廣西壯族自治區國有高峰林場桉樹人工林土壤肥力調查研究

楊連春 莫鐘柏 曾戍秀

廣西壯族自治區國有高峰林場，廣西 南寧 530001

0 引言

廣西壯族自治區是我國主要林產品生產區之一，其森林資源豐富，為全國輸送了大量茶油、松香、八角、肉桂等林產品［1-4］。桉樹原產于澳大利亞，因其生長速度快、萌芽更新能力強、木材質量高，在世界范圍內均有引種栽培［5］。桉樹是廣西壯族自治區主要用材樹種之一，栽培歷史悠久，目前已產生如無性系DH3229、無性系DH3228 等具有高產、抗病蟲害、耐貧瘠等優良特性的多個品系［6-7］。土壤條件是影響桉樹生長發育的重要因素之一，其與桉樹相互作用，在提供桉樹生長所需養分的同時，其肥力也受桉樹人工林凋落物歸還養分影響［8-9］。

近年來，大量學者對我國不同地區的土壤肥力展開了調查。孟博等［10］詳細調查了南寧市、百色市、來賓市、防城港市、玉林市等甘蔗種植區的土壤肥力情況，結果表明甘蔗種植區的土壤呈酸性，平均pH 值為5.2（40.91%為強酸性地塊），有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂質量分數分別為24.43 g/kg、102.70 mg/kg、22.79 mg/kg、158.45 mg/kg、637.98 mg/kg、93.33 mg/kg。簡尊吉等［11］通過文獻數據、歷史調查數據和當前調查數據對我國馬尾松林土壤肥力特征進行了調查，結果表明0 ～20 cm 土層的土壤肥力指數為中等，20 ～40 cm 土層的土壤肥力指數為貧瘠；總體來看，人工林的土壤肥力高于天然林，混交林的土壤肥力高于純林。張輝等［12］研究了目標樹經營模式對杉木人工林土壤肥力的短期影響，結果表明目標樹經營模式可顯著影響0～10 cm 土層肥力指標，目標樹施肥經營模式的土壤肥力高于設計目標樹經營模式高于傳統經營對照。崔誠等［13］通過對廣東省廣州市南沙區森林公園、濕地公園、生態景觀林帶、河涌防護林等4 種典型城市林業土壤9 項理化指標的測定，分析了該地區土壤理化性質和綜合肥力。他的研究結果表明，該地區土壤整體綜合肥力水平較低，土壤有機質含量對土壤水解氮和有效磷含量的影響較大，而土壤整體容重偏低。黃芹花等［14］對上海市閔行區耕地的土壤肥力進行了調查，結果表明不同利用方式土壤間肥力表現差異顯著，菜田的土壤肥力較高。筆者以廣西壯族自治區國有高峰林場桉樹人工林為研究對象，對5 個不同齡級的桉樹人工林的土壤肥力進行了調查，旨在為該地區開展的桉樹人工林的水肥管理工作提供參考。

1 研究區概況

廣西壯族自治區國有高峰林場始建于1953 年，位于南寧市，是廣西壯族自治區規模最大的林場。該地區屬亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫22.0 ℃，年平均降水量1 350 mm，年日照時間為1 700 h 左右，平均相對濕度79%［15］。廣西壯族自治區國有高峰林場森林資源豐富，擁有大片的珍貴樹種和大徑材林，人造板年產量120 萬m3，桉樹作為當地主要速生豐產樹種被廣泛種植［16］。

2 研究材料與方法

2.1 試驗設計

此次研究共設置1個因子（齡級）包括5個處理，分別為幼齡林（林齡1 a）、中齡林（林齡2～3 a）、近熟林（林齡4～5 a）、成熟林（林齡6～7 a）及過熟林（林齡8 a），每個水平設置3 個重復試驗。

2.2 野外調查

2023年5月進行野外調查。選取符合齡級條件的桉樹人工林作為調查樣地，在每個處理的桉樹人工林中隨機選取3 塊20 m×20 m 的調查樣地，并在調查樣地的對角線處設置3 塊2 m×2 m 采樣樣方，使用土鉆按五點采樣法采集0～10 cm、11～20 cm、21～30 cm、31～40 cm、41～50 cm土層的土樣（均為磚紅壤），將各層土樣混合形成混合樣品帶回實驗室進行指標測定。

2.3 指標測定

此次研究共設置土壤含水率和土壤容重2 個土壤物理性質指標，pH 值、全碳質量分數、全氮質量分數、全磷質量分數、全鉀質量分數、堿解氮質量分數、速效磷質量分數、速效鉀質量分數、Si6+質量分數、Al3+質量分數、Fe3+質量分數、Ca2+質量分數、Mg2+質量分數及Mn2+質量分數共14 個土壤化學性質指標，測定方法如表1所示。

表1 不同指標的測定方法

2.4 統計分析

使用Excel 進行數據統計與預處理，使用SPSS 軟件進行單因素方差分析和多重比較［最小顯著性差異法（Least Significant Difference，LSD）］。

3 研究結果與分析

3.1 不同林齡桉樹人工林土壤物理性質差異

由表2 可知，不同林齡桉樹人工林的土壤含水率和土壤容重之間存在顯著差異（P＜0.05）。其中，成熟林土壤含水率最高，為（16.589±0.664）%，且顯著高于其他4 個處理；其次為中齡林和過熟林，土壤含水率分別為（13.529±0.147）%和（14.438±0.602）%，二者之間不存在顯著差異，但顯著高于幼齡林和近熟林；幼齡林和近熟林的土壤含水率相對較低，且二者之間不存在顯著差異。中齡林的土壤容重最高，為（1.263±0.049）g/cm3，且顯著高于其他4 個處理；其次為近熟林和過熟林，土壤容重分別為（1.134±0.057）g/cm3和（1.187±0.059）g/cm3，二者之間不存在顯著差異；過熟林土壤容重顯著高于幼齡林和成熟林，近熟林土壤容重與幼齡林、成熟林之間均不存在顯著差異。

表2 不同林齡桉樹人工林土壤物理性質指標的多重比較

3.2 不同林齡桉樹人工林土壤化學性質差異

由表3 可知，不同林齡桉樹人工林土壤pH 值、Fe3+質量分數均不存在顯著差異，土壤pH 值為4.052～4.264，土壤Fe3+質量分數為4.571～5.991。不同林齡桉樹人工林土壤除pH值和Fe3+質量分數外的其他化學性質指標均存在顯著差異。從碳元素來看，近熟林和成熟林土壤全碳質量分數較高，分別為（30.611±0.519）g/kg和（30.691±0.653）g/kg，且顯著高于其他3個處理；其次為中齡林，土壤全碳質量分數為（27.562±0.745）g/kg，顯著高于幼齡林和過熟林；幼齡林和過熟林的土壤全碳質量分數相對較低，且二者之間不存在顯著差異。從氮元素來看，土壤全氮質量分數從大到小排序為中齡林、成熟林、近熟林、過熟林、幼齡林，其中中齡林與成熟林之間不存在顯著差異（顯著高于其他3 個處理），近熟林和過熟林之間不存在顯著差異，過熟林與幼齡林不存在顯著差異；土壤堿解氮質量分數從大到小排序為成熟林、近熟林、中齡林、幼齡林、過熟林，其中成熟林顯著高于其他4 個處理，中齡林與近熟林之間不存在顯著差異，幼齡林和過熟林之間不存在顯著差異。從磷元素來看，過熟林的全磷質量分數最高（顯著高于其他4個處理），其次為中齡林，幼齡林、近熟林和成熟林土壤全磷質量分數不存在顯著差異；幼齡林速效磷質量分數最高（顯著高于其他4 個處理），其次為過熟林和近熟林（二者之間不存在顯著差異），近熟林土壤速效磷質量分數則僅顯著高于中齡林。從鉀元素來看，土壤全鉀質量分數從大到小排序為中齡林、近熟林、成熟林、過熟林、幼齡林，其中中齡林和近熟林土壤全鉀質量分數不存在顯著差異，幼齡林和過熟林土壤全鉀質量分數不存在顯著差異；土壤速效鉀質量分數從大到小排序為中齡林、幼齡林、過熟林、成熟林、近熟林，其中中齡林土壤速效鉀質量分數顯著高于其他4 個處理，近齡林、成熟林、過熟林土壤速效鉀質量分數不存在顯著差異。近熟林和成熟林土壤Si6+質量分數較高（二者之間不存在顯著差異），且顯著高于幼齡林、中齡林、過熟林；幼齡林和近熟林土壤Al3+質量分數較高（二者之間不存在顯著差異），且顯著高于其他處理，成熟林和過熟林土壤Al3+質量分數較低且二者之間不存在顯著差異；中齡林、成熟林、過熟林土壤Ca2+質量分數較高（三者之間不存在顯著差異），且顯著高于近熟林和幼齡林，近熟林土壤Ca2+質量分數顯著高于幼齡林；中齡林土壤Mg2+質量分數最高且顯著高于其他處理，幼齡林、近熟林、成熟林、過熟林土壤Mg2+質量分數不存在顯著差異；中齡林和成熟林土壤Mn2+質量分數最較高且顯著高于其他處理，幼齡林、近熟林、過熟林土壤Mn2+質量分數之間不存在顯著差異。

表3 不同林齡桉樹人工林土壤化學性質指標的多重比較

4 結論

桉樹是廣西壯族自治區的主要經濟樹種之一，其生長速率、木材質量受土壤肥力影響顯著。此次研究以廣西壯族自治區國有高峰林場內5 個不同齡級的桉樹人工林為研究對象，對林下的土壤肥力進行了調查，得出以下結論。

①不同齡級的桉樹人工林土壤含水率、土壤容重、全碳質量分數、全氮質量分數、全磷質量分數、全鉀質量分數、堿解氮質量分數、速效磷質量分數、速效鉀質量分數、Si6+質量分數、Al3+質量分數、Ca2+質量分數、Mg2+質量分數、Mn2+質量分數之間均存在顯著差異。②不同齡級的桉樹人工林土壤均偏酸性。其中，成熟林土壤含水率最高，且顯著高于其他4 個處理；中齡林土壤容重最高，且顯著高于其他4 個處理。③從碳元素來看，近熟林和成熟林的土壤全碳質量分數較高；從氮元素來看，中齡林和成熟林土壤全氮質量分數較高，成熟林土壤堿解氮質量分數最高；從磷元素來看，過熟林土壤全磷質量分數最高，幼齡林土壤速效磷質量分數最高；從鉀元素來看，中齡林土壤全鉀質量分數最高，中齡林土壤速效鉀質量分數最高。④近熟林和成熟林土壤Si6+質量分數較高，幼齡林和近熟林土壤Al3+質量分數較高，中齡林、成熟林、過熟林土壤Ca2+質量分數較高，中齡林土壤Mg2+質量分數最高，中齡林和成熟林土壤Mn2+質量較高。綜合來看，桉樹人工林以成熟林土壤肥力最佳。