6种速生树种人工林造林6年后土壤理化性质

邓荔生，杨秀玲，蒋 霞，亢亚超，王凌晖，林志武，李荣丽，黄肖芳

（1.南宁市林业技术推广站，广西南宁 530022；2.广西大学林学院，南宁 530004；3.南宁市生态公益林工作站，广西南宁 530031；4.广西南宁树木园，南宁 530031）

土壤是农业生产的基础，研究植物营养和施肥，合理调控土壤肥力机制，需要分析和研究土壤的成分[1]。近年来由于人为对土壤的不合理利用导致林地土壤养分流失，造成不同程度的土壤贫瘠化现象，因此深入研究土壤理化性质对提高树种生长地生产力、培育优良树种、促进土壤可持续生产发展具有重要意义[2-3]。

大花序桉（Eucalyptus cloeziana）、杂交相思（Acacia mangium × A.auriculiformis）、台湾桤木（Alnus formosana）、红锥（Castanopsis hystrix）、黑木相思（Acacia melanoxylon）、巨尾桉广林9 号（Eucalyptus grandis×E.urophylla‘GLGU9’）是6种速生阔叶树种。桉树（Eucalyptusspp.）是我国南方重要的优良速生阔叶用材树种，树干挺拔，材质柔韧细密，具有生长周期短、产量高的特点，木材大多重且较坚硬，抗腐能力强，可用于建筑和制作家具。大花序桉为桃金娘科（Myrtaceae）桉属，别名澳洲花梨，是1976年从澳大利亚引种的新品种；巨尾桉广林9 号是巨桉（Eucalyptus grandis）和尾叶桉（Eucalyptus urophylla）杂交的速生树种，同为桃金娘科（Myrtaceae）桉属，巨尾桉是目前华南地区种植较多的桉树树种，大花序桉种植较少。杂交相思为马占相思（Acacia mangium）与大叶相思（Acacia auriculiformis）的杂交种，是含羞草科（Mimosaceae）金合欢属速生乔木树种，是南方重要的短周期工业原料林树种[4]，具有结瘤固氮的根瘤。台湾桤木为桦木科（Betulaceae）桤木属，干形通直高大，材质柔韧细密，是非豆科根瘤固氮植物，为台湾省特有种[5]，2012年在广西引种栽培后生长迅速，4年生树高达11 m，是推广的速生优良树种。红锥为壳斗科（Fagaceae）栲属，材质色泽和纹理优良，木材坚硬，是用于制作家具、工艺雕刻、建筑装修等的高级木材；红锥喜湿润、温暖、多雨的季风气候和排水性良好的酸性土壤或轻黏土（砖红壤、赤红壤和红壤）。黑木相思为豆科（Leguminosae）相思树属，纹理材质好，用于家具及板材制作，适应力强，耐瘠薄，有固氮根瘤，改良土壤性能较好。6种树种都是短周期工业原料林优良造林树种。为满足国家大量的木材需要，培育和研究优良的速生阔叶树种、增加森林树种结构和生态功能尤为重要，大花序桉、杂交相思、台湾桤木、红锥、黑木相思和巨尾桉广林9 号是我国南方改善森林树种结构、建设生态林业的速生阔叶树种，本实验研究比较这6 种树种的土壤理化性质，为农林培育优良的速生阔叶树种提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于广西南宁市广西国有高峰林场界牌分场烟墩岭（108°36′E，22°97′N）。南宁市属湿润的南亚热带季风气候，阳光充沛，雨量充沛，气候温和，夏长冬短，年均气温21.6 ℃左右，极端高温40.4 ℃，极端低温-2.4 ℃，年均降水量达1 304.2 mm，平均相对湿度为79%，主要气候特点是炎热潮湿，年均无霜期约330 d，年均日照时数约为1 827 h，日照百分率约为41%。土壤类型为典型的南方红壤，pH 值为5.0～6.0，肥力中等，适合6 个树种的生长。试验地为山地森林，共6 块地，每块地0.405 hm2，分别种植大花序桉、杂交相思、台湾桤木、红锥、黑木相思和巨尾桉广林9号共6个树种，每种树种各675株，规格均为株高30 cm、地径0.2～0.3 cm。于2012年3月造林，造林密度均为2 m×3 m，试验地均为东南坡，坡度＜10°。

1.2 样品采集

于2018年10月进行土壤采样，每块地分为3个样地，相同树种进行3 个重复，共18 个样地，按S 型线路采样，每个样地取样3个，采集深度以去掉表面枯枝落叶层后的表土2 cm 为开始，每一点采取的土样厚度、宽窄大体一致，记录各采样，共取样54 个，将同一样地采集的土壤均匀混合，去除大石块、根和动植物残体等杂质，用四分法取大约1 kg 的土样入袋带回实验室，等自然风干磨碎过筛后进行土壤理化性质的测定。

1.3 测定方法

土壤物理性质指标的测定：

用环刀法测量土壤容重和孔隙度[6]：

（1）土壤比重通过测量土壤固相物质的重量与同体积水的重量的比值获得；

（2）土壤容重（g∕cm3）=m1（g）∕v（cm3）；

（3）毛管孔隙度（%）=毛管持水量×土壤容重∕水的密度；

非毛管孔隙度（%）=（最大持水量-毛管持水量）×土壤容重∕水的密度；

总孔隙度=非毛管孔隙度+毛管孔隙度；

最大持水量（g∕kg）=（m2-m1）∕m1×1 000；

毛管持水量（g∕kg）=（m3-m1）∕m1×1 000；

公式中，m1为环刀内干土质量、m2为浸水24 h后环刀内湿土质量、m3为在干砂上搁置2 h 后环刀内湿土质量、v为环刀体积。

土壤化学性质指标的测定：

（1）土壤有机质含量采用重铬酸钾氧化外加热法进行测定[1]；

（2）全氮和全磷用浓硫酸—高氯酸消煮法测定，全钾采用火焰光度计法测定[1]；

（3）速效养分测定：速效氮采用碱解扩散法测定[7]；速效磷采用NaHCO3浸提钼锑抗比色法测定[7]；速效钾采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定[8]；

（4）水溶性盐：pH 用酸度计法m（土）：m（水）=1∶2.5；氯离子含量：硝酸银滴定法[1]。

1.4 数据分析

数据采用Excel 2007 进行分析及作图，用DPS 7.05软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 土壤物理性质

2.1.1 土壤容重

6 种树种土壤容重排序为巨尾桉广林9 号（1.89）＞大花序桉（1.86）＞台湾桤木（1.75）＞红锥（1.65）＞黑木相思（1.61）＞杂交相思（1.58），巨尾桉广林9号和大花序桉土壤容重分别是杂交相思的1.2 倍和1.18 倍，方差分析表明6 种树种间土壤容重差异显著（P＜0.05）（图1）。

2.1.2 土壤孔隙度

6 种树种土壤毛管孔隙度排序为杂交相思（37.53%）＞黑木相思（37.12%）＞红锥（35.17%）＞台湾桤木（32.81%）＞巨尾桉广林9号（30.00%）＞大花序桉（29.64%），杂交相思和黑木相思的土壤毛管孔隙度分别是大花序桉的1.27 倍和1.25 倍，方差分析表明6种树种间土壤毛管孔隙度差异显著（P＜0.05）（图2a）；6 种树种土壤非毛管孔隙度排序为杂交相思（2.01%）＞黑木相思（0.84%）＞台湾桤木（0.62%） ＞大花序桉（0.47%） ＞红锥（0.46%）＞巨尾桉广林9号（0.44%），杂交相思和黑木相思的土壤非毛管孔隙度分别是巨尾桉广林9号的4.57倍和1.90倍，方差分析表明6种树种间土壤非毛管孔隙度差异显著（P＜0.05）（图2b）；6种树种土壤总孔隙度排序为杂交相思（39.54%）＞黑木相思（37.96%）＞红锥（35.63%）＞台湾桤木（33.43%）＞巨尾桉广林9号（30.44%）＞大花序桉（30.11%），杂交相思和黑木相思的土壤总孔隙度分别是大花序桉的1.31 倍和1.26 倍，方差分析表明6 种树种间土壤总孔隙度差异显著（P＜0.05）（图2c）。

图2 六种速生阔叶树种土壤孔隙性Fig.2 Soil porosity of six fast-growing broad-leaved tree species

2.2 土壤化学性质

2.2.1 土壤有机质

6 种树种土壤有机质含量排序为杂交相思（17.44 g∕kg） ＞黑 木 相 思（15.91 g∕kg） ＞红 锥（13.63 g∕kg）＞台湾桤木（13.54 g∕kg）＞大花序桉（13.34 g∕kg）＞巨尾桉广林9 号（5.65 g∕kg），杂交相思和黑木相思的土壤有机质含量是巨尾桉广林9号的3.09倍和2.81倍，方差分析表明6种树种间土壤有机质含量差异显著（P＜0.05）（图3）。

2.2.2 土壤全氮、全磷和全钾含量

6种树种土壤全氮含量排序为黑木相思（0.96g∕kg）＞杂交相思（0.92 g∕kg）＞台湾桤木（0.81 g∕kg）＞巨尾桉广林9号（0.77 g∕kg）＞大花序桉（0.61 g∕kg）＞红锥（0.55g∕kg），黑木相思和杂交相思的土壤全氮含量是红锥的1.75倍和1.67倍，方差分析表明6种树种间土壤全氮含量差异显著（P＜0.05）（图4a）；6种树种土壤全磷含量排序为杂交相思（1.70 g∕kg）＞黑木相思（1.62 g∕kg）＞台湾桤木（1.23 g∕kg）＞红锥（0.76 g∕kg）＞大花序桉（0.61 g∕kg）＞巨尾桉广林9号（0.58 g∕kg），杂交相思和黑木相思的土壤全磷含量是巨尾桉广林9号的2.93倍和2.79倍，方差分析表明6种树种间土壤全磷含量差异显著（P＜0.05）（图4b）；6 种树种土壤全钾含量排序为杂交相思（11.58 g∕kg）＞黑木相思（8.57 g∕kg）＞台湾桤木（8.45 g∕kg）＞大花序桉（5.67 g∕kg）＞巨尾桉广林9号（5.64 g∕kg）=红锥（5.64 g∕kg），杂交相思和黑木相思的土壤全钾含量是巨尾桉广林9号和红锥的2.05倍和1.52倍，方差分析表明6种树种间土壤全钾含量差异显著（P＜0.05）（图4c）。

图3 六种速生阔叶树种土壤有机质含量Fig.3 Soil organic matter contents of six fast-growing broad-leaved tree species

图4 六种速生阔叶树种全氮、全磷、全钾的含量Fig.4 Contents of total nitrogen, total phosphorus and total potassium in six fast-growing broad-leaved tree species

2.2.3 土壤速效养分含量

6 种树种土壤速效氮含量排序为杂交相思（80.75 mg∕kg）＞黑木相思（61.84 mg∕kg）＞红锥（58.40 mg∕kg）＞台湾桤木（54.20 mg∕kg）＞大花序桉（40.53 mg∕kg）＞巨尾桉广林9号（28.85 mg∕kg），杂交相思和黑木相思的土壤速效氮含量是巨尾桉广林9号的2.80倍和2.14倍，方差分析表明6种树种间土壤速效氮含量差异显著（P＜0.05）（图5a）；6 种树种土壤速效磷含量排序为杂交相思（7.36 mg∕kg）＞黑木相思（5.92 mg∕kg）＞台湾桤木（5.69 mg∕kg） ＞红 锥（3.58 mg∕kg） ＞大 花 序 桉（3.09 mg∕kg）＞巨尾桉广林9号（2.76 mg∕kg），杂交相思和黑木相思的土壤速效磷含量是巨尾桉广林9号的2.67倍和2.14倍，方差分析表明6种树种间土壤速效磷含量差异显著（P＜0.05）（图5b）；6种树种土壤速效钾含量排序为杂交相思（135.20 mg∕kg）＞黑木相思（101.30 mg∕kg）＞台湾桤木（90.02 mg∕kg）＞巨尾桉广林9号（78.74mg∕kg）=红锥（78.74mg∕kg）＞大花序桉（56.20 mg∕kg），杂交相思和黑木相思的土壤速效钾含量是大花序桉的2.40 倍和1.80 倍，方差分析表明6种树种间土壤速效钾含量差异显著（P＜0.05）（图5c）。

图5 六种速生阔叶树种速效氮、速效磷、速效钾的含量Fig.5 Contents of available nitrogen,available phosphorus and available potassium in six fast-growing broad-leaved tree species

2.2.4 土壤水溶性盐含量

6 种树种土壤氯离子含量排序为巨尾桉广林9号（33.32 mg∕kg）＞台湾桤木（30.49 mg∕kg）＞红锥（29.78 mg∕kg）＞杂交相思（29.07 mg∕kg）＞大花序桉（29.78 mg∕kg）＞黑木相思（27.65 mg∕kg），巨尾桉广林9号和台湾桤木的土壤氯离子含量是黑木相思的1.21倍和1.10倍，方差分析表明6种树种间土壤氯离子含量差异显著（P＜0.05）（图6a）；大花序桉、杂交相思、台湾桤木、红锥、黑木相思、巨尾桉广林9 号土壤的pH 值分别为3.81、4.13、4.05、4.12、4.07、4.30，6种树种间pH含量没有显著的差异，范围为3.81～4.40之间（图6b）。

图6 六种速生阔叶树种水溶性盐的含量Fig.6 Water soluble salt contents of six fast-growing broad-leaved tree species

3 结论与讨论

容重是衡量土壤紧实程度的一个重要指标，可反映土壤的松紧程度[9]。根据试验结果，巨尾桉广林9号的土壤容重在6个树种中最高，杂交相思最小，表明杂交相思对土壤的孔隙结构有较好的作用，土壤疏松性最好，巨尾桉广林9号的土壤疏松性最差。这可能是由于杂交相思叶片较大、较多，林下郁闭度高，利于微生物繁殖，落叶经过微生物分解成为土壤有机物，为树种生长提供养分肥料，树木的快速生长、根系的增多和发育使土壤结构疏松。

毛管孔隙度表明土壤的持水蓄水性，非毛管孔隙度决定土壤通气透水性[10]。杂交相思的孔隙度排名第一，黑木相思次之；大花序桉土壤的毛管孔隙度和总孔隙度最小；巨尾桉广林9号非毛管孔隙度最小，表明杂交相思的土壤持水蓄水能力和通气透水性最好，黑木相思较好，大花序桉土壤的持水蓄水能力最差，巨尾桉广林9号土壤的通气透水性最差。

土壤有机质是土壤中各种营养元素特别是氮、磷的重要来源。它具有胶体特性，能吸附较多的离子，使土壤具有保肥力；它还能使土壤形成疏松的结构，从而改善土壤的物理性状；土壤有机质含量的多少是土壤肥力高低的一个重要指标[11]。6 种树种中杂交相思土壤有机质含量最高，其次是黑木相思，巨尾桉广林9号最小，表明杂交相思土壤保肥能力强。

土壤氮素的基础肥力通常用全氮量来衡量，全氮直接影响植物的生长发育，全氮含量的多少主要取决于土壤有机质的积累和分解强度[12]。黑木相思土壤全氮含量最高，杂交相思次之，红锥最低；杂交相思土壤全钾和全磷的含量最高，巨尾桉广林9号土壤全磷含量最低，红锥和巨尾桉广林9号土壤全钾含量最低。综合各树种土壤全氮、全磷和全钾含量，黑木相思土壤的基础肥力最好；杂交相思和黑木相思土壤中有机质的积累较多、分解强度较大，台湾桤木次之。

了解土壤中速效养分的含量对施肥有重要的指导意义，它是反映土壤肥力的基础指标[7]。杂交相思土壤速效氮、速效磷、速效钾含量均排名第一，其次是黑木相思；巨尾桉广林9号土壤速效氮含量、速效磷含量均最低；大花序桉土壤速效钾含量最低。综合各树种土壤速效氮、速效磷和速效钾含量，2 种相思树的土壤肥力最好，台湾桤木、红锥、大花序桉、巨尾桉广林9号土壤肥力依次降低。

土壤中水溶性盐的分析，是研究盐渍土盐分动态的重要方法之一，对土壤盐分进行了解对植物的生长是十分有必要的，大量的水溶性盐会影响植物生长[1]。巨尾桉广林9 号土壤的氯离子含量比其他树种高，黑木相思含量最低，表明巨尾桉广林9号土壤性能较差，有土壤盐渍化趋向，黑木相思土壤盐碱度较好。土壤pH值反映土壤形成与熟化过程的程度，直接影响养分的存在状态及生物有效性，6种树种的土壤都处于弱酸性。

综上所述，6种速生树种土壤养分状况、土壤透气透水性和疏松性综合排序为：杂交相思＞黑木相思＞红锥＞台湾桤木＞大花序桉＞巨尾桉广林9 号，杂交相思和黑木相思的土壤养分状况和土壤透气透水性较其他树种好，更能提高土壤的疏松性，可作为优良的速生阔叶树种在林业上推广应用。