6種速生樹種人工林造林6年后土壤理化性質

鄧荔生，楊秀玲，蔣 霞，亢亞超，王凌暉，林志武，李榮麗，黃肖芳

（1.南寧市林業技術推廣站，廣西南寧 530022；2.廣西大學林學院，南寧 530004；3.南寧市生態公益林工作站，廣西南寧 530031；4.廣西南寧樹木園，南寧 530031）

土壤是農業生產的基礎，研究植物營養和施肥，合理調控土壤肥力機制，需要分析和研究土壤的成分[1]。近年來由于人為對土壤的不合理利用導致林地土壤養分流失，造成不同程度的土壤貧瘠化現象，因此深入研究土壤理化性質對提高樹種生長地生產力、培育優良樹種、促進土壤可持續生產發展具有重要意義[2-3]。

大花序桉（Eucalyptus cloeziana）、雜交相思（Acacia mangium × A.auriculiformis）、臺灣榿木（Alnus formosana）、紅錐（Castanopsis hystrix）、黑木相思（Acacia melanoxylon）、巨尾桉廣林9 號（Eucalyptus grandis×E.urophylla‘GLGU9’）是6種速生闊葉樹種。桉樹（Eucalyptusspp.）是我國南方重要的優良速生闊葉用材樹種，樹干挺拔，材質柔韌細密，具有生長周期短、產量高的特點，木材大多重且較堅硬，抗腐能力強，可用于建筑和制作家具。大花序桉為桃金娘科（Myrtaceae）桉屬，別名澳洲花梨，是1976年從澳大利亞引種的新品種；巨尾桉廣林9 號是巨桉（Eucalyptus grandis）和尾葉桉（Eucalyptus urophylla）雜交的速生樹種，同為桃金娘科（Myrtaceae）桉屬，巨尾桉是目前華南地區種植較多的桉樹樹種，大花序桉種植較少。雜交相思為馬占相思（Acacia mangium）與大葉相思（Acacia auriculiformis）的雜交種，是含羞草科（Mimosaceae）金合歡屬速生喬木樹種，是南方重要的短周期工業原料林樹種[4]，具有結瘤固氮的根瘤。臺灣榿木為樺木科（Betulaceae）榿木屬，干形通直高大，材質柔韌細密，是非豆科根瘤固氮植物，為臺灣省特有種[5]，2012年在廣西引種栽培后生長迅速，4年生樹高達11 m，是推廣的速生優良樹種。紅錐為殼斗科（Fagaceae）栲屬，材質色澤和紋理優良，木材堅硬，是用于制作家具、工藝雕刻、建筑裝修等的高級木材；紅錐喜濕潤、溫暖、多雨的季風氣候和排水性良好的酸性土壤或輕黏土（磚紅壤、赤紅壤和紅壤）。黑木相思為豆科（Leguminosae）相思樹屬，紋理材質好，用于家具及板材制作，適應力強，耐瘠薄，有固氮根瘤，改良土壤性能較好。6種樹種都是短周期工業原料林優良造林樹種。為滿足國家大量的木材需要，培育和研究優良的速生闊葉樹種、增加森林樹種結構和生態功能尤為重要，大花序桉、雜交相思、臺灣榿木、紅錐、黑木相思和巨尾桉廣林9 號是我國南方改善森林樹種結構、建設生態林業的速生闊葉樹種，本實驗研究比較這6 種樹種的土壤理化性質，為農林培育優良的速生闊葉樹種提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西南寧市廣西國有高峰林場界牌分場煙墩嶺（108°36′E，22°97′N）。南寧市屬濕潤的南亞熱帶季風氣候，陽光充沛，雨量充沛，氣候溫和，夏長冬短，年均氣溫21.6 ℃左右，極端高溫40.4 ℃，極端低溫-2.4 ℃，年均降水量達1 304.2 mm，平均相對濕度為79%，主要氣候特點是炎熱潮濕，年均無霜期約330 d，年均日照時數約為1 827 h，日照百分率約為41%。土壤類型為典型的南方紅壤，pH 值為5.0～6.0，肥力中等，適合6 個樹種的生長。試驗地為山地森林，共6 塊地，每塊地0.405 hm2，分別種植大花序桉、雜交相思、臺灣榿木、紅錐、黑木相思和巨尾桉廣林9號共6個樹種，每種樹種各675株，規格均為株高30 cm、地徑0.2～0.3 cm。于2012年3月造林，造林密度均為2 m×3 m，試驗地均為東南坡，坡度＜10°。

1.2 樣品采集

于2018年10月進行土壤采樣，每塊地分為3個樣地，相同樹種進行3 個重復，共18 個樣地，按S 型線路采樣，每個樣地取樣3個，采集深度以去掉表面枯枝落葉層后的表土2 cm 為開始，每一點采取的土樣厚度、寬窄大體一致，記錄各采樣，共取樣54 個，將同一樣地采集的土壤均勻混合，去除大石塊、根和動植物殘體等雜質，用四分法取大約1 kg 的土樣入袋帶回實驗室，等自然風干磨碎過篩后進行土壤理化性質的測定。

1.3 測定方法

土壤物理性質指標的測定：

用環刀法測量土壤容重和孔隙度[6]：

（1）土壤比重通過測量土壤固相物質的重量與同體積水的重量的比值獲得；

（2）土壤容重（g∕cm3）=m1（g）∕v（cm3）；

（3）毛管孔隙度（%）=毛管持水量×土壤容重∕水的密度；

非毛管孔隙度（%）=（最大持水量-毛管持水量）×土壤容重∕水的密度；

總孔隙度=非毛管孔隙度+毛管孔隙度；

最大持水量（g∕kg）=（m2-m1）∕m1×1 000；

毛管持水量（g∕kg）=（m3-m1）∕m1×1 000；

公式中，m1為環刀內干土質量、m2為浸水24 h后環刀內濕土質量、m3為在干砂上擱置2 h 后環刀內濕土質量、v為環刀體積。

土壤化學性質指標的測定：

（1）土壤有機質含量采用重鉻酸鉀氧化外加熱法進行測定[1]；

（2）全氮和全磷用濃硫酸—高氯酸消煮法測定，全鉀采用火焰光度計法測定[1]；

（3）速效養分測定：速效氮采用堿解擴散法測定[7]；速效磷采用NaHCO3浸提鉬銻抗比色法測定[7]；速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法測定[8]；

（4）水溶性鹽：pH 用酸度計法m（土）：m（水）=1∶2.5；氯離子含量：硝酸銀滴定法[1]。

1.4 數據分析

數據采用Excel 2007 進行分析及作圖，用DPS 7.05軟件進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 土壤物理性質

2.1.1 土壤容重

6 種樹種土壤容重排序為巨尾桉廣林9 號（1.89）＞大花序桉（1.86）＞臺灣榿木（1.75）＞紅錐（1.65）＞黑木相思（1.61）＞雜交相思（1.58），巨尾桉廣林9號和大花序桉土壤容重分別是雜交相思的1.2 倍和1.18 倍，方差分析表明6 種樹種間土壤容重差異顯著（P＜0.05）（圖1）。

2.1.2 土壤孔隙度

6 種樹種土壤毛管孔隙度排序為雜交相思（37.53%）＞黑木相思（37.12%）＞紅錐（35.17%）＞臺灣榿木（32.81%）＞巨尾桉廣林9號（30.00%）＞大花序桉（29.64%），雜交相思和黑木相思的土壤毛管孔隙度分別是大花序桉的1.27 倍和1.25 倍，方差分析表明6種樹種間土壤毛管孔隙度差異顯著（P＜0.05）（圖2a）；6 種樹種土壤非毛管孔隙度排序為雜交相思（2.01%）＞黑木相思（0.84%）＞臺灣榿木（0.62%） ＞大花序桉（0.47%） ＞紅錐（0.46%）＞巨尾桉廣林9號（0.44%），雜交相思和黑木相思的土壤非毛管孔隙度分別是巨尾桉廣林9號的4.57倍和1.90倍，方差分析表明6種樹種間土壤非毛管孔隙度差異顯著（P＜0.05）（圖2b）；6種樹種土壤總孔隙度排序為雜交相思（39.54%）＞黑木相思（37.96%）＞紅錐（35.63%）＞臺灣榿木（33.43%）＞巨尾桉廣林9號（30.44%）＞大花序桉（30.11%），雜交相思和黑木相思的土壤總孔隙度分別是大花序桉的1.31 倍和1.26 倍，方差分析表明6 種樹種間土壤總孔隙度差異顯著（P＜0.05）（圖2c）。

圖2 六種速生闊葉樹種土壤孔隙性Fig.2 Soil porosity of six fast-growing broad-leaved tree species

2.2 土壤化學性質

2.2.1 土壤有機質

6 種樹種土壤有機質含量排序為雜交相思（17.44 g∕kg） ＞黑 木 相 思（15.91 g∕kg） ＞紅 錐（13.63 g∕kg）＞臺灣榿木（13.54 g∕kg）＞大花序桉（13.34 g∕kg）＞巨尾桉廣林9 號（5.65 g∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤有機質含量是巨尾桉廣林9號的3.09倍和2.81倍，方差分析表明6種樹種間土壤有機質含量差異顯著（P＜0.05）（圖3）。

2.2.2 土壤全氮、全磷和全鉀含量

6種樹種土壤全氮含量排序為黑木相思（0.96g∕kg）＞雜交相思（0.92 g∕kg）＞臺灣榿木（0.81 g∕kg）＞巨尾桉廣林9號（0.77 g∕kg）＞大花序桉（0.61 g∕kg）＞紅錐（0.55g∕kg），黑木相思和雜交相思的土壤全氮含量是紅錐的1.75倍和1.67倍，方差分析表明6種樹種間土壤全氮含量差異顯著（P＜0.05）（圖4a）；6種樹種土壤全磷含量排序為雜交相思（1.70 g∕kg）＞黑木相思（1.62 g∕kg）＞臺灣榿木（1.23 g∕kg）＞紅錐（0.76 g∕kg）＞大花序桉（0.61 g∕kg）＞巨尾桉廣林9號（0.58 g∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤全磷含量是巨尾桉廣林9號的2.93倍和2.79倍，方差分析表明6種樹種間土壤全磷含量差異顯著（P＜0.05）（圖4b）；6 種樹種土壤全鉀含量排序為雜交相思（11.58 g∕kg）＞黑木相思（8.57 g∕kg）＞臺灣榿木（8.45 g∕kg）＞大花序桉（5.67 g∕kg）＞巨尾桉廣林9號（5.64 g∕kg）=紅錐（5.64 g∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤全鉀含量是巨尾桉廣林9號和紅錐的2.05倍和1.52倍，方差分析表明6種樹種間土壤全鉀含量差異顯著（P＜0.05）（圖4c）。

圖3 六種速生闊葉樹種土壤有機質含量Fig.3 Soil organic matter contents of six fast-growing broad-leaved tree species

圖4 六種速生闊葉樹種全氮、全磷、全鉀的含量Fig.4 Contents of total nitrogen, total phosphorus and total potassium in six fast-growing broad-leaved tree species

2.2.3 土壤速效養分含量

6 種樹種土壤速效氮含量排序為雜交相思（80.75 mg∕kg）＞黑木相思（61.84 mg∕kg）＞紅錐（58.40 mg∕kg）＞臺灣榿木（54.20 mg∕kg）＞大花序桉（40.53 mg∕kg）＞巨尾桉廣林9號（28.85 mg∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤速效氮含量是巨尾桉廣林9號的2.80倍和2.14倍，方差分析表明6種樹種間土壤速效氮含量差異顯著（P＜0.05）（圖5a）；6 種樹種土壤速效磷含量排序為雜交相思（7.36 mg∕kg）＞黑木相思（5.92 mg∕kg）＞臺灣榿木（5.69 mg∕kg） ＞紅 錐（3.58 mg∕kg） ＞大 花 序 桉（3.09 mg∕kg）＞巨尾桉廣林9號（2.76 mg∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤速效磷含量是巨尾桉廣林9號的2.67倍和2.14倍，方差分析表明6種樹種間土壤速效磷含量差異顯著（P＜0.05）（圖5b）；6種樹種土壤速效鉀含量排序為雜交相思（135.20 mg∕kg）＞黑木相思（101.30 mg∕kg）＞臺灣榿木（90.02 mg∕kg）＞巨尾桉廣林9號（78.74mg∕kg）=紅錐（78.74mg∕kg）＞大花序桉（56.20 mg∕kg），雜交相思和黑木相思的土壤速效鉀含量是大花序桉的2.40 倍和1.80 倍，方差分析表明6種樹種間土壤速效鉀含量差異顯著（P＜0.05）（圖5c）。

圖5 六種速生闊葉樹種速效氮、速效磷、速效鉀的含量Fig.5 Contents of available nitrogen,available phosphorus and available potassium in six fast-growing broad-leaved tree species

2.2.4 土壤水溶性鹽含量

6 種樹種土壤氯離子含量排序為巨尾桉廣林9號（33.32 mg∕kg）＞臺灣榿木（30.49 mg∕kg）＞紅錐（29.78 mg∕kg）＞雜交相思（29.07 mg∕kg）＞大花序桉（29.78 mg∕kg）＞黑木相思（27.65 mg∕kg），巨尾桉廣林9號和臺灣榿木的土壤氯離子含量是黑木相思的1.21倍和1.10倍，方差分析表明6種樹種間土壤氯離子含量差異顯著（P＜0.05）（圖6a）；大花序桉、雜交相思、臺灣榿木、紅錐、黑木相思、巨尾桉廣林9 號土壤的pH 值分別為3.81、4.13、4.05、4.12、4.07、4.30，6種樹種間pH含量沒有顯著的差異，范圍為3.81～4.40之間（圖6b）。

圖6 六種速生闊葉樹種水溶性鹽的含量Fig.6 Water soluble salt contents of six fast-growing broad-leaved tree species

3 結論與討論

容重是衡量土壤緊實程度的一個重要指標，可反映土壤的松緊程度[9]。根據試驗結果，巨尾桉廣林9號的土壤容重在6個樹種中最高，雜交相思最小，表明雜交相思對土壤的孔隙結構有較好的作用，土壤疏松性最好，巨尾桉廣林9號的土壤疏松性最差。這可能是由于雜交相思葉片較大、較多，林下郁閉度高，利于微生物繁殖，落葉經過微生物分解成為土壤有機物，為樹種生長提供養分肥料，樹木的快速生長、根系的增多和發育使土壤結構疏松。

毛管孔隙度表明土壤的持水蓄水性，非毛管孔隙度決定土壤通氣透水性[10]。雜交相思的孔隙度排名第一，黑木相思次之；大花序桉土壤的毛管孔隙度和總孔隙度最??；巨尾桉廣林9號非毛管孔隙度最小，表明雜交相思的土壤持水蓄水能力和通氣透水性最好，黑木相思較好，大花序桉土壤的持水蓄水能力最差，巨尾桉廣林9號土壤的通氣透水性最差。

土壤有機質是土壤中各種營養元素特別是氮、磷的重要來源。它具有膠體特性，能吸附較多的離子，使土壤具有保肥力；它還能使土壤形成疏松的結構，從而改善土壤的物理性狀；土壤有機質含量的多少是土壤肥力高低的一個重要指標[11]。6 種樹種中雜交相思土壤有機質含量最高，其次是黑木相思，巨尾桉廣林9號最小，表明雜交相思土壤保肥能力強。

土壤氮素的基礎肥力通常用全氮量來衡量，全氮直接影響植物的生長發育，全氮含量的多少主要取決于土壤有機質的積累和分解強度[12]。黑木相思土壤全氮含量最高，雜交相思次之，紅錐最低；雜交相思土壤全鉀和全磷的含量最高，巨尾桉廣林9號土壤全磷含量最低，紅錐和巨尾桉廣林9號土壤全鉀含量最低。綜合各樹種土壤全氮、全磷和全鉀含量，黑木相思土壤的基礎肥力最好；雜交相思和黑木相思土壤中有機質的積累較多、分解強度較大，臺灣榿木次之。

了解土壤中速效養分的含量對施肥有重要的指導意義，它是反映土壤肥力的基礎指標[7]。雜交相思土壤速效氮、速效磷、速效鉀含量均排名第一，其次是黑木相思；巨尾桉廣林9號土壤速效氮含量、速效磷含量均最低；大花序桉土壤速效鉀含量最低。綜合各樹種土壤速效氮、速效磷和速效鉀含量，2 種相思樹的土壤肥力最好，臺灣榿木、紅錐、大花序桉、巨尾桉廣林9號土壤肥力依次降低。

土壤中水溶性鹽的分析，是研究鹽漬土鹽分動態的重要方法之一，對土壤鹽分進行了解對植物的生長是十分有必要的，大量的水溶性鹽會影響植物生長[1]。巨尾桉廣林9 號土壤的氯離子含量比其他樹種高，黑木相思含量最低，表明巨尾桉廣林9號土壤性能較差，有土壤鹽漬化趨向，黑木相思土壤鹽堿度較好。土壤pH值反映土壤形成與熟化過程的程度，直接影響養分的存在狀態及生物有效性，6種樹種的土壤都處于弱酸性。

綜上所述，6種速生樹種土壤養分狀況、土壤透氣透水性和疏松性綜合排序為：雜交相思＞黑木相思＞紅錐＞臺灣榿木＞大花序桉＞巨尾桉廣林9 號，雜交相思和黑木相思的土壤養分狀況和土壤透氣透水性較其他樹種好，更能提高土壤的疏松性，可作為優良的速生闊葉樹種在林業上推廣應用。