配方施肥对红锥林地土壤肥力的影响

来源:用户上传      作者:潘陆荣　廖曦　亢亚超　王凌晖　滕维超

　　 摘要：以2014年种植的红锥（Castanopsis hystrix）幼林苗木为试验材料，采用氮、磷、钾三因素三水平正交试验设计，研究不同配比处理对红锥林地土壤养分含量的影响，寻求红锥林地合理施肥配方，为改善其土壤肥力状况提供参考。结果显示：配方施肥对红锥林地土壤养分含量影响显著;与不施肥CK相比，各施肥处理土壤有机质含量、氮磷钾养分等指标均有不同程度的提高;其中，T6（单株施N、P2O5、K2O分别为87.5、243.8、25.0 g）处理的土壤硝态氮、铵态氮、有效磷、速效钾含量最高;模糊数学隶属函数综合评价结果表明，T6处理对土壤肥力的促进作用最大，是本试验条件下改善林地土壤肥力状况的最佳配方。
　　关键词：红锥;配方施肥;林地;土壤肥力
　　中图分类号：S759.323.7 文献标识号：A 文章编号：1001-4942（2020）05-0082-06
　　Abstract Castanopisis hystrix planted in 2014 were used as experimental materials. A three-factor and three-level orthogonal design was used to study the effects of diferent fertilization formula on soil fertility in Castanopisis hystrix forest and find out reasonable fertilization fomula so that to provide a scientific basis for improving the soil physical and chemical properties. The results showed that ferlitization had significant effects on soil nutrient contents in Castanopisis hystrix forest. Compared to CK， the fertilization treatment increased the organic matter and nitrogen， potassium and phosphorus contents in varying degrees. The T6 treatment with 87.5 g of N， 243.8 g of P2O5 and 25.0 g of K2O per plant had the maximum contents of ammonium nitrogen， nitrate nitrogen， available phosphorus and available potassium in soil. Membership function analysis showed that T6 treatment had the greatest promoting effect on soil fertility， so it was the best ferlitization formula for improving the physical and chemical properties of forest soil.
　　Keywords Castanopsis hystrix;Formulated fertilization;Forest;Soil fertility
　　
　　土壤有机质在改善土壤结构、根系的生长环境和提高土壤透水性、蓄水性、通气性起着重要作用[1]。林木生长所必需的氮、磷、钾元素来自土壤，这些元素的含量也是土壤中含量变动最大的，与植被生长联系极其密切[2]。施肥处理在改善土壤质量、提高土地生产力和土壤健康可持续发展方面发挥重要作用[3，4]，是补充土壤养分最直接、最有效的方式，可以使土壤中的营养元素含量趋于均衡，从而提高土壤肥力，促进植物的生长[5，6]。土壤肥力決定植物生长状况，主要表现在影响植物碳水化合物、蛋白质的形成、抗旱能力等，合理配施氮磷钾肥能快速有效地为林木提供生长所需的养分，促进林木丰产增收[7]。土壤肥力变化是造林地环境质量评价主要内容之一[8]。不同的施肥处理对改善土壤质量、提高土地生产力和保持土壤健康可持续发展起着重要作用[9]。
　　红锥（Castanopsis hystrix）是中国珍稀树种之一，同时也是广西重要的经济树种，广西红锥造林面积已经超过15 000 hm2 [10]。目前，对红锥的研究主要集中在天然林资源调查、材性试验、良种选育、种源区域试验和遗传多样性等方面[11-16]。赵登科[17]、黄招[18]、朱炜[19]、李宝福[20]、彭玉华[21]等曾对红锥人工幼林施肥开展相关试验研究，但针对配比施肥对红锥幼林林地土壤有机质及养分含量的研究尚少见。近些年来，广泛存在着过量或不合理施肥的现象，导致化肥利用率低，损耗量大，土壤、大气及地下水等污染问题不断加剧，严重影响土壤健康可持续发展，因此，本试验研究不同配方施肥对红锥幼林林地土壤有机质及养分含量的影响，以期为红锥科学施肥、改善土壤肥力、促进红锥林木丰产、推广造林提供参考。
　　1 材料与方法
　　1.1 试验地概况
　　试验在广西国有高峰林场六里分场（108°08′～108°53′E，22°49′～23°15′N）进行。该地年平均气温约为21℃，夏秋季雨水充沛，年平均降雨量为1 300 mm，相对湿度高达79%，无霜期长[22]。
　　1.2 试验材料
　　试验选取长势基本一致且生长良好的2014年种植的红锥幼林苗木为材料，造林密度为2 m×3 m，红锥幼木胸径和树高分别为7.76±0.97 cm，6.55±0.72 m。试验用肥料为尿素、过磷酸钙、氯化钾。2015年12月在试验区每处理3组重复样地内随机选取3个点进行取样，作为施肥前本底调查，测定林地土壤主要理化性状（表1）。 　　1.3 试验设计及方法
　　试验采用氮、磷、钾三因素三水平正交试验设计，每处理30株红锥幼木，设置3次重复，以不施肥为空白对照（CK），不同处理之间预留两保护行。根据红锥生长所需养分、林地养分含量以及施肥计算公式[合理施肥量=（养分吸收量-土壤养分含量）/肥料利用率]确定施肥量的理论参考值，再参考林场的实践经验和相关文献[18]确定实际施肥量和施肥水平（见表2、表3）。
　　试验于2016、2017年4月对试验地红锥幼木进行施肥，施肥方式采用穴施，在距离每株红锥幼木上方坡面15 cm处挖穴，土穴深5～10 cm，将尿素、过磷酸钙以及氯化钾按试验设计的施肥水平配比混合均匀施入土穴中，施后覆土回填。所有处理灌溉、中耕除草、病虫害防治等日常管理养护保持一致。
　　1.4 土壤样品的测定
　　取样方法：于2017年12月取土样，在同一处理的3组重复样地内随机选取3个点进行取样，清除表面杂物，用土钻垂直向下取40 cm的土样，按照四分法取舍最后保留1 kg土壤样品，装于保鲜袋并贴上标签注明处理编号和取样时间，带回实验室备用。
　　测定方法：有机质含量用重铬酸钾氧化-外加热法测定，全氮用凯氏法（Foss Kjeltec 8420型凯氏定氮仪）测定，全磷用钼锑抗比色法测定，全钾用火焰光度计测定;铵态氮用靛酚蓝比色法测定，硝态氮用酚二磺酸比色法测定[23];有效磷用钼锑抗比色法测定，速效钾用火焰光度计测定[24]。
　　1.5 数据处理
　　使用Microsoft Excel 2016软件进行数据处理及制图，采用SPSS软件进行方差分析，多重比较用LSD方法进行。
　　2 结果与分析
　　2.1 不同施肥处理对林地土壤有机质的影响
　　由图1可知，各处理土壤有机质含量排序为T5>T6>T9>T3>T2>T7>T4>T8>T1>CK。与CK相比，T5处理土壤有机质含量提高最多， T6次之， T1处理增加量相对较少，分别增长105.69%、88.14%、33.63%。由此表明，不同配比施肥处理均能提高林地土壤有机质含量，从而改善土壤性状促进林木生长。
　　图中不同大小写字母表示处理间差异极显著（P<0.01）或显著（P<0.05），下同。
　　2.2 不同施肥处理对林地土壤全量养分的影响
　　2.2.1 对全氮含量的影响由图2A可知，各处理土壤全氮含量排序为T4>T5>T6>T9>T2>T7>T8>T3>T1>CK。与CK相比，T4处理土壤全氮含量增幅最大， T1处理增幅最小，分别增长272.55%、107.84%，配方施肥处理林地土壤全氮含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各处理土壤全氮含量与CK存在极显著差异（P<0.01），T4极显著高于其余各组，其次为T5、T6。由此表明，施肥可以提高土壤全氮含量，可以通过土壤施肥措施为红锥的生长补充氮素。
　　2.2.2 对全磷含量的影响由图2B可知，各处理土壤全磷含量排序为T5>T6>T4>T9>T3>T2>T1>T8>T7>CK。与CK相比，土壤全磷含量增幅最大的为T5处理，增幅最小的为T7处理，分别增长221.74%、43.48%，配方施肥处理林地土壤全磷含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各处理土壤全磷含量与CK存在极显著差异（P<0.01），T5极显著高于其余各组，其次是 T6和T4，二者含量较高但无显著性差异。总之，施肥也可以提高土壤全磷含量，为红锥的生长补充磷素。
　　2.2.3 对全钾含量的影响由图2C可知，各处理土壤全钾含量排序为T5>T4>T6>T9>T7>T2>T3>T8>T1>CK。与CK相比， T5处理土壤全钾含量提高最多， T1处理提高最少，分别提高288.12%、113.54%，配方施肥处理林地土壤全钾含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各处理土壤全钾含量与CK存在极显著差异（P<0.01），T5极显著高于其余各组，其次是 T4和T6。由此可见，施肥会提高林地土壤中全钾含量，增长幅度受不同配比施肥影响，筛选最佳配比进行施肥可有效改善土壤全钾含量从而促进红锥生长。
　　2.3 不同施肥处理对林地土壤速效养分的影响
　　2.3.1 对铵态氮和硝态氮含量的影响由图3A可知，各处理土壤铵态氮含量排序为T6>T4>T5>T8>T7>T2>T9>T3>T1>CK。与CK相比，土壤铵态氮含量增幅最大的为T6处理，增幅最小的为T1处理，分别增长518.47%、233.09%。配方施肥处理林地土壤铵态氮含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各处理土壤铵态氮含量与CK存在极显著差异（P<0.01），T6极显著高于其余各组，其次是 T4处理。
　　由圖3B可知，各处理土壤硝态氮含量排序为T6>T9>T4>T5>T8>T2>T3>T1>T7>CK。与CK相比，土壤硝态氮含量增幅最大的为T6处理，增幅最小的为T7处理，分别增长314.26%、55.10%。配方施肥处理林地土壤硝态氮含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各处理土壤硝态氮含量与CK存在极显著差异（P<0.01），T6极显著高于其余各组，其次是 T9和T4处理。
　　总体来看，通过氮磷钾施肥能够为林木的生长提供充足的铵态氮和硝态氮，而不同配比施肥所提供的速效养分含量不一致，各处理间涨幅存在显著差异，合理施肥有利于改善土壤养分促进林木生长发育。 　　2.3.2 对有效磷含量的影响由图3C可知，各处理土壤有效磷含量排序为T6>T5>T4>T7>T9>T3>T8>T1>T2>CK。与CK相比，土壤有效磷含量增幅最大的为T6处理，增幅最小的为T2处理，分别增长335.62%、171.92%。配方施肥处理林地土壤有效磷含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各处理土壤有效磷含量与CK存在极显著差异（P<0.01），T6极显著高于其余各组，其次是 T5和T4处理。由此表明，配方施肥对提高林地土壤中有效磷含量具有极显著影响，筛选最佳配比进行施肥可有效改善土壤有效磷含量从而促进红锥生长。
　　2.3.3 对速效钾含量的影响由图3D可知，各处理土壤速效钾含量排序为T6>T5>T3>T4>T7>T8>T2>T1>T9>CK。与CK相比，土壤速效钾含量增幅最大的为T6处理，增幅最小的为T9处理，分别增长217.65%、64.24%。施肥处理林地土壤速效钾含量均有不同程度的提高。由方差分析可得，各处理土壤速效钾含量与CK存在极显著差异（P<0.01），T6极显著高于其余各组，其次是 T5和T3处理。由此表明，配方施肥对提高林地土壤中速效钾含量也具有极显著影响，筛选最佳配比进行施肥可有效改善土壤速效钾含量从而促进红锥生长。
　　2.4 土壤肥力的相关性分析及模糊数学隶属函数综合评价
　　由表4可知，土壤肥力大部分指标之间存在显著或者极显著相关，只有土壤硝态氮含量与土壤全磷、有效磷、速效钾相关性不显著。
　　由表5可知，隶属平均值大小排序依次是T6>T5>T4>T9>T3>T2>T7>T8>T1>CK，说明氮磷钾配方施肥可以有效提高林地土壤养分，提高土壤肥力，其中T6（单株施N、P2O5、K2O 分别为87.5、243.8、25.0 g）处理土壤养分增加效果最佳。
　　3 讨论与结论
　　土壤有机质在土壤中所占比重不大，但其对土壤形成及土壤肥力的保持具有重要的意义。研究表明，不当的施肥会导致土壤有机质含量降低，土壤肥力退化[25，26]。何翠翠等[27]研究表明，不同施肥措施对土壤有机质具有显著影响;陈红金等[28]研究长期施肥对稻田改良培肥效应的结果表明，施肥处理下土壤有机质呈逐年增加的态势。在本研究中，各施肥处理土壤有机质含量均显著高于未施肥CK，说明配方施肥能够有效提高土壤有机质含量，改善红锥林地土壤肥力状况，促进红锥生长。
　　平衡施肥对苗木的生长起着至关重要的作用。朱丛飞[29]、罗汉东[30]等研究表明施肥既能供给油茶植株生长所需的氮磷钾元素，又能提高林地土壤中的氮磷钾含量，提升土壤肥力。在本研究中，不同配比施肥处理间的土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量提高幅度随着施肥配比不同而存在差异，且均显著高于未施肥CK，与上述研究结果基本一致，说明氮磷钾配方施肥对土壤速效养分含量具有显著影响，施肥可以有效提高红锥林地土壤肥力。
　　综上所述，施肥处理后林地土壤有机质、全氮、全磷、全钾含量均有不同幅度的提高，T4处理的土壤全氮含量最高，T5处理的有机质、全磷、全钾含量达到最高值，而T6处理的土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量最高。相关性分析结果表明，土壤肥力大部分指标之间存在显著或者极显著性相关，不同施肥处理组各指标隶属值均大于未施肥CK，其中，T6处理排在第一位。施氮磷钾肥可以有效改善土壤性质，提高土壤肥力，促进红锥幼林生长。综合各项指标分析，单株施N、P2O5、K2O 分别为87.5、243.8、25.0 g的T6处理对土壤肥力的促进作用最大，是本试验条件下的最佳氮磷钾施肥配方。
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