不同施肥处理对山苍子幼龄林土壤理化性质的影响

龙圣智

(国家林业和草原局中南调查规划设计院，长沙 410014)

山苍子(Litseacubeba)落叶灌木或小乔木，是中国独有的香料植物资源，花、叶、果均可提取山苍子油[1]。山苍子精油主要从新鲜果实及其树皮中提取，不仅具有多项生理功效，而且绿色环保无污染，其中的柠檬醛是制备香料、调味料及合成维生素A、E的主要原料[2]，具有抗毒作用。主要分布在我国，国外鲜少有分布，具有很大的发展潜力和上升空间。

山苍子苗木适合在偏酸性的土壤中生长，其苗木的生长状况与土壤中的有机质、土壤全氮、全磷及全钾等元素的含量有着极大的关系。土壤的物理性质和化学性质决定了土壤的水、肥、气、热条件[3-4]，施用有机肥能显著的增加土壤有效养分[5]，影响土壤酶的活性与土壤酸碱度，提高了土壤有机质和微生物生物量碳的含量，改善了土壤的理化性质，并对土壤生物有直接的影响。

1.1 实验材料

实验土壤采集于湖南省株洲市新塘社区的山苍子实验基地，以不施肥为对照，对山苍子幼龄林林地施用不同量的氮肥、磷肥和钾肥。

实验仪器主要有：钢卷尺(最小刻度为1 cm)、游标卡尺(最小刻度单位为0.02 mm)、铝盒、土钻、烘箱、电子天平、研钵、PHS J-3F pH计等。

1.2 实验设计

试验对山苍子幼龄林林地的施肥共设5个处理，分别为：①磷肥+钾肥，②氮肥+磷肥，③氮肥+磷肥+钾肥，④氮肥+钾肥，⑤不施肥CK，各重复3次，各处理均采取相同的林业管理措施。施肥量和试验设计详见表1和表2 。通过换算，得出每一株山苍子应施的氮、磷、钾化肥的含量，在实验室配好后以沟施的方式施肥。沿树冠滴水线圆周挖一条20 cm×20 cm施肥沟槽，将肥料施入后覆盖土壤。施肥沟的位置于树干两侧交替进行。

表1 山苍子施肥三因素四水平试验表施肥水平编号施肥量/g/株NPK1000230252536050504907575

表2 山苍子施肥试验设计施肥模式施肥水平编号NPK①133②221③342④414CK111

1.3 土壤样品采集与测定

1)地上部分的指标。主要测定指标有山苍子苗高和地径。用卷尺测量苗高，用游标卡尺测量其地径。

2)土壤物理性质的测定。主要测定指标有：土壤容重、土壤含水量、土壤持水量田间持水量、土壤孔隙度、土壤总孔隙度。

①准备工作：准备充足的铝盒，根据实验设计进行编号，并称其质量和记录(准确到0.1 g)，记为G0(g)；

②采样：在山苍子的生长时期，采用多点混合采样法取样。将山苍子试验地划分为4个区组，每一区组分别用土钻取栽培层为A：0～10 cm，B:10<～20 cm，C:20<～30 cm 的土样；
除去土壤表层的枯枝、枯叶和根系。从试验地回来后将采好的土壤装到准备好的铝盒中，每个处理分别装两个铝盒。称取铝盒和新鲜土壤的总质量，记为G1(g)；

③烘干：放入烘箱中烘干土壤后，称取其总质量，记为G2(g)。

计算公式分别是：烘干土的重量M1=G2-G0；
湿土的重量M2=G1-G0；
土壤容重=(G1-G0)×100/V(100+W)；
土壤含水量W=(M2-M1)/M1；
土壤密度=M1/V；
最大持水量=(M3-M1)×1 000/M1；
毛管持水量=(M4-M1)×1 000/M1；
田间持水量=(M5-M1)×1 000/M1；
非毛管孔隙=0.1×土壤密度×(最大持水量-毛管持水量)/水的密度；
毛管孔隙=0.1×土壤密度×毛管持水量/水的密度；
总孔隙度=非毛管孔隙+毛管孔隙。

式中:M3为浸润12 h后铝盒内土壤的质量；
M4为干沙上搁置2 h后铝盒内土壤的质量；
M5为干沙上搁置12 h后铝盒内土壤的质量；
V为铝盒容积。

3)土壤化学性质的测定。主要测定指标为pH值。

①在山苍子的生长期间，采用多点混合采样法取样。将山苍子试验地划分为3个区组，每一区组分别用土钻取栽培层为A：0～10 cm，B:10<～20 cm，C:20<～30 cm 的土样；
装入自封袋内，通常采取1 kg左右。在自封袋上贴上土壤标签，然后托运回实验室。

②风干：将土壤样品敲碎，置于室内阴凉通风处。

③研磨过筛：把风干的土壤样品中的石块、根茎及各种杂物挑出，研磨，过筛，收集样品。

④混合分样：将过筛后土壤使用四分法充分混合均匀。

⑤贮存：将混合均匀的土壤装入塑料袋，写好标签备用。

⑥pH值测定。土壤 pH 值采用PHS J-3F pH计测定，将土样与水按照1∶5的体积比混合，放到摇床内摇匀，静置后用pH计测量。

1.4 数据处理

采用 Microsoft Excel 2013 和SPSS 22.0处理实验数据，并进行分析。

2.1 不同施肥处理对山苍子幼龄林生理指标的影响

山苍子苗木分级指标含有苗高和地径，而不同质量等级的苗木对山苍子造林有极大的影响[6]，适当的施肥处理可以促进山苍子幼龄苗木的生长。

由表3数据可知，5种不同的施肥处理对山苍子幼龄林的苗高和地径的影响无明显差异。与不施肥相比，增施磷肥+钾肥的苗高和地径分别降低了18.9%和16.7%，增施氮肥+钾肥的苗高和地径分别降低了6.8%和32.2%；
增施氮肥+磷肥的苗高和地径分别提高了21%和17.4%，增施氮肥+磷肥+钾肥处理的苗高和地径分别提高了18.2%和27.9%。

表3 不同施肥处理对苗高和地径的影响施肥模式苗高/cm地径/mm①5.82 a46.72 a②8.69 a65.86 a③8.49 a71.80 a④6.69 a38.05 aCK7.18 a56.12 a

2.2 不同施肥处理对土壤物理性质的影响

2.2.1 土壤容重、含水量和持水量

土壤容重是衡量土壤质量的重要指标之一，其高低反映了土壤的熟化程度[7-8]。不同土壤容重下土壤物理性质也不相同，如土壤电导率、土壤含水量和土壤气体比例等。因此，不同的土壤容重对山苍子幼龄林的生长发育有不同程度的影响。

从表4可以看出，在对山苍子幼龄林林地5种不同的施肥处理下，土壤土层为0～10 cm和20<～30 cm时土壤容重无明显差异，10<～20 cm土层土壤容重差异显著。与不施肥处理相比，在0～10 cm土层中，增施磷肥+钾肥的土壤容重降低了9%；
而其它3个处理分别增加了4.5%，14.2%和11.2%。在10<～20 cm土层中，与不施肥处理相比，增施氮肥+钾肥的土壤容重增加了4.9%；
而其他3个处理分别降低了33.2%，16%和13.4%。在20<～30 cm土层中，与不施肥处理相比，4个处理的土壤容重分别增加了7.7%，32.1%，15.4%和9.6%。

表4 不同施肥处理对各土层土壤容重、含水量和持水量的影响土层/cm施肥模式土壤容重/(g/cm3)土壤含水量/%土壤持水量/(g/kg)最大田间毛管①1.22a0.22a476.53a293.24b309.05b②1.40a0.26a502.66a333.05ab351.94ab0～10③1.53a0.36a608.91a455.77ab478.54ab④1.49a0.32a604.90a500.97a544.79aCK1.34a0.24a510.95a315.94ab341.65ab①1.25c0.30a461.25a373.11a392.163a②1.57b0.18a397.88a278.05a294.3a10<～20③1.62b0.24a476.33a330.98a351.88a④1.96a0.26a423.57a331.00a340.7aCK1.87bc0.22a446.79a288.38a297.86a①1.68a0.17c389.01a240.70b260.86b②2.06a0.21ab406.26a289.36ab295.49ab20<～30③1.80a0.37c617.66a432.9ab468.01ab④1.71a0.36a606.30a473.58a491.37aCK1.56a0.29bc639.03a475.32b489.76b

土壤含水量是影响土壤质量的重要因素，与植物的生理生长有极大的关联。土壤含水量与土壤养分的形成、吸收和转移有关，关系到植物的正常生长。适当的土壤含水量可以促进有机肥的分解，加快分解速率，提高施用肥料的利用率。从表4可知，山苍子幼龄林林地5种施肥处理主要影响20<～30 cm土层的土壤含水量。在0～10 cm土层中，各施肥处理的土壤含水量差异不显著。各处理的土壤含水量与不施肥处理相比，增施氮肥+磷肥的处理增加了8.3%、增施氮肥+磷肥+钾肥的处理增加了50%、增施氮肥+钾肥的处理增加了33.3%，但增施磷肥+钾肥的土壤含水量却降低了8.3%。在10<～20 cm土层中，各施肥处理的土壤含水量差异性不显著，与对照组相比，各施肥方式的土壤含水量分别增加了36.4%，9%和18.2%；
但增施氮肥+磷肥的土壤含水量却降低了18.2%。在20<～30 cm土层中，各处理的土壤含水量差异性极其显著，与不施肥相比，增施氮肥+钾肥和氮肥+磷肥+钾肥的施肥方式的土壤含水量分别增加了24.1%和27.6%，但增施氮肥+磷肥的土壤含水量降低了27.6%、增施磷肥+钾肥的处理降低了41.4%。

增施肥料可以促进栽培作物营养生长阶段的生长速率，增加土壤覆盖度，提高作物生长前期的土壤水分，同时增施肥料能够促进作物根系的生长，从而促进作物对土壤水分的吸收[9]。通过表4可以得出，对山苍子幼龄林进行5种不同的施肥处理后，各土层间土壤持水量的影响有较大的变化。增施有机肥后，在三个土层中，土壤最大持水量无明显差异，田间持水量和毛管持水量在10<～20 cm土层中差异不明显。但是在0～10 cm和20<～30 cm土层中，土壤田间持水量和毛管持水量差异显著。与不施肥相比，在0～10 cm土层中，增施磷肥+钾肥的田间持水量和毛管持水量有所降低，分别降低了7.2%和9.5%；
但其他各处理的田间持水量和毛管持水量却是增加的，分别增加了5.4%，44.3%，58.6%和3%，40.1%，59.5%。在20<～30 cm土层中，田间持水量和毛管持水量明显降低，田间持水量分别降低了49.4%，39.1%，8.9%和0.4%；
施用氮肥+钾肥的毛管持水量增加了0.3%，其他处理降低了46.7%，39.7%和4.4%。

2.2.2 土壤孔隙度

土壤孔隙度直接影响土壤微生物的活性、土壤的通气性和透水性、土壤气体的产生和传输等许多过程[10]。土壤孔隙度与土壤结构密切相关，孔隙度大的壤结构松散，有利于雨水渗透，减缓地表径流的侵蚀，毛细孔隙度越大，越有利于植物根系对土壤水分吸收[11]。土壤孔隙度影响土壤中的水、肥、气、热状况，在林业生产上有很重要的作用。

从表5可以看出，在5种不同的施肥处理下的山苍子幼龄林地，三个土层的毛管孔隙度和总孔隙度无明显差异，非毛管孔隙度在0～10 cm土层中差异明显。与不施肥相比，增施氮肥+磷肥、氮肥+磷肥+钾肥和氮肥+钾肥的施肥处理都不同程度提高了毛管孔隙度与总孔隙度，且提高程度为：氮肥+钾肥>氮肥+钾肥+磷肥>氮肥+磷肥>不施肥>磷肥+钾肥，降低了非毛管孔隙度。而增施磷肥+钾肥的处理毛管孔隙度和总孔隙度都有所降低；
分别降低了20.4%，18.5%，40.9%和18.8%，35.8%，37.8%。

表5 不同施肥处理对各土层毛管孔隙度和pH值的影响土层施肥模式非毛管孔隙度/%毛管孔隙度/%总孔隙度/%pH值①14.53b29.67a44.20a5.96a②15.05ab38.64a53.69a5.87a0～10③14.95ab54.06a69.02a5.95a④6.41a61.47a67.89a5.96aCK17.12ab37.27a54.4a6.05a①6.23a37.41a43.64a6.04a②14.48a38.64a53.12a5.84a10<～20③15.33a45.53a60.86a5.95a④11.98a50.48a62.46a6.01aCK22.03a45.90a67.94a5.72a①13.16a35.05a48.21a5.98a②18.03a50.43a69.16a5.74a20<～30③17.50a61.48a78.98a6.09a④13.4a62.04a75.44a5.94aCK18.12a59.35a77.47a5.92a

2.3 不同施肥处理对山苍子幼龄林土壤pH的影响

土壤是土壤养分的重要特征，不适宜的土壤pH会对土壤元素的有效性产生极大的影响，导致植物养分失衡。研究表明，山苍子幼龄林适合种植与偏酸性土壤，在4.95～6.80之间最适。

从表5可以看出，对山苍子幼龄林林地5种不同的施肥处理下，三个土层的差异无显著的影响。在0～10 cm土层中，与不施肥相比，5种处理下的土壤pH值都有所降低；
分别降低了1.5%，3%，1.7%和1.5%。在10<～20 cm土层中，与不施肥相比，4种处理下的土壤pH值都有增加；
分别升高了5.6%，2.1%，4%和5.1%。在20<～30 cm土层中，与不施肥相比，增施氮肥+磷肥的土壤pH值降低了3%；
而其余处理分别提高了1%，2.9%和0.3%。

在山苍子幼龄林地，通过5种施肥方式的数据对比，增施氮肥+磷肥+钾肥的处理能够有效的降低土壤容重，提高土壤含水量、土壤持水量、土壤孔隙度和pH值，有效的促进了山苍子幼龄林的生长；
增施磷肥+钾肥的处理虽然有效的降低了土壤容重，却降低了土壤含水量、土壤持水量、土壤孔隙度和pH值，抑制了山苍子幼龄林的生长；
增施氮肥+磷肥的处理山苍子长势较好，但部分物理性质降低；
增施氮肥+钾肥的处理，虽然提高了土壤含水量、土壤持水量、土壤孔隙度和pH值，但是却提高了土壤容重，导致抑制了山苍子幼龄苗木的生长。综上所诉，增施氮肥+磷肥+钾肥的处理能够有效的改善山苍子幼龄林的土壤理化性质，促进山苍子苗木的生长。