广西壮族自治区国有高峰林场桉树人工林土壤肥力调查研究

杨连春 莫钟柏 曾戍秀

广西壮族自治区国有高峰林场，广西 南宁 530001

0 引言

广西壮族自治区是我国主要林产品生产区之一，其森林资源丰富，为全国输送了大量茶油、松香、八角、肉桂等林产品［1-4］。桉树原产于澳大利亚，因其生长速度快、萌芽更新能力强、木材质量高，在世界范围内均有引种栽培［5］。桉树是广西壮族自治区主要用材树种之一，栽培历史悠久，目前已产生如无性系DH3229、无性系DH3228 等具有高产、抗病虫害、耐贫瘠等优良特性的多个品系［6-7］。土壤条件是影响桉树生长发育的重要因素之一，其与桉树相互作用，在提供桉树生长所需养分的同时，其肥力也受桉树人工林凋落物归还养分影响［8-9］。

近年来，大量学者对我国不同地区的土壤肥力展开了调查。孟博等［10］详细调查了南宁市、百色市、来宾市、防城港市、玉林市等甘蔗种植区的土壤肥力情况，结果表明甘蔗种植区的土壤呈酸性，平均pH 值为5.2（40.91%为强酸性地块），有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁质量分数分别为24.43 g/kg、102.70 mg/kg、22.79 mg/kg、158.45 mg/kg、637.98 mg/kg、93.33 mg/kg。简尊吉等［11］通过文献数据、历史调查数据和当前调查数据对我国马尾松林土壤肥力特征进行了调查，结果表明0 ～20 cm 土层的土壤肥力指数为中等，20 ～40 cm 土层的土壤肥力指数为贫瘠；总体来看，人工林的土壤肥力高于天然林，混交林的土壤肥力高于纯林。张辉等［12］研究了目标树经营模式对杉木人工林土壤肥力的短期影响，结果表明目标树经营模式可显著影响0～10 cm 土层肥力指标，目标树施肥经营模式的土壤肥力高于设计目标树经营模式高于传统经营对照。崔诚等［13］通过对广东省广州市南沙区森林公园、湿地公园、生态景观林带、河涌防护林等4 种典型城市林业土壤9 项理化指标的测定，分析了该地区土壤理化性质和综合肥力。他的研究结果表明，该地区土壤整体综合肥力水平较低，土壤有机质含量对土壤水解氮和有效磷含量的影响较大，而土壤整体容重偏低。黄芹花等［14］对上海市闵行区耕地的土壤肥力进行了调查，结果表明不同利用方式土壤间肥力表现差异显著，菜田的土壤肥力较高。笔者以广西壮族自治区国有高峰林场桉树人工林为研究对象，对5 个不同龄级的桉树人工林的土壤肥力进行了调查，旨在为该地区开展的桉树人工林的水肥管理工作提供参考。

1 研究区概况

广西壮族自治区国有高峰林场始建于1953 年，位于南宁市，是广西壮族自治区规模最大的林场。该地区属亚热带季风气候区，年平均气温22.0 ℃，年平均降水量1 350 mm，年日照时间为1 700 h 左右，平均相对湿度79%［15］。广西壮族自治区国有高峰林场森林资源丰富，拥有大片的珍贵树种和大径材林，人造板年产量120 万m3，桉树作为当地主要速生丰产树种被广泛种植［16］。

2 研究材料与方法

2.1 试验设计

此次研究共设置1个因子（龄级）包括5个处理，分别为幼龄林（林龄1 a）、中龄林（林龄2～3 a）、近熟林（林龄4～5 a）、成熟林（林龄6～7 a）及过熟林（林龄8 a），每个水平设置3 个重复试验。

2.2 野外调查

2023年5月进行野外调查。选取符合龄级条件的桉树人工林作为调查样地，在每个处理的桉树人工林中随机选取3 块20 m×20 m 的调查样地，并在调查样地的对角线处设置3 块2 m×2 m 采样样方，使用土钻按五点采样法采集0～10 cm、11～20 cm、21～30 cm、31～40 cm、41～50 cm土层的土样（均为砖红壤），将各层土样混合形成混合样品带回实验室进行指标测定。

2.3 指标测定

此次研究共设置土壤含水率和土壤容重2 个土壤物理性质指标，pH 值、全碳质量分数、全氮质量分数、全磷质量分数、全钾质量分数、碱解氮质量分数、速效磷质量分数、速效钾质量分数、Si6+质量分数、Al3+质量分数、Fe3+质量分数、Ca2+质量分数、Mg2+质量分数及Mn2+质量分数共14 个土壤化学性质指标，测定方法如表1所示。

表1 不同指标的测定方法

2.4 统计分析

使用Excel 进行数据统计与预处理，使用SPSS 软件进行单因素方差分析和多重比较［最小显著性差异法（Least Significant Difference，LSD）］。

3 研究结果与分析

3.1 不同林龄桉树人工林土壤物理性质差异

由表2 可知，不同林龄桉树人工林的土壤含水率和土壤容重之间存在显著差异（P＜0.05）。其中，成熟林土壤含水率最高，为（16.589±0.664）%，且显著高于其他4 个处理；其次为中龄林和过熟林，土壤含水率分别为（13.529±0.147）%和（14.438±0.602）%，二者之间不存在显著差异，但显著高于幼龄林和近熟林；幼龄林和近熟林的土壤含水率相对较低，且二者之间不存在显著差异。中龄林的土壤容重最高，为（1.263±0.049）g/cm3，且显著高于其他4 个处理；其次为近熟林和过熟林，土壤容重分别为（1.134±0.057）g/cm3和（1.187±0.059）g/cm3，二者之间不存在显著差异；过熟林土壤容重显著高于幼龄林和成熟林，近熟林土壤容重与幼龄林、成熟林之间均不存在显著差异。

表2 不同林龄桉树人工林土壤物理性质指标的多重比较

3.2 不同林龄桉树人工林土壤化学性质差异

由表3 可知，不同林龄桉树人工林土壤pH 值、Fe3+质量分数均不存在显著差异，土壤pH 值为4.052～4.264，土壤Fe3+质量分数为4.571～5.991。不同林龄桉树人工林土壤除pH值和Fe3+质量分数外的其他化学性质指标均存在显著差异。从碳元素来看，近熟林和成熟林土壤全碳质量分数较高，分别为（30.611±0.519）g/kg和（30.691±0.653）g/kg，且显著高于其他3个处理；其次为中龄林，土壤全碳质量分数为（27.562±0.745）g/kg，显著高于幼龄林和过熟林；幼龄林和过熟林的土壤全碳质量分数相对较低，且二者之间不存在显著差异。从氮元素来看，土壤全氮质量分数从大到小排序为中龄林、成熟林、近熟林、过熟林、幼龄林，其中中龄林与成熟林之间不存在显著差异（显著高于其他3 个处理），近熟林和过熟林之间不存在显著差异，过熟林与幼龄林不存在显著差异；土壤碱解氮质量分数从大到小排序为成熟林、近熟林、中龄林、幼龄林、过熟林，其中成熟林显著高于其他4 个处理，中龄林与近熟林之间不存在显著差异，幼龄林和过熟林之间不存在显著差异。从磷元素来看，过熟林的全磷质量分数最高（显著高于其他4个处理），其次为中龄林，幼龄林、近熟林和成熟林土壤全磷质量分数不存在显著差异；幼龄林速效磷质量分数最高（显著高于其他4 个处理），其次为过熟林和近熟林（二者之间不存在显著差异），近熟林土壤速效磷质量分数则仅显著高于中龄林。从钾元素来看，土壤全钾质量分数从大到小排序为中龄林、近熟林、成熟林、过熟林、幼龄林，其中中龄林和近熟林土壤全钾质量分数不存在显著差异，幼龄林和过熟林土壤全钾质量分数不存在显著差异；土壤速效钾质量分数从大到小排序为中龄林、幼龄林、过熟林、成熟林、近熟林，其中中龄林土壤速效钾质量分数显著高于其他4 个处理，近龄林、成熟林、过熟林土壤速效钾质量分数不存在显著差异。近熟林和成熟林土壤Si6+质量分数较高（二者之间不存在显著差异），且显著高于幼龄林、中龄林、过熟林；幼龄林和近熟林土壤Al3+质量分数较高（二者之间不存在显著差异），且显著高于其他处理，成熟林和过熟林土壤Al3+质量分数较低且二者之间不存在显著差异；中龄林、成熟林、过熟林土壤Ca2+质量分数较高（三者之间不存在显著差异），且显著高于近熟林和幼龄林，近熟林土壤Ca2+质量分数显著高于幼龄林；中龄林土壤Mg2+质量分数最高且显著高于其他处理，幼龄林、近熟林、成熟林、过熟林土壤Mg2+质量分数不存在显著差异；中龄林和成熟林土壤Mn2+质量分数最较高且显著高于其他处理，幼龄林、近熟林、过熟林土壤Mn2+质量分数之间不存在显著差异。

表3 不同林龄桉树人工林土壤化学性质指标的多重比较

4 结论

桉树是广西壮族自治区的主要经济树种之一，其生长速率、木材质量受土壤肥力影响显著。此次研究以广西壮族自治区国有高峰林场内5 个不同龄级的桉树人工林为研究对象，对林下的土壤肥力进行了调查，得出以下结论。

①不同龄级的桉树人工林土壤含水率、土壤容重、全碳质量分数、全氮质量分数、全磷质量分数、全钾质量分数、碱解氮质量分数、速效磷质量分数、速效钾质量分数、Si6+质量分数、Al3+质量分数、Ca2+质量分数、Mg2+质量分数、Mn2+质量分数之间均存在显著差异。②不同龄级的桉树人工林土壤均偏酸性。其中，成熟林土壤含水率最高，且显著高于其他4 个处理；中龄林土壤容重最高，且显著高于其他4 个处理。③从碳元素来看，近熟林和成熟林的土壤全碳质量分数较高；从氮元素来看，中龄林和成熟林土壤全氮质量分数较高，成熟林土壤碱解氮质量分数最高；从磷元素来看，过熟林土壤全磷质量分数最高，幼龄林土壤速效磷质量分数最高；从钾元素来看，中龄林土壤全钾质量分数最高，中龄林土壤速效钾质量分数最高。④近熟林和成熟林土壤Si6+质量分数较高，幼龄林和近熟林土壤Al3+质量分数较高，中龄林、成熟林、过熟林土壤Ca2+质量分数较高，中龄林土壤Mg2+质量分数最高，中龄林和成熟林土壤Mn2+质量较高。综合来看，桉树人工林以成熟林土壤肥力最佳。