桉树连栽对土壤养分含量的影响及应对措施

苏贻攀

(福建省德化县林业实业公司，福建 德化 362500)

桉树连栽对土壤养分含量的影响及应对措施

苏贻攀

(福建省德化县林业实业公司，福建 德化 362500)

为了改良连栽桉树人工林土壤养分循环，促进桉树人工林的可持续经营，在广泛查阅相关研究文献的基础上，综合分析了桉树不同连栽代次对不同土层土壤有机质、氮、磷、钾含量的影响，并进行连栽桉树人工林与其它林对土壤养分影响的对比。结果表明，桉树连栽会导致土壤有机质明显下降，特别是表层有机质，且会造成土壤氮、磷、钾含量下降，土壤表层钾含量和中下层全氮含量下降趋势较为明显。保持自肥+科学施肥+施用菌肥，改变耕作制度，发展复合经营，优化林分结构，降低养分移出强度，这些措施都能有效提高连栽桉树人工林土壤养分含量，改良土壤养分循环。

桉树；连栽；土壤养分；有机质；施肥

桉树(Eucalyptusspp.)是桃金娘科(Myrtaceae)桉树属(Eucalyptus)植物的总称，由于其速生丰产、生物量大、轮伐期短、抗逆性强、适应性广等特点而被广泛引种栽培。目前我国桉树人工林的面积已经超过170万hm2，且每年以10%的速度增长，居世界第3位[1-3]。尤其在我国的广西、广东、福建、海南等热带、亚热带地区，桉树的种植具有历史悠久、条件优越、效益良好的特点，桉树人工林占南方全部人工林的20%[4]。华南地区60%～70%的桉树人工林属于短轮伐期人工林，其中50%～60%的林地采用连栽方式[2]。目前我国桉树引种地区的土壤主要为砖红壤、赤红壤、红壤、燥红土、滨海沙土等。该地区土壤普遍缺磷，氮和钾也供应不足，且有效性较差，保肥供肥能力较差，淋溶严重，土壤有机质含量偏低。尤其是南方红壤区水、热、光资源丰富，适宜桉树种植，但夏季高温多雨易导致土壤中有机质的分解速度加快，且红壤偏酸性，质地较粘重，氮、磷、钾的供应不足，桉树连栽容易导致土壤养分流失，造成地力衰退等问题。土壤是林地可持续发展的基础，土壤养分是由土壤提供的植物生长发育所必须的营养元素。土壤养分含量多少影响植物生长，植被也会反过来影响土壤肥力。桉树因其速生丰产、生物量大、轮伐期短(6～7 a)等特点，对土壤养分氮、磷、钾的需求量大，桉树连栽导致地力衰退更是近年来学术界关注的热点问题[5-7]，也是桉树速生丰产和持续发展中面临的问题。

因此，在查阅研究相关文献的基础上综合分析桉树连栽代次对土壤不同土层有机质、氮、磷、钾的影响，并进行桉树人工林与其它林对土壤养分影响的对比，提出相应的应对措施，为桉树人工林可持续经营提供参考。

1 桉树连栽对土壤养分的影响

1.1 桉树连栽对土壤有机质的影响

土壤有机质是指土壤中所有含碳的有机物质，是植物的养分来源。有机质含量的高低是衡量土壤肥力的一个重要指标，通常被视作土壤培肥的中心环节。保持或提高土壤有机质含量可以促进土壤团聚体的形成并保持其稳定性，对于改良土壤的理化性状、保持土壤肥力及林业的可持续发展具有重要意义[8-10]。桉树连栽会改变土壤质量，并在一定程度上影响土壤有机质，影响程度因代数、土层深度的不同而变化。

1.1.1 桉树不同连栽代数对土壤有机质含量的影响 明安刚等[11]研究表明桉树连栽引起土壤有机质含量减少，且主要表现在表土层(0～20 cm)，第2代桉树林土壤有机质含量为(11.57±2.53) g·kg-1比第1代林土壤有机质含量(16.81±6.22) g·kg-1下降31.17%。韦东艳[12]研究表明第3代桉树林土壤有机质含量为48.273 g·kg-1相比第2代林(42.489 g·kg-1)和第1代林(18.179 g·kg-1)分别增加了13.61%、165.54%。刘红英[13]研究发现，不同代数桉树人工林土壤有机质含量大小为灌草坡>1代林>2代林>3代林，1代林土壤有机质含量分别高出2代林、3代林0.05%、0.09%。廖观荣等[7]研究表明：桉树连栽导致土壤有机质含量下降60.7%～95.2%。广东雷州桉树连栽导致2、3、4代林土壤有机质含量与1代林相比分别降低了27.4%、38.7%、17.2%[14]。李志辉等[15]在桉树人工林地的生态问题研究中指出桉树连栽土壤有机质含量与非林地对比，下降了44.78%。叶绍明等[16]研究显示第3代桉树人工林土壤的综合肥力较第1、第2 代显著下降，土壤有机质也随着连栽代次的增加而减少。肖斌[17]研究表明，土壤有机质含量随着桉树连栽代次的增加呈现先减小后增加再减小的趋势，即土壤有机质3代桉树林(21.04 g·kg-1)>1代桉树林(18.00 g·kg-1)>2代桉树林(16.83 g·kg-1)>4代桉树林(16.34 g·kg-1)。可见，土壤有机质含量随着桉树连栽代数的增加而呈现明显下降趋势。所以随着桉树连栽代数的增加，应该通过保有地表枯枝落叶、增施有机肥、合理营林等措施增加土壤有机质含量，从而提升土壤肥力，改善土壤质量。

1.1.2 连栽桉树林土壤有机质的垂直分布规律 土壤有机质含量随着桉树连栽代数的增加而呈现明显下降趋势，但在不同土层有不同的垂直分布规律。覃艳媚[18]研究表明桉树连栽导致土壤有机质含量减少，尤其是表土层，在表土层(0～20 cm)，多代桉树林土壤有机质含量(10.04±3.06) g·kg-1比1代桉树林(17.32±5.99) g·kg-1下降34.08%，差异显著；在中层(20～40 cm)，多代桉树林土壤有机质含量(7.98±2.84) g·kg-1比1代桉树林(10.12±7.01) g·kg-1下降21.15%，差异不显著。明安刚等[11]研究表明，在表土层(0～20 cm)，2代桉树林土壤有机质含量(11.57±2.53) g·kg-1比1代桉树林(16.81±6.22) g·kg-1下降31.17%，差异显著；在中层(20～40 cm)，2代桉树林土壤有机质含量(8.88±3.10) g·kg-1比1代桉树林(9.16±6.47) g·kg-1下降3.06%，差异不显著。肖斌[17]研究表明土壤有机碳具有较明显的表聚性，土壤有机碳含量在各个土层中均呈现出随着桉树连栽林代次的增加先减小后增加再减小的规律，即3代桉树林>1代桉树林>2代桉树林>4代桉树林，且其含量存在一定的差异性。刘红英[13]研究表明，连栽桉树人工林土壤有机质的垂直分布规律是随土壤深度的加深而呈下降趋势，灌草坡、1代林、2代林、3代林上层土壤的有机质含量比下层分别增加1.56%、0.53%、0.43%、1.02%，差异显著。龚珊珊等[19]研究表明桉树林土壤有机质含量随土壤深度的增加而降低，且桉树连栽导致土壤表层有机质含量明显下降，越是下层土壤，连栽桉树林有机质含量与天然林的差距越小。综上，连栽桉树人工林土壤表层有机质含量显著高于中下层，且桉树连栽会明显降低土壤表层的有机质含量，但这种影响因土层加深而减小。这可能与连栽桉树人工林林下植物稀疏，地表枯枝落叶少，腐殖质层薄有关。

1.1.3 连栽桉树林分与其它林分土壤有机质含量比较 土壤是植被生长的基础，植被是影响土壤的重要因子，不同树种对土壤有机质含量的影响不同。肖斌[17]研究表明，除4代桉树林外，其它代次桉树林土壤有机质含量比马尾松林(16.75 g·kg-1)分别提高7.46%、0.48%、25.62%。刘平等[20]研究发现连栽桉树林土壤表层有机质含量较丰富，略高于次生林，极显著高于撂荒地。胡日利等[2]研究指出在0～50 cm土层中，连栽桉树林土壤有机质含量(7.31 g·kg-1)相比次生阔叶林(44.94 g·kg-1)、施肥刚果12号W5纯桉林(13.20 g·kg-1)和厚荚相思纯林(20.34 g·kg-1)分别降低83.73%、44.62%、64.06%，说明连栽桉树林的土壤有机质含量显著低于其它3种林分。龚珊珊等[19]研究表明桉树连栽导致土壤表层有机质含量明显下降，天然林土壤表层有机质含量比桉树人工林高30.4%。总的来说，相比马尾松林和撂荒地，桉树林的土壤有机质含量较高，但相比次生阔叶林、厚荚相思纯林和施肥刚果12号W5 桉林，连栽桉树林造成土壤有机质含量明显较低，尤其是桉树连栽会造成土壤表层有机质含量显著下降。因此，为保证土壤质量以供桉树人工林持续经营，采取一些改进措施保护和恢复连栽桉树林下地被层，提高土壤表层有机质是非常必要的。

1.2 桉树连栽对土壤氮、磷、钾含量的影响

氮、磷、钾是植物生长发育必需的大量养分元素，土壤中氮、磷、钾含量的多少反映了该土壤的持续供肥能力[21-22]。土壤氮素含量主要取决于有机质积累和分解作用的相对强度，土壤氮素常常是植物生产力的限制元素[23]。磷是一种沉积性矿质元素，全磷含量主要受成土母质、土壤质地及耕作管理措施等因素影响[24]。磷在南方土壤含量偏低，且容易被Fe离子等吸附固定。钾主要来自含钾矿物，南方红壤、砖红壤含钾量最低。覃延南等[25]通过对广西地区桉树林地土壤养分测定，并依据广西土壤养分含量等级划分标准，认为该地区土壤中的氮、磷、钾元素均普遍缺乏，其中磷和钾元素缺乏最为严重。

1.2.1 桉树不同连栽代数对土壤氮、磷、钾含量的影响 明安刚等[11]研究表明，第2代桉树林土壤全氮、全钾含量比第1代林分别下降了29.97%、32.5%，第2代桉树林土壤磷含量相比第1代林则呈现上升的趋势，上升了32.65%。杨梅等[26]研究指出，第2代桉树林土壤氮含量显著高于1代林，2代桉树林土壤钾含量显著低于1代林，1、2代桉树林土壤磷含量则相差不大。刘立龙等[27]在桉树土壤养分的分析中表明，各土层土壤全磷、全钾、全氮含量变化趋势相同，随着桉树连栽代数的增加都呈现出先升后降的趋势，具体表现为2代林≈3代林>4代林>1代林。徐雪标等[28]在桉树人工林土壤养分的研究中指出，随着代数的增加，养分的回归量呈下降趋势，土壤中氮、磷、钾含量随着连栽代数的增加表现出下降趋势。刘红英[13]研究表明，桉树人工林土壤全氮含量的变化趋势为：灌草坡>3代林>1代林>2代林，全磷含量的变化趋势为：灌草坡>3代林>2代林>1代林，速效磷和速效钾的变化趋势为：灌草坡>1代林>3代林>2代林。温远光等[29]研究也表明，2代尾巨桉人工林土壤全氮、全钾、水解氮、有效磷和有效钾分别比1代林下降了9.20%、4.10%、3.28%、52.05%和24.59%。廖观荣[7]研究发现：桉树连栽导致土壤养分贫瘠化，土壤全氮、全磷、全钾分别下降1～2.2倍、44.4%～72.7%、4.5～5.2倍。凌昌发[30]的研究结果显示，随着连栽代数的增加，桉树林地土壤全氮、全钾含量分别下降了14.54%～37.14%、9.09%～21.74%。李志辉等[15]研究表明桉树连栽导致土壤全氮下降79.19%，速效钾下降38.15%。叶绍明等[16]研究发现，3代桉树人工林土壤的综合肥力较1、2 代明显下降，土壤全氮、全磷、全钾和水解氮均随桉树连栽代次的增加而减少。

总而言之，关于桉树不同连栽代数对土壤氮、磷、钾含量的影响结果不一致，这可能与连栽桉树林的立地条件、营林措施及耕作制度等因素的差异有关。部分研究结果表明，连栽桉树林土壤全氮、全磷、全钾含量随着连栽代数的增加表现出先增加后减少的趋势，还有部分研究表明，土壤全氮、全磷、全钾含量因连栽代数的增加而呈现上升趋势，但是绝大多数研究表明，全氮、全磷、全钾含量随着连栽代数的增加而减少。所以，随着连栽代数的增加，桉树人工林应该通过增施有机肥、合理营林、适当施用微生物肥料等措施增加土壤氮、磷、钾含量。

1.2.2 连栽桉树林土壤氮、磷、钾含量的垂直分布规律 明安刚等[11]研究表明：在土壤表层(0～20 cm)、中层(20～40 cm)，第2代桉树林土壤全氮含量比第1代林分别下降10.24%、51.60%，第2代桉树林土壤全钾含量比第1代林分别下降31.18%、3.12%，第2代桉树林土壤全磷含量则比第1代林分别上升16.87%、40.82%。覃艳媚[18]研究显示，在土壤表层(0～20 cm)、中层(20～40 cm)，多代林土壤全氮含量比第1代林分别下降11.59%、41.46%，多代桉树林土壤全钾含量比第1代林分别下降27.80%、12.16%，多代桉树林土壤全磷含量则比第1代林分别上升4.84%、20.82%。刘立龙等[27]研究表明，在土壤表层(0～20 cm)、中下层(20～60 cm)，桉树不同连栽代次土壤全磷表现为：3代林>2代林>4代林≈1代林；土壤全钾表现为：2代林>3代林>4代林>1代林；土壤全氮表层表现为：2代林>3代林>4代林>1代林，土壤中下层表现为：2代林>3代林>1代林>4代林。综上所述，连栽对桉树林不同土层的氮、磷、钾含量影响不一样，土壤中下层全氮含量和表层全钾含量随着桉树连栽代数的增加下降趋势比较明显。

1.2.3 连栽桉树林与其它林分土壤氮、磷、钾含量的比较 胡日利等[2]研究指出，土壤全氮平均含量排序为：次生阔叶林地>厚荚相思纯林地>施肥桉树林地>连栽桉树林地。刘平等[20]研究指出，连栽桉树林比撂荒地土壤各养分含量均较高，其中全磷、全钾极显著高于撂荒地，分别高出200%、91%左右，而全氮高出约10%；与次生林相比，桉树林土壤养分全氮降低31.3%，而全钾和全磷的含量高出约30%和20%。龚姗姗等[19]研究表明，天然林全磷含量比连栽桉树人工林高约25.1%，桉树人工林全钾含量比天然林低31.4%，桉树人工林土壤中下层全磷、全氮含量均高于天然林；连栽桉树人工林比天然林对表层土壤的养分影响较大，而对底层土壤养分状况影响较小。肖斌[17]研究表明除4代林外，其它代次桉树林土壤全磷含量与马尾松林(0.27 g·kg-1)相比均有所增加，表现为1代桉树林(0.32 g·kg-1)>2代桉树林(0.31 g·kg-1)>3代桉树林(0.28 g·kg-1)>马尾松林(0.27 g·kg-1)>4代桉树林(0.13 g·kg-1)。总的来说，连栽桉树林土壤全氮含量比次生阔叶林地、厚荚相思纯林地、施肥桉树林地、次生林低，但高于撂荒地和天然林，土壤全磷含量比天然林低，但高于撂荒地、次生林和马尾松林，土壤全钾含量比天然林低，但高于撂荒地和次生林。

2 结论与讨论

整体来说，桉树连栽会导致土壤有机质明显下降，特别是表层有机质，且会造成大多数土壤养分下降，特别是表层土壤钾含量和中下层全氮含量下降趋势较为明显。桉树连栽对土壤养分的影响比较复杂，这可能跟采取机耕翻犁(深度达35 cm)，表土和心土颠倒位置，使表土层的肥力显著下降，人为大量施用化肥引起土壤养分含量的异常变化等因素有关。因此，桉树连作对土壤养分含量的影响比较复杂，仍需深入研究。

桉树连栽导致土壤有机质和养分含量呈现下降趋势，原因可能是：①桉树的化感效应和营林者施用除草剂、大片砍伐等不适当的营林措施导致桉树人工林林下植物多样性指数、丰富度指数随着连栽代次的增加而明显下降，林下灌木、草本较少，地表枯枝落叶数量少、层面薄，土地裸露，沙化严重，容易受降雨侵蚀，造成水土流失和养分淋溶[31]。②采用全垦方式整地，土壤的频繁翻犁导致土体越来越疏松，对土壤造成毁灭性的破坏，受降雨侵蚀，水土流失造成大量土壤养分流失。③桉树人工林常常实行整株砍伐、全树收获，桉树全部地上部生物质移出系统，而剩下根部的生物质量只占桉树总生物量的一小部分，造成物质循环的“不平衡”，这就造成土壤养分的过度消耗和土壤养分库的亏损[32-33]。余雪标等[28]研究表明，“全树利用”及其短轮伐期经营是导致林地养分衰退和生产力下降的主要原因。此外，桉树人工林林分结构单一、施肥不合理等因素也会导致桉树林土壤养分失衡和有效性降低。当然，如采用科学的方法种植桉树人工林，“桉树是抽肥机”是可以避免的。

3 应对措施

3.1 保持自肥+科学施肥+施用菌肥

3.1.1 保护桉树林地地被层，增强其自肥功能 采取措施保护和恢复桉树林地良好的地被层，包括活地被物和死地被物。树叶中贮存了树木所含养分的极大部分，保持林下枯枝落叶，可以把这部分养分回归土壤。在桉树林下间种糖密草(Melinisinliuntitlora)、绢毛相思(Acaciaholosericea)、菠萝(Ananacomosus)等作物，不仅可以增加林地覆盖度，还能有效提高土壤有机质和养分含量，维持桉树人工林养分的正常循环，增强其自肥功能，有利于桉树林地力的维持和人工林的可持续发展，与不间种的桉树林地相比，N提高0.68～3.95倍，P2O5提高1.33～2.40倍，K2O提高2.25～7.95倍[34]。所以，保持和恢复桉树林下枯枝落叶和植被能有效缓解桉树人工林土壤有机质和养分含量的下降趋势。

3.1.2 种地养地，科学施肥 桉树不同品系、不同土壤类型以及桉树各个生长阶段对各种养分的需求量、比例都是不一致的，不同肥料的施用效应也是不一致的，因此必须充分了解土壤的理化性质、不同品系桉树及同品系桉树不同生长期的需肥特性，加强营养诊断，根据诊断结果配制桉树专用肥，保证桉树人工林土壤养分的良性循环。此外，还应考虑增施有机肥和补充适量的微量元素。杨曾奖等[1]研究发现，造林前配合氮磷作基肥才能更好发挥钾肥施用效果，还应尽早施肥以满足桉树敏感期对肥料的大量需要。

3.1.3 根据土壤实际情况，施用菌肥 根据我国南方土壤具体情况和桉树连栽对土壤养分影响的实际情况，适当施用有机肥+促生菌可以更好地发挥施肥效果。我国南方红壤地区占全国土地总面积的1/5，南方红壤对于我国农业乃至整个国民经济发展具有重要意义[35]。而南方红壤往往土壤有机质分解速度快，且红壤偏酸性，质地较粘重，氮、磷、钾的供应不足，对磷有强大的吸附固定力，磷肥容易被土壤中活性铁、铝固定而转化为非有效磷，降低磷肥的利用率[36]。桉树因其速生、丰产、优质的特点已成为我国南方经济人工林的战略性树种，桉树人工林占南方全部人工林的20%[4]。桉树连栽人工林因其速生丰产的特点对磷、钾、氮含量的需求极大，易导致土壤地力衰退和桉树品质下降等问题。高效解磷菌可以将土壤中难溶性磷转化为有效态磷，提高土壤对磷的利用效率。解钾菌可以促进难溶性的钾、磷、镁等养分元素转化成为可溶性养分。与植物共生的固氮菌可以有效地固氮，固氮产物氨可提供氮源，有很大的改土作用。因此，根据具体情况施用微生物肥料(解磷菌+解钾菌+固氮菌+有机肥)可以改善桉树人工林土壤养分循环，有效解决桉树人工林地力衰退等问题。

3.2 改变耕作制度

桉树连栽造成土壤有机质、氮、磷、钾含量下降，肥力衰减，地力下降的一大原因是采用全垦方式(即炼山) 整地。这种整地方式对土壤的破坏是毁灭性的。所以，选择合适的整地方式对桉树人工林保持有机质和氮、磷、钾等养分含量是非常重要的。根据不同地形，选择合适的整地方式，在坡度不大的林地应采用带状或块状整地方式，避免用全垦方式，在山地则采用挖穴或者采用等高带垦加挖穴。改变整地方式，将土壤结构和植被的破坏降到最小程度，减少土壤养分流失，提高桉树人工林土壤质量。桉树种植密度对桉树生长速度和桉树林土壤有机质和养分有很大的影响。合理种植密度，不仅能更好地促进桉树生长，也能使林下的灌木草本生长更旺盛，从而丰富土壤表层有机质和养分含量[37]。

3.3 发展复合经营，优化林分结构

桉树人工林大多林龄一致、品种单一，林分结构简单。植物对土壤养分的吸收具有选择性，单一品种连作容易破坏土壤中矿质元素的平衡状态，进而造成土壤肥力下降[26]。多代连栽后应考虑发展复合经营，建立多层次的人工林群落，根据树种的生理生化特点与实际立地状况，科学规划林种搭配，发展复合经营，合理发展人工混交林模式[39]，实行多品种搭配、多树种结合、多模式复合等桉树间作模式，可以平衡土壤养分，保持土壤养分的良性循环。比如在桉树林下间种固氮作物，不仅可以肥力共享，减少桉树施肥浪费，还可以增加凋落物的数量，有利于土壤有机质和林地养分积累，能显著促进土壤养分的循环[32]。

3.4 降低养分移出强度

目前桉树人工林的经营利用方式基本上实行整株砍伐、全树收获，第1代林收获后将从桉树林地上带走养分664.28 kg·hm-2(为N、P、K、Ca和Mg 的总和)[28]，地上部分全树利用的养分损失率为：N 72.6%，P 88.8%，K 95.9%[15]。由此可见连栽导致桉树人工林土壤养分含量下降是必然的。如果树皮留在林地，则氮、磷、钾、钙、镁的含量分别增加83%、87%、63%、83%、82%[40]。砍伐桉树但把树皮和枝叶留在林地，对桉树林地磷、钾、镁、铁等影响较小，桉树人工林土壤养分含量变化不大[41]。因此，改变桉树连栽林收获方式，不实行“全树利用”，降低桉树利用强度和养分移出强度，可有效减缓桉树林土壤养分流失和地力的衰退。

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The Effect on Soil Nutrients Content inEucalyptusPlantation of Continuous Planting and Countermeasures

SU Yi-pan

(ForestryIndustrialCompanyinDehuaCountryFujianProvince，Dehua362500，Fujian，China)

In order to improve the soil nutrient cycling and promote the sustainable management ofEucalyptusplantation.On the basis of extensively reading the relevant literatures，this paper analyzed the effect of soil organic matter，nitrogen，phosphorus and potassium content of different soil layers underEucalyptusplanting generation times，and compared the effects on soil nutrients of the eucalyptus plantation and other forest.The results showed that，the organic matter of soil decreased obviously，especially in the top soil，and it would cause the decline of soil nutrients，especially the soil potassium content in the top soil and the nitrogen content in Lower soil.Keep the soil fattening，fertilizer scientifically and use microbial fertilizer；change the farming system；develop the compound management，optimize stand structure；Reduce the intensity of nutrient removal.These measures can effectively improve the soil nutrients content and soil nutrient cycle in theEucalyptusplantation.

Eucalyptus；continuous planting；soil nutrients；organic matter；fertilization

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.02.040

2015-10-27；

2015-12-01

苏贻攀(1966—)，男，福建德化人，福建省德化县林业实业公司工程师，从事营林和林地规划设计。E-mail：2689883895@qq.com。

S792.39；S714.8

A

1002-7351(2016)02-0206-06