楊啟軍，黃承標(biāo)，曹繼釗，陶大燕，何斌

(1．廣西國(guó)有高峰林場(chǎng)，廣西 南寧530000;2．廣西大學(xué)林學(xué)院，廣西 南寧530004;3．廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧530002)

桉樹(shù) (Eucalyptus spp．)是桃金娘科桉樹(shù)屬桉樹(shù)種的統(tǒng)稱(chēng)。桉樹(shù)具有速生豐產(chǎn)、輪伐周期短、經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點(diǎn)。全球桉樹(shù)種植面積已超過(guò)2 000 ×104hm2［1］，廣泛引種栽植于熱帶和亞熱帶地區(qū)［2～3］。目前中國(guó)桉樹(shù)人工林面積已達(dá)360×104hm2，被列為國(guó)家工業(yè)原料林的首選樹(shù)種，僅次于印度和巴西，居世界第3位［4］。廣西營(yíng)造桉樹(shù)人工林達(dá)180×104hm2，其木材年平均產(chǎn)量占年總產(chǎn)量的70%以上，居全國(guó)首位［5］。

國(guó)內(nèi)已有較多桉樹(shù)人工林林地土壤理化性質(zhì)及林木生長(zhǎng)量的研究報(bào)道［6～13］。但由于所處地理氣候區(qū)域的不同以及土壤類(lèi)型的差異，其研究結(jié)果各異，尤其是在桉樹(shù)多代更新對(duì)土壤特性及林木生長(zhǎng)的影響方面少見(jiàn)報(bào)道。本項(xiàng)研究旨在對(duì)不同經(jīng)營(yíng)代數(shù)尾巨桉 (Eucalyptus urophylla×E．grandis)人工林的土壤理化性質(zhì)及林木生長(zhǎng)量進(jìn)行對(duì)比，探明其變化的規(guī)律性，為該區(qū)域桉樹(shù)人工林的經(jīng)營(yíng)管理提供參考。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地位于廣西南寧市北郊約33 km的低陵地帶，海拔250～450 m。根據(jù)南寧市氣象站 (北緯22°49'，東經(jīng) 108°21'，海拔 72．0 m)資料記載，年平均氣溫 21．6℃，最熱月 (7月)平均氣溫28．3℃，最冷月 (1月)平均氣溫12．8℃，最低氣溫-2．1℃，最高氣溫40．4℃，多年平均降水量1 301．6 mm，其中4-9月占全年總雨量的79．8%，年平均蒸發(fā)量1 644．4 mm，除5-8月低于降雨量外，其他各月均大于降雨量，年平均相對(duì)濕度79%，年均日照時(shí)數(shù)1 828．8 h，年均風(fēng)速1．9 m/s，無(wú)霜期361天，屬南亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候類(lèi)型。土壤為新生代第四紀(jì)沙頁(yè)巖發(fā)育的赤紅壤，土層厚度50～120 cm。

表1 樣地基本概況Tab．1 The basic situation of the sample

試驗(yàn)地原植被為杉木 (Cunninghamia lanceolata)人工林，于2008年12月經(jīng)主伐煉山清理后，第一代尾巨桉人工林于2009年2月以穴墾整地方式無(wú)性系植苗營(yíng)造。第二代和第三代尾巨桉萌芽林分別于2009年2月經(jīng)采伐形成。在同一坡向 (南坡)區(qū)域內(nèi)，選擇3個(gè)更新代次設(shè)置樣地，每代次分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)樣地 (下、中、上坡)，樣地面積分別為20 m×20 m，共9個(gè)樣地。各代次樣地相隔100 m左右 (表1)。

2 研究方法

造林后頭3年內(nèi)，每年進(jìn)行施肥撫育2次。即第1次在3-4月進(jìn)行，第2次在8-9月進(jìn)行。肥料種類(lèi)為廣西高峰林場(chǎng)肥料廠生產(chǎn)的桉樹(shù)專(zhuān)用復(fù)合肥，其養(yǎng)分含量的比例為N︰P2O5︰K2O=15︰6︰9，施肥量為500 g/株。第二、三代林分的萌芽條每根蔸保留1株或2株。

在各樣地內(nèi)，按樣地斜坡對(duì)角線等距離設(shè)置3個(gè)土壤剖面，按0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm土層采集土樣，其中，供土壤物理性質(zhì)的土樣，用100 cm3不銹鋼土壤環(huán)刀 (高5 cm，直徑5 cm)，按3個(gè)土層分別取原狀土樣各3個(gè)，寫(xiě)好標(biāo)簽帶回室內(nèi)以待測(cè)定。土壤化學(xué)性質(zhì)的土樣，按0～20 cm、20～40 cm各層分別取土樣500 g，寫(xiě)好標(biāo)簽帶回室內(nèi)自然風(fēng)干處理，以待測(cè)定其化學(xué)性質(zhì)。

土壤理化性質(zhì)按國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定［14～17］，其中，土壤水分-物理性質(zhì)用環(huán)刀法;土壤pH值用電位法;有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀氧化-外加熱法;速效氮用堿解-擴(kuò)散法;有效磷用鹽酸-硫酸浸提法;速效鉀用1 mol/L乙酸銨浸提-原子吸收分光光度法;交換性鈣和鎂用乙酸銨交換-原子吸收分光光度法;有效銅用DTPA浸提-原子吸收分光光度法;有效鋅用鹽酸浸提-原子吸收分光光度法;有效硼用沸水浸提-甲亞胺比色法。

在每個(gè)樣地內(nèi)，面積各為20 m×20 m，每更新代次分別設(shè)置3個(gè)重復(fù)樣地 (上坡、中坡和下坡)，對(duì)喬木層進(jìn)行每木調(diào)查，胸徑用圍尺測(cè)量，樹(shù)高用測(cè)桿測(cè)量，采用蓄積量計(jì)算公式［18］:①Vi=0．656 71 × 10-4× D1．769412× H1．069769;②林分蓄積;③林分單位面積蓄積，上述公式中，Vi為單株蓄積 (m3)，D為胸徑 (cm)，H為樹(shù)高 (m)，V為林分單位面積蓄積 (m3/hm2)，Vi為林分蓄積 (m3)，A為樣地面積 (hm2)。

數(shù)據(jù)處理采用Microsoft Office Excel 2003軟件進(jìn)行常規(guī)數(shù)據(jù)處理，運(yùn)用SPSS 11．5進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤物理性質(zhì)

3．1．1 土壤容重

土壤容重 (又稱(chēng)土壤密度)是指單位體積內(nèi)原狀土壤干土的質(zhì)量。該區(qū)不同更新代次尾巨桉林地土壤 (0～60 cm土層)容重變動(dòng)在0．998～1．605 g/cm3之間 (表2)，各代次的平均土壤容重為 1．199 ～ 1．498 g/cm3，變異系數(shù)在 1．30% ～10．27%之間。各代次相同土層的容重在不同坡位存在一定的波動(dòng)，其平均值為第一代＜第二代＜第三代。各代次相同土層容重差異不顯著 (F=0．064 ～0．673 ＜ F0．05=3．403)。

表2 多代更新尾巨桉林分的土壤容重Tab．2 Comparison of soil bulk density of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest g·cm-3

3．1．2 土壤孔隙度

各代次尾巨桉林地土壤 (0～60cm土層)的非毛管孔隙度變動(dòng)在9．09% ～28．67%之間 (表3)，平均值變動(dòng)在10．01% ～25．06%之間，占總孔隙度的1/5～1/3，并隨更新代次的增大而有所遞減，但差異不顯著 (F=0．934 ～1．594 ＜ F0．05=5．143)。毛管孔隙度變動(dòng)在 31．07% ～42．36%之間，平均值為33．18% ～37．10%，各更新代次之間的毛管孔隙度存在較大波動(dòng)，規(guī)律不明顯，差異不明顯 (F=0．026 ～0．242 ＜F0．05=5．143)。各更新代次土壤總孔隙度變化在42．56% ～61．03%之間，平均值在46．56% ～59．81%范圍內(nèi)，隨著更新代次的增加呈微弱遞減趨勢(shì)，差異不顯著 (F=0．380～3．279 ＜ F0．05=5．143)。

表3 多代更新尾巨桉林分土壤孔隙度的比較Tab．3 Comparison of soil porosity of multi generation update in Eucalyptus urophylla × E．grandis forest %

3．1．3 土壤通氣度

該區(qū)不同代次尾巨桉林地土壤通氣度變動(dòng)在17．46% ～46．00%之間 (表4)，平均值為20．59%～39．48%，隨更新代次的增加而有所下降。0～20 cm土層的通氣度差異極其顯著 (F=18．045＞F0．01=5．614)，20 ～40 cm 土層的通氣度差異顯著(F=4．225 ＞ F0．05=3．403)，而 40 ～60 cm 土層的通氣度差異不顯著 (F=0．819 ＜ F0．05=3．403)，這可能是由于植被層隨著土層深度的增加影響較小的緣故。

表4 多代更新尾巨桉林分土壤通氣度的比較Tab．4 Comparison of soil permeability of multi generation update in Eucalyptus urophylla × E．grandis forest %

3．1．4 土壤持水量

土壤持水量包括最大 (飽和)持水量、毛管持水量和最小 (田間)持水量3個(gè)分量。各更新代次尾巨桉林分土壤 (0～60 cm)毛管持持水量變動(dòng)在25．87% ～71．19%之間 (表5)，平均值為30．09% ～56．27%，隨更新代次的增大而遞減，差異不顯著 (F=0．370 ～ 2．039 ＜ F0．05=5．143)。最小持水量變動(dòng)在19．33% ～33．73%之間，平均值為24．24% ～31．65%，隨更新代次的增大而有所增加，差異不顯著 (F=0．038 ～0．2001 ＜ F0．05=5．143)。最大持水量變動(dòng)在12．36% ～29．89%之間，平均值為13．88% ～25．01%，隨著更新代次的增大而遞減，差異不顯著 (F=0．712～1．706＜F0．05=5．143)。說(shuō)明各更新代數(shù)尾巨桉林分對(duì)土壤的持水能力影響不大。

表5 多代更新尾巨桉林分的土壤持水量Tab．5 Comparison of soil water holding capacity of multi generation update in Eucalyptus urophylla × E．grandis forest %

3.2 土壤化學(xué)性質(zhì)

3．2．1 土壤酸堿度

各更新代次尾巨桉林分土壤 (0～40 cm)pH值變動(dòng)在4．33～5．62之間 (表6)，平均值為4．55～5．15，大致隨更新代次的增大而逐漸下降 (變酸)，變異系數(shù)為2．86% ～5．63%。通過(guò)對(duì)各更新代次相同土層酸堿度的方差分析，結(jié)果表明0～20 cm 土 層 差 異 極 顯 著 (F=15．176 ＞ F0．01=5．614)，而20～40 cm 土層不顯著 (F=3．382＜F0．05=3．403)。

表6 多代更新尾巨桉林分的土壤pH值Tab．6 Comparison of soil pH value of multi generation update in Eucalyptus urophylla × E．grandis forest

3．2．2 土壤有機(jī)質(zhì)

各更新代次尾巨桉林分土壤有機(jī)質(zhì)含量變化在9．03 ～49．98 g/kg之間 (表7)，平均值為16．04 ～36．46 g/kg，隨更新代次的增加而呈遞減趨勢(shì)，方差分析顯示0～20 cm土層的有機(jī)質(zhì)差異顯著 (F=5．118 ＞ F0．05=3．403)，而 20 ～40 cm 土層的有機(jī)質(zhì)差異不顯著 (F=0．302 ＜ F0．05=3．403)。

表7 多代更新尾巨桉林分的土壤有機(jī)質(zhì)含量Tab．7 Comparison of soil organic matter content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest g·kg-1

3．2．3 土壤氮素

該區(qū)土壤全氮含量變動(dòng)在0．54～1．58 g/kg之間 (表8)，平均值變動(dòng)在0．71～1．32 g/kg范圍內(nèi)，顯示出隨著更新代次的增大略有遞減趨勢(shì)，0～ 20 cm 土層差異極顯著 (F=8．925 ＞ F0．01=5．614)，而20～40 cm 土層不顯著 (F=1．076＜F0．05=3．403)。

表8 多代更新尾巨桉林分土壤全N含量的比較Tab．8 Comparison of soil total nitrogen content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest g·kg-1

0～40 cm土層速效氮含量變動(dòng)在44．4～180．0 mg/kg之間 (表9)，平均值變動(dòng)在 58．0～168．5 mg/kg范圍內(nèi)，基本隨更新代次的增加有所下降，0 ～ 20 cm 土層差異顯著 (F=13．387 ＞ F0．01=5．614)，而 20～40 cm土層差異不顯著 (F=0．120 ＜ F0．05=3．403)。

表9 多代更新尾巨桉林分土壤速效N含量的比較Tab．9 Comparison of soil available N content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest mg·kg-1

3．2．4 土壤磷含量

該區(qū)土壤全磷含量變動(dòng)在0．35～0．86 g/kg之間 (表10)，平均值在 0．44～0．74 g/kg范圍內(nèi)，隨更新代次的增加而有所下降，差異顯著 (F=6．068 ～7．570 ＞ F0．05=5．614)。

表10 多代更新尾巨桉林分土壤全P2 O5含量的比較Tab．10 Comparison of soil total P2 O5 content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest g·kg-1

各代更新尾巨桉林分土壤速效磷含量為0．47～2．81 mg/kg(表 11)，平均值為 0．70 ～ 2．20 mg/kg，大致隨更新代次的增大而有所降低，0～20 cm 土層差異顯著 (F=5．198 ＞ F0．05=3．403)，而 20 ～40 cm 土層不顯著 (F =0．976 ＜ F0．05=3．403)。

表11 多代更新尾巨桉林分土壤速效P含量的比較Tab．11 Comparison of soil available P content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest mg·kg-1

3．2．5 土壤鉀含量

各代更新尾巨桉林分土壤全K2O含量為9．03～19．93 g/kg(表 12)，平均值為 10．00 ～ 16．74 g/kg，0～20 cm 土層差異顯著 (F=7．543 ＞ F0．05=3．403)，而20～40 cm土層差異不顯著 (F=3．120 ＜ F0．05=3．403)。

表12 多代更新尾巨桉林分土壤全K2 O含量的比較Tab．12 Comparison of soil total K2 O content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest g·kg-1

各代更新尾巨桉林分土壤速效鉀含量為20．2～120．8 mg/kg(表 13)，平均值為 23．2 ～ 106．6 mg/kg，隨更新代次的增大而降低，0～20 cm土層差異顯著 (F=14．854 ＞ F0．01=5．614)，20 ～40 cm土層差異也顯著 (F=3．872 ＞F0．05=3．403)。

表13 多代更新尾巨桉林分土壤速效K含量的比較Tab．13 Comparison of soil available K content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest mg·kg-1

3．2．6 土壤微量元素

該區(qū)多代更新尾巨桉林分土壤交換性鈣變動(dòng)在90．8 ～227．5 mg/kg之間 (表 14)，平均值為 94．1～185．5 mg/kg，0～20 cm土層差異顯著 (F=4．217 ＞F0．05=3．403)而 20 ～40 cm 土層差異顯著(F=15．942 ＞ F0．01=5．614)。

表14 多代更新尾巨桉林分土壤交換性Ca含量的比較Tab．14 Comparison of soil exchangeable Ca content of multi generation update in Eucalyptus urophylla × E．grandis forest mg·kg-1

該區(qū)多代更新尾巨桉林分土壤交換性鎂變動(dòng)在9．0 ～23．9 mg/kg之間 (表 15)，平均值為 9．6 ～21．4 mg/kg，各土層交換性鎂差異顯著 (F=5．692 ～8．460 ＞ F0．01=5．614)。

表15 多代更新尾巨桉林分土壤交換性Mg含量的比較Tab．15 Comparison of soil exchangeable Mg content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest mg·kg-1

該區(qū)多代更新尾巨桉林分土壤有效銅變動(dòng)在0．72 ～1．95 mg/kg 之間 (表 16)，平均值為 0．78～1．56 mg/kg，各土層差異顯著 (F=1．760 ～3．065 ＞ F0．05=3．041)。

表16 多代更新尾巨桉林分土壤有效Cu含量的比較Tab．16 Comparison of soil effective Cu content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest mg·kg-1

該區(qū)多代更新尾巨桉林分土壤有效鋅變動(dòng)在0．61 ～1．10 mg/kg 之間 (表 17)，平均值為 0．65～1．01 mg/kg，0～20 cm 土層差異顯著 (F=6．170 ＞F0．01=5．614)，20 ～40 cm 土層差異也顯著(F=4．110 ＞ F0．05=3．403)。

表17 多代更新尾巨桉林分土壤有效Zn含量的比較Tab．17 Comparison of soil effective Zn content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest mg·kg-1

該區(qū)多代更新尾巨桉林分土壤有效硼變動(dòng)在0．14 ～0．29 mg/kg 之間 (表 18)，平均值為 0．16～0．25 mg/kg，各土層有效硼含量差異顯著 (F=5．677 ～5．728 ＞ F0．05=3．041)。

表18 多代更新尾巨桉林分土壤有效B含量的比較Tab．18 Comparison of soil effective B content of multi generation update in Eucalyptus urophylla ×E．grandis forest mg·kg-1

3.3 林木生長(zhǎng)

3．3．1 胸徑生長(zhǎng)

該區(qū)多代更新尾巨桉林分不同坡位胸徑變動(dòng)在9．7 ～ 15．1 cm 之間 (表 19)，平均值在 10．2 ～14．8 cm，隨著更新代次的增加而顯著下降，顯示第一代＞第二代＞第三代的規(guī)律。其中第一代(無(wú)性系植苗林)分別是第二代和第三代 (萌芽林)的1．3倍和1．5倍。各更新代次胸徑生長(zhǎng)量差異顯著 (F=107．127 ＞ F0．01=10．925)，這可能是隨著更新代次的增加，土壤物理性質(zhì)變差，土壤養(yǎng)分下降所致。

3．3．2 樹(shù)高生長(zhǎng)

該區(qū)多代更新尾巨桉林分不同坡位樹(shù)高變動(dòng)在12．7～ 19．9 m 之間 (表 20)，平均值為 14．1 ～18．9 m，隨著更新代次的增加而顯著下降，其中第一代林分別是第二代林和第三代林的1．2倍和1．3倍。各代次樹(shù)高生長(zhǎng)量差異顯著 (F=13．665＞F0．01=10．925)。

表19 多代更新尾巨桉林分胸徑生長(zhǎng)量的比較Tab．19 Comparison of the DBH growth of multi generation update in Eucalyptus urophylla×E．grandis forest cm

表20 多代更新尾巨桉林分樹(shù)高生長(zhǎng)量的比較Tab．20 Comparison of the height growth of multi generation update in Eucalyptus urophylla×E．grandis forest m

3．3．3 林分蓄積量

該區(qū)多代更新尾巨桉林分不同坡位林分蓄積量變動(dòng)在81．0～222．1 m3/hm2之間 (表 21)，平均值為 97．6 ～204．6 m3/hm2，隨著更新代次的增加而顯著下降，其中第一代林分別是第二代林和第三代林的1．6和2．1倍，各代次林分蓄積量差異顯著(F=30．181 ＞ F0．01=10．925)。

表21 多代更新尾巨桉林分蓄積量的比較Tab．21 Comparison of the stand average volume of multi generation update in Eucalyptus urophylla×E．grandis forest m3·hm-2

4 結(jié)論與討論

從土壤物理特性來(lái)看，各更新代次尾巨桉的土壤容重顯示第一代＜第二代＜第三代，而土壤孔隙度、通氣度和持水量則相反，顯示第一代＞第二代＞第三代，但各項(xiàng)物理指標(biāo)的代次差異均不顯著。土壤化學(xué)特性方面，土壤pH值、有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效N、P、K以及土壤交換性Ca、Mg和有效Cu、Zn、B含量也隨更新代次的增加而降低，尤其在表土層中的差異最為明顯。

從林分各生長(zhǎng)量指標(biāo)來(lái)看，無(wú)論是平均胸徑、平均樹(shù)高，還是林分平均蓄積量，均隨著更新代次的增加而顯著下降。存在這一生物生產(chǎn)力差異，除尾巨桉樹(shù)種本身的生物學(xué)特性決定以外，主要與所在林分隨著更新代次的增加引起土壤板結(jié)緊實(shí)、土壤孔隙度變小、土壤通透性變差，以及土壤變酸、土壤有效養(yǎng)分逐漸貧乏等因素的影響密切相關(guān)。

土壤肥力衰退問(wèn)題是人工林經(jīng)營(yíng)中普遍存在的問(wèn)題，尤其是對(duì)于速生、輪伐周期短的桉樹(shù)人工林來(lái)說(shuō)尤為嚴(yán)重。因此，要加強(qiáng)對(duì)桉樹(shù)人工林生長(zhǎng)過(guò)程中耗肥量與需肥量的研究，并在經(jīng)營(yíng)措施上營(yíng)造多種混交林模式。例如，采用根瘤菌類(lèi)的厚莢相思實(shí)施混交等，這樣可使兩種不同性質(zhì)的枯枝落葉相互作用，有利于枯落物的腐爛與分解，可有效改善土壤的物理結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，促進(jìn)林木的正常生長(zhǎng)。

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