楊 艷 ，湯玉喜，唐 潔 ，李永進 ，李志輝 ，吳 敏

（1.湖南省林業(yè)科學院，湖南 長沙 410004；2.中南林業(yè)科技大學，湖南 長沙 410004）

測土配方施肥是以土壤性能以及養(yǎng)分測定、植物需肥規(guī)律為依據(jù)，將所需肥料按著一定的比例合理施用的施肥技術[1-2]。其研究和應用能調節(jié)林木與土壤對肥料的供需平衡，對改善土壤理化性質，提高肥料利用率具有積極的作用，利于林農準確掌握林木豐產(chǎn)需肥特性，減少因過度施肥而造成的肥料浪費和林地生態(tài)惡化[3-4]。測土配方施肥技術被廣泛應用于農業(yè)生產(chǎn)中，20世紀50年代后期，我國林業(yè)施肥才逐步興起。熊文愈[5]于20世紀50年代對毛竹施肥進行了相關測試，隨后林業(yè)工作者們相繼開展了杉木、泡桐、桉樹等的施肥研究工作。20世紀70—80年代間，林業(yè)施肥研究主要側重于林木施肥效應研究；20世紀90年代至今，逐步開展了速生樹種以及經(jīng)濟林的施肥優(yōu)化技術研究，為林業(yè)生產(chǎn)開展合理施肥提供珍貴的理論依據(jù)，對培育高產(chǎn)高效林木具有巨大的推動作用[6-10]。

楊樹生長快，適生性強，具有防風固沙、水土保持和生態(tài)綠化及修復等特性，是我國栽培面積最大、產(chǎn)量最高的速生用材樹種[11]。20世紀70年代以來，楊樹被廣泛用于洞庭湖區(qū)短周期工業(yè)原料林以及長江流域生態(tài)防護林建設，是我國紙漿材及工程結構用材的重要樹種之一[12]。隨著楊樹人工林的快速發(fā)展，低產(chǎn)低效、林地土壤肥力衰退等問題日漸凸顯。面對地力衰退等問題，肥料的施用成為大家關注的焦點，許多專家學者開展了楊樹林地施肥研究。劉勇和曹幫華兩個團隊分別對毛白楊在不同施肥處理下的抗寒性以及施肥效應進行了探討[13-14]；于彬和趙好等人分別對蘇北楊樹和楊樹的速生豐產(chǎn)配方施肥進行了研究[15-16]；周林[17]也對楊樹林帶定量施肥效果做了初步的分析；曾慧杰等[18-20]對楊樹幼林開展了測土配方施肥試驗，但環(huán)洞庭湖區(qū)楊樹中齡林測土配方施肥以及樹體養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分的相關性探討鮮有報道。本研究對環(huán)洞庭湖區(qū)的楊樹中齡林測土配方施肥進行了探討，研究分析了不同肥料配比下楊樹的生長情況，以及土壤養(yǎng)分與樹體養(yǎng)分的相互關系，探討了楊樹中齡林氮、磷、鉀肥互作效應，為楊樹人工林速生豐產(chǎn)施肥提供理論依據(jù)，同時對林地土壤肥力管理和可持續(xù)經(jīng)營提供技術支撐。

1 材料與方法

1.1 供試區(qū)域與土壤概況

供試林地為中齡林期的楊樹人工林，位于岳陽市君山區(qū)。該區(qū)域為亞熱帶濕潤氣候，四季分明，光照充足，年降水量1 200～1 300 mm，地勢平坦，土壤為湖洲潮土[21-22]。該林地土壤 pH 值為8.5，有機質含量為2.206 g/kg，速效氮、磷、鉀含量分別為42.55、2.26、51.8 mg/kg。

1.2 試驗設計

采用正交設計（L1643），共16個處理，隨機排列，3次重復，每個處理選擇9株樹，小區(qū)間設置1行保護行，共48個小區(qū)（見表1）。樣地設置時間為2014年6月。

1.3 試驗方法

1.3.1 施肥方法

肥源：氮肥為尿素，磷肥為過磷酸鈣，鉀肥為氯化鉀。采用半月條狀施肥，施肥前除凈雜草，溝寬30～40 cm，深20～25 cm，肥料均勻施于溝穴中，隨即覆土，每年對換方位。施肥時間為2014—2016年的6月，施肥后定點測量林木3 a的樹高、胸徑的生長量。

1.3.2 養(yǎng)分測定方法

對樣地的土壤以及標準木進行了養(yǎng)分測定，測定方法依據(jù)國家林業(yè)行業(yè)標準方法進行各項指標測定[23-24]。

有機質的測定：重鉻酸鉀容量法；

全氮的測定：采用凱氏消煮—鹽酸滴定法；

全量磷的測定：鉬銻抗比色法；

全量鉀的測定：火焰光度法；

速效氮的測定：堿解擴散法；

速效磷的測定：碳酸氫鈉浸提—鉬酸銨抗比色法，分光光度計測定；

速效鉀的測定：乙酸銨浸提—原子吸收光譜測定；

pH值：pH計測定。

1.4 數(shù)據(jù)分析

本試驗數(shù)據(jù)分析均采用Excel 2007進行初步處理，再通過SPSS 20.0進行平均值、標準差、方差、相關性等方面的分析。

表1 試驗設計Table1 Experimental design (kg·株 -1)

2 結果與分析

2.1 配方施肥對楊樹生長的影響

施肥的最終目的是改善土壤肥力、提高林木產(chǎn)量，評價施肥效果最直觀的指標主要是林木樹高和胸徑的生長量。

通過測土配方施肥，經(jīng)過每年的定期定點測量，對楊樹樹高及胸徑的生長量進行了統(tǒng)計分析。由表2可以看出，楊樹中齡林各施肥處理間胸徑生長量存在顯著差異（P＜0.05），且均高于對照CK；而各施肥處理的樹高生長量差異不顯著，有些處理的樹高生長量較對照CK還要低。在16個施肥處理中，楊樹胸徑生長量大于5 cm的施肥處理由大到小依次為處理16（6.07 cm）＞處理3（5.97 cm）＞處理2（5.48 cm）＞處理1（5.39 cm）＞處理14（5.16 cm），其他施肥處理的胸徑生長量均低于5 cm；樹高生長量基本上都在5.0 m以上，其中最大的樹高生長量為施肥處理16（5.84 m），其次分別為處理11（5.76 m）、處理3（5.52 m）、處理8（5.5 m）、處理2（5.41 m），其他施肥處理的樹高生長量均與對照差異不大，有些施肥處理的樹高生長量低于對照CK，依次為處理6（5.02 m）、處理1（4.84 m）、處理13（4.83 m）、處理15（4.7 m）及處理14（4.68 m）。綜合以上分析，林木總體生長最好的是施肥處理16，其平均胸徑及樹高生長量分別為6.07 cm和5.84 m，相比對照CK增長率分別可增加10.58%和7.11%；其次是施肥處理3和施肥處理2，兩種施肥處理的胸徑和樹高相比對照CK增長率均分別增加8.18%和3.57%以上，綜合表現(xiàn)較佳。

表2 不同施肥處理對中齡林生長的影響?Table2 Influence of different fertilizer treatments onmid-maturation forest growth

2.2 土壤養(yǎng)分與樹體養(yǎng)分相關性

樹體養(yǎng)分含量與土壤中的養(yǎng)分含量密切相關，這是由于樹體中大部分養(yǎng)分來源于土壤。研究土壤與樹體養(yǎng)分間的相關性，有助于了解土壤養(yǎng)分含量對樹體吸收養(yǎng)分的直接影響及了解其它土壤因素如pH值和有機質含量對樹體吸收養(yǎng)分的影響，從而為測土配方施肥提供科學依據(jù)。

樹體中氮、磷、鉀含量與土壤中多種養(yǎng)分都呈現(xiàn)出顯著或極顯著相關性（見表3）。樹體氮含量與土壤pH值、全硫呈極顯著正相關（0.831和0.967），與鈣鎂含量呈極顯著負相關（-0.991和-0.895），與土壤全氮呈顯著正相關（0.796）；樹體中磷含量與土壤有機質、速效鉀呈極顯著正相關（0.849和0.980），與全鉀呈顯著正相關（0.715），與速效磷和全硫分別呈極顯著和顯著負相關（-0.801和-0.750）；葉片鉀含量與土壤中速效鉀、鈣、鎂呈極顯著負相關（-0.867、-0.908和-0.875），與全硫呈極顯著正相關（0.957）。以上表明中齡林對土壤肥力要求較高，在林木栽培過程中需要適時地開展平衡施肥，以達到林木生長所需養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分供給的平衡。

2.3 測土配方施肥效應分析

通過分析測土配方施肥對林木生長的影響可知，施肥效應對林木胸徑的影響較大，對樹高生長的影響并不顯著。鑒于此，根據(jù)對測土配方施肥試驗連續(xù)近3 a的測定，初步構建了氮、磷、鉀肥與胸徑生長量的回歸統(tǒng)計模型，同時分析了氮肥與磷肥、磷肥與鉀肥、氮肥與鉀肥之間的互作效應。

根據(jù)回歸分析（見表4）可以看出，胸徑的生長量與氮、磷、鉀肥之間存在著顯著相關性，表明楊樹的生長在中齡期受氮、磷、鉀肥影響較明顯。氮肥對中齡林楊樹胸徑生長的影響呈現(xiàn)拋物線形，隨著氮肥的增加，胸徑呈現(xiàn)增加的趨勢，當?shù)视昧吭黾拥?.24 kg/株時，林木胸徑生長量達到最大，為5.07 cm；磷肥對中齡林楊樹胸徑生長的影響呈倒拋物線形，當磷肥用量為0.916 kg/株時，胸徑生長量最小為3.723 cm；鉀肥對中齡林楊樹的影響與氮肥相同，當鉀肥增加到0.01 kg/株時，胸徑生長量達到最大，為5.39 cm。由此可見，在環(huán)洞庭湖區(qū)，單因子施肥條件下，氮肥及鉀肥用量對林木生長的影響存在一個上限值，并不是多多益善，當?shù)屎外浄视昧扛哂谏舷拗禃r，將對林木的生長造成一定的抑制作用；磷肥的施用對林木生長的促進作用在短期內是隨施肥用量的增加而不斷增強，這可能與當?shù)赝寥佬纬梢蛩卮嬖谝欢ǖ年P系，當然具體原因還有待于進一步的研究。

表3 土壤養(yǎng)分與樹體養(yǎng)分相關性?Table3 Correlation between soil nutrients and tree body nutrients

表4 測土配方施肥與楊樹胸徑生長量的回歸方程?Table4 Regression equation of soil formula fertilizer and poplar DBH growth

由表5可知，氮肥、磷肥互作中，林木胸徑的增長量隨氮肥、磷肥的施肥量增加而增加，當?shù)视昧繛?.6 kg/株時，胸徑增長量不再增加，當磷肥增至0.5 kg/株時，胸徑的增長量反而減小，當?shù)屎土追视昧糠謩e為0.6 kg/株和0.5 kg/株時，胸徑增長量達到最小僅為4.17 cm；氮肥、鉀肥的交互作用中，胸徑生長量均隨氮肥用量增加而增加，當?shù)试黾拥?.4 kg/株時，胸徑生長量達到最大值5.97 cm，鉀肥通過與氮肥的耦合作用，在用量為0～0.15 kg/株時，胸徑生長量均能表現(xiàn)出較好的增長趨勢；磷肥和鉀肥互作中，胸徑生長量隨著磷肥的增加呈現(xiàn)出先減小后增加的倒拋物線的增長趨勢，但隨鉀肥用量的增大而逐漸增加。

表5 氮磷鉀雙因素效應分析Table5 Analysis of the double factor of phosphorus, nitrogen and potassium

3 結論與討論

楊樹生長快，對土壤肥力要求較高，測土配方施肥能夠很好的了解楊樹的需肥特性，開展平衡施肥，利于實現(xiàn)楊樹的速生豐產(chǎn)。通過對洞庭湖區(qū)楊樹中齡期人工林測土配方施肥的探討發(fā)現(xiàn)，氮肥、磷肥互作效應和氮肥、鉀肥互作效應相似，由于肥料間的耦合作用，胸徑生長量均隨氮肥的增加呈現(xiàn)出明顯的先增后減的總體趨勢，表明氮、磷和氮、鉀互作效應在中齡期楊樹的生長過程中作用顯著；磷肥和鉀肥互作，胸徑生長量變化不明顯，表明磷鉀互作效應對中齡期楊樹作用不顯著。該結論與趙好等[15]的研究結果存在一定的差異，差異產(chǎn)生的原因存在多種可能，生長環(huán)境、立地條件以及樹齡和無性系的差異均會導致研究結論的不一致性，因此，還有待進一步的深入研究驗證。

氮、磷、鉀肥合理的混合施用對楊樹的促進作用顯而易見。楊樹中齡林各施肥處理間胸徑生長量存在顯著差異（P＜0.05），且均高于對照CK；而樹高生長量差異不顯著，有些處理的樹高生長量較對照CK還要低。相關研究表明，氮、磷、鉀配方施肥對楊樹胸徑的增長作用較樹高為好，本研究與此基本一致[15-17]。綜合各試驗處理，林木總體生長最好的是施肥處理16（0.6 kg/株氮肥、1.5 kg/株磷肥、0.15 kg/株鉀肥），其平均胸徑及樹高生長量分別為6.07 cm和5.84 m，相比對照CK增長率分別可增加10.58%和7.11%，該施肥配比可初步在試驗區(qū)推廣應用。由于測土配方施肥是一項精準的林業(yè)施肥技術，具有專肥專用性，在開展測土配方施肥時應根據(jù)各地氣候條件、土壤質地與肥力等差異，對各種植區(qū)域進行相應調整，以充分發(fā)揮測土配方施肥對楊樹人工林速生豐產(chǎn)的促進作用，以推動楊樹產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)快速發(fā)展。

中齡期的林木由于正處于快速發(fā)育階段，光合能力以及蒸騰作用逐漸增強，土壤中的養(yǎng)分以及礦質元素越來越多的參與到林木養(yǎng)分循環(huán)中，其中絕大部分轉化為林木的干物質，另一部分通過枯枝落葉歸還到林地土壤中。而又由于此齡期的林木凋落物較少，養(yǎng)分歸還能力較差，土壤肥力隨著林木的生長逐漸呈現(xiàn)下降趨勢，因此，林木自身養(yǎng)分與土壤中多種養(yǎng)分及礦質元素呈現(xiàn)出顯著負相關，表明中齡林對土壤肥力要求較高，在林木栽培過程中需要適時地開展平衡施肥，以達到林木生長所需養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分供給的平衡。

通過開展測土配方施肥對楊樹中齡林生長影響的研究以及樹體養(yǎng)分與土壤養(yǎng)分的相關分析，初步掌握了洞庭湖區(qū)楊樹中齡期人工林需肥規(guī)律，得出了該區(qū)域楊樹中齡期速生豐產(chǎn)的施肥配比，為開展洞庭湖區(qū)高產(chǎn)低耗高效楊樹人工可持續(xù)經(jīng)營奠定了基礎。但鑒于時間和條件限制，為能全面深入探討測土配方施肥對楊樹中齡林生長的影響，還需進一步結合生理生態(tài)特性、微觀結構等手段探析林木生長對測土配方施肥的響應機理，為楊樹人工林可持續(xù)經(jīng)營構建更加合理的精準施肥方案。