施肥对典型红壤区桉树人工林土壤理化性质的影响

游彩云

(江西环境工程职业学院，江西 赣州 341000)

桉树(Eucalyptusrobusta)是桃金娘科桉属植物的统称，天然分布于大洋州的澳大利亚大陆，少数树种原产印度尼西亚的帝汶岛等岛屿和巴布亚新几内亚[1]。由于桉树的速生丰产，在我国亚热带及温带地区具有很强的适应性，现已发展成为这些地区短周期工业用材林的首选树种，并且正逐步向北推移[2]。桉树产业发展主要注重其生态价值和经济价值，随着我国森林资源从天然林利用转向人工林利用为主，桉树作为重要的人工速生林树种获得了快速的发展[3]。但是近年来，桉树的引种栽培也出现了许多不同观点，很多学者认为桉树是外来树种，会对本土生态环境造成一定危害，引发诸如生物多样性减少、地下水位下降、地力衰退等问题[4-5]。针对以上问题，对江西省赣南市集约经营桉树人工林开展了土壤养分特性、生物特性、林分生长、生物多样性等调查研究。旨在深入了解科学施肥在桉树林土壤肥力调节中的作用，为制定桉树人工林科学集约经营措施和合理的土壤培肥制度，促进土壤良性循环和桉树人工林的高产、高效维护提供科学依据。

1 研究区概况

试验地设在江西省赣州市，地理坐标为114°49′～115°00′ E、25°47′～25°49′N。研究区属季风湿润型气候，海拔为160～210 m，坡向为阳坡、半阳坡、阴坡、半阴坡或全坡，坡度小于30°。年均温为19.8 ℃，极端最低温-6 ℃，无霜期287～300 d，年均日照时数1 823 h，年降雨量1 392～2 169 mm，且降雨量多集中在4—6月。土壤以红壤为主，也有少数紫色土，土壤肥力偏低。桉树人工林种植前为采伐迹地，灌木较少，多为零星或丛状分布。

2 试验方法

试验采用随机区组设计(表1)。本试验设3个处理，每个处理3个重复(A1B1、A1B2、A1B3、A2B1、A2B2、A2B3、A3B1、A3B2、A3B3)，1个对照(CK)。从2015年开始，连续施肥4年，9个小区第1年施肥共两次，以后每年施肥一次，即每年的4—5月。第1年的6月、9月分别抚育施肥一次，基肥、追肥施用量均按试验设计要求施用；第2年的6月按试验设计每株抚育追肥0.15 kg；第3年的4月每株施追肥0.25 kg；第4年的7月每株施追肥0.5 kg。对照区是在2015年造林(实生苗)，在造林的当年施鸡粪0.5 kg，此后再未施过肥，而且也未进行经营管理。基肥肥料配比为氮(N)∶磷(P2O5)∶钾(K2O)=6∶16∶8(%)，加锌(ZnO)0.05%、硼(B2O3)0.2%；追肥肥料配比为氮(N)∶磷(P2O5)∶钾(K2O)=16∶12∶12(%)，加锌(ZnO)0.05%、硼(B2O3)0.1%，基肥、追肥为N、P、K复合肥和微量元素B、锌肥。

表1 试验林地肥料类型及肥料用量Tab.1 Types and amounts of fertilizer used in experimental forest land

为保证本试验土壤样品采集的代表性，在所调查的9个小区和1个对照区中用取土器在每块标准地中取土，取样方法为多点混合取样法，每块样地的采样点不少于20个。为了科学评价桉树林地的土壤养分状况，分0～20 cm、20～40 cm、40～60 cm三层取样，每个样地取土1 000～1 500 g装入土壤袋中混合均匀，并在土壤袋、记录本上做好取样记录。在实验室风干后过1 mm筛，取约500 g干土壤样品用于土壤理化指标的测定。

3 结果与分析

3.1 施肥对土壤pH的影响

桉树林土壤由于酸性偏大，降低了养分的有效性，从而破坏了土壤溶液的生理平衡，影响林木的生长。因此，桉树林土壤改良必须提高pH，促进养分的供应和吸收，才能有效提高土壤的肥力水平。通过分析可知，各施肥处理土壤pH平均值在3.71～4.43，其中以对照(CK)最高，平均值为4.52，高于其他施肥处理，是A2B2处理的1.17倍。说明施鸡粪对其土壤的酸碱化程度有很大影响。方差分析显示，各施肥处理与同一施肥处理各土层间土壤pH均存在极显著差异(P<0.01)。

3.2 施肥对土壤有机质含量的影响

不同施肥处理土壤有机质含量测定结果见图1。

图1 不同施肥处理各土层有机质含量变化Fig.1 Soil organic matter content variation in different soil layers under different fertilization treatments

由图1可知，各处理土壤有机质的含量总体规律为：0～20 cm>20～40 cm、20～40 cm>40～60 cm，并且每两个土层间存在较大的差异。A2B1处理在0～20 cm土层有机质含量为2.78%，而40～60 cm土层有机质含量仅为1.21%，上层含量是下层的2.31倍。对照的土壤有机质含量在上层、下层均值分别为1.05%、0.92%，均低于各施肥处理，说明施肥增加了桉树林地土壤有机质含量，其中以A2B1处理增量最大，这是因为肥料的施入使得在有机质综合分解过程中起作用的微生物种类和数量发生了变化。方差分析显示，各施肥处理与同一施肥处理各土层间土壤有机质含量均存在显著差异(P<0.05)。

3.3 施肥对土壤氨态氮含量的影响

不同施肥处理土壤氨态氮含量测定结果见图2。

图2 不同施肥处理各土层氨态氮含量变化Fig.2 Ammonia nitrogen content variation in different soil layers under different fertilization treatments

由图2可知，不同施肥处理土壤氨态氮含量均值在10.77～26.06 mg/L，其中以A3B2处理含量最高，平均为26.06 mg/L；A1B1处理次之，平均为19.33 mg/L；而CK基本低于各施肥处理，平均为11.16 mg/L。不同处理土壤氨态氮含量高低依次为：A3B2>A1B1>A2B3>A3B3>A1B2>A1B3>CK，说明A3B2、A1B1、A2B3、A3B3、A1B2、A1B3处理能供应较多的土壤氨态氮，利于植物生长。方差分析表明，不同施肥处理与同一施肥处理各土层间土壤氨态氮含量均存在极显著差异(P<0.01)。

3.4 施肥对土壤速效磷含量的影响

不同施肥处理土壤速效磷含量测定结果见图3。

由图3可知，不同施肥处理土壤速效磷含量总体上呈随土层深度增加逐渐减少的趋势。不同施肥处理中，A2B1处理速效磷含量最低，为3.20 mg/L；其次是A3B3处理，为3.60 mg/L；而A1B2处理速效磷含量最高，为12.90 mg/L。施肥处理样地速效磷含量均值为5.41 mg/L，明显高于CK的2.29 mg/L，可见对于土壤严重缺磷的桉树林，施肥能有效改善土壤磷素养分的供应能力。方差分析显示，同一施肥处理各土层间土壤速效钾含量存在极显著差异(P<0.01)，各施肥处理间存在显著差异(P<0.05)。

3.5 施肥对土壤速效钾含量的影响

不同施肥处理土壤速效钾含量测定结果见图4。

图3 不同施肥处理各土层速效磷含量变化Fig.3 Available phosphorus content variation in different soil layers under different fertilization treatments

图4 不同施肥处理各土层速效钾含量变化Fig.4 Available potassium content variation in different soil layers under different fertilization treatments

由图4可知，不同施肥处理土壤速效钾含量高低依次为：A2B3>A3B1>A1B3>A2B2>A1B1>A3B2>A1B2>A2B1>A3B3>CK。施肥处理样地速效钾含量均值为41.58 mg/L，高于CK的25.90 mg/L，可见磷钾肥的配施有利于速效钾的积累。不同施肥处理中，A3B3处理由于缺施钾肥，其速效钾含量最低，为32.10 mg/L，仅是A2B3处理的49.20%。随着土层深度的逐渐加深，土壤速效钾含量逐渐降低。方差分析显示，同一施肥处理各土层间土壤速效钾含量存在极显著差异(P<0.01)，各施肥处理间存在显著差异(P<0.05)。

3.6 土壤理化性质指标间的相关性分析

为了掌握施肥措施对桉树人工林土壤理化指标的影响，对土壤pH、有机质含量、氨态氮含量、速效磷含量、速效钾含量进行相关性分析(表2)。

对pH的相关分析表明，土壤pH的高低与土壤有机质、氨态氮、速效磷、速效钾含量间呈显著负相关，说明桉树林施肥后，林地土壤有机质、氨态氮、速效磷、速效钾含量上升，pH有所下降。而pH的降低，不利于土壤微生物的活动，从而降低了土壤速效养分含量，这对林木生长极为不利。对土壤有机质含量的相关分析表明，土壤有机质含量与其他土壤理化性质间均达到极显著相关，说明有机质含量能很好地表征土壤肥力，反映土壤肥力水平。对土壤氨态氮相关分析表明，土壤氨态氮含量与速效磷含量间呈极显著相关，可见土壤速效磷含量影响氨态氮含量，磷钾肥的配施可提高土壤氨态氮含量。对土壤速效钾含量的相关分析表明，土壤速效钾含量与pH间呈极显著相关，与土壤有机质和速效磷含量间呈显著相关。

表2 桉树人工林地土壤理化性质各因子间的相关性分析Tab.2 Correlation analysis of soil physical and chemical properties of Eucalyptus robusta plantations

4 结论

对不同施肥处理桉树林的土壤理化性质分析表明，施肥能有效改善土壤养分状况。施肥处理土壤pH随着土层深度的加深而降低，并且施肥处理各土层土壤pH均高于CK。各样地土壤有机质、氨态氮、速效磷、速效钾含量总体上均随着土层深度的加深而下降，且不同土层间均存在显著差异。施肥处理样地土壤有机质、氨态氮、速效磷、速效钾含量均高于CK，其中土壤速效磷和速效钾含量差异显著，有机质和氨态氮含量存在极显著差异。桉树林地各土壤养分指标在土层中的分布规律较为相似。总体上，pH、有机质、氨态氮、速效磷、速效钾等养分元素含量均随着土层深度的加深而下降。桉树在施肥与不施肥情况下生长差异十分显著，不同的肥料养分含量和施肥量其生长差异也很显著，经过分析发现以A2B1处理为最优。桉树林在选用肥料时，首先应考虑肥料的总养分含量和肥料配比，其次为肥料的使用量，最后考虑其颗粒形态。在试验林地土壤施肥均具有显著的增产效果，且应重视K、P的施入[6]。通过科学合理的施肥，能在一定程度上缓解土壤肥力下降的速度，促进土壤可持续发展，但多施肥也会造成浪费[7]。综合分析认为，科学施肥明显改善了桉树林地土壤的理化性质，今后林地施肥将向着改良土壤理化性质、提高土壤肥力方向发展。