配方施肥對(duì)刨花潤(rùn)楠土壤養(yǎng)分、微生物生物量及酶活性的影響

李桃禎，鄒清濤，侯小青，胡厚臻，韋韶鵬，王凌暉，滕維超

（1.廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530004；2.廣西生態(tài)工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，柳州 545004；3.廣西國(guó)有大桂山林場(chǎng)，賀州 542800；4.資源縣林業(yè)局，廣西資源 541400；5.南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西南寧 530007）

刨花潤(rùn)楠（Machilus pauhoi）又名膠木、香粉樹(shù)，是樟科（Lauraceae）潤(rùn)楠屬的一種常綠喬木，是國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)樹(shù)種和南亞熱帶以及中亞熱帶地區(qū)的優(yōu)良鄉(xiāng)土樹(shù)種之一，也是廣西珍貴的鄉(xiāng)土樹(shù)種和重點(diǎn)發(fā)展珍貴樹(shù)種[1-2]。刨花潤(rùn)楠的木材、枝干、樹(shù)皮、樹(shù)葉等均具有極高的利用價(jià)值，其木材和樹(shù)皮中所含的膠質(zhì)，具有極高醫(yī)療、保健功能，擁有極大的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景[3]。

當(dāng)前，栽植、培育和對(duì)珍貴樹(shù)種應(yīng)用越來(lái)越受到關(guān)注與重視，所以對(duì)刨花潤(rùn)楠這一珍貴樹(shù)種的關(guān)注與研究也不斷的深入，不過(guò)大部分的研究還是集中于大棚或苗圃場(chǎng)地刨花潤(rùn)楠幼苗的生長(zhǎng)特性、生態(tài)習(xí)性、育苗[4-5]和栽培[6-8]等方面?？膳倩?rùn)楠生長(zhǎng)的自然生態(tài)環(huán)境被不同程度的破壞，土壤肥力下降，林地需要補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)才能保持較好的林地生產(chǎn)力。而只有根據(jù)林木特性，進(jìn)行合理科學(xué)的林地施肥才能有效保持和提高土壤肥力狀況，促進(jìn)林木的速生豐產(chǎn)，同時(shí)也對(duì)肥料達(dá)到高利用率、減少對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的破壞與污染。

本研究通過(guò)對(duì)刨花潤(rùn)楠幼林進(jìn)行氮磷鉀配方施肥處理，分析對(duì)刨花潤(rùn)楠林地土壤狀況的影響，以期探索高效經(jīng)濟(jì)的配方施肥方案，為發(fā)展刨花潤(rùn)楠這一優(yōu)良的珍貴樹(shù)種提供參考。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西國(guó)有大桂山林場(chǎng)和平分場(chǎng)（111°20′5″～111°54′39″E，23°58′33″～24°14′25″N）。該地的氣候類型為亞熱帶季風(fēng)氣候，年均降水量為2 056 mm，年均蒸發(fā)量為1 275 mm，年均相對(duì)濕度為82%，年均氣溫19.3℃，最高氣溫39.7℃，最低溫度-2.4℃，無(wú)霜期353 d。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料與施肥方法

選擇刨花潤(rùn)楠長(zhǎng)勢(shì)較為一致的23林班進(jìn)行施肥試驗(yàn)，采用氮、磷、鉀3種因素3個(gè)水平的正交設(shè)計(jì)L9（34），設(shè)不施肥對(duì)照組1個(gè)，共10個(gè)處理。每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)樣地面積大小為667 m2，并在樣地中間位置選取30株刨花潤(rùn)楠幼木為施肥對(duì)象。

本試驗(yàn)氮、磷、鉀3種肥料元素的來(lái)源分別為美豐尿素（N含量為46.4%），貴港過(guò)磷酸鈣（P2O5含量為12%），加拿大鉀肥（K2O含量為60%）。分別根據(jù)各施肥配方的將尿素、過(guò)磷酸鈣和鉀肥均勻混合后，在林木上方距離50 cm位置進(jìn)行溝施，隨后立即覆土掩蓋。該施肥試驗(yàn)總共進(jìn)行了3次施肥，時(shí)間分別為2015年3月、9月和2016年3月。

表1 配方施肥正交設(shè)計(jì)方案Tab.1 Orthogonal design of formula fertilization

2.2 測(cè)定指標(biāo)及測(cè)定方法

分別于2015年3月份施肥之前和2015年9月、2016年9月進(jìn)行土壤樣品的采集，并對(duì)土壤含水量、土壤pH、土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤全氮、磷、鉀、土壤酶活性以及土壤微生物生物量碳、氮進(jìn)行測(cè)定[9-11]。

2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與處理分析

利用Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行錄入整理，采用SPSS 18.0、DPS進(jìn)行方差分析和相關(guān)性分析等，采用隸屬度函數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行隸屬值的計(jì)算，并進(jìn)行綜合分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 氮磷鉀配方施肥對(duì)刨花潤(rùn)楠林地土壤有機(jī)質(zhì)的影響

各施肥處理有機(jī)質(zhì)含量在施肥后均有明顯提高，可見(jiàn)施肥能有效增大土壤有機(jī)質(zhì)的含量，提高土壤肥力（圖1）。不同的氮磷鉀配方施肥對(duì)提高土壤有機(jī)質(zhì)的效果不同，處理5、處理6、處理9較高，在2015年9月和2016年9月2次測(cè)定時(shí)分別為 30.06、 28.14、 29.21 g/kg 和 33.01、 34.21、32.12 g/kg。處理4、處理8中等，處理3的有機(jī)質(zhì)含量最低，在2015年時(shí)與對(duì)照組（23.67 g/kg）間無(wú)顯著差異。

圖1 氮磷鉀配方施肥對(duì)刨花潤(rùn)楠林地有機(jī)質(zhì)含量的影響Fig.1 Effects of NPK fertilization on organic matter content

方差分析顯示（表2）氮磷鉀3因素極顯著影響土壤有機(jī)質(zhì)的含量（P＜0.01）。氮肥的影響效益最大，鉀肥稍次，磷肥又次于鉀肥。經(jīng)多重比較分析，可得N1＜N3＜N2，P1＜P2＜P3，K3＜K2＜K1，氮肥各水平間存在顯著差異，P2和P3水平、K2和K3水平間差異不明顯。

表2 氮磷鉀三因素對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響效應(yīng)分析Tab.2 Effects of N,P and K on soil organic matter content

3.2 氮磷鉀配方施肥對(duì)刨花潤(rùn)楠林地土壤養(yǎng)分含量的影響

3.2.1 對(duì)刨花潤(rùn)楠林地土壤全氮含量的影響

各施肥處理的土壤全氮含量都有不同程度的提高，且各施肥處理的土壤全氮含量有所不同（圖2）。2015年9月時(shí)，處理5土壤全氮含量最高（1.43 g/kg），但與處理6和處理9間無(wú)明顯差異，其次為處理8、處理4、處理2，在1.19～1.26 g/kg之間，處理3、處理1和處理7全氮含量較低，與對(duì)照組間無(wú)顯著差異。到2016年9月，各處理間的差異明顯變大，其中處理5仍為最高（1.93 g/kg），且與其他各組間差異顯著（P＜0.05），處理T3、T1和T7的土壤全氮含量顯著高于對(duì)照的含量。

圖2 氮磷鉀配方施肥對(duì)土壤全氮含量的影響Fig.2 Effects of NPK fertilization on soil total nitrogen content

3.2.2 對(duì)刨花潤(rùn)楠林地土壤全磷含量的影響

處理7和處理1的全磷含量在2015年9月與對(duì)照組之間無(wú)明顯差異，其余各施肥處理均和對(duì)照組間存在顯著差異（P＜0.05）。處理6含量最高（0.32g/kg），是對(duì)照組的140.91%。到2016年9月，僅處理1與對(duì)照組間沒(méi)有顯著差異，其余各處理均顯著高于對(duì)照組。處理6全磷含量仍是最高（0.52 g/kg），與其它各施肥組間存在顯著差異（P＜0.05）。

圖3 氮磷鉀配方施肥對(duì)土壤全磷含量的影響Fig.3 Effects of NPK fertilization on soil total phosphorus content

3.2.3 對(duì)刨花潤(rùn)楠林地土壤全鉀含量的影響

各處理的土壤全鉀含量未進(jìn)行施肥前在21.00～24.15 g/kg之間，進(jìn)行施肥試驗(yàn)后對(duì)照組的含量逐漸下降，而施肥處理組的則不斷提高（圖4）。其中處理5的全鉀含量最高，分別比對(duì)照組高10.23、14.65 g/kg；其次為處理4，分別為31.98、35.54 g/kg；處理4與處理9之間差異不明顯；處理1的最低。

圖4 氮磷鉀配方施肥對(duì)土壤全鉀含量的影響Fig.4 Effects of NPK fertilization on soil total potassium content

3.3 對(duì)刨花潤(rùn)楠林地土壤微生物生物量的影響

3.3.1 對(duì)土壤微生物生物量碳含量的影響

施肥后，各處理間土壤微生物生物量碳含量不同（圖5）。2015年9月份，各處理間含量在63.60～73.61mg/kg之間，差異較小，但均高于對(duì)照組（49.22 mg/kg）。處理4、處理5、處理6、處理8的含量一直相對(duì)較高，其中最高的是處理4（88.36 mg/kg）；其次為處理8（80.85 mg/kg），處理5和處理6之間差異不顯著，分別為75.39、69.31 mg/kg；含量較低的仍是處理1、處理3和處理7，與對(duì)照組之間沒(méi)有顯著的差異。

表3 氮磷鉀對(duì)刨花潤(rùn)楠林地土壤微生物生物量碳、氮含量的影響效應(yīng)分析Tab.3 Effects of N,P and K on C and N contents of the soil microbial biomass

土壤中的微生物生物量碳含量受到氮磷鉀的極顯著的影響，影響最大是氮肥（表3），最小的是鉀肥。不同水平間N2、P3、K2的影響最大。

圖5 氮磷鉀配方施肥下土壤微生物生物量碳含量的變化Fig.5 Changes of soil microbial biomass carbon content with NPK fertilization

3.3.2 對(duì)土壤微生物生物量氮含量的影響

對(duì)照組的土壤微生物生物量氮含量均比各施肥處理明顯要低，可見(jiàn)施肥能夠促進(jìn)其含量的提高（圖6）。其中最高是處理8，在2015年9月和2016年9月的分別為12.57、15.54 mg/kg，其次為處理9和處理6，處理7、處理3和處理1含量較低，且這3個(gè)處理組間差異不顯著。對(duì)照組的含量分別僅為7.96、7.65 mg/kg，顯著低于各施肥處理組。

氮磷鉀的效應(yīng)為氮肥顯著大于磷肥，鉀肥顯著低于磷肥（表3）。不同氮肥水平中，N3水平最大，不同磷肥水平中，P2和P3水平較好，不同鉀肥水平，低水平的鉀肥效應(yīng)較大。

圖6 氮磷鉀配方施肥下土壤微生物生物量氮含量的變化Fig.6 Changes of nitrogen content of soil microbial biomass with NPK fertilization

3.4 氮磷鉀配方施肥下刨花潤(rùn)楠林地土壤酶活性的變化

3.4.1 對(duì)土壤脲酶活性的影響

處理5的土壤脲酶活性最大（圖7），在2015年9月和2016年9月分別為0.37、0.73 mg/（g·24h），處理4和處理6的活性大小沒(méi)有顯著差異，處理1、處理3、處理9的活性較低，分別在0.39、0.58 mg/（g·24h）以下，處理1、處理3和處理7的活性在后期時(shí)增加幅度較小，僅比之前大0.12～0.1 6 mg/（g·24h）。對(duì)照組的活性則有所降低，分別為0.25、0.21 mg/（g·24h）。

不同因素之間，氮肥和磷肥影響效應(yīng)極顯著，鉀肥也有顯著影響。不然氮素水平間N2極顯著大于N3和N1，P2水平極顯著高于P3和P1水平，K1和K2顯著高于K3水平（表4）。

3.4.2 對(duì)土壤酸性磷酸酶活性的影響

各施肥處理的活性均顯著大于未施肥對(duì)照組（圖8）。在2015年9月，各肥料處理間的差異較小，處理T8的活性最大，但與處理6、處理9、處理4、處理3的活性無(wú)顯著差異。2016年9月時(shí)，處理8的活性極顯著大于其他各施肥組（P＜0.01），處理5和處理6之間差異不顯著，處理1活性最小，僅為0.33 mg/（g·24h），但與CK間差異極顯著（P＜0.01）。

圖7 氮磷鉀配方施肥下土壤脲酶活性的變化Fig.7 Changes of soil urease activity with NPK fertilization

圖8 氮磷鉀配方施肥下土壤酸性磷酸酶活性的變化Fig.8 Changes of soil acid phosphatase activity with NPK fertilization

表4 氮磷鉀對(duì)刨花潤(rùn)楠林地土壤酶活性的影響效應(yīng)分析Tab.4 Effects of N,P and K on the soil enzyme activity

刨花潤(rùn)楠林地的土壤酸性磷酸酶活性受到氮肥、磷肥和鉀肥極顯著的影響，其中磷肥效應(yīng)最大，鉀肥效應(yīng)最?。ū?）。不同水平中，N2＞N3＞N1，磷肥的3個(gè)水平之間存在極顯著差異（P＜0.01），P2水平最大，P1水平最小。鉀肥不同水平中，K1極顯著高于K2和K3水平。

3.4.3 對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響

施肥極顯著的提高土壤中的蔗糖酶活性（圖9），2016年時(shí)比對(duì)照組提高6.21～15.11mg/（g·24h）。不同的處理中活性比較大的為處理5和處理6，處理9、處理8和處理2的活性中等，其余處理的活性相對(duì)較低。

氮肥和磷肥對(duì)土壤蔗糖酶活性的影響效應(yīng)極顯著，鉀肥的影響效應(yīng)顯著，不同氮水平中，N2水平影響效應(yīng)最大，N1水平最小，土壤中的蔗糖酶活性隨著磷水平的上升和鉀水平的下降而增大（表4）。

3.5 相關(guān)性分析和隸屬函數(shù)分析

刨花潤(rùn)楠林地土壤的養(yǎng)分含量、微生物生物量碳、氮和土壤酶活性之間有著明顯的正相關(guān)性（表5）。其中僅脲酶活性和全磷含量、磷酸酶活性和土壤微生物生物量碳之間不顯著相關(guān)外（P＜0.05），其他各項(xiàng)指標(biāo)間均相關(guān)性顯著或極顯著。

圖9 氮磷鉀配方施肥下土壤蔗糖酶活性的變化Fig.9 Changes of soil sucrase activity with NPK fertilization

對(duì)氮磷鉀配方施肥下刨花潤(rùn)楠幼林土壤指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析（表6），各施肥處理的隸屬平均值和排名為處理6＞處理5＞處理8＞處理4＞處理9＞處理2＞處理7＞處理3＞處理1。

表5 各指標(biāo)間相關(guān)性分析Tab.5 Correlation analysis of indexes

表6 氮磷鉀配方施肥下刨花潤(rùn)楠幼林土壤指標(biāo)隸屬函數(shù)分析Tab.6 Analysis of subordinate function of soil indexes with NPK fertilization

4 結(jié)論與討論

本研究的結(jié)果顯示未施肥對(duì)照組土壤的有機(jī)質(zhì)含量、氮磷鉀養(yǎng)分含量呈下降趨勢(shì)，而施肥組的則有所提高且均大于對(duì)照，也與眾多學(xué)者的施肥研究結(jié)論一致[12-15]，但是不同的氮磷鉀配方對(duì)土壤養(yǎng)分肥力的補(bǔ)充存在差異。

土壤微生物量含量的變化可作為研究土壤狀況的重要依據(jù)[16-17]。土壤酶的活性也可以反映土壤狀態(tài)和土壤中的動(dòng)態(tài)變化，在評(píng)價(jià)土壤的肥力狀況時(shí)可以用土壤酶活性進(jìn)行量化區(qū)分[18]。在本試驗(yàn)中，土壤中微生物生物量碳、氮的含量及土壤酶的活性在施肥后得到明顯的提高，與對(duì)楊樹(shù)和桉樹(shù)林人工林施肥的結(jié)果相一致[19-20]。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)施肥會(huì)降低微生物生物量碳、氮的含量[21-22]，這可能與施肥時(shí)間的長(zhǎng)短、次數(shù)、種類或者樹(shù)種有關(guān)。且土壤微生物生物量碳、氮與全氮、土壤有機(jī)質(zhì)含量之間均存在極顯著的正相關(guān)性[23]。

氮磷鉀配方施肥根據(jù)不同植物對(duì)氮磷鉀3種肥料的需求、肥料的肥效以及土壤本身肥力條件三者之間的關(guān)系，確定其之間適宜比例和用量以及相應(yīng)的施肥技術(shù)，使養(yǎng)分平衡，達(dá)到高效豐產(chǎn)且成本低的施肥目的[24-25]。楊曉靜[26]對(duì)刺槐（Robinia pseudoacacia）林地進(jìn)行施肥，發(fā)現(xiàn)最優(yōu)施肥量為N肥100 g、P肥150 g、K肥150 g，陸寧等[27]發(fā)現(xiàn)適宜的氮磷鉀配比比例為1.00∶0.44∶2.67對(duì)厚樸（Magnolia officinalis）植物的產(chǎn)量和品質(zhì)效果最好。本研究經(jīng)過(guò)隸屬函數(shù)綜合分析，得出氮磷鉀配比N2P3K1（即每株N：60 g，P2O5：60 g，K2O：15 g）時(shí)對(duì)改善土壤養(yǎng)分狀況，提高土壤肥力的效果最好。