桂西南地区43年生米老排土壤理化性质研究.pdf

年月J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y第 卷第 期收稿日期:基金项目:崇左市科技计划项目(编号:崇科攻 Z C 、Z C );广西自治区林业自筹科技项目(编号:桂林科研 Z C 号、号和 号)作者简介:付军(),男,硕士,工程师,主要从事森林培育和林木良种选育.通讯作者:李学团(),男,硕士,工程师,主要从事森林培育和林木良种选育.桂桂西西南南地地区区 年年生生米米老老排排土土壤壤理理化化性性质质研研究究付 军,叶家义,陆卫勇,郭 飞,陈振华,项栽芳,林丽珍,李 苑,周艳玲,刘绍勇,王卡石,李学团(广西国有派阳山林场,广西 宁明 )摘要:探明桂西南地区 年生米老排土壤理化性质,为南亚热带气候区米老排人工林土壤改良及可持续经营提供科学依据.以米老排近熟林为对象,探究了其不同土层深度土壤容重、有机质含量等 个土壤物化性质的差异.结果表明:试验地土壤容重达到了适宜作物生长的标准,具有较强的持水性能,上层疏松下层紧实.按照全国第二次土壤普查养分分级表,试验地属于强酸性土壤,有机质含量达到三级水平,全氮、全磷和全钾分别达到三级水平、六级水平和五级水平,碱解氮、有效磷、有效钾分别达到四级水平、六级水平和六级水平,交换性钙、镁含量属于中低含量水平,有效铜、锌和硼含量均处于严重缺乏等级.试验地B最大持水量、全氮、全磷、全钾、有机质、碱解氮、有效磷、有效钾、交换性钙含量平均值均高于试验地A.米老排人工林土壤透水性、透气性较好,土壤容重达到了适宜作物生长的标准,具有较强的土壤增肥作用,能够在酸性土壤正常生长,适宜在桂西南地区广泛发展.关键词:米老排;土壤理化性质;桂西南地区中图分类号:X 文献标识码:A文章编号:()S t u d yo nt h eP h y s i c a l a n dC h e m i c a lP r o p e r t i e so f Y e a r O l dM y t i l a r i al a o s e n s i sS o i l i nS o u t h w e s tG u a n g x iF uJ u n,Y eJ i a y i,L uW e i y o n g,G u oF e i,C h e nZ h e n h u a,X i a n gZ a i f a n g,L i nL i z h e n,L iY u a n,Z h o uY a n l i n g,L i uS h a o y o n g,W a n gK a s h i,L iX u e t u a n(G u a n g x i S t a t e O w n e dP a i y a n g s h a nF o r e s tF a r m,N i n g m i n g,G u a n g x i ,C h i n a)A b s t r a c t:T h ep h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e so f y e a r o l dM y t i l a r i a l a o s e n s i s s o i l i ns o u t h w e s tG u a n g x iw e r e i n v e s t i g a t e d,w h i c hp r o v i d e ds c i e n t i f i cb a s i s f o r s o i l i m p r o v e m e n t a n ds u s t a i n a b l em a n a g e m e n t o fM y t i l a r i a l a o s e n s i s i ns o u t h e r nt r o p i c a l c l i m a t e T h ed i f f e r e n c e s i n s o i l p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e sa r ee x p l o r e ds u c ha ss o i lb u l kd e n s i t ya n do r g a n i cm a t t e rc o n t e n ta td i f f e r e n ts o i ld e p t h s i nt h en e a rm a t u r ef o r e s to fM y t i l a r i al a o s e n s i s R e s u l t s:T h es o i lb u l kd e n s i t yo ft h ee x p e r i m e n t a ls i t eh a sr e a c h e dt h es t a n d a r ds u i t a b l e f o rc r o pg r o w t h,w i t hs t r o n gw a t e rh o l d i n gc a p a c i t y,a n dt h eu p p e r l a y e r i s l o o s ea n dt h e l o w e r l a y e r i sc o m p a c t A c c o r d i n gt ot h en u t r i e n tg r a d i n gs t a n d a r d so f t h es e c o n dn a t i o n a l s o i l s u r v e y,t h ee x p e r i m e n t a ls i t eb e l o n g st os t r o n g l ya c i d i cs o i l,w i t ho r g a n i cm a t t e rc o n t e n tr e a c h i n gl e v e lt h r e e,t o t a ln i t r o g e n,t o t a lp h o s p h o r u s,a n dt o t a lp o t a s s i u mr e a c h i n gl e v e lt h r e e,l e v e ls i x,a n dl e v e lf i v e,r e s p e c t i v e l y A l k a l i n eh y d r o l y z e dn i t r o g e n,a v a i l a b l ep h o s p h o r u s,a n da v a i l a b l ep o t a s s i u mr e a c hl e v e l f o u r,l e v e l s i x,a n dl e v e ls i x,r e s p e c t i v e l y T h ee x c h a n g e a b l ec a l c i u ma n dm a g n e s i u mc o n t e n tb e l o n g s t ot h em e d i u mt o l o wc o n t e n t l e v e l,a n dt h ea v a i l a b l ec o p p e r,z i n c,a n db o r o nc o n t e n ta r ea l l i nas e r i o u sd e f i c i e n c yl e v e l T h em a x i m u m w a t e rc a p a c i t y,t o t a ln i t r o g e n,t o t a lp h o s p h o r u s,t o t a lp o t a s s i u m,o r g a n i c m a t t e r,a l k a l ih y d r o l y z e dn i t r o g e n,a v a i l a b l ep h o s p h o r u s,a v a i l a b l ep o t a s s i u m,a n de x c h a n g e a b l ec a l c i u mc o n t e n t so f t e s t s i t eBw e r ea l l h i g h e r t h a nt h o s eo f t e s t s i t eA T h eM y t i l a r i a l a o s e n s i sa r t i f i c i a l f o r e s th a sg o o ds o i l p e r m e a b i l i t ya n dp e r m e a b i l i t y,a n d t h e s o i l b u l kd e n s i t ym e e t s t h e s t a n d a r d ss u i t a b l e f o rc r o pg r o w t h I th a sas t r o n gs o i l f e r t i l i t ye f f e c ta n dc a ng r o wn o r m a l l yi na c i d i cs o i l,付军,等:桂西南地区 年生米老排土壤理化性质研究资源与产业m a k i n g i t s u i t a b l e f o rw i d e s p r e a dd e v e l o p m e n t i nt h es o u t h w e s t e r nr e g i o no fG u a n g x i K e yw o r d s:M y t i l a r i a l a o s e n s i s;s o i l p h y s i c a l a n dc h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s;s o u t h w e s tG u a n g x i 引言米老排是我国南亚热带地区珍贵的乡土阔叶树种,兼具大中径材木材生产等经济效益和水土保持等生态功能,广西地区主要分布在西南部十万大山沿脉,如崇左市宁明、扶绥、凭祥和龙州、百色市靖西、那坡和德保等地.余再鹏等研究发现米老排凋落物多、分解速度快,对改善土壤性质和维持地力具有重要作用;周弘愿等研究表明米老排是优质水源涵养树种;刘子斐研究表明米老排在南方地区广泛应用于生物防火林建设中;李娟等综合评价广西 个树种发现米老排评价等级为级;蒋林等研究表明 混交比例的桉树米老排混交林能够显著提升土壤有机碳含量和有机碳储量.郭耆等在研究南亚热带人工林经营中发现,米老排等阔叶树种较针叶林具有更高的林分生产力和碳汇效益,有助于增加人工林系统稳定性和可持续发展潜力;贾朋研究发现桉树化感作用对米老排苗高、地径和生物量累积有明显的促进作用,且和桉树叶片水提液浓度呈正相关;陈朝黎等研究表明米老排叶片含有多种营养物质,在饲料添加剂、保健功能产品和森林蔬菜等方面具有较大开发利用潜力;林立文等在研究南亚热带人工林种植对赤红壤团聚体分布及稳定性时发现,米老排可用于表征南亚热带赤红壤地区土壤团聚体的稳定性;唐继新基于米老排天然更新机制和生长特性,设计出人工林带状皆伐作业法,能够为南亚热带区域米老排健康高效和多功能经营提供参考.到目前为止,鲜见桂西南地区米老排近熟林土壤水分理化性质和养分特征的研究.本研究通过分析南亚热带区域 年生米老排人工林土壤物化性质和养分特征,以期为米老排多功能经营提供参考.材料与方法 研究地概况研究区位于广西崇左市宁明县广西国有派阳山林场鸿鸪分场 林班和 林班,处桂南南亚热带赤红壤地带,终年高温多雨,光、水、热条件优越,试验林土壤为紫色砂页岩发育而成的砖红壤或赤红壤,试验林分为国家级重点公益林,保护等级为二级,营建,立地条件和林分特征详见表.表试验林分立地条件和林分特征地类林班林龄/a面积/h m平均树高/m平均胸径/c m密度/(株/h m)蓄积/(m/h m)断面积/(m/h m)海拔/m坡向坡位郁闭度试验地代码纯林 林班 西南中 A纯林 林班 西南中 B 样地设置与样品采集 年月采用典型样地法,选择立地条件与经营措施相似的米老排纯林,随机设置个 m m的样地(样地间距 m).采用剖面法进行土壤样品采集,使用环刀(容积 c m)采集(c m和 c m深度)环刀土后送检,检测单位为广西林业科学研究院新型肥料研发中心,土壤肥力等级指标参考全国第二次土壤普查养分分级标准.数据测定及分析使用E x c e l 和S P S S 进行数据分析.结果与分析 土壤水分物理性质状况分析土壤水分物理性质数据表明(图),试验地的土壤容重数值均与土壤深度成正比,土层越深容重数值越大;试验地A的平均容重较试验地B高 ,c m土层容重均值为 g/c m.根据李竟涵对 年全国耕地质量监测报告 的研究,适宜 作 物 生 长 的 土 壤 容 重 标 准 评 价 范 围 是 g/c m,试验地土壤达到了适宜作物生长的标准.土壤持水量均与土壤深度成反比,土层越深则米老排持水量越小,米老排实验土壤毛管持水量、最大持水量和田间持水量总均值分别为 、和 ,具有较强的持水性能;试验地A的最大持水量均值较试验地B低 ,毛管持水量和田间持水量均值两者差异极小.总孔隙度、毛管孔度和非毛管孔度基本与土壤深度成反比,土层越深孔隙度数值越小,土壤 c m土层较疏松,c m土层则紧实;试验地A的非毛管孔度均值仅为试验地B的 ,试验地A的毛管孔度和总孔隙度分别较试验地B高 和.土壤化学性质状况分析土壤化学性质数据表明(图),土壤p H值与 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期注:土壤物理指标中S VW、MWHC、CWHC、FWHC、C P、N C P和T P分别是容重、最大持水量、毛管持水量和田间持水量、孔隙度、非毛管孔隙度和总孔隙度的缩写;土壤化学指标中OMC、T N C、T P C、T K C、HN C、A P C和AK C分别是有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、有效钾的缩写;E C a、EM g、A C u、A Z n、A B分别是交换性钙和镁、有效铜、锌和硼的缩写,A和B为试验地代码.容重单位:g/c m;持水量和孔隙度单位为;有机质、全氮、全磷和全钾单位:g/k g,其他单位:m g/k g;树高单位:m,胸径单位:c m,蓄积和断面积单:m/h m.下同.图米老排人工林土壤理化性质及生长情况土壤深度成正比,土层越深p H值越大;试验地A的平均p H值较试验地B高.按照全国第二付军,等:桂西南地区 年生米老排土壤理化性质研究资源与产业次土壤普查养分分级标准,试验林分p H值小于,属于强酸性土壤.主要原因是试验地地处桂南南亚热带赤红壤地区,气候特征为高温多雨,赤红壤(砖红壤性红壤)是一种淋溶性最强的土壤,土壤以强酸性或酸性为主.试验地土壤有机质含量范围在 g/k g,总均值为 g/k g,按照全国第二次土壤普查养分分级标准达到三级水平,其中试验地B土壤 c m深度到二级标准.土壤有机质含量与土壤深度成正比,土层越深有机质含量值越大,试验地A仅为试验地B的 .试验地土壤全氮、全磷和全钾含量范围分别为 g/k g、g/k g和 g/k g,总平均值分别为 、和 g/k g,按照全国第二次土壤普查养分分级标准,试验林分全氮、全磷和全钾分别达到三级水平、六级水平和五级水平,全磷和全钾表现为缺乏或极缺乏.在强酸性土壤中,较多的铁、铝离子与磷结合后形成难溶的磷酸铁和磷酸铝,导致磷素失去有效性,是全钾缺乏的主要原因.土壤全氮和全磷含量随土壤深度的增加而下降,全钾则相反.试验地A全氮、全 磷 和 全 钾 平 均 含 量 仅 为 试 验 地B的 、和 .试验地土壤碱解氮、有效磷、有效钾含量范围分别在 、和 m g/k g,总 平 均 值 分 别 为 、和 m g/k g,按照全国第二次土壤普查养分分级标准,试验林分碱解氮、有效磷、有效钾分别达到四级水平、六级水平和六级水平,有效磷和有效钾表现为极缺乏.土壤碱解氮、有效磷、有效钾含量均随土壤深度的增加而下降.试验地A碱解氮、有效磷、有效钾平均含量分别为试验地B的 、和 .试验地土壤交换性钙和镁、有效铜、锌和硼含量范围分别为 、和 m g/k g,总平均值分别为 、和 m g/k g,按照我国土壤交换性钙、镁含量分布状况,二者均属于中低含量水平.农业上常以 m g/k g为土壤缺铜的临界值,m g/k g为土壤缺锌的临界值,m g/k g是土壤缺硼的临界值,三者均处于严重缺乏等级.除了交换性钙含量,其他均随土壤深度的增加而下降.试验地A土壤交换性钙和镁、有效铜、锌和硼平均含量分别为试验地B的 、和 .土壤理化性质相关性分析实验林土壤理化性质相关性分析见表,容重与最大持水量、毛管持水量、非毛管孔隙度呈显著负相关,持水量个指标之间呈显著正相关.容重与p H值呈极显著正相关、与碱解氮呈极显著负相关,与全氮和速效钾呈显著负相关.最大和毛管持水量与p H值呈极显著正相关、与碱解氮和速效钾呈极显著正相关.p H值与有机质、碱解氮和速效钾呈显著或极显著负相关.有机质与全氮、全磷呈显著或极显著正相关.速效钾与碱解氮呈极显著正相关.表土壤理化性质相关性分析指标S VWMWHCCWHCFWHCN C PC PT Pp H值TN CT P CTK COMCHN CA P CAK CS VW MWHC CWHC FWHC N C P C P T P p H值 TN C T P C TK C OMC HN C A P C AK C注:表示处理间极差异显著(P ),表示处理间极差异显著(P ).土壤理化性质主成分分析通过土壤理化性质主成分分析,碎石土如图所示,成分数、和累积贡献率 ,说明提取的土壤容重、最大持水量和毛管持水量个主 年月绿 色 科 技(J o u r n a l o fG r e e nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y)第 期成分包括了原始数据 的信息,可以代表原始数据信息,占数据中变异性的大部分.图碎石 结论与讨论土壤理 化 性 质 分 析 结 果 表 明,桂 西 南 地 区 年生米老排人工林土壤 容重、p H值、交换性钙数值均与土壤深度成正比,土壤持水量、孔隙度、全氮、全 磷、全 钾、碱 解 氮、有 效 磷、有 效 钾、交换性 镁、有 效 铜、锌 和 硼 均 与 土 壤 深 度 成 反比.试验地土壤容重达到了适宜作物生长的标准,具有 较 强 的 持 水 性 能,c m土 层 较 疏松,c m土层则紧实.按照全国第二次土壤普查养分分级表,试验地属于强酸性土壤,有机质含量达到三级水平,全氮、全磷和全钾分别达到三级 水 平、六 级 水 平 和 五 级 水 平,碱 解 氮、有效磷、有效钾分别达到四级水平、六级水平和六级水 平,交 换 性 钙、镁 含 量 属 于 中 低 含 量 水平,有效铜、锌 和 硼 含 量 均 处 于 严 重 缺 乏 等 级,全磷、全 钾、有 效 磷 和 有 效 钾 表 现 为 缺 乏 或 极缺乏.试验地A的毛管孔度、总孔隙度、p H值、交换性镁、有效铜、锌和硼高于试验地B,试验地A最大持水量、全氮、全磷、全钾、有机质、碱解氮、有效磷、有效钾、交换性钙含量平均值低于试验地B根据主成分分析,土壤容重、最大持水量和毛管持水量个因子包括了原始数据 的信息,占数据中变异性的大部分.桂西南地区 年生米老排人工林的土壤透水性、透气性较好,土壤容重达到了适宜作物生长的标准,可能的原因是米老排林分内土壤腐殖质层逐年增厚,林德喜等研究得到类似结果.土壤容重与土壤深度成正比,持水量和孔隙度均与土壤深度成反比,明安刚等研究广西大青山米老排人工林土壤物理性质得到类似结果,大青山与试验地同属桂西南地区宁明县境内,气候和土壤条件相似,米老排人工林容重、持水量和孔隙度的差异主要表现均在表土层,可能的原因是米老排人工林下大量凋落物的分解,积聚了较深的腐殖质层,有利于表土层物理性质的改善.主成分分析表明,土壤容重、最大持水量和毛管持水量个因子可代表原始数据信息,说明米老排具有良好的改善土壤理化性质、涵养水源等功能,.试验地有机质和全氮含量达到三级水平,碱解氮达到四级水平,米老排具有较强的土壤增肥作用,庞正轰等研究得到类似结果.p H值与有机质、全氮和碱解氮呈显著或极显著负相关,因为在酸性土壤环境中,有机质、氮、磷等土壤养分有效性降低,土壤微生物活动和土壤良性发育受到影响,因此改良酸性土壤,有助于提高土壤养分的有效性.实验林所在的桂西南亚热带赤红壤地带土壤多呈酸性或强酸性,米老排喜湿、喜光,能够在酸性土壤正常生长,适宜在桂西南地域广泛发展.试验地土壤养分中除有机质含量达到三级水平外,全磷、全钾、有效磷和有效钾表现为缺乏或极缺乏.除 了 试 验 地 本 身 高 温、高 酸 和 低 肥 的 原因,可能的原因是采样时间处于月份雨季,土壤含水率高,土壤凋落物分解量不足、微生物活动及土壤酶活性等作用较弱,试验地全氮和全磷含量缺乏或极缺乏,尚不足以为米老排的生长提供足量养分,因此其氮、磷的供应优势未能体现,这与朱彩丽等研究结果一致.试验地A的平均树高、公顷蓄积和断面积、毛管孔度、总孔隙度、p H值、交换性镁、有效铜、锌和硼高于试验地B,但最大持水量、全氮、全磷、全钾、有机质、碱解氮、有效磷、有效钾、交换性钙含量平均值低于试验地B,其原因有待进一步研究分析.本试验仅对米老排纯林土壤理化性质进行了研究分析,但其地力维持、水源涵养功能、土壤微生物及酶活性、凋落物量及养分归还特征、碳汇能力等还需进一步研究,以期为南亚热带地区米老排人工林多功能经营提供参考.参考文献:刘光金,张培,贾宏炎,等广西乡土用材树种米老排资源分布J安徽农业科学,():,覃敏米老排优良种源/家系选择与遗传变异研究D北京:中国林业科学研究院,庞正轰,陈宗福,陈晓龙,等我国米老排研究进展J广西林业科学,():(下转第 页)胡振华,等:基于C i t e S p a c e的贵州森林公园研究现状及发展趋势分析资源与产业环境监测评价J北京农学院学报,():荣亮亮,彭莉霞,唐晗梅,等广州市森林公园生态系统服务功能及其评价指标研究综述J价值工程,():贵州省人民政府贵州省森林公园基本情况E B/O L h t t p:/l y j g u i z h o u g o v c n/g z l q/z y g k/s l g y/t _ h t m l 王韶晗,宋爽,石梦溪,等城郊森林公园康养景观质量评价体系的构建 以黑龙江加格达奇国家森林公园为例J东北林业大学学报,():蔡建军凤县紫柏山省级森林公园生态旅游资源与评价J陕西林业科技,():张光辉,官加杰,范贤熙,等贵州省森林公园自然类景观资源定性评价J林业调查规划,():,():谢斐,杨再超,左经会,等贵州山地森林公园地面生苔藓植物多样性J北方园艺,():李俊峰贵州省国家级森林公园可持续发展指标体系构建及评价D贵阳:贵州大学,王晓芳,郭艳,阴姣姣基于c i t e s p a c e的中国国家公园研究进展分析J中国林业经济,():陈悦,陈超美,刘则渊,等 C i t e S p a c e知识图谱的方法论功能J科学学研究,():罗时芬,张乔艳,胡振华,等基于C 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