不同树种幼林生长差异及对土壤营养的影响

徐清乾， 许忠坤， 张 勰， 愈传明， 郭玉华

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.常德市林业局， 湖南 常德 415100； 3.攸县林业局， 湖南 攸县 412304)

不同树种幼林生长差异及对土壤营养的影响

徐清乾1， 许忠坤1， 张 勰1， 愈传明2， 郭玉华3

(1.湖南省林业科学院， 湖南 长沙 410004； 2.常德市林业局， 湖南 常德 415100； 3.攸县林业局， 湖南 攸县 412304)

通过调查不同树种新造林树高生长量及其林地土壤有机质和速效氮、磷、钾含量，研究其生长及对土壤营养的影响。结果为：光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松6年生树高分别为8.2、7.7、7.4、7.0、5.3m；不同树种造林后对土壤营养物质含量的提高有明显差异，5个树种造林后效果排序的先后次序为光皮桦、四川桤木、栾木、楸树、湿地松；新造林均表现为造林当年土壤营养含量明显下降，第2年起逐年增加，第3～5年超过造林前水平。

土壤；营养； 生长； 树种

土壤中植物生长发育所需营养元素的含量是衡量地力的主要指标。植物生长和代谢过程中，与土壤等环境间存在着的物质、能量交换和植物体内的物质运输、能量转化以及土壤中有机质和速效N、P、K的高低均与树种、树龄有一定的相互性。许多学者从不同角度研究了林地生产力和养分生产力[1-6]。王海燕等[6]对海南4种典型林分土壤化学性质，丘娟珍等[5]对广东主要林分土壤A层有机碳含量及影响因素进行研究，其结果为植被恢复将影响其土壤的营养和微生物状况。我们研究了林分生长与土壤养分动态曲线和造林后树龄与土壤养分动态曲线，对长江中下游低山丘陵生态退化区植被恢复与特色资源高效培育利用，具有重要的指导意义。

1 研究区概况

试验地设在湖南省常德县周家店姚家村，其地理坐标为111°51′—111°54′E，29 °15′—29°18′N。该区域为典型中亚热带湿润季风气候区，年均光照时间1570h，年均气温16.3～17.3℃，极端最高气温39℃以上，年均降水量1255mm；地形为有代表性的低山丘陵，海拔45～85m；土壤为第四纪红壤。试验区总面积18.0hm2，于2007年春造林，其中光皮桦(BetulaluminiferaWinkl)5.0hm2，造林密度2.0m×2.4m；四川桤木(AlnuscremastogyneBurkill)4.0hm2，造林密度2.0m×2.2m；栾树(KoelreuterpaniculataLaxm) 3.0hm2，造林密度2.0m×2.2m；楸树(CatalpabungeiC.A.Mey)3.0hm2，造林密度2.0m×2.5m；湿地松(PinuselliottiiEngelm)4.0hm2，造林密度2.0m×2.0m。

2 研究方法

2.1 土壤样品采集

2006—2012年，每年12月分别在光皮桦、四川桤木、栾树、楸树、湿地松试验林内各选择3个有代表性的样点采集土壤样品。样点大小均为1m×1m，土壤采集深度0～30cm，各取1.0kg土样于无菌袋中，带回湖南省林业科学院测定。

2.2 土壤样品分析

土壤有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量分别采用重铬酸钾法、碱解扩散法、双酸浸提法、乙酸铵浸提-火焰光度计法测定。

2.3 生长量调查统计

每1个树种设置3块30m×20m标准地，标准地内进行每木树高调查，以算术平均值统计生长量。

3 结果与分析

3.1 幼林树高生长量

各树种1～6年生(不含苗龄，下同)幼林树高值见图1。

图1 不同树种1～6年生幼林树高生长对比图Fig.1 Comparison of the 1～6 years old tree heights of different tree species

从图1可知，光皮桦生长速度最快，6年生树高达8.2m；四川桤木与楸树次之，6年生树高分别为7.7m、7.4m；栾树和湿地松前期生长相对较慢，6年生树高分别为7.0m、5.3m；湿地松前期生长最慢，树高仅为光皮桦的64.6%。以连年生长量比较，光皮桦、楸树、四川桤木前3年生长较快，第4年后生长有所趋缓；而湿地松、栾树前3年生长较慢，第4年后生长有所加速。

3.2 土壤营养差异

3.2.1 有机质含量差异 各树种造林前(2006年底，下同)及1～6年生幼林土壤有机质含量见图2。

图2 不同树种造林前及1～6年生幼林土壤有机质含量对比图Fig.2 Comparison of soil organic matter content before and after afforestation of different tree species

由图2可知，不同树种造林地的土壤有机质含量相近，为25.01～26.90g/kg，造林当年土壤有机质含量下降到19.35～20.61g/kg，光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松分别下降23.4%、23.2%、23.8%、22.9%、22.6%，下降幅度相近。阔叶林光皮桦、四川桤木第2年土壤有机质含量略超过造林前水平，以后逐年提高；阔叶林楸树、栾树第4年略超过造林前水平，以后逐年提高；针叶树湿地松第6年才达到造林前水平。以6年生不同树种林分比较，光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松林地土壤有机质含量分别比造林前提高58.0%、44.8%、21.4%、16.9%、1.6%，光皮桦、四川桤木林对提高土壤有机质含量的效果较好。

3.2.2 速效氮含量差异 各树种造林前及1～6年生幼林土壤速效氮含量见图3。

图3 不同树种造林前及1～6年生幼林土壤速效氮含量对比图Fig.3 Comparison of soil available N content before and after afforestation of different tree species

由图3可知，造林前不同造林树种土壤速效氮含量89.7～95.5mg/kg，造林当年土壤有机质含量下降到46.5～52.1mg/kg，光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松分别下降47.4%、49.0%、45.0%、47.2%、48.8%，下降幅度相近。至造林后第2年，5个树种林分土壤速效氮含量仍低于造林前水平。光皮桦、四川桤木第3年超过造林前水平，以后逐年提高；楸树、栾树第4年略超过造林前水平，以后逐年提高；湿地松第5年才达到造林前水平。以6年生不同树种林分比较，光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松林地土壤速效氮含量分别比造林前提高34.9%、33.6%、13.0%、16.9%、5.9%。

3.2.3 速效磷含量差异 各树种造林前及1～6年生幼林土壤速效磷含量见图4。

图4 不同树种造林前及1～6年生幼林土壤速效磷含量对比图Fig.4 Comparison of soil available P content before and after afforestation of different tree species

由图4可知，造林前不同造林树种土壤速效磷含量15.1～17.0mg/kg，造林当年土壤速效磷含量下降到7.9～9.0mg/kg，光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松分别下降47.1%、48.0%、47.8%、48.5%、47.7%，下降幅度相近。至造林后第2年，5个树种林分土壤速效磷含量仍低于造林前水平。光皮桦、四川桤木第3年与造林前持平，以后逐年提高；楸树、栾树第4年超过造林前水平，以后逐年提高；湿地松第5年才达到造林前水平。以6年生不同树种林分比较，光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松林地土壤速效磷含量分别比造林前提高20.6%、21.5%、19.0%、10.4%、4.5%。

3.2.4 速效钾含量差异 各树种造林前及1～6年生幼林土壤速效磷含量见图5。

由图5可知，造林前不同造林树种土壤速效钾含量128.1～134.9mg/kg，造林当年下降到110.2～117.8mg/kg，光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松分别下降15.1%、11.0%、13.8%、10.9%、14.7%，下降幅度相近。光皮桦、四川桤木第2年超造林前水平，以后逐年提高；楸树、栾树第3年超造林前水平，以后逐年提高；湿地松第4年达到造林前水平。以6年生不同树种林分比较，光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松林地土壤速效钾含量分别比造林前提高43.0%、44.1%、31.6%、29.8%、8.4%。

图5 不同树种造林前及1～6年生幼林土壤速效钾含量对比图Fig.5 Comparison of soil available K content before and after afforestation of different tree species

4 结论与讨论

(1) 不同树种生长差异。光皮桦前期生长十分迅速，6年生树高达8.2m，适宜作为先锋树种，适应性特强[6]；四川桤木前期生长快，6年生树高7.7m，但易受干旱灾害，较干旱立地上保存率仅65%[9-10]；楸树前期表现较速生，6年生平均树高7.1m，但不耐干旱、积水[11]，适应性中等；栾树前期生长较慢，6年生树高5.7m；适应性中等；湿地松前期生长慢，6年生平均树高4.2m，适应性强。

(2) 不同树种林分土壤营养的差异。由于阔叶树的调落物中灰分及营养元素含量高，土壤微生物群比松纯林大，从而加速了调落物的腐殖分解，使土壤中有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量恢复较快[12]。四川桤木富有根瘤菌，生长快[13]，造林对提高土壤肥力效果最明显。以6年生林地与造林前比较，光皮桦、四川桤木、楸树、栾树、湿地松土壤有机质含量分别提高58.0%、44.8%、21.4%、16.9%、1.6%；速效氮分别提高34.9%、33.6%、13.0%、16.9%、5.9%；速效磷分别提高20.6%、21.5%、19.0%、10.4%、4.5%；速效钾分别提高43.0%、44.1%、31.6%、29.8%、8.4%。

(3) 不同林龄林分土壤营养物含量的差异。由于整地破坏原有土壤环境，造成造林当年土壤营养物含量明显下降，有机质、速效氮、速效磷、速效钾含量分别下降22.6～23.8%、45.0～48.8%、47.1～48.5%、10.9～15.1%。土壤营养物质含量各树种均表现为从第2年起逐渐提高，光皮桦、四川桤木第2、3年底超过造林前水平，楸树、栾树第3～4年底超过造林前水平，湿地松第5年超过造林前水平。

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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

国家林业局重点项目“湖南低丘特色资源高效培育技术”(2006BAD03A16-02)。

S 153.6

A

1003 — 5710(2013)06 — 0029 — 04

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

(文字编校：唐效蓉)