杉松輪作對土壤全鋁及交換性鋁的影響

曹必榮

(福建省長汀樓子壩國有林場， 福建 長汀 366300)

杉松輪作對土壤全鋁及交換性鋁的影響

曹必榮

(福建省長汀樓子壩國有林場， 福建 長汀 366300)

于福建省長汀縣四都樓子壩國有林場選擇3種利用方式的林地設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)樣地，測定其土壤中全鋁及交換性鋁的含量。結(jié)果表明：杉木連栽(AA)、杉木—馬尾松—杉木(ABA)輪作及杉木—馬尾松輪作(AB)等3種利用方式林地的不同土層土壤全鋁含量差異略有不同，除了上坡20～40cm土層 及中坡0～20cm和20～40cm土層AB與AA、ABA的土壤全鋁含量存在顯著差異外，其余各種林地利用方式和不同土層的土壤全鋁含量都沒有顯著差異；與全鋁含量相比，土壤交換性鋁含量的變化規(guī)律約有不同，除了上坡0～20cm土層的AB與AB、ABA，中坡0～20cm土層的ABA與AA、AB，下坡20～40cm和40～60cm的ABA與AA、AB土層的土壤交換性鋁含量差異顯著外，其余無顯著差異。

杉木； 馬尾松； 輪作； 全鋁； 交換性鋁

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.)Hook)是杉科(Taxodiaceae)杉木屬(Cunninghamia)植物，是我國特有的速生商品材樹種，生長快，其木材材質(zhì)好，功能多樣，具有良好的經(jīng)濟(jì)價值。杉木人工林在我國人工林中占據(jù)著重要的地位。然而近年來，在連續(xù)多代栽培之后，杉木林地肥力存在著逐代衰竭的現(xiàn)象。特別是速生豐產(chǎn)林，其單位面積木材生長量隨著連栽次數(shù)的增加而逐代下降，影響了杉木人工林的持續(xù)高產(chǎn)[1]。鋁不是植物礦質(zhì)元素中的營養(yǎng)元素，但微量的鋁可促進(jìn)一些作物的生長發(fā)育，而其濃度偏高則會導(dǎo)致毒害。早在20世紀(jì)初，Pember和Hartwell[2]的研究結(jié)果顯示，鋁對植物有毒害作用。近年來，隨著環(huán)境的日益惡化，土壤酸化呈加速趨勢，而土壤的酸化直接導(dǎo)致鋁毒害。有研究顯示，鋁毒造成酸性森林土壤地力衰退，是引起森林生態(tài)系統(tǒng)惡化的重要原因之一[3，4]。從20世紀(jì)70年代初期以來，國內(nèi)外學(xué)者證明了杉木、冷杉、皂莢樹、挪威云杉、歐洲山毛舉、連香樹、馬尾松、桉樹、柚木、茶樹、龍眼等樹種都存在鋁毒害，而我國南方土壤為富鐵鋁化的酸性土壤，隨著土壤pH值的下降，鋁離子大量被活化，且杉木對活性Al較敏感[5-7]。俞新妥教授指出，隨著杉木連栽代數(shù)的增加，杉木人工林土壤pH值會出現(xiàn)下降現(xiàn)象[8]，這種現(xiàn)象也會加劇杉木人工林的鋁毒害。在我國的湖南資江、重慶南山、四川盆周山地等地區(qū)杉木人工林的衰退與土壤鋁毒害密切相關(guān)[9-12]。杉松的合理混交或輪作，能夠提高林分生產(chǎn)力和土壤肥力，主要是因為馬尾松具菌根，而菌根菌有富集P作用[13]。但杉木與馬尾松輪作后，其土壤中全鋁和交換性鋁含量的變化，尚未見報道。我們對松杉輪作后土壤全鋁和交換性鋁含量的變化進(jìn)行研究，為進(jìn)一步揭示杉木連栽導(dǎo)致地力衰退的機(jī)理提供參考。

1 試驗地概況

長汀縣四都樓子壩國有林場地處福建省西部，地理位置為25°18′40″—26°02′05″N，116°00′45″—116°39′20″E，海拔270～771m。其無霜期247～338d，年平均溫度18℃，年平均降雨量1304～1974mm；氣候?qū)賮啛釒駶櫺约撅L(fēng)氣候。該林場以低山、丘陵為主，土壤主要為花崗巖發(fā)育的紅黃壤。

2 研究方法

2.1 樣地設(shè)置

選擇3種利用方式的林地： ①杉木連栽地(以下簡稱AA)位于紅樓工區(qū)1大班4小班，面積3.5hm2，前茬杉木(26年生)砍伐后，于2010年造林(第2茬為3年生)。 ②杉松杉輪作地(以下簡稱ABA)位于紅樓工區(qū)1大班5、6、7小班，面積為7.7hm2(AB)，坡度為25°，第1茬杉木(26年生)砍伐后，于1999年營造馬尾松林，受2008年冰凍災(zāi)害，于2010年(10年生時)重新營造杉木林。 ③杉松輪作地(以下簡稱AB)為ABA中冰凍災(zāi)害后保留的部分受災(zāi)較輕的馬尾松林。3種林地連成一片，并處于同一面坡(南坡)。在對以上林地詳細(xì)踏查的基礎(chǔ)上，于上、中、下坡各設(shè)置3個標(biāo)準(zhǔn)樣地( 20 m×20 m)。

2.2 土樣采集

在樣地中心按走蛇形方式各選3個采樣點(diǎn)，各樣點(diǎn)間距5m，并分別不同土層(A(0～20cm)、B(20～40cm)、C(40～60cm))按從上而下的順序取土樣，將每1個樣地各采樣點(diǎn)每1層 3 個土樣均勻混合，每1層取土樣1.0kg左右，帶回實(shí)驗室室內(nèi)風(fēng)干后備用。風(fēng)干后的土樣研磨過篩(2mm、0.25mm、0.149mm)，供分析測定。采樣日期為2012年3月30號，采樣時避開下雨及其前后。

2.3 土樣分析

(1) 全鋁。采用三酸(硝酸-硫酸-鹽酸)消化-Al試劑比色法[14]。

(2) 交換性鋁。采用1mol/L KCl浸提法[14]。

2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，SPSS13.0進(jìn)行方差分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 林地利用方式對土壤全鋁含量的影響

從表1可以看出：不同利用方式林地的土壤全鋁平均含量上坡>中坡>下坡，但無顯著差異。AA、AB和ABA的上坡全鋁平均含量比中坡分別高0%、21.85%和11.01%,中坡全鋁平均含量分別比下坡高5.91%、-11.54%和13.27%。但同一坡度中不同利用方式林地的不同土層土壤全鋁含量差異略有不同。除了上坡20～40cm土層 及中坡0～20cm和20～40cm土層AB與AA、ABA的土壤全鋁含量存在顯著(P>0.05)差異外，其余各種林地利用方式和不同土層的土壤全鋁含量都沒有顯著差異。

表1 不同坡位和土層土壤的全鋁含量Tab.1 Totalaluminiumcontentofdifferentslopepositionandsoillayers坡位土壤層(cm)林地不同利用方式的全鋁含量(g-1·kg)AAABABA 0～2052.95a55.70a62.91a上坡20～4060.69a55.59b62.69a40～6057.69a58.64a63.43a 0～2056.49a40.05b63.76a中坡20～4052.14a49.57b51.97a40～6062.72a49.84a54.55a 0～2052.72a51.15a48.69a下坡20～4054.92a52.64a49.22a40～6054.15a53.87a52.42a

3.2 林地利用方式對土壤交換性鋁含量的影響

從表2可以看出，不同利用方式林地的土壤交換性鋁平均含量上坡>中坡>下坡，無顯著差異，但同一坡面，不同利用方式的林地，其差異程度不盡相同。AA、AB和ABA上坡土壤中交換性鋁平均含量比中坡分別高16.27%、5.79%和9.54%，中坡比下坡高2.67%、2.65%和20.84%。同一坡面中不同利用方式林地的土壤交換性鋁含量，除了上坡0～20cm土層的AB與AB、ABA，中坡0～20cm土層的ABA與AA、AB，下坡20～40cm和40～60cm的ABA與AA、AB土層的土壤交換性鋁含量差異顯著(P>0.05)外，其余無顯著差異。

表2 不同坡位和不同土壤層交換性鋁含量Tab.2 Exchangeablealuminiumcontentofdifferentslopepositionandsoillayers坡位土壤層林地不同利用方式的全鋁含量(mg-1·kg)AAABABA 0～20379.65a475.66b384.22a上坡20～40412.09a438.22a405.47a40～60365.66a272.35a340.77a 0～20368.14a382.91a337.58b中坡20～40267.46a371.14a410.8a40～60345.87a367.25a394.88a 0～20370.33a312.79a337.11a下坡20～40346.26a362.05a297.71b40～60366.76a417.50a294.74b

4 結(jié)論與討論

(1) 杉木連栽、杉木—馬尾松—杉木輪作及杉木—馬尾松輪作等3種利用方式林地的不同土層土壤全鋁含量差異略有不同，除了上坡20～40cm土層 及中坡0～20cm和20～40cm土層AB與AA、ABA的土壤全鋁含量存在顯著差異外，其余各種林地利用方式和不同土層的土壤全鋁含量都沒有顯著差異；與土壤全鋁含量相比，土壤交換性鋁含量的變化規(guī)律約有不同，除了上坡0～20cm土層的AB與AB、ABA，中坡0～20cm土層的ABA與AA、AB，下坡20～40cm和40～60cm的ABA與AA、AB土層的土壤交換性鋁含量差異顯著外，其余無顯著差異。

(2) 鋁是土壤中最豐富的金屬元素，占地殼重量的7.1%，土壤中鋁能以各種化學(xué)形態(tài)存在[15]。鋁在土壤中以離子態(tài)形式非常牢固地吸附在土壤的交換點(diǎn)或黏土顆粒上，土壤pH的降低能促使它從這些交換點(diǎn)或黏土顆粒上脫落下來。即為土壤鋁的溶出。pH進(jìn)一步下降時，活性鋁就會急劇增加[16]。杉木連栽會導(dǎo)致pH值下降，并加劇杉木鋁毒害[17-21]。茶樹與大豆間作可以有效提高土壤的pH值，降低土壤中交換性鋁的含量[21]，陳愛玲(2007)[22]對杉木連栽地輪作柳杉和閩楠28年后全鋁及交換鋁含量的影響，達(dá)到顯著差異。本研究中的全鋁和交換性鋁含量規(guī)律性不明顯的原因，可能是杉木與馬尾松的輪作年限太短(僅10年)，這有待進(jìn)一步跟蹤研究。另一方面，土壤中全鋁及交換性鋁的含量還與其他的環(huán)境條件相關(guān)。但本研究結(jié)果的共同特征是不同坡位土壤的全鋁及交換性鋁含量的規(guī)律是上坡>中坡>下坡，與土壤肥力變化趨勢相同。表明，對土壤鋁毒的矯正、修復(fù)富鋁化土壤的措施中,不僅是施用石灰和有機(jī)肥料(秦瑞君等,1997；肖厚軍等,2007)[23-24],而且適量的施用無機(jī)肥，也可能可以降低杉木的鋁毒害，進(jìn)一步促進(jìn)杉木的生長。因此，施基肥，特別是在杉木一般產(chǎn)區(qū)和邊緣產(chǎn)區(qū)，是杉木造林成效的關(guān)鍵技術(shù)之一。

(3) 空間換時間的方法常應(yīng)用于以往的類似研究中。由于受到環(huán)境條件、營林措施及時間的限制，會造成試驗結(jié)果的偏差。本研究的設(shè)計雖然在環(huán)境條件和空間方面進(jìn)行了控制，但試驗結(jié)果是差異不顯著。因此，對該結(jié)果最有效的驗證是對樣地進(jìn)行長期的定們研究。因此，該樣地擬每間隔5年進(jìn)行1次系統(tǒng)調(diào)查，為杉木人工林合理經(jīng)營提供參照。

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Effectsoffir-pinerotationontotalaluminumandexchangeablealuminuminsoil

CAO Birong

(Changting Louziba State-owned Forest Farm of Fujian Province, Changting 366300, China)

Total aluminum and exchangeable aluminum content in soil of 3 kind utilization patterns in Fujian Sidu Louziba national forest farm were explored. Results showed that continuous Chinese fir planting, fir-pine-fir rotation and fir-pine rotation did not showed significant difference on total aluminum content, except for upper slope layers of 20～40 cm and middle slope layers of 0～20 cm and 20～40 cm between AB and AA,ABA. Rule of exchangeable aluminum was not similar to total aluminum. There were not significant differences on exchangeable aluminum content, except for 0～20 cm layers in upper slope between AB and AB,ABA, and 0～20 cm layers in middle slope between ABA and AA,AB, and 20～40 cm and 40～60 cm layers in lower slope between ABA and AA,AB.

Chinese fir;Pinusmassoniana; rotation; total aluminum; exchangeable aluminum

2013 — 08 — 14

福建省良種基地建設(shè)項目。

曹必榮(1965 — )，男，福建省長汀縣人，工程師，從事營林生產(chǎn)管理與林業(yè)科研項目實(shí)施工作。

S 153.6

A

1003 — 5710(2013)06 — 0014 — 03

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2013. 06. 004

(文字編校：唐效蓉)