不同種源江南油杉幼林生長(zhǎng)與土壤環(huán)境的差異性研究

陳風(fēng)帆 王勇 黃鑫浩 劉曉蔚 劉雄盛 蔣雨桐 蔣燚

摘要：通過(guò)對(duì)廣西林科院老虎嶺試驗(yàn)基地內(nèi)4個(gè)種源江南油杉幼林生長(zhǎng)量和土壤環(huán)境的進(jìn)行研究，揭示了不同種源江南油杉幼林生長(zhǎng)和土壤環(huán)境的差異，探討了江南油杉幼林生長(zhǎng)與土壤環(huán)境的關(guān)系。研究結(jié)果表明：4個(gè)種源江南油杉幼林間地徑和苗高差異均不顯著。0～20 cm土層內(nèi)不同種源間土壤pH值和全氮含量差異顯著，20～40 cm土層內(nèi)不同種源間所有土壤指標(biāo)均差異不顯著。同一種源的不同土層間土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分、微生物量差異較大。相關(guān)分析表明：江南油杉幼林地徑與20～40 cm土層內(nèi)土壤全氮含量呈極顯著正相關(guān)，江南油杉幼林苗高與20～40 cm土層內(nèi)土壤全磷含量呈極顯著正相關(guān)。因此，在對(duì)老虎嶺試驗(yàn)基地江南油杉幼林經(jīng)營(yíng)管理時(shí)，應(yīng)注重20～40 cm土層內(nèi)全氮和全磷含量的增加，以促進(jìn)江南油杉幼林健康快速的生長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：江南油杉幼林;生長(zhǎng)量;土壤理化性質(zhì);土壤養(yǎng)分;土壤微生物量

中圖分類號(hào)：S725.5

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-9944（2018）04-0001-05

1 引言

江南油杉（Keteleeria fortunei var. cyclolepis）系松科（Pinaceae）油杉屬（Keteleeria）植物，為我國(guó)特有樹種，是國(guó)家三級(jí)保護(hù)植物--。江南油杉枝繁葉茂，是優(yōu)良的綠化觀賞樹種，樹根含有膠質(zhì)，常用于造紙膠料，是具有很高價(jià)值的用材樹種。江南油杉天然種群主要分布于浙江、江西、福建、廣東、廣西、湖南、貴州、云南等省區(qū)，大多呈散生或局部成片分布。近年來(lái)，由于社會(huì)需求增加導(dǎo)致的人為砍伐、自身較為特殊的生物學(xué)特性及自然環(huán)境等多方面因素的影響，江南油杉天然林資源日漸減少，因此，開展江南油杉種植資源收集、人工林的營(yíng)造是十分必要的。

土壤是植物賴以生存的基礎(chǔ)，其中，土壤理化性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤微生物量等土壤性質(zhì)是土壤肥力高低變化的重要依據(jù)，體現(xiàn)了土壤的水、肥、氣、熱狀況，與其上植物的生長(zhǎng)、水源的涵養(yǎng)以及其它因子關(guān)系密切。目前，對(duì)江南油杉人工林的研究主要集中在人工林生長(zhǎng)和生物量與地形、氣象和生境的關(guān)系以及江南油杉成林土壤養(yǎng)分等方面。江南油杉幼林土壤理化性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤微生物量等方面的研究未見報(bào)道。

在這種情況下，開展不同種源江南油杉幼林生長(zhǎng)量和土壤環(huán)境的研究具有重要理論和實(shí)際意義。以廣西林科院老虎嶺試驗(yàn)基地內(nèi)4個(gè)種源江南油杉幼林為對(duì)象，研究其生長(zhǎng)量以及土樣不同層次的土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分、微生物量，以期揭示不同種源江南油杉幼林生長(zhǎng)和不同土層內(nèi)土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分、微生物量的差異，探討江南油杉幼林生長(zhǎng)量與土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分和微生物量的關(guān)系，為江南油杉引種栽培和人工林營(yíng)建提供理論基礎(chǔ)。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地為廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院老虎嶺試驗(yàn)基地，位于廣西南寧市北郊，坐標(biāo)為108°56'E，22°56' N，研究區(qū)海拔為90～250 m，年均氣溫21.7℃左右，極端最高氣溫40.4℃，極端最低氣溫-1.5℃.最冷的1月份平均氣溫12.8℃，最熱的7、8月份平均氣溫28.2℃，年均降水量為1347.2 mm，平均相對(duì)濕度80%，土壤為磚紅壤性紅壤，壤土厚度5～25 cm，pH值5～6，肥力中等，地帶性植被為亞熱帶常綠季雨林。

2.2研究方法

本研究選取取樣點(diǎn)進(jìn)行定位，記錄廣西博白（BB）和隆林（LL）、福建（FJ）、貴州望謨（WM）4個(gè)種源江南油杉幼林生長(zhǎng)指標(biāo)數(shù)據(jù)（地徑和苗高）、采集土壤樣品，綜合利用各類數(shù)據(jù)分析軟件對(duì)研究區(qū)江南油杉生長(zhǎng)指標(biāo)和土壤指標(biāo)數(shù)據(jù)的進(jìn)行分析。

2.2.1 野外調(diào)查

試驗(yàn)基地內(nèi)江南油杉為3年生幼林（2015年3月造林）。江南油杉生長(zhǎng)指標(biāo)測(cè)定采用樣方法，樣方設(shè)計(jì)成20 m×20 m的范圍，隨機(jī)選取樣方內(nèi)20株江南油杉，用鋼卷尺測(cè)量每一株江南油杉的高度與地徑;在樣地范圍內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)土壤調(diào)查樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)采集2個(gè)土層（0～20 cm、20～40 cm）土壤樣本。

2.2.2樣品采集

土壤樣品的收集采用挖剖面法，用環(huán)刀（100 cm³）分別在0～20 cm、20～40 cm層取樣，并保持環(huán)刀內(nèi)的土壤結(jié)構(gòu)不被破壞，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定土壤物理性質(zhì)中土壤pH值、含水率（θg）、容重（ρb）;在環(huán)刀取樣的周圍用土鉆（45 cm）再取相同層次的樣品并混合均勻，過(guò)2 mm孔徑的土篩去除植物殘根和石礫后裝入無(wú)菌自封袋，帶回實(shí)驗(yàn)室保存于4℃冰箱內(nèi)，每層土壤共采集約1 kg左右，分成2份，分別進(jìn)行土壤養(yǎng)分中有機(jī)碳（SOC）、有機(jī)質(zhì)（OM）、全氮（TN）、全磷（TP）的測(cè)定和微生物量碳含量（ MBC）、微生物量氮（MBN）含量的測(cè)定。

土壤容重的測(cè)定用土壤烘干重除以采樣用的環(huán)刀體積，pH值測(cè)定采用玻璃電極法.含水率采用烘干法測(cè)定。土壤有機(jī)質(zhì)和有機(jī)碳采用重鉻酸鉀容量法一外加熱法測(cè)定.全氮采用凱氏半微量定氮法測(cè)定，全磷采用鉬銻抗比色法測(cè)定。微生物量碳含量和微生物量氮含量采用氯仿熏蒸浸提法。

2.3數(shù)據(jù)分析

用Excel2007進(jìn)行江南油杉幼苗生長(zhǎng)量.土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分以及微生物生物量各指標(biāo)的常規(guī)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及作圖;用SPSS19.0對(duì)不同種源、不同土層下江南油杉幼苗生長(zhǎng)量，土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分以及微生物生物量各指標(biāo)進(jìn)行方差分析和多重比較（采用鄧肯氏新復(fù)極差法），并用SPSS19.0對(duì)江南油杉幼苗生長(zhǎng)量與土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分以及微生物生物量各指標(biāo)進(jìn)行Pearson相關(guān)分析。

3結(jié)果與分析

3.1 不同種源江南油杉幼苗生長(zhǎng)量分析

不同種源江南油杉幼苗生長(zhǎng)量見表1，從表1可知，4個(gè)江南油杉種源間地徑和苗高差異均不顯著（P>0. 05）。在老虎嶺試驗(yàn)基地中，望謨（WM）種源地徑和苗高均最大，分別為15. 06±2.66 mm和82.5±12. 43cm，博白（BB）種源地徑和苗高均最小，分別為10.40±0. 60 mm和52.7±4.33 cm。

3.2江南油杉幼林土壤環(huán)境分析

3.2.1 不同種源江南油杉幼林土壤指標(biāo)差異

不同種源江南油杉幼林土壤理化性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤微生物量指標(biāo)差異見表2。由表2可知，0～20 cm土層內(nèi)不同種源的土壤容重（ ρb）、含水率（θg）、有機(jī)碳（SOC）、有機(jī)質(zhì)（OM）、全磷含量（TP）、微生物量碳含量（ MBC）和微生物量氮（MBN）均差異不顯著（P>0.05）.土壤pH值和全氮含量（TN）差異顯著（P<0. 05）;20～40 cm土層內(nèi)不同種源的土壤理化性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤微生物量等指標(biāo)均差異不顯著（P>0.05）。0～20cm土層內(nèi)4個(gè)種源中LL種源土壤pH值最大，為4. 51 ，BB種源土壤pH值最小，為4.33;FJ種源土壤的全氮含量最大，為0.61 g/kg，LL種源土壤的全氮含量最小，為0. 46 g/kg。

雖然不同種源間大部分指標(biāo)在整體上差異不顯著，但多重比較結(jié)果表明，某些指標(biāo)整體上差異不顯著，但兩兩之間存在顯著差異，如：0～20土層內(nèi)，不同種源間土壤容重差異不顯著，但FJ種源與BB和LL之間差異顯著。

3.2.2 江南油杉幼林不同土層厚度土壤指標(biāo)差異

江南油杉幼林不同土層土壤理化性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤微生物量等指標(biāo)差異見圖1。從圖中可知，BB種源江南油杉幼林2個(gè)土層（0～20 cm和20～40 cm）間土壤容重、pH值、全氮含量、微生物量碳含量和微生物量氮含量呈極顯著差異（P<0.01），土壤有機(jī)碳、有機(jī)質(zhì)含量呈顯著差異（P<0.05）。FJ種源江南油杉幼林2個(gè)土層間土壤pH值、全氮含量差異極顯著（P<0.01）.土壤全磷含量差異顯著（P<0.05）。WM種源江南油杉幼林2個(gè)土層間除土壤全氮含量差異極顯著外，其余指標(biāo)均差異不顯著。LL種源江南油杉幼林2個(gè)土層間土壤pH值、微生物量氮含量差異極顯著（P<0. 01），土壤容重、有機(jī)質(zhì)、全氮含量差異顯著（P<0. 05）。

3.3江南油杉幼林生長(zhǎng)與土壤環(huán)境的關(guān)系

從表3可知，在老虎嶺試驗(yàn)基地.江南油杉幼林地徑和苗高與0～20 cm土層內(nèi)的各土壤指標(biāo)均無(wú)顯著相關(guān)性。江南油杉幼林地徑與20～40 cm土層內(nèi)土壤全氮含量（TN）呈顯著正相關(guān).江南油杉幼林苗高與20～40 cm土層內(nèi)土壤全磷含量（TP）呈顯著正相關(guān)。

4討論

植物的生長(zhǎng)發(fā)育與其生境密切相關(guān)，不同的生長(zhǎng)環(huán)境植物的生長(zhǎng)和形態(tài)可能發(fā)生明顯的變化。研究結(jié)果表明，老虎嶺試驗(yàn)基地4個(gè)種源江南油杉幼苗的地徑和苗高差異均不顯著，這說(shuō)明在小范圍內(nèi)不同種源江南油杉對(duì)生境的適應(yīng)性相一致。相關(guān)分析表明.在老虎嶺試驗(yàn)基地.幼苗地徑和苗高與0～20 cm土層內(nèi)的各土壤指標(biāo)均無(wú)顯著相關(guān)性，幼苗地徑與20～40 cm土層內(nèi)土壤全氮含量呈顯著正相關(guān)，苗高與20～40 cm土層內(nèi)土壤全磷含量呈顯著正相關(guān)，而在老虎嶺試驗(yàn)基地中4個(gè)種源20～40 cm土層內(nèi)土壤全氮含量和全磷含量均差異不顯著.這從土壤方面解釋了為什么老虎嶺試驗(yàn)基地4個(gè)種源江南油杉地徑和苗高差異不顯著。

土壤理化性質(zhì)是土壤的基本屬性.集中體現(xiàn)了土壤的水、肥、氣、熱狀況，與植物的生長(zhǎng)、水源的涵養(yǎng)以及其因子關(guān)系密切，土壤養(yǎng)分則能反應(yīng)出植物與土壤間的關(guān)系.土壤微生物量是微生物總量.為植物生長(zhǎng)提供了可利用的養(yǎng)分，是土壤活性養(yǎng)分的儲(chǔ)存庫(kù)。研究結(jié)果顯示，同一土層不同種源間土壤內(nèi)某些指標(biāo)存在顯著差異;同一種源，不同土層間有些指標(biāo)也存在顯著或極顯著差異。這說(shuō)明不同種源江南油杉幼苗、不同土層的土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分以及微生物量存在一定的差異.導(dǎo)致這些差異的原因有很多，如氣候因子（光照、溫度、濕度、降雨量），林地坡位、坡度、坡向，地表徑流量以及江南油杉自身生物學(xué)特性等因素均會(huì)影響林地內(nèi)土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分以及微生物生物量。具體是由于哪種因素或哪幾種因素共同影響造成以上土壤理化性質(zhì)、養(yǎng)分以及微生物生物量的差異還有待進(jìn)一步深入研究。

植物的生長(zhǎng)與土壤環(huán)境的關(guān)系密切，土壤理化性質(zhì)、土壤養(yǎng)分、土壤微生物生物量等都可能會(huì)影響植物的生長(zhǎng)。研究結(jié)果表明，老虎嶺試驗(yàn)基地，江南油杉幼苗地徑與20～40 cm土層內(nèi)土壤全氮含量呈顯著正相關(guān)，苗高與20～40 cm土層內(nèi)土壤全磷含量呈顯著正相關(guān);這說(shuō)明老虎嶺試驗(yàn)基地20～40 cm土層內(nèi)土壤環(huán)境對(duì)江南油杉幼苗生長(zhǎng)影響較大，隨著土壤內(nèi)全氮含量的增加幼苗地徑隨著增大，土壤內(nèi)全磷含量增加幼苗苗高隨著增大。可能是因?yàn)?，在老虎嶺試驗(yàn)基地生境下江南油杉幼苗對(duì)土壤內(nèi)全氮含量、全磷含量較敏感.有利于幼苗吸收。

綜上所述，在老虎嶺試驗(yàn)基地江南油杉幼林內(nèi)應(yīng)注重20～40 cm土層內(nèi)全氮和全磷含量的增加，以促進(jìn)江南油杉幼林健康快速的生長(zhǎng)。