廣西桉樹人工林土壤養分現狀及其變異性、相關性分析

余婉麗 韋杰宏 黃曉路

（廣西環境保護廳，廣西 南寧 530022）

桉樹（Eucalyptus）作為廣西主要的用材樹種，自 20世紀90年代初巨尾桉（Eucalyptus urophylla）各優良無性系推廣以來，其人工林種植栽培面積迅速增加，南寧、欽州、貴港、北海和玉林等桂南地區是桉樹主要栽植區，柳州、河池、百色等是新興的桉樹人工林種植區(項東云，2006；楊昌尚，2010)。2010年廣西科技廳關于桉樹生態研究專項匯報，廣西桉樹人工林蓄積量占廣西森林總蓄積量比例已達到12.3%，位于全國第一位。但是大面積營造桉樹純林在提高經濟收益的同時也存在一些不容忽視的問題。余雪標等研究報道，桉樹人工林的速生高產導致土壤養分消耗過多，引起地力衰退（余雪標，2000），而在經營過程中需要施用大量化肥以維持地力、保證林木養分需求，在個別地區還使用農藥和除草劑等而導致土壤養分失衡。而溫遠光等（溫遠光，2009）則報道桉樹林取代鄉土樹種馬尾松林后經過 10年的林分生長，土壤養分含量仍保持基本穩定。

根據《國務院關于開展第一次全國污染源普查的通知》（國發〔2006〕36號）和廣西壯族自治區人民政府辦公廳印發的《廣西壯族自治區第一次全國污染源普查工作方案》（桂政辦電[2007]207號），設立《桉樹林種植農藥、化肥施用情況抽樣調查研究》專題，對廣西區國有林場及部分集體林區桉樹人工林進行了抽樣調查。試驗通過對廣西主要桉樹種植區林地土壤養分含量進行差異性、相關性分析、分級評定以及與其所在區域的背景值進行對比，旨在研究桉樹人工林地土壤養分變異特征，分析土壤養分之間的相互關系以及探析桉樹種植對土壤養分影響程度等，為充分發揮林地土壤的生產潛力、改良林地施肥模式以及生態環境保護等提供理論依據。

1 廣西區自然概況

廣西位于中國南部邊疆，北回歸線橫貫中部，其氣候既受季風環流控制，又受熱帶海洋影響，具有明顯的季風氣候特點，是中國氣溫較高、熱量豐富的省(區)之一。據《廣西氣候資料》統計，從北到南年平均氣溫為17.9℃～22.6℃，大多數地方年平均降水量為1200毫米～2000毫米，總降水量達3640億立方米，但分布不均，在地域上表現為南多、東多、北多、西少、中間少的現象。主要土壤類型有磚紅壤、赤紅壤、紅壤、黃壤、石灰土等。區內桉樹種植區多分布在桂中、桂東南及沿海地區。

圖1 調查地點分布圖

2 材料與方法

2.1 樣地抽樣方法

根據桉樹人工林在廣西區內的分布特點，試驗分別設在高峰林場（南寧市）、七坡林場（南寧市）、東門林場（崇左市）、欽廉林場（北海市）、大桂山林場（賀州市）、維都林場（來賓市）等6個具有典型代表性的國有林場，通過資料收集和野外調查，對各林場以經營小班作為單元進行抽樣并采集土壤樣品，抽樣單元的總面積不少于各林場桉樹種植面積的5%。

2.2 采樣和處理方法

土壤采樣和處理方法參照《土壤環境監測技術規范》（HJ/T166-2004）中的規定進行。在每個樣地中采集土壤混合樣品，按照對角線法，使用不銹鋼土鉆、土刀等工具在各樣點的四角及中間部位采集0－20cm土壤層次的混合土樣，再用“四分法”對角取1kg混合樣品，裝入塑料袋。采回的土壤樣品及時置于干凈整潔的室內通風處自然風干，剔除植物殘體、石塊等侵入體，壓碎并用2毫米孔徑篩過篩，裝瓶保存。

2.3 測定方法

pH值測定采用電位法；全氮含量采用半微量凱氏法，水解性氮含量采用堿解擴散法；全磷和有效磷含量采用鉬銻抗比色法；全鉀和速效鉀含量采用火焰光度計法；交換性鈣、鎂含量采用原子吸收光度計法。

3 結果與分析

3.1 土壤養分的變異性分析

試驗區域內的200個采樣點的養分數據進行統計分析，統計結果見表1。林地土壤pH值范圍為3.98～6.98，平均值為4.45；全氮含量在0.14～4.52g/kg之間，平均值1.40g/kg；水解氮含量 18.06～148.9mg/kg之間，平均水解氮含量為82.12mg/kg；全磷與速效磷含量較低，全磷含量0.02～1.73 g/kg之間，平均值為0.3g/kg；速效磷含量0.03～3.370mg/kg之間，平均值1.32 mg/kg，可見土壤缺磷現象比較嚴重；全鉀含量0.16～42.05 g/kg之間，平均值為12.75 g/kg。速效鉀含量5.31～87.96 mg/kg之間，平均值34.56mg/kg；交換性鈣含量 20.76～3024.54 mg/kg之間，平均值 184.35 mg/kg；交換性鎂含量 133.06～0.80 mg/kg，平均值 19.72 mg/kg。

表1 廣西桉樹人工林地土壤養分狀況

桉樹人工林土壤養分含量極差倍數較大，變化幅度為1.55～262.81，其中全鉀的極差倍數最大，達到262.81，其次為交換性鎂，為166.33，且除pH值和水解氮外，其他養分指標的極差倍數都在10以上。變異系數和標準差分別表示養分含量的相對離散程度和絕對離散程度，變異系數≤0.1為弱變異性，0.1≤變異系數≤1為中等變異性，變異系數≥1為強變異性（魏麗紅，2010）。養分指標中速效磷的變異系數最大，達到3.10，其次為交換性鈣，到達2.13屬強變異性，pH值的變異系數最小，為0.1，屬弱變異性，其他指標皆為中等變異性。各土壤指標變異系數的高低順序為速效磷＞交換性鈣＞交換性鎂＞全磷＞全鉀＞全氮＞速效鉀＞水解氮＞pH值。變異系數的差異主要由不同地區土壤基質差異和桉樹人工林經營過程中施肥差異引起。氮、磷、鉀三種元素是桉樹人工林中施用復合肥中的主要養分元素，其含量占施肥總量的 30%，三種元素在林地土壤內的含量差異不僅與該林地施用的化肥用量、養分配比和施肥頻率有關，也與該林地立地條件，如坡度、坡位、淋溶狀態等因素有關。交換性鈣、鎂則與林地所在區域的土壤背景值差異有關。

3.2 土壤養分相關性分析

利用分析軟件對9個土壤養分指標進行相關性分析，相關系數為負值表示養分之間存在拮抗作用，正值則表示促進作用。分析結果如表2所示，各土壤養分之間既有促進作用，也有拮抗作用。其中中量元素交換性鈣和交換性鎂與其他土壤養分之間皆為正相關；速效鉀除與pH值呈負相關外，與其他土壤養分皆呈正相關；速效磷則與全氮、全磷、全鉀和水解氮等呈負相關；水解氮則與速效鉀、交換性鈣、鎂、全氮、全磷等養分成正相關；土壤pH值與全氮、全鉀、水解氮、速效鉀呈負相關，與全磷、速效磷以及交換性鈣、鎂呈正相關。由相關系數ρ=0臨界表可知F0.10（9-2）=0.5822，F0.05（9-2）=0.6664（洪偉，2004）。則各指標的相關分析中pH值與交換性鈣、全氮和全鉀、水解氮和速效鉀、交換性鈣和交換性鎂的相關系數皆存在顯著正相關，證明土壤養分的積累和分解在相互之間的促進作用比拮抗作用突出。

由于pH值越低，鈣元素的溶解性越大，而隨著雨水淋溶和沖刷，流失的鈣元素越多。相反，pH值越大則利于鈣元素在土壤中的沉淀和累積；大量元素中全氮和全鉀、水解氮和速效鉀表現出顯著正相關，與桉樹人工林經營中專用肥的施放量以及養分配比有密切的關系；中量元素交換性鈣和交換性鎂等表現出顯著正相關，則與區域土壤母質及其形成的土壤類型有關。楊建峰等在小范圍的土壤養分分析試驗中得到一致的結果(楊建峰,2009)，可見在一定范圍內增加某種土壤養分的投入，可以提高土壤對其他養分積累能力。但由于地域背景值、立地條件以及林地經營等因素的差異，使土壤養分含量之間的關系變得更為復雜，需要更多的試驗數據做進一步探究。

表2 廣西桉樹人工林地土壤養分相關性分析

3.3 土壤養分分級評定

全國第二次土壤普查養分分級標準將大量元素含量分為6級，分別為極富、富、中上、中、貧和極貧（陳少雄2009）（表 3）。據此可將廣西桉樹人工林土壤養分狀況和廣西林地土壤背景值狀況分別進行分級評定。分級結果如表4所示，其中廣西桉樹人工林土壤全氮含量達到中上水平（3級），水解氮和全鉀含量達到中等（4級）水平。全磷、速效磷和速效鉀水平僅分別達到極貧（6級）、極貧（6級）和貧（5級）水平。

試驗地桉樹種植區的林業用地土壤背景值中全氮含量普遍在1.0g/kg（3級）以下。該區域缺素主要是土壤全磷，其含量一般在 0.13～0.26 g/kg (6級)之間，最低的甚至在0.05g/kg以下，有效磷多低于10 mg/kg (干土)。再而是供鉀能力較低，土壤全鉀含量平均雖在 24.5～37.0 g/kg (2級)之間，但速效鉀僅在53.0～69.0 mg/kg(4級)之間。說明廣西區林地土壤養分水平較低，氮、磷、鉀含量缺乏，并且有效性較差。這與本試驗中桉樹人工林地土壤養分各指標的表現一致，桉樹人工林地土壤磷、鉀含量受其所在地區的土壤背景值影響較大，也表現出缺乏現象，而桉樹人工林地速效磷、全鉀和速效鉀三個指標的等級相比背景值皆有下降現象，所以在今后桉樹人工林的培育和土壤養分改良等經營措施中，應該注意磷、鉀元素的配比、補充和蓄肥。

表3 土壤主要養分分級標準

表4 廣西桉樹人工林地土壤養分分級評定

4 結論與討論

（1）桉樹人工林地土壤養分的變異性較大，可見廣西桉樹林土壤養分分布極不均勻。土壤元素的分布差異主要由其成土母質性質決定，并受其立地條件、氣候環境等影響，也同時受到該林地在經營過程中施肥、煉山和整地等人為因素強烈干擾。所以種植于不同地區、不同土壤類型上的桉樹人工林對育林中施放肥料的要求不同，通過土壤養分的平衡診斷研究，以土壤分析、施肥效應、植物的外觀形態分析、植物組織分析等方法分析植物生長中養分的豐缺程度，因地制宜采取相應的施肥措施顯得尤為重要（臧國長，2007）。隨著速生豐產林基地的建設，集約經營水平的提高，營養診斷技術將作為指導適地適樹和林木平衡施肥的重要手段而發揮更重要的作用。

（2）桉樹人工林地土壤養分間既存在促進作用，又存在拮抗作用，可見土壤養分在形成、轉運、積累和消解等動態變化中關系密切。土壤有效養分含量并不是施肥量和土壤本身營養含量的簡單相加,不同種營養元素可能在不同的環境條件下進行交互作用而影響其有效性，例如一種元素的大量施用可能會誘導另一元素的缺乏（臧國長，2007），土壤pH值通過影響元素在土壤中的溶解度來改變其在土壤中的含量和其有效性。所以在桉樹人工林施肥中需要針對土壤養分含量特征來選擇正確的肥料配方，平衡補充土壤養分, 實現桉樹人工林生態系統中營養元素的良性循環。并充分利用土壤養分之間的相互關系來維持土壤養分平衡，以減少土壤施肥用量及施用頻率。

（3）廣西桉樹人工林地土壤全氮、全鉀含量達到了中等及中等以上水平，但全磷、速效磷和速效鉀僅為貧、極貧水平，表現出嚴重缺磷、缺鉀現象，雖該現象與該區域土壤背景值表現相符，但速效磷、全鉀和速效鉀水平低于其背景值，可見桉樹人工林的大面積種植，對其土壤養分產生了一定程度的影響。尤其是營造單一無性系的桉樹純林，容易引起土壤缺素現象，且高強度的人為干擾使得養分循環遭到破壞。所以根據桉樹的適生環境，可供發展地區林種狀況，不同生態類型特征，切實合理的規劃林種搭配，合理發展人工混交林模式(余正國，2009)，使桉樹人工林既不會過于集中種植，且多種樹種混交也便于今后更新輪作，減少土地浪費，同時也解決了單一樹種易染病、易蟲害的缺點。此外經營中減少煉山及全墾，保護林下植被和枯枝落葉，充分保證土壤養肥的回歸與支出達到平衡，減輕水土流失，從而實現桉樹人工林的可持續經營。

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