不同樹種幼林生長差異及對土壤營養(yǎng)的影響

徐清乾， 許忠坤， 張 勰， 愈傳明， 郭玉華

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004； 2.常德市林業(yè)局， 湖南 常德 415100； 3.攸縣林業(yè)局， 湖南 攸縣 412304)

不同樹種幼林生長差異及對土壤營養(yǎng)的影響

徐清乾1， 許忠坤1， 張 勰1， 愈傳明2， 郭玉華3

(1.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004； 2.常德市林業(yè)局， 湖南 常德 415100； 3.攸縣林業(yè)局， 湖南 攸縣 412304)

通過調(diào)查不同樹種新造林樹高生長量及其林地土壤有機質(zhì)和速效氮、磷、鉀含量，研究其生長及對土壤營養(yǎng)的影響。結(jié)果為：光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松6年生樹高分別為8.2、7.7、7.4、7.0、5.3m；不同樹種造林后對土壤營養(yǎng)物質(zhì)含量的提高有明顯差異，5個樹種造林后效果排序的先后次序為光皮樺、四川榿木、欒木、楸樹、濕地松；新造林均表現(xiàn)為造林當(dāng)年土壤營養(yǎng)含量明顯下降，第2年起逐年增加，第3～5年超過造林前水平。

土壤；營養(yǎng)； 生長； 樹種

土壤中植物生長發(fā)育所需營養(yǎng)元素的含量是衡量地力的主要指標(biāo)。植物生長和代謝過程中，與土壤等環(huán)境間存在著的物質(zhì)、能量交換和植物體內(nèi)的物質(zhì)運輸、能量轉(zhuǎn)化以及土壤中有機質(zhì)和速效N、P、K的高低均與樹種、樹齡有一定的相互性。許多學(xué)者從不同角度研究了林地生產(chǎn)力和養(yǎng)分生產(chǎn)力[1-6]。王海燕等[6]對海南4種典型林分土壤化學(xué)性質(zhì)，丘娟珍等[5]對廣東主要林分土壤A層有機碳含量及影響因素進行研究，其結(jié)果為植被恢復(fù)將影響其土壤的營養(yǎng)和微生物狀況。我們研究了林分生長與土壤養(yǎng)分動態(tài)曲線和造林后樹齡與土壤養(yǎng)分動態(tài)曲線，對長江中下游低山丘陵生態(tài)退化區(qū)植被恢復(fù)與特色資源高效培育利用，具有重要的指導(dǎo)意義。

1 研究區(qū)概況

試驗地設(shè)在湖南省常德縣周家店姚家村，其地理坐標(biāo)為111°51′—111°54′E，29 °15′—29°18′N。該區(qū)域為典型中亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年均光照時間1570h，年均氣溫16.3～17.3℃，極端最高氣溫39℃以上，年均降水量1255mm；地形為有代表性的低山丘陵，海拔45～85m；土壤為第四紀(jì)紅壤。試驗區(qū)總面積18.0hm2，于2007年春造林，其中光皮樺(BetulaluminiferaWinkl)5.0hm2，造林密度2.0m×2.4m；四川榿木(AlnuscremastogyneBurkill)4.0hm2，造林密度2.0m×2.2m；欒樹(KoelreuterpaniculataLaxm) 3.0hm2，造林密度2.0m×2.2m；楸樹(CatalpabungeiC.A.Mey)3.0hm2，造林密度2.0m×2.5m；濕地松(PinuselliottiiEngelm)4.0hm2，造林密度2.0m×2.0m。

2 研究方法

2.1 土壤樣品采集

2006—2012年，每年12月分別在光皮樺、四川榿木、欒樹、楸樹、濕地松試驗林內(nèi)各選擇3個有代表性的樣點采集土壤樣品。樣點大小均為1m×1m，土壤采集深度0～30cm，各取1.0kg土樣于無菌袋中，帶回湖南省林業(yè)科學(xué)院測定。

2.2 土壤樣品分析

土壤有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別采用重鉻酸鉀法、堿解擴散法、雙酸浸提法、乙酸銨浸提-火焰光度計法測定。

2.3 生長量調(diào)查統(tǒng)計

每1個樹種設(shè)置3塊30m×20m標(biāo)準(zhǔn)地，標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)進行每木樹高調(diào)查，以算術(shù)平均值統(tǒng)計生長量。

3 結(jié)果與分析

3.1 幼林樹高生長量

各樹種1～6年生(不含苗齡，下同)幼林樹高值見圖1。

圖1 不同樹種1～6年生幼林樹高生長對比圖Fig.1 Comparison of the 1～6 years old tree heights of different tree species

從圖1可知，光皮樺生長速度最快，6年生樹高達(dá)8.2m；四川榿木與楸樹次之，6年生樹高分別為7.7m、7.4m；欒樹和濕地松前期生長相對較慢，6年生樹高分別為7.0m、5.3m；濕地松前期生長最慢，樹高僅為光皮樺的64.6%。以連年生長量比較，光皮樺、楸樹、四川榿木前3年生長較快，第4年后生長有所趨緩；而濕地松、欒樹前3年生長較慢，第4年后生長有所加速。

3.2 土壤營養(yǎng)差異

3.2.1 有機質(zhì)含量差異 各樹種造林前(2006年底，下同)及1～6年生幼林土壤有機質(zhì)含量見圖2。

圖2 不同樹種造林前及1～6年生幼林土壤有機質(zhì)含量對比圖Fig.2 Comparison of soil organic matter content before and after afforestation of different tree species

由圖2可知，不同樹種造林地的土壤有機質(zhì)含量相近，為25.01～26.90g/kg，造林當(dāng)年土壤有機質(zhì)含量下降到19.35～20.61g/kg，光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松分別下降23.4%、23.2%、23.8%、22.9%、22.6%，下降幅度相近。闊葉林光皮樺、四川榿木第2年土壤有機質(zhì)含量略超過造林前水平，以后逐年提高；闊葉林楸樹、欒樹第4年略超過造林前水平，以后逐年提高；針葉樹濕地松第6年才達(dá)到造林前水平。以6年生不同樹種林分比較，光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松林地土壤有機質(zhì)含量分別比造林前提高58.0%、44.8%、21.4%、16.9%、1.6%，光皮樺、四川榿木林對提高土壤有機質(zhì)含量的效果較好。

3.2.2 速效氮含量差異 各樹種造林前及1～6年生幼林土壤速效氮含量見圖3。

圖3 不同樹種造林前及1～6年生幼林土壤速效氮含量對比圖Fig.3 Comparison of soil available N content before and after afforestation of different tree species

由圖3可知，造林前不同造林樹種土壤速效氮含量89.7～95.5mg/kg，造林當(dāng)年土壤有機質(zhì)含量下降到46.5～52.1mg/kg，光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松分別下降47.4%、49.0%、45.0%、47.2%、48.8%，下降幅度相近。至造林后第2年，5個樹種林分土壤速效氮含量仍低于造林前水平。光皮樺、四川榿木第3年超過造林前水平，以后逐年提高；楸樹、欒樹第4年略超過造林前水平，以后逐年提高；濕地松第5年才達(dá)到造林前水平。以6年生不同樹種林分比較，光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松林地土壤速效氮含量分別比造林前提高34.9%、33.6%、13.0%、16.9%、5.9%。

3.2.3 速效磷含量差異 各樹種造林前及1～6年生幼林土壤速效磷含量見圖4。

圖4 不同樹種造林前及1～6年生幼林土壤速效磷含量對比圖Fig.4 Comparison of soil available P content before and after afforestation of different tree species

由圖4可知，造林前不同造林樹種土壤速效磷含量15.1～17.0mg/kg，造林當(dāng)年土壤速效磷含量下降到7.9～9.0mg/kg，光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松分別下降47.1%、48.0%、47.8%、48.5%、47.7%，下降幅度相近。至造林后第2年，5個樹種林分土壤速效磷含量仍低于造林前水平。光皮樺、四川榿木第3年與造林前持平，以后逐年提高；楸樹、欒樹第4年超過造林前水平，以后逐年提高；濕地松第5年才達(dá)到造林前水平。以6年生不同樹種林分比較，光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松林地土壤速效磷含量分別比造林前提高20.6%、21.5%、19.0%、10.4%、4.5%。

3.2.4 速效鉀含量差異 各樹種造林前及1～6年生幼林土壤速效磷含量見圖5。

由圖5可知，造林前不同造林樹種土壤速效鉀含量128.1～134.9mg/kg，造林當(dāng)年下降到110.2～117.8mg/kg，光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松分別下降15.1%、11.0%、13.8%、10.9%、14.7%，下降幅度相近。光皮樺、四川榿木第2年超造林前水平，以后逐年提高；楸樹、欒樹第3年超造林前水平，以后逐年提高；濕地松第4年達(dá)到造林前水平。以6年生不同樹種林分比較，光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松林地土壤速效鉀含量分別比造林前提高43.0%、44.1%、31.6%、29.8%、8.4%。

圖5 不同樹種造林前及1～6年生幼林土壤速效鉀含量對比圖Fig.5 Comparison of soil available K content before and after afforestation of different tree species

4 結(jié)論與討論

(1) 不同樹種生長差異。光皮樺前期生長十分迅速，6年生樹高達(dá)8.2m，適宜作為先鋒樹種，適應(yīng)性特強[6]；四川榿木前期生長快，6年生樹高7.7m，但易受干旱災(zāi)害，較干旱立地上保存率僅65%[9-10]；楸樹前期表現(xiàn)較速生，6年生平均樹高7.1m，但不耐干旱、積水[11]，適應(yīng)性中等；欒樹前期生長較慢，6年生樹高5.7m；適應(yīng)性中等；濕地松前期生長慢，6年生平均樹高4.2m，適應(yīng)性強。

(2) 不同樹種林分土壤營養(yǎng)的差異。由于闊葉樹的調(diào)落物中灰分及營養(yǎng)元素含量高，土壤微生物群比松純林大，從而加速了調(diào)落物的腐殖分解，使土壤中有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量恢復(fù)較快[12]。四川榿木富有根瘤菌，生長快[13]，造林對提高土壤肥力效果最明顯。以6年生林地與造林前比較，光皮樺、四川榿木、楸樹、欒樹、濕地松土壤有機質(zhì)含量分別提高58.0%、44.8%、21.4%、16.9%、1.6%；速效氮分別提高34.9%、33.6%、13.0%、16.9%、5.9%；速效磷分別提高20.6%、21.5%、19.0%、10.4%、4.5%；速效鉀分別提高43.0%、44.1%、31.6%、29.8%、8.4%。

(3) 不同林齡林分土壤營養(yǎng)物含量的差異。由于整地破壞原有土壤環(huán)境，造成造林當(dāng)年土壤營養(yǎng)物含量明顯下降，有機質(zhì)、速效氮、速效磷、速效鉀含量分別下降22.6～23.8%、45.0～48.8%、47.1～48.5%、10.9～15.1%。土壤營養(yǎng)物質(zhì)含量各樹種均表現(xiàn)為從第2年起逐漸提高，光皮樺、四川榿木第2、3年底超過造林前水平，楸樹、欒樹第3～4年底超過造林前水平，濕地松第5年超過造林前水平。

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Differenttreespeciesgrowthanditseffectsonsoilnutrient

XU Qingqian1, XU Zhongkun1, ZHANG Xie1, YU Zuanmin2, GUO Yuhua3

(1.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China; 2.Forestry Bureau of Changde City, Changde 415100, China; 3.Forestry Bureau of Youxian County, Youxian 412304, China)

Through the investigation on height growth of different tree species and woodland soil organic matter content and available N, P, K content, the growth of different tree species and its effect on soil nutrient were researched. The results showed that, the 6 years old tree height ofBetulaluminifera,Alnuscremastogyne,Catalpabungei,Koelreuteriapaniculata,Pinuselliottiiwere 8.2 m, 7.7 m, 7.4 m, 7.0 m and 5.3m respectively. There was significant difference in the increase of soil nutrients among different tree species, 5 species sorting forBetulaluminifera,Alnuscremastogyne,Koelrenteriapaniculata,Catalpabungei,Pinuselliottii. New afforestation showed that soil nutrient content decreased significantly in the first year of afforestation, then increased year by year since the second year, exceeded the level before afforestation from third to fifth year.

soil; nutrition; growth; tree species

2013 — 08 — 14

國家林業(yè)局重點項目“湖南低丘特色資源高效培育技術(shù)”(2006BAD03A16-02)。

S 153.6

A

1003 — 5710(2013)06 — 0029 — 04

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2013. 06. 008

(文字編校：唐效蓉)