化肥减量配施有机肥对尾叶桉人工林土壤肥力质量的影响_张泽尧.pdf

桉树科技 2023,40(2):80-84 EUCALYPT SCIENCE&TECHNOLOGY _ 作者简介：张泽尧(1970 )，男，本科，高级工程师，从事森林资源培育、经营规划与管理研究。E-mail:*通信作者：唐健(1980 )，男，博士，教授级高级工程师，从事土壤质量与环境方面的研究。E-mail: DOI:10.13987/ki.askj.2023.02.012 化肥减量配施有机肥对 尾叶桉人工林土壤肥力质量的影响 张泽尧1，秦夏杰1，廖维建1，潘会彪1，唐健2*(1.广西国有黄冕林场，广西 柳州 545618；2.广西林业科学研究院/广西林用新型肥料研发中心，广西 南宁 530002)摘要：为指导桉树人工林肥料施用的科学性，文章以黄冕林场沃土工程示范林为研究对象，设置化肥减量配施有机肥以及传统施肥为对照进行试验，采集并测定 15 个土壤肥力指标。结果表明：增施有机肥的土壤 pH 值与有机质含量比传统施肥分别增加了 2.70%和 10.62%，有效磷的含量显著提升，说明化肥减量配施有机肥措施对于缓解土壤酸化以及提升有机质含量具有明显优势。传统施肥的土壤微量元素 Ca、Mg、B 等含量高于化肥减量配施有机肥，但后者的平均土壤肥力指数为(0.63)比前者(0.49)提升了 28.57%，说明化肥减量配施有机肥对于肥力提升具有正向作用。关键词：土壤质量；化肥减量；有机质提升；人工林；内梅罗指数法 中图分类号：S725.5 文献标志码：A Effect of Reducing Chemical Fertilizer and Applying Organic Fertilizer on Soil Fertility Quality of Eucalyptus urophylla Plantations ZHANG Zeyao1,QIN Xiajie1,LIAO Weijian1,PAN Huibiao1,TANG Jian2*(1.Guangxi Huangmian State-owned Forest Farm,Liuzhou 545618,Guangxi,China;2.Guangxi Forestry Research Institute,Nanning 530002,Guangxi,China)Abstract:In order to guide the scientific application of fertilizer in eucalypt plantations,this study examined a fertile soil project demonstration forest of Huangmian Forest Farm and compared treatments involving chemical fertilizer reduction combined with organic fertilizer and also traditional fertilizer.For this,soil samples were collected and analysed to enable 15 soil fertility indexes to be calculated.The results showed that the pH value and organic matter content of the soils in-creased by 2.70%and 10.62%respectively,compared with the traditional fertilization,and the soil content of available phosphorus increased significantly,indicating that a reduction of chemical fertilizer combined with organic fertilizer has obvious advantages in alleviating soil acidification and increasing soil organic matter content.The contents of trace ele-ments Ca,Mg and B in soil under traditional fertilization were higher than those under fertilizer reduction combined with organic fertilizer,but the average soil fertility index of the latter(0.63)was 28.57%higher than that of the former(0.49),indicating that fertilizer reduction combined with organic fertilizer had a positive effect on overall soil fertility.Key words:soil quality;chemical fertilizer reduction;organic matter improvement;plantation;nemerow index 桉树(Eucalyptus spp.)为三大速生树种之一，是加工旋切板的优质原料树种1-2。发展桉树人工林对保障国家生态安全、木材安全以及助力“碳中和”目标方面具有重要意义3。桉树人工林在经营过程中对肥料有较大的需求，加之部分区域土壤肥力本底较差，难以保障植物健康生长，因此在实际的生产过程中大量施肥及施肥过量的问题时有发生，这种施肥方式容易造成肥料流失、面源污染加剧等生态安全隐患4-6，改革桉树传统施肥方式势在必行。土壤是植物与环境间实现养分循环的重要场所，土壤肥力是土壤内在物理、化学及生物学性质的综合体现7。提升土壤肥力可通过施用化肥提高土壤中第 2 期 张泽尧，等：化肥减量配施有机肥对尾叶桉人工林土壤肥力质量的影响 81 养分元素的含量，但应注重其物理、生物学性质的改良8。研究表明，有机肥中富含胡敏素、富里酸等物质及多种菌类，增施有机肥对于土壤肥力的改良具有显著作用9。例如，袁奇等10通过建立土壤监测点，研究增施有机肥对设施蔬菜土壤质量的影响，结果表明有机肥替代化肥后，土壤酸碱缓冲容量增加，肥力质量显著提升。王凯等11认为，人工林经营中，增施有机肥能显著促进土壤氮的硝化与矿化作用，提升土壤有效养分。目前研究多集中于有机肥如何快速活化土壤养分、保持地力、促进养分循环效率等方面12，对于增施有机肥如何提升土壤肥力质量等研究较少。因此，文章以广西国有黄冕林场桉树人工林为研究对象，基于长期定位监测点获取的土壤物理、化学、生物学等资料，采用最小数据与隶属度函数等方法开展土壤肥力综合评价，从时间尺度上阐明化肥减量配施有机肥对于桉树人工林土壤肥力质量的影响，旨在指导桉树人工林施肥方式的改良，为广西人工林实现化肥减量增效以及人工林的可持续经营提供参考。1 材料与方法 1.1 研究区概况 研究区位于广西国有黄冕林场盘龙分场(109 84 E，24 56 N)，地处广西柳州市，属湿润亚热带季风气候，阳光充足，雨量充沛，霜少无雪，气候温和，夏长冬短，年平均气温在 20.4 左右。主要地貌类型为丘陵地带，海拔多处于 200 600 m，土壤 pH 值 4.8 6.3。林下植被主要有凤尾蕨(Pteris cretica)、铁芒萁(Dicranopteris linearis)、飞机草(Eupatorium odoratum)、鬼针草(Bidens pilosa)、芒(Miscanthus sinensis)等。1.2 试验设计 桉树人工林于 2019 年采用实生苗营造。2021年采集样品，面积超过15 hm2，期间采用人工割灌、化学除草剂等技术措施进行林地清理。于上述林地内选择立地条件基本一致、坡度平缓且人为扰动较小地段设置研究区，研究区内布设两种施肥处理：传统化肥为对照(NP2O5K2O=1569，有机质含量低于 15%，施肥量为 1 650 斤 hm2)；增施有机肥处理(NP2O5K2O=1569，有机质含量15%，施肥量为 1 320 斤 hm2)。每种处理设置 3个重复，总计6 块标准地，每块标准地大小为20 m 20 m，标准地之间间隔 5 m以上。均采用施肥沟方式施肥。1.3 土壤样品采集 于 2021 年 12 月采集土壤样品，在标准地内采用剖面法采集土壤样品，具体操作为：用不锈钢铲分上、中、下坡挖掘剖面，规格为 40 cm 40 cm 60 cm，土坑与面铲成垂直状，铲除枯枝落叶层，用小刀分 0 20、20 40 cm 土层从垂直面自下而上取多处 5 cm左右宽、长 15 cm 的条状土块混合为该剖面点样品，去除石头和动植物残体后，以四分法将土壤样品装袋，每份土样约 0.5 kg，6 个标准地(上、中、下坡)共采集 18 个土壤样品，做好标记带回实验室待测。完成样品采集后，将剖面回填。1.4 土壤肥力指标测定 将土壤样品进行风干、研磨、过筛等一系列前处理后，做好标记并装入自封袋待测。实验室土壤化学性质检测方法如下：全氮采用半微量凯氏定氮法；全磷、有效磷采用双酸浸提-钼锑抗比色法；全钾、速效钾用醋酸铵浸提火焰光度计法；有效态镁、铁、锰、铜、锌用 M3 液浸提；原子吸收光度计测定13。1.5 土壤肥力质量评价方法 土壤是一个复杂的微生态系统，各指标对土壤整体质量水平的影响不同，需要综合考量。通过主成分分析方法对各指标均一化处理，同时筛选出最小数据集，由此可显著减少肥力评价的计算量。同时为避免加和法、平均值法、加权平均法等主观因素的影响，采用内梅罗指数法进行肥力评价：P=(Pi mean)2+(Pi min)22n1n (1)式中 P 为土壤质量指数，Pi mean为所测样品质量指数的平均值，Pi min为样品质量指数的最小值，n 为参评参数的个数。在修正的内梅罗公式中，Pi min代替原内梅罗公式中的 Pi maz 项，突出土壤中最差的82 桉树科技 第 40 卷 参数对土壤质量指数的影响，突出了限制因子；增加修正项(n 1)/n反映了该评价结果的可信度，参与评价的土壤指标越多，(n 1)/n的值越大，可信度越高。2 结果与分析 2.1 土壤化学性质 传统施肥方式与化肥减量配施有机肥处理土壤pH值、有机质与大量养分元素含量如表1所示。相比对照组，增施有机肥处理的土壤 pH 值与有机质含量分别增加了 2.70%和 10.62%，增施有机肥处理对土壤 pH 值和有机质的提升效果较为明显但差异不显著。除全钾含量外，处理组的土壤全氮含量显著高于对照组，其土壤全氮、全磷含量分别为 0.99与 0.23 g kg1。对照组全钾含量为 15.81 g kg1，相比处理组显著提高了 41.41%。土壤速效养分含量中，对照的碱解氮和速效钾含量均高于处理组，有效磷含量较高的为处理组，其中速效钾含量差异显著。传统施肥方式对于土壤钾元素含量的提升较为明显。由表 2 可知，对照组的土壤代换性钙、代换性镁、有效硼等含量高于处理组，其中钙、硼元素含量显著高于处理组。处理组有效铜、有效锌、有效铁含量比对照组分别提升了66.67%、9.52%、20.61%，而两种处理的土壤有效锰含量无显著差异。表 1 不同施肥处理土壤pH 值、有机质与大量养分元素含量1)Table 1 Soil pH value,organic matter and large nutrient element content of different fertilization treatments 项目 Item pH 值 pH value 有机质/(g kg1)SOM 全氮/(g