配方施肥對泡桐林生長及土壤質(zhì)量的影響

涂 佳， 申愛榮， 吳天樂， 吳立潮， 吳建平

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004； 2.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長沙 410004)

配方施肥對泡桐林生長及土壤質(zhì)量的影響

涂 佳1,2， 申愛榮1， 吳天樂1， 吳立潮2， 吳建平1

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004； 2.中南林業(yè)科技大學(xué)， 湖南 長沙 410004)

以3年生泡桐林為研究對象，探討不同施肥配方對泡桐林生長及土壤質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：配方Ⅲ(每株試驗?zāi)臼┓柿浚?0.3kg尿素+0.18kg純N+0.5kg鈣鎂磷+0.07kg純P+0.25kg氯化鉀+0.19kg純K)為最佳施肥配方。經(jīng)過配方Ⅲ處理過的泡桐林地，土壤有機質(zhì)和速效氮、磷、鉀含量均顯著提高；根際土壤微生物數(shù)量明顯增多；泡桐林的生長量也得到較大的增長。

泡桐； 配方施肥； 土壤理化性質(zhì)； 土壤微生物； 生長量

近年來，由于人類在土壤利用、作物的施肥措施、有害生物綜合治理及土壤保持等方面的各項活動，使得世界農(nóng)業(yè)出現(xiàn)的土地資源退化和農(nóng)林業(yè)生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出，人們更加關(guān)注土壤生態(tài)系統(tǒng)變化的研究[1-2]， 其中施肥方式是影響土壤質(zhì)量和土地可持續(xù)利用的重要農(nóng)業(yè)措施之一。許多學(xué)者[3-8]研究表明施肥方式對土壤微生物的種群、數(shù)量和活性有著顯著的影響，同時會影響到土壤的肥力和作物的生長及產(chǎn)量。

泡桐(Paulowniafortunei)是我國特有的速生用材林樹種和庭院綠化樹種，材質(zhì)優(yōu)良，用途廣泛，也是我國外貿(mào)出口最主要材種。種植泡桐對于改善木材短缺、生態(tài)環(huán)境和提高人民生活水平具有重要意義。我們以3年生泡桐林為研究對象，應(yīng)用林木立地養(yǎng)分效應(yīng)理論[3-4]，對泡桐林施用不同配方的有機無機肥料，探討不同配方施肥對土壤微生物數(shù)量的變化和與土壤肥力的關(guān)系以及對作物生長量的影響，尋找最佳的施肥模式，以保證作物穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的土壤生態(tài)環(huán)境。

1 試驗地概況

試驗地設(shè)置在湘東茶陵縣境內(nèi)，地理位置113°22′17″E，26°56′68″N。境域?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤氣候，氣候溫和，雨量充沛，冬寒期短，無霜期286d，年平均氣溫17.9℃，年均降雨量1370mm，年均日照時數(shù)1718h。調(diào)查地的土層深厚>100cm，土壤為四紀紅壤，質(zhì)地為輕粘土；土壤pH 4.2-5.8；以毛管孔隙為主,土壤密度1.15～1.4g/cm3。土壤有機質(zhì)、全N、全P、全K含量分別為13.03g/kg 、0.72g/kg、0.69g/kg、16.18mg/kg。

2 材料與方法

2.1材料

試驗材料為3年生白花泡桐的無性系，栽植密度為株行距4m×4m。

2.2方法

2.2.1 施肥處理方式 設(shè)置6個施肥配方處理(見表1)，每處理3次重復(fù)，每處理選擇20株樹木進行施肥實驗，每處理間設(shè)有保護行。施肥方法采用環(huán)狀溝施，在2009年4月初追肥時施入土壤，將沒有施肥的處理作為對照，用CK表示，林地管理保持一致。于2009年11月底測量泡桐胸徑、樹高，于2010年7月測試土壤理化性質(zhì)和土壤微生物。

表1 泡桐林施肥配方Tab1 ThefertilizerformulaofPaulowniafortuneiforest(kg/株)施肥水平尿素純N鈣鎂磷純P氯化鉀純KCK0 0 0 0 0 0 Ⅰ0150110250040125011Ⅱ022501503750050188015Ⅲ0301805007025019Ⅳ037502106250080313022Ⅴ0450250750100375026 注：各處理組每株施入的化肥，加發(fā)酵后的5kg干豬糞，為每株試驗?zāi)臼┤氲挠袡C肥和無機肥折合成純N、P、K量。

2.2.2 樣品的采集 對照(不施肥)、各個施肥處理的樣地內(nèi)分別取0～20cm根際土和根間土。采用多點混合取樣，每個處理隨機取5個點，樣品無菌袋收集，帶回實驗室立即對其進行土壤微生物數(shù)量的測定，其余樣品風(fēng)干后過篩，用來測定土壤養(yǎng)分含量。

2.2.3 土壤含水率的測定 采用烘干法[7]，供試土壤在105℃下烘干至恒重。計算公式為：

2.2.4 土壤理化性質(zhì)的測定[9-11]根據(jù)國家標準，采用森林土壤分析方法： 《LY/T1237-1999森林土壤有機質(zhì)》重鉻酸鉀氧化-外加熱法；《LY/T1228-1999森林土壤全氮的測定》半微量凱式法；《LY/T1232-1999森林土壤全磷的測定》酸溶-鉬銻抗比色法；《LY/T1234-1999森林土壤全鉀測定》堿溶-火焰光度法；《LY/T1229-1999森林土壤水解氮測定》；《LY/T1233-1999森林土壤有效磷測定》雙酸浸提法；《LY/T1236-1999森林土壤速效鉀的測定》乙酸銨浸提-火焰光度計法；《LY/T1239-1999森林土壤pH值測定》電位法；《LY/T1225-1999 森林土壤顆粒組成的測定》比重計法；土壤容重、土壤毛管孔隙度的測定-環(huán)刀法。

2.2.5 土壤微生物的計數(shù) 細菌分離培養(yǎng)基：牛肉膏5g, 蛋白胨10g，氯化鈉5g，瓊脂20g，用土壤浸提液定容到1000mL，pH 7.0。

放線菌分離：采用加了重鉻酸鉀的改良高氏Ⅰ號培養(yǎng)基, 用土壤浸提液定容到1000mL，pH自然。

真菌分離培養(yǎng)基：采用加孟加拉紅和表面活性劑的PDA培養(yǎng)基，用土壤浸提液定容到1000mL，pH自然。

微生物測定: 稱取土壤樣品1g，放入裝有9mL 無菌水的三角瓶中，振蕩15min，靜止5min，依次按10倍法稀釋到10-7。用稀釋平板混菌法接種細菌、放線菌、真菌,每一稀釋度設(shè)3個重復(fù)。接種后置溫箱內(nèi)25～30℃培養(yǎng)2～7d,對培養(yǎng)后的菌落進行計數(shù),進而計算每克干土中的微生物數(shù)量[8 ]。

3 結(jié)果與分析

3.1配方施肥對泡桐林土壤理化性質(zhì)的影響

3.1.1 不同施肥配方對泡桐根際土壤理化性質(zhì)的影響 由表2可以看出，不同施肥配方處理使根際土壤養(yǎng)分含量發(fā)生了明顯變化。處理組的泡桐根際土壤水解氮、速效磷、有機質(zhì)、全氮、全磷含量均顯著高于對照。其中5種配方肥料的施入均能提高根際土壤中水解氮的含量，隨著氮、磷、鉀計量的增加，使得根際土壤中水解氮含量也逐步增加。配方Ⅴ肥料的施入，使泡桐根際土壤中水解氮的含量最高，達93.24mg/kg。這與尿素施入量的增加有關(guān)，尿素含量的增加使得土壤中水解氮有一定的積累作用。配方Ⅲ肥料的施入，使泡桐根際土壤速效磷含量達最高，為106.74mg/kg。但氮、磷、鉀劑量的持續(xù)增加并不一定有利于泡桐根際土壤速效磷的增加，而是有一定的波動，這可能與該土壤速效磷含量處于較高水平有關(guān)，而根際土壤速效磷的含量是受肥料綜合營養(yǎng)元素的影響。各配方中營養(yǎng)元素劑量的持續(xù)增加并不能使泡桐根際土壤的有機質(zhì)、全氮、全磷 含量相應(yīng)增加，Ⅲ、Ⅳ配方肥料的施入，使得泡桐根際土壤的有機質(zhì)、全磷、全氮含量顯著高于對照和其他處理。說明有機、無機復(fù)混肥的施用可以明顯提高土壤有機質(zhì)含量，改善土壤理化性狀。處理組pH值、非毛管孔隙要明顯高于對照，而土壤容重則低于對照，說明不同含量有機肥料的施入均能改善土壤酸度、改善土壤的物理性質(zhì)，提高土壤肥力。從泡桐根際土壤的物理化學(xué)性質(zhì)綜合來看，配方Ⅲ、Ⅳ是比較理想的肥料配方，既能提高泡桐根際土壤的養(yǎng)分還能改善土壤物理性能。從經(jīng)濟效益角度考慮，配方Ⅲ最好。

表2 不同施肥配方對泡桐根際土壤主要指標的影響Tab2 EffectsofdifferentfertilizationtreatmentsonkeyindexofPaulowniarhizospheresoil編號水解氮(mg/kg)速效磷(mg/kg)速效鉀(mg/kg)有機質(zhì)(mg/kg)全氮(mg/kg)全磷(mg/kg)pH土壤容重(g/cm3)非毛管孔隙(%)CK5418d295e7355d1695d106d105d479c128a665eⅠ6111c1454d6538d2031c118c131c493c125a830cⅡ6489c1030d14296b2298c126c127c520b123a1014aⅢ7875b10674a6538d3127b204a542a546a121a914bⅣ8379b7471c8171c3626a146b540a540a121a743dⅤ9324a8005b19416a2309c230a282b524b120a879bc 注：小寫字母表示在P<005水平上的差異性，字母相同表示差異不顯著，字母不同表示差異顯著。

3.1.2 不同施肥配方對泡桐根間土壤理化性質(zhì)的影響 由表3可以看出，不同施肥配方處理使根間土壤養(yǎng)分含量發(fā)生了明顯變化。處理組泡桐根間土水解氮均低于對照，說明處理后的泡桐由于各元素的營養(yǎng)比例協(xié)調(diào)而加速了對根間土壤中水解氮的吸收。各施肥處理的根間土壤速效磷和速效鉀的含量分別以配方Ⅰ和Ⅲ處理后的含量最高。處理后的泡桐根間土壤有機質(zhì)、全氮以及全磷等指標均要低于對照，這可能與處理后泡桐生長較快加速營養(yǎng)富集有關(guān)。各配方尤其是配方Ⅲ、Ⅳ肥料的施入能提高泡桐根間pH值，改善泡桐林地pH環(huán)境。

表3 不同施肥配方對泡桐根間土壤主要指標的影響Tab3 EffectsofdifferentfertilizationtreatmentsonkeyindexofPaulownianon?rhizospheresoil編號水解氮(mg/kg)速效磷(mg/kg)速效鉀(mg/kg)有機質(zhì)(mg/kg)全氮(mg/kg)全磷(mg/kg)PHCK13986a355c4088d2043a120a114ab498bⅠ12348b560a5313a1915a101b122a518aⅡ7875e427b4497c1354c070c096c513aⅢ8820d536a4905b1560b078c102c500bⅣ9639c283d4497c1632b095b108b528aⅤ13041ab534a4905b1710b094b101c494b 注：小寫字母表示在P<005水平上的差異性，字母相同表示差異不顯著，字母不同表示差異顯著。

3.2配方施肥對泡桐林土壤微生物的影響

3.2.1 不同施肥配方對泡桐根際土壤微生物的影響 微生物在土壤中的數(shù)量、分布與活動情況, 反映了土壤肥力的大小, 對林木生長發(fā)育起著重要的作用。因此，許多學(xué)者通過土壤微生物參數(shù)來估計土壤的健全性和質(zhì)量[12-13]。不同施肥配方對土壤微生物數(shù)量的影響詳見圖1。由圖1可知，各配方肥料施入后，3年生泡桐根際土壤真菌、細菌、放線菌、微生物總量均發(fā)生顯著變化，其中對細菌數(shù)量和微生物總量的影響最明顯。處理配方Ⅲ的施入對泡桐根際土壤各類微生物數(shù)量和總微生物量的影響最顯著，分別為真菌35.00×105cfu/g干土、放線菌47.33×106cfu/g干土、細菌212.67×107cfu/g干土、微生物總量217.75×107cfu/g干土，說明配方Ⅲ中各營養(yǎng)元素的比例有利于泡桐林土壤微生物的生長。其次為處理Ⅴ和處理Ⅱ，分別為真菌24.67×105cfu/g干土，放線菌41.00×106cfu/g干土，細菌121.00×107cfu/g干土，微生物總量125.35×107cfu/g干土和真菌21.00×105cfu/g干土，放線菌42.30×106cfu/g干土，細菌94.50×107cfu/g干土，微生物總量98.94×107cfu/g干土。而處理Ⅰ根際土中微生物數(shù)量與對照相比增長最少，其數(shù)量僅真菌2.23×105cfu/g干土，放線菌24.00×106cfu/g干土，細菌49.50×107cfu/g干土，微生物總量51.92×107cfu/g干土。這說明肥料中各種營養(yǎng)成分的增加能夠促進根際土壤微生物的生長，但不是越多越好，各種營養(yǎng)元素的比例必須協(xié)調(diào)才能有利于根際土壤微生物的活動。從圖1來看，肥料配方Ⅲ最有利于改善土壤微生物生態(tài)環(huán)境，提高土壤質(zhì)量。

3.2.2 不同施肥配方對泡桐根間土壤微生物的影響 由圖2可知，各施肥處理下的泡桐根間土壤真菌、細菌、放線菌、微生物總量與對照相比，真菌數(shù)量明顯高于對照，這與真菌能強有力降解有機質(zhì)有關(guān)，而細菌、放線菌數(shù)量除個別高于對照外，其余均低于對照，這可能是有機肥的施用，致使土壤真菌大量繁殖，從而抑制其他微生物的繁殖，同時，由于生物富集作用使根際處微生物數(shù)量明顯大于根間。

圖1 不同施肥處理對泡桐根際土壤微生物數(shù)量的影響Fig.1 The effects of different fertilization treatments on microbe number of Paulownia rhizosphere soil

圖2 不同施肥處理對泡桐根間土壤微生物數(shù)量的影響Fig.2 The effects of different fertilization treatments on microbe number of Paulownia non-rhizosphere soil

3.3配方施肥對泡桐生長的影響

由表4可知，不同施肥配方對泡桐生長量影響較大，各配方肥料的施入均能促進泡桐的生長，其中使泡桐平均胸徑和樹高增長量最大的是配方Ⅲ，增長量分別為2.91cm和1.43m，與對照相比分別提高了35.98%和40.20%。說明配方Ⅲ中各營養(yǎng)元素之間的比例最適宜于泡桐生長。其次比較好的配方是Ⅱ、Ⅳ，與不施任何肥料的對照相比，胸徑和樹高的增長率分別為28.04%、32.71%和34.31%、27.45%。配方Ⅰ和Ⅴ處理下泡桐胸徑和樹高雖有所增長，但增長幅度較小，說明這兩種配方不太利于泡桐的生長，同時也說明施肥量太少或過多，都不利于泡桐的生長，泡桐的施肥量應(yīng)控制在一定的范圍內(nèi)，確保達到最大的經(jīng)濟效益。

表4 不同施肥配方對泡桐生長的影響Tab4 EffectsofdifferentfertilizationtreatmentsongrowthofPaulowniafortunei處理胸徑生長量(cm)相對增長率(%)樹高生長量(m)相對增長率(%)CK214±013b—102±005c—Ⅰ267±015a2477124±005b2157Ⅱ274±016a2804137±004a3431Ⅲ291±021a3598143±005a4020Ⅳ284±018a3271130±006b2745Ⅴ280±015a3084111±005bc882 注：小寫字母表示在P<005水平上的差異性，字母相同表示差異不顯著，字母不同表示差異顯著。

4 結(jié)論與討論

測土配方施肥是林地管理的重要環(huán)節(jié)，是樹木豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的物質(zhì)基礎(chǔ)。因此，合理施肥是促進高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、可持續(xù)林地生產(chǎn)的關(guān)鍵。配方肥料中豐富的營養(yǎng)元素比例和多種微量元素，對植物的營養(yǎng)供給比較平衡持久，有很長的后效。試驗表明，以配方Ⅲ的施肥模式能有效提高土壤有機質(zhì)含量，土壤水解氮、速效鉀、全氮、全磷、速效磷的含量均高于對照；同時在改良土壤結(jié)構(gòu)方面，也發(fā)揮了較大的作用[14-15]。經(jīng)過配方Ⅲ處理的泡桐林地，土壤pH值、土壤容重、非毛管孔隙得到改善，土壤質(zhì)量得以提高；土壤微生物的生長、發(fā)育、繁殖活動頻繁；泡桐生長量也得到提高。因此，配方Ⅲ的施入可以較好的防止土壤肥力的退化，提高泡桐的生長速度。

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(文字編校：張 珉)

EffectsofdifferentfertilizationtreatmentsonstandgrowthofPaulowniafortuneiandsoilquality

TU Jia1,2, SHEN Airong1, WU Tianle1, WU Lichao2, WU Jianping1

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China ；2.Central South University of Forestry and Technology，Changsha 410004, China)

Different formulations of fertilizer used on the 3-year-oldPaulowniafortuneiforest, the effects of different fertilization treatments on stand growth ofPaulowniafortuneiand soil quality were studied.The results showed that, formula Ⅲ was the best fertilizer formula, of which the amount per plant was 0.3kg urea, 0.18kg pure N ,0.5kg calcium and magnesium phosphate, 0.07kg pure P, 0.25kg potassium chloride and 0.19 kg pure K. Treated by formula Ⅲ, the contents of organic matter, available nitrogen, phosphorus and potassium were significantly increased. The rhizosphere soil microbial volumes ofPaulowniafortuneiforest were also significantly enhanced. And the growth increment ofPaulowniafortuneihad also been a large increase.

Paulowniafortunei; fertilizer formula; soil physical and chemical properties; soil microorganism; growth increment

2012-12-13

2013-01-14

農(nóng)業(yè)科技成果轉(zhuǎn)化資金項目(2011GB24320015)。

涂 佳(1983-)，女，湖南省長沙市人，工程師，碩士，主要從事植物營養(yǎng)研究。

S 714.2; S 792.43

A

1003-5710(2013)01-0020-05

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2013. 01. 006