練金生，高艷芳，謝威，丁佩,3，鄭曉鐘，殷祚云

廣東不同林齡桉樹人工林土壤肥力比較研究

練金生，高艷芳，謝威，丁佩，鄭曉鐘，殷祚云

(1. 仲愷農(nóng)業(yè)工程學院園藝園林學院，廣東 廣州 510225；2. 白云園林建設(shè)工程有限公司，廣東 廣州 510000；3. 北京字節(jié)跳動科技有限公司，廣東 廣州 510000)

為探討目前桉樹林經(jīng)營對土壤肥力的影響以便采取相應對策，測定了廣東肇慶1、3和5年生尾葉桉林的土壤理化性質(zhì)。結(jié)果表明：隨著林齡增長，土壤含水率下降，土壤容重增大，孔隙度減?。煌寥烙袡C質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷和速效鉀含量均表現(xiàn)為隨林齡的增加而顯著下降，均隨土層深度的增加而減少(全鉀除外)，全鉀含量隨土層增加而增加；根據(jù)土壤主要養(yǎng)分分級標準得出土壤綜合肥力為：1 a>3 a>5 a。桉樹人工林撫育管理中，均衡施肥，維持土壤肥力，以實現(xiàn)桉樹人工林的可持續(xù)經(jīng)營。

桉樹；林齡；土壤養(yǎng)分；相關(guān)分析；森林經(jīng)營

我國于1998年實施天然林保護計劃，嚴格禁止了天然林的商業(yè)采伐。此項計劃使木材生產(chǎn)中心逐步由華北國有天然林向南方人工林轉(zhuǎn)變。至2015年，我國已有人工林7 890萬hm，占世界人工林總面積的28.4%，占中國森林面積的33.33%。桉樹()、杉木()、馬尾松()、落葉松()和楊樹()等均為人工林樹種。小企業(yè)經(jīng)營的桉樹林財務(wù)效益良好，年內(nèi)部收益率為28%，收益率為7 555美元·hm，但成本、木材價格和木材產(chǎn)量波動的風險較大?；谖覈?jīng)濟的快速發(fā)展，木材消費量也與日俱增。2013年，在亞洲進口的所有原木和木材中，我國進口份額分別占71%和47%。2014年，中國木材消費與生產(chǎn)之間的巨大差距達到5 119萬m。目前，國內(nèi)原木、鋸材進口量占全球貿(mào)易量的1/3以上，木材供需矛盾十分尖銳。隨著市場對木材的需要不斷增長，我國已由木材生產(chǎn)國變成消費國和進口國。當前國內(nèi)桉樹人工林面積560余萬hm，約占全國人工用材林面積的6.3%，貢獻木材產(chǎn)量達1/3以上。廣東省桉樹人工林面積約153余萬hm，占全省林業(yè)用地面積的14%，是重要的民生林業(yè)。

桉樹是桃金娘科(Myrtaceae)桉屬()、杯果木屬()和傘房屬()樹種的統(tǒng)稱，具速生、高產(chǎn)、質(zhì)優(yōu)的特點，被作為國內(nèi)南方速生豐產(chǎn)林戰(zhàn)略性樹種。華南地區(qū)60% ~ 70%的桉樹人工林屬于短輪伐期人工林，其中50% ~ 60%的林地采用連栽方式。對國內(nèi)紙漿產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展影響巨大的同時，桉樹種植引發(fā)的公共輿論一直以來都引發(fā)各界人士的高度重視。其栽培和經(jīng)營管理措施不當所帶來的植被多樣性降低、土壤肥力衰退、水土流失、林木生長減緩等問題受到了廣泛關(guān)注。2010年后，各地出現(xiàn)了桉樹種植亂象，社會“反桉”現(xiàn)象嚴重，桉樹的種植也受到很大的影響，部分地區(qū)還存在“限桉”、“禁桉”等政策，缺乏辯證客觀的科學認識，桉樹發(fā)展受限。“桉樹現(xiàn)象”究其根本，不在于桉樹本身，而是現(xiàn)有政策措施不配套、缺乏技術(shù)人員支持以及不科學的掠奪式經(jīng)營方式等，科學管理桉樹林才是解決問題的關(guān)鍵。基于此，本文通過對廣東肇慶不同林齡桉樹林的調(diào)查研究，探討桉樹林林齡與土壤因子之間的關(guān)系，揭示大規(guī)模連載桉樹對林地土壤養(yǎng)分的影響狀況，合理地分析桉樹人工林生態(tài)方面的問題，為桉樹人工林的可持續(xù)經(jīng)營提供參考。

1 研究區(qū)概況與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究樣地位于廣東省肇慶市四會市江谷鎮(zhèn)陳村內(nèi)的桉樹人工林場(23°45′05″~23°46′97″N，112°63′25″~112°64′26″E)，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫21.3℃。最高溫達到38℃，最低溫低至1.2℃，年平均降水量為1 805 mm，主要集中于夏季，年平均日照1 702.3 h。林地承包權(quán)和經(jīng)營權(quán)均為20 a，本研究在不同林齡(1、3、5 a)尾葉桉()人工林樣地內(nèi)開展，樣地平均海拔高度為37 m，坡向南，平均坡度為38°。種植桉樹前為馬尾松林，種植的桉樹品種為尾葉桉，帶狀開墾，株行距為3.4 m × 1.4 m。林地土壤主要發(fā)育于花崗巖的風化物山地紅壤。第一年營林施肥(N+P2O5+ K2O≥30% (15-5-9) 枸溶性磷含氯桉樹復合肥料)兩次，每次施肥0.5 kg·株，且鏟除雜草；第二年施肥一次，每次施肥0.8 kg·株，林下雜草不鏟除；后3 a均未進行施肥、除草等撫育管理。

表1 研究地植被概況

1.2 研究方法

1.2.1 調(diào)查方法和內(nèi)容

1、3、5 年生尾葉桉人工林分別設(shè)置3塊20 m × 20 m樣地，以生態(tài)學野外調(diào)查常用的時空互代法對樣地1、3、5 年生林地土壤的物化性質(zhì)進行比較分析。在樣地內(nèi)隨機選取5個點，按0 ~ 20、20 ~ 40和40 ~ 60 cm挖取土壤剖面，用環(huán)刀(容積100 cm)和鋁盒取樣，將同層土壤充分混合后按四等分法取土壤樣品，密封袋保存，置陰涼透風處自然晾干。樣品經(jīng)2 mm孔徑篩以去除粗根、瓦礫等雜質(zhì)，并研磨過細篩后，常溫保存待測。土壤的含水率檢測采用烘干法；容重檢測采用環(huán)刀法；土壤pH值檢測用電位法；有機質(zhì)檢測用重絡(luò)酸鉀容量法；全氮檢測用半微量開氏法；速效氮檢測用堿解擴散法；全磷檢測用硫酸—高氯酸消煮法；速效磷檢測用碳酸氫鈉法；全鉀檢測用氫氧化鈉堿熔—火焰亮度計法；速效鉀檢測用醋酸銨—火焰亮度計法。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

采用EXCEL 2010對試驗數(shù)據(jù)進行整理統(tǒng)計，運用SPSS 23.0進行差異性顯著分析、多重比較(Duncan)及相關(guān)性分析等數(shù)據(jù)處理，顯著性水平為<0.05，極顯著性水平為<0.01。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤物化性質(zhì)分析

2.1.1 土壤物理性質(zhì)分析

從表2可知，桉樹林的土壤含水率及孔隙度隨林齡的增加顯著下降，1年生林地含水率顯著高于3、5年生林地，1年生林地孔隙度顯著高于5年生林地。此外，土壤容重隨著林齡的增長顯著增加，3、5年生林地容重顯著高于1年生林地，隨林齡的增加，土壤變得板結(jié)。

表2 土壤物理性質(zhì)差異性分析

注：不同字母表示不同林齡間差異性顯著(<0.05)。

2.1.2 土壤pH值和有機質(zhì)含量(SOM)

調(diào)查樣地桉樹林土壤pH值在3.7 ~ 4.6之間，呈強酸性。從圖1-(1)可知，不同林齡林地土壤pH值隨林齡增加呈先升高再降低趨勢，3年生林地土壤pH值顯著高于1、5年生林地。1、5年生林地不同深度土壤之間pH值基本持平。3年生尾葉桉林中，表層土壤(0 ~ 20 cm)pH值較低。圖1-(2)結(jié)果顯示，尾葉桉林土壤有機質(zhì)含量隨林齡及土層深度的增加而顯著降低，1年生林地有機質(zhì)含量顯著高于3、5年生林地，0 ~ 20 cm層土壤有機質(zhì)顯著高于20 ~ 40 cm和40 ~ 60 cm層。5年生林地土壤有機質(zhì)含量較1年生林地沿土層剖面依次降低了54.17%、58.82%、57.14%。

2.1.3 土壤全氮含量(TN)和速效氮含量(AN)

由圖2-(1)可知，土壤全氮含量隨林齡和土層深度的增加顯著下降，3年生林地全氮含量較1年生林地下降了24.2%，5年生較3年生下降了23.5%，說明尾葉桉在生長過程中對氮的吸收很大。由圖2-(2)可知，調(diào)查樣地土壤的表層(0 ~ 20 cm)速效氮含量隨林齡增加而下降，3與5年生基本持平，1、5年生林地不同深度土壤速效鉀含量隨深度的增加，下降趨勢明顯。

圖1 土壤pH值和有機質(zhì)含量

圖2 土壤全氮和速效氮含量

圖3 土壤全磷和速效磷含量

2.1.4 土壤全磷含量(TP)和速效磷含量(AP)

土壤全磷含量和速效磷含量隨林齡增加顯著下降(圖3)，同林齡土壤全磷含量和速效磷含量隨土壤深度的增加而明顯減少。3年生林地全氮含量較1年生林地下降了45.3%，5年生較3年生下降了62.2%。

2.1.5 土壤全鉀含量(TK)和速效鉀含量(AK)

由圖4-(1)可知，土壤全鉀含量隨林齡的增加而減少，同林齡不同深度土壤全鉀含量隨土壤深度的增加而增加。圖4-(2)表明，土壤速效鉀含量隨林齡的增加而減小，5 a比3 a下降了53.7%。同林齡不同深度土壤速效鉀含量隨土壤深度的增加而減少，K是極易流失的元素，尤其5 a林地隨深度增加下降明顯，20 ~ 40 cm比0 ~ 20 cm下降51.4%，40 ~ 60 cm比20 ~ 40 cm下降11.3%。

圖4 土壤全鉀和速效鉀含量

2.2 相關(guān)性分析及肥力評價

2.2.1 各養(yǎng)分指標的相關(guān)分析

由表3可知，土壤pH值與全氮呈顯著負相關(guān)，與有機質(zhì)、全磷呈極顯著負相關(guān)。說明pH值的增加不利于全氮、全磷的釋放及有機質(zhì)分解。有機質(zhì)、全氮、全磷和速效磷呈極顯著正相關(guān)，與速效鉀和速效氮顯著正相關(guān)，土壤全氮、速效氮、全磷、速效磷和速效鉀之間也互相呈顯著或極顯著正相關(guān)。

表3 各養(yǎng)分指標間的相關(guān)性分析

注：*表示顯著相關(guān)(<0.05)，**表示極顯著相關(guān)(<0.01)。

2.2.2 土壤肥力綜合分析

基于全國第二次土壤普查養(yǎng)分分級標準和廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所土壤養(yǎng)分評價標準，運用主成分分析法分析土壤因子，以進行土壤肥力評價。由表4可知，1 a土壤肥力等級在4級(中)，3 a土壤肥力在5級(缺乏)，5 a土壤肥力在6級(極缺)，即尾葉桉人工林的土壤綜合肥力隨林齡增加而下降。

表4 調(diào)查樣地土壤各養(yǎng)分含量

3 結(jié)論

(1) 尾葉桉人工林的土壤呈強酸性，土壤含水率及孔隙度隨林齡的增加顯著下降，3、5年生林地含水率顯著低于1年生林地，1年生林地較5年生林地顯著下降7.7%，5年生林地孔隙度較1年生林地顯著下降4.3%。土壤容重隨著林齡的增長顯著增加，3、5年生林地容重顯著高于1年生林地。

(2) 土壤各養(yǎng)分含量隨林齡的增加而減少，同林齡林地土壤各養(yǎng)分含量隨土層的深度增加而下降，全鉀含量隨著土層深度的增加而增加?？傮w來看，有效磷較其他各養(yǎng)分降低幅度最大，在40 ~ 60 cm土層中其下降率達到94.4%。1 ~ 3 a期間，有機質(zhì)、有效磷含量下降較大，0 ~ 20 cm土層中有機質(zhì)含量下降了37.5%，40 ~ 60 cm土層中有效磷含量下降率達到59.4%。3 ~ 5 a間，有效磷下降最為明顯，沿土層剖面依次降低了50.5%、70.5%、86.2%。其次是速效鉀，在40 ~ 60 cm土層中，下降率為77.5%。

(3) 土壤有機質(zhì)對各養(yǎng)分的影響顯著，土壤中的各養(yǎng)分依靠有機質(zhì)的分解和人工施肥，鉀含量主要靠原生礦物的分解轉(zhuǎn)化；1年生、3年生、5年生林地土壤肥力綜合指標分別為中級、下級和貧瘠。

4 討論

4.1 平衡施肥

尾葉桉林地土壤容重隨著林齡的增長顯著增加，土壤含水率及孔隙度隨林齡的增加顯著下降，羅云建等也得出類似結(jié)論。楊志訓等研究指出5年生林地容重小于同齡林馬尾松林地。容重的增加，孔隙度下降，土壤持水性變?nèi)?，表明土壤可能板結(jié)。

目前桉樹人工林仍屬于高度集約經(jīng)營的全樹利用模式，桉樹對土壤養(yǎng)分的利用率比其他大多數(shù)樹種高。研究表明不同齡級尾葉桉林土壤有機質(zhì)、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷和速效鉀含量均表現(xiàn)為隨林齡的增加而下降，均隨土層深度的增加而減少(全鉀除外)，全鉀含量隨土層增加而增加，這與王紀杰等研究結(jié)果一致，說明尾葉桉生長的養(yǎng)分需求大于林中養(yǎng)分供給。其中，速效磷含量隨林齡的增加而下降的幅度比其他養(yǎng)分大，在營林期間應加大速效磷的補充，滿足植物生長過程中的速效磷需求。另外，尾葉桉林地有機質(zhì)在1 ~ 3年生林地消耗量極大，營林者可在這期間增加有機質(zhì)的補給，以改善土壤的物理特性，提升微生物和土壤生物的分解活動，提高土壤的保肥性和緩沖性，促進植物的生長發(fā)育。其次，速效鉀含量在3 ~ 5 a間下降明顯，在營林過程中應增加速效鉀含量以滿足植物的吸收。

調(diào)研樣地營林撫育模式為前期(1 ~ 2 a)施肥，后期為降低營林成本而放棄施肥，這種“只用地，不養(yǎng)地”的種植方式直接導致桉樹人工林生態(tài)系統(tǒng)的歸還量顯著低于吸收量，林地絕大部分養(yǎng)分以木材的形式運走，這是土壤肥力下降的最主要原因。為實現(xiàn)桉樹人工林的可持續(xù)經(jīng)營，建議加大桉樹經(jīng)營技術(shù)研究，在育種方面要選育良種，提高桉樹的產(chǎn)量；在栽培技術(shù)方面推廣免煉山的帶狀或穴狀整地。此外，桉樹人工林郁閉度低，林下植被保育有利于增加枯枝落葉和根系運動的速率，可有效緩解土壤板結(jié)，提高土壤保水能力和持水能力，改善土壤結(jié)構(gòu)狀況。在耕作技術(shù)方面要休耕輪歇和樹種輪種，做到用地和養(yǎng)地同時兼顧；施肥方面，施足基肥，且南方林地土壤普遍缺乏磷肥，應注重追施磷肥或桉樹專用肥，桉樹專用肥配比為A(m (N):m (P)：m (K) =15：9：11)時，作為尾葉桉的追肥有利于桉樹的生長和促進秋季木質(zhì)化程度，提高抗旱能力。此外，盧有偉等指出在栽植桉樹幼苗1年后應按照0.25 kg·株的標準追施桉樹專用肥；次年3—4月按照0.5 kg·株得標準進行第二次追肥；3 ~ 5 a根據(jù)0.8 kg·株的標準各進行一次追肥。通過平衡養(yǎng)分間和年份間的施肥量以滿足不同齡級林地對不同養(yǎng)分的實際需求，保證迅速下降的養(yǎng)分得到及時補充，實現(xiàn)地力的可持續(xù)性利用。

4.2 政策激勵

目前人工林經(jīng)營依然存在政策措施不配套，缺乏政府必要資金支持等問題。政策因素對人工林經(jīng)營的影響不比科學因素小，此次所研究的尾葉桉人工林林地承包權(quán)和經(jīng)營權(quán)均為20 a，經(jīng)營期較短致使林農(nóng)為了短期經(jīng)濟效益而忽視了地力養(yǎng)護的重要性。為避免經(jīng)營者過于注重短期效益和經(jīng)濟效益，忽視長期效益和生態(tài)效益，必須從生態(tài)學角度出發(fā)，結(jié)合科學與政策以尋找相對應的有效解決辦法。

放寬森林自主經(jīng)營權(quán)可以有效防止林地被掠奪性發(fā)展所破壞，但在林權(quán)改革進程中，林農(nóng)被賦予的權(quán)利越來越少。在一定程度上給予地方政府、村委會和農(nóng)民林地長期使用權(quán)，可促進農(nóng)民自發(fā)保護資源，從而保證森林資源不受破壞，從根本上消除因濫伐而造成森林退化的潛在隱患。為平衡各方利益，建議政府組織和設(shè)立完善的林地產(chǎn)權(quán)的流轉(zhuǎn)、征占、評估等制度和補償機制。補償機制可根據(jù)地方政府、承包方、經(jīng)營者對地力保護所做出的貢獻建立評估體系，可請權(quán)威技術(shù)部門對地力進行評定，根據(jù)生態(tài)地力維護情況對應給予各方經(jīng)濟補貼或其他政策優(yōu)惠，以鼓勵農(nóng)戶長時期、大面積承包經(jīng)營林地，建設(shè)示范基地，以點帶面，輻射推動地力的可持續(xù)利用。

4.3 綜合措施

倡導粗放經(jīng)營向標準化集約經(jīng)營商品林轉(zhuǎn)變，實施“良政+良才+良地+良種+良法”，確保造林質(zhì)量，提高桉樹人工林單產(chǎn)，進一步加大生態(tài)林占比。通過構(gòu)建惠民良政的激勵機制；儲備良才，加強技術(shù)人才和經(jīng)營人才的引進和培養(yǎng)；平衡施肥，發(fā)展良地；選育良種，適地適樹；推廣良法，保留原有植被的帶狀、穴狀整地。綜合實施“五良”戰(zhàn)術(shù)，建立完備的林業(yè)生態(tài)體系和林業(yè)生產(chǎn)體系，實現(xiàn)可持續(xù)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的良性循環(huán)。

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Comparative Study on Soil Fertility ofPlantations of Different Ages in Guangdong Province

LIAN Jinsheng, GAO Yanfang, XIE wei, Ding pei, ZHENG Xiaozhong, YIN zuoyun

()

In order to research the effect ofplantation forest management on soil fertility and to take corresponding countermeasures, the soil physical and chemical properties of 1-, 3- and 5-year-oldplantations in Zhaoqing, Guangdong province were examined. Results showed that as plantation age increased soil moisture content decreased, soil bulk density increased and soil porosity decreased. The soil contents of organic matter, total N (TN), total P (TP), total K (TK), available N (HN), available P (AP) and available K (AK) showed significant decreases with increasing of forest age and decreased with increasing soil depth(except total K). Meanwhile, the total K content of soil increased with increasing soil depth. Based on the nutrient classification of the soil, the soil fertility of theplantations were ranked: 1 a > 3 a > 5 a. In the management ofplantations, balanced fertilization between nutrients and fertilization across years could provide a mechanism to maintain soil fertility and achieve sustainable management of such plantations.

; forest age; soil nutrients; correlation analysis; forest management

S714.8

A

10.13987/j.cnki.askj.2021.01.004

廣東省教育廳省級重大項目(2016KZDXM002)

練金生(1994— )，男，本科，林學，E-mail:15626041424@163.com

殷祚云(1966— )，男，博士，教授，主要從事生態(tài)學、林學和生物統(tǒng)計學研究，E-mail:yinzuoyun@163.com

本研究在野外調(diào)查和資料收集中得到了周厚龍、呂詠儀、馬雅婷、何芷珊、林場負責人丁國洪的大力支持，謹此表示衷心感謝！