；可使养分更有效地持续释放，有效提高杉木人工林的蓄积量[23]。

3 杉木人工林施肥研究现状浅析及建议

从众多研究的结果看，杉木人工林施肥是有很大促进作用的，虽然研究的结果不尽一致，但也有很多共性的地方，如普遍认为施用N、P肥效果较好，N、P肥或N、P、K肥配合施用优于单独施用N、P、K肥；施用含螯合态中微量元素(Ca、Mg、B、Zn等)型复合专用肥比通用型复合肥效果明显。至于在肥料品种选择、施肥量的确定及最优肥料配比基本上，主要还是通过直接的施肥试验予以确定，施肥试验之前缺乏必要的营养诊断，杉木施肥研究重林地直接的施肥试验轻营养诊断。从研究的广度和深度来看，由于受到研究的地域、方法等诸多因素影响，研究的结果代表的往往是局部的，有一定的局限性，不能在全国杉木适生区域全面铺开应用。杉木人工林基本上都是山地造林，不同地域和不同造林迹地立地条件参差不齐，差异很大，仅凭经验和已有的成果指导杉木人工林施肥显然是不够的。基于这些情况，建议如下。

3.1 在重点杉木适生区进一步加深杉木人工林施肥营养诊断研究

(1)探索研究杉木人工林速生丰产营养水平判定指标，为科学合理施肥提供理论依据。养分是林木生长发育的物质基础，树体营养元素浓度与林木生长量、产量关系密切[24]。林木要实现速生丰产，树体内的各种营养元素必须要保持适当的浓度与比例。杉木生长也一样，应在不同的发育时期，通过检测生长量(树高、胸径、蓄积量)达到速生丰产指标的优良林分优势木树体内的营养元素含量水平，并以此做判定指标和依据，指导其他杉木林分施肥。

(2)探索使用科学合理和经济实用的诊断方法，准确了解林木本身及林地土壤营养状况的真实情况。林木营养诊断目前主要包括植物分析和土壤分析两方面的研究[24]。近年来，植物组织营养诊断由于与林业生产特点更相吻合而备受林业工作者关注，成为研究的热点[2]。各种植物营养诊断方法互有利弊，在生产中只有结合实际情况综合运用，才能得出正确的营养诊断，提高诊断效率，降低诊断成本[25]。土壤中元素含量与树体中元素含量间并没有明显的相关关系，因而土壤分析并不能完全回答施多少肥的问题；所以只有同其他分析方法相结合，才能起到应有的作用[26]。李倘弟等[27]提出林木的相关值营养诊断法，认为该方法不受立地条件和林龄的影响，效果准确，且简便快捷，是用于林木营养诊断的一种良好的方法。目前，植物营养诊断研究已取得了较好成果，遗憾的是在杉木人工林施肥上却应用很少，应借鉴其他林木成功的营养诊断方法，在杉木分布区域有针对性地开展营养诊断研究。

3.2 优化施肥措施，适时合理施肥，提高施肥效应

(1)施肥方法：施肥方法有沟施、穴施、撒施等。林业不同于农业，施肥作业的场所大多是山地，不易施工作业，施肥后易流失，应区别于农业大田施肥选择适当的施肥方法。淋施、叶面喷施(根外追肥)对大面积的山地不适用，撒施易被雨水冲刷流失，山地施肥最好采用沟施或穴施。

(2)施肥时期：普遍认为有效的施肥季节为林木生长旺盛期，即春季和初夏，此时更有利于根系吸收养[28]。叶仲节[29]在江西花岗岩发育黄红壤上进行的杉木幼林施肥结果表明，P肥作基肥一次性施入，肥效优于造林后1年一次性追肥或分次追肥的效果。王淑娇[30]对不同年龄杉木幼林施肥处理结果进行分析，认为幼龄杉木施肥，能有效促进杉木生长。不同的杉木造林迹地，林分土壤肥力水平不一致，具体的施肥时期及某一年份具体的施肥时间应结合林木的生长情况及林地肥力水平加以考虑。

(3)肥料选择及用量：肥料的选择和用量的确定是一个复杂严谨的过程，要确保林木生长各种营养的供需平衡，在充分掌握一定生长阶段内一定生长量所需的营养的量外，还要掌握林地土壤本身的供肥能力，最终确定补充肥料的种类和比例。在杉木人工林施肥上，不论是基肥还是追肥最好选用长效稳定的有机肥和缓释性化肥。特别是多代连作的林分，应考虑营养的全面性，补充N、P、K大量元素肥外，补充中微量元素肥和有机生物菌肥等，实施全营养施肥。各种营养元素肥料混合使用时要注意相互间的拮抗作用，中微量元素肥料最好用螯合态肥。