台湾牛樟人工林对引种区表层土壤化学性质的影响

邢文婷，陈 培，许 奕，陈显臻，董晓娜

（1.海南省林业科学研究所，海南 海口 571100；2.中国热带农业科学院海口实验站，海南 海口 570102；3.海南省香蕉遗传改良重点实验室，海南 海口 570102）

土壤是植物生长的载体，土壤肥力是土壤的本质特征，直接影响植物的生长状况［1-2］。在自然环境中，土壤肥力具有供应和协调植物生长繁殖的能力。然而，不科学的引种人工林会造成引种地土壤肥力衰退、土壤生产力下降、病虫害等问题。有研究表明，大面积的桉树种植会产生不同程度的土壤生产力下降以及诸多环境问题［3］。在桂西北乐的尾巨桉引种区林地土壤容重较大，土壤主要养分含量缺乏，林木生长量较低［4］。福建北部引种的邓恩桉人工林改善了林地土壤的物理性质，提高了土壤全氮、全磷、全钾的含量，增强了土壤肥力［5］。因此，在推广种植外域树种前研究其对引种区土壤养分的影响具有重要意义。

牛樟（Cinnamomum kanehirae Hayata）是台湾特有的大乔木树种，属台湾保育类树种，分布于台湾北部海拔500～1 800 m和中南部海拔700～2 100 m的原生阔叶林中［6-8］。台湾牛樟常被误认为另一珍稀树种——沉水樟，陈体强等［9］认为可以从气味、果形、木材成分辨别二者的差异。台湾牛樟树冠壮硕，初生叶颜色多变，可作为优美的远景树种，其木材可供制家具、雕刻、提取精油［10-11］。台湾牛樟是台湾牛樟芝（Antrodia camphorata） 唯一的天然宿主［12-13］。现存的台湾牛樟野生资源稀有而珍贵，被掠夺或大量砍伐，自然生态被严重破坏［9］。

目前国内对台湾牛樟研究报道以无性繁殖、精油提取及化学成分等居多，少数为台湾牛樟引种适应性研究，而关于台湾牛樟人工林对引种区土壤化学性质变化的相关研究尚未有报道。本研究在成功引种台湾牛樟的基础上，对其适宜的生态环境土壤化学性质指标进行测定，探明台湾牛樟人工林对引种林地土壤化学性质的影响。

1 材料与方法

1.1 引种区概况

引种区位于海南岛北部，海南省海口市海南林业科学研究所云龙基地（110°10′～110°41′E，19°32′～20°05′N），地势平缓，最高海拔为222.2 m，年平均气温24.2℃，年平均降水量1 664 mm，平均相对湿度85%；土壤为砖红壤，偏酸性。引种林为2年生台湾牛樟人工林，种苗母本原产地为台湾。

1.2 试验设计与取样

试验在初步成功引种台湾牛樟的基础上，分别在台湾牛樟人工林和木棉-台湾牛樟混交林试验地中设置3块15 m×5 m的标准样地并编号。试验区土质为砖红壤。

在设置好的样地内选取有代表性的3株树，每株树下距离树根约30 cm处，取对称的两个土壤剖面进行分层取样，分别取0～20、20～40 cm土样，去除须根后分别装入标记好的自封袋带回实验室，自然阴干后将同一样地同一土层的土样混合均匀后用于土壤化学指标的测定［14］。

1.3 土壤样品测定方法

采用电位法测定台湾牛樟林下土壤的pH值，采用铬酸氧还滴定法测定土壤有机质含量，采用半微量开氏法测定土壤全氮量，采用酸溶-钼锑抗比色法测定全磷P2O5，采用碱溶-火焰光度法测定全钾K2O，采用BrayⅠ提取-钼锑抗吸光光度法测定有效磷，采用乙酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾，1 mol/L KCl浸提-流动分析仪测定硝态氮和铵态氮。

试验数据利用Excel软件进行处理，采用田间试验对比法统计分析各处理的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 台湾牛樟造林前后土壤化学性质变化

由表1可知，造林前土壤pH平均值为4.46，造林后土壤pH值较造林前下降0.3个单位，土壤有机质、全磷含量分别增加1.02%、0.024%，土壤全氮、全钾含量分别下降1.33%、0.01%，差异不显著；土壤速效钾含量增加22.53%，有效磷、硝态氮含量分别为造林前的3倍和10倍，铵态氮含量较造林前增加52.46%，差异显著。说明营造台湾牛樟人工林从整体上增加了表层土壤主要营养成分含量，提高了引种区土壤肥力。

表1 台湾牛樟人工林造林前后土壤化学性质比较

2.2 不同林分土壤化学成分对比

2.2.1 不同林分土壤pH值及有机质含量对比 由图1可知，台湾牛樟人工林和木棉-台湾牛樟混交林0～20 cm土壤pH值分别为4.17、4.57，有机质含量分别为28.35、15.79 g/kg，前者土壤pH值较后者低8.75 %，但其土壤有机质含量是后者的1.8倍；20～40 cm土壤pH值分别为4.14、4.60，土壤有机质含量分别为19.26、13.76 g/kg，前者土壤pH值较后者低7.17 %，而其土壤有机质含量也较后者提高39.97 %，差异显著；土壤有机质含量随着土层深度的增加而减少。

图1 不同林分土壤有机质含量

图2 不同林分土壤全氮含量比较

2.2.2 不同林分土壤中氮含量分析 如图2所示，台湾牛樟人工林和木棉-台湾牛樟混交林0～20 cm土壤全氮含量分别为1.52、1.15 g/kg，前者较后者高32.17 %；20～40 cm土壤全氮含量分别为1.44、1.12 g/kg，前者较后者高28.57%；而同一林分内不同土层之间差异不显著。由图3可知，不同林分之间同一土层的土壤硝态氮和铵态氮含量差异显著，台湾牛樟人工林土壤铵态氮、硝态氮含量较木棉-台湾牛樟混交林分别低15.84%、45.00%。

图3 不同林分土壤硝态氮和铵态氮含量分析

2.2.3 不同林分土壤中磷含量分析 如图4所示，台湾牛樟人工林和木棉-台湾牛樟混交林在0～20 cm土壤全磷含量分别为0.149%、0.136%，前者显著高于后者；20～40 cm土壤全磷含量分别为0.139%、0.134%，无显著差异。与木棉-台湾牛樟混交林相比，台湾牛樟人工林0～20 cm土壤有效磷含量高122.43%，20～40 cm土壤有效磷含量降低25.64%。图5显示，台湾牛樟人工林土壤有效磷含量随土层深度的增加而下降，而木棉-台湾牛樟混交林土壤有效磷含量则增加。

图4 不同林分土壤全磷含量比较

2.2.4 土壤中钾含量分析 由图6可知，台湾牛樟人工林和木棉-台湾牛樟混交林0～20 cm土壤全钾含量分别为0.189%、0.238%，20～40 cm土壤全钾含量分别为0.192%、0.158%，差异不显著；由图7可知，木棉-台湾牛樟混交林0～20 cm土壤速效钾含量较台湾牛樟人工林高45.10%，这两种林分20～40 cm土壤速效钾含量无明显差异；土壤全钾、速效钾含量随土层深度的增加而下降。

图5 不同林分土壤有效磷含量比较

图6 不同林分土壤全钾含量比较

图7 不同林分土壤速效钾含量比较

2.3 椰糠改良基质土壤化学性质的变化

如表2所示，与砖红壤基质栽培的台湾牛樟人工林（砖红壤林）相比，椰糠+砖红壤混合基质栽培2年生台湾牛樟人工林（椰糠+红壤林）土壤pH值降低5.0%，土壤有机质含量降低5.5%，全磷含量减少7.6%，有效磷含量降低40.1%，全钾含量下降6.3%，而其土壤速效钾含量提高36.2%，且土壤养分随土层深度的增加而下降；而土壤铵态氮含量较砖红壤林提高40.3%，硝态氮含量是砖红壤林的5倍多，差异极显著。表明椰糠+砖红壤营造的台湾牛樟人工林土壤主要养分含量总体上低于砖红壤营造的台湾牛樟人工林，说明台湾牛樟人工林能适应海南北部土质环境，并促进了引种区土壤肥力的提高。

表2 椰糠+砖红壤改良基质营造台湾牛樟人工林土壤化学性质比较

3 结论与讨论

土壤pH值指示土壤中活性酸的大小，活性酸直接影响林木的生长和养分的有效性，其对土壤肥力高低、微生物的活动、土壤有机质及营养物质的合成与分解都有重要影响［15-16］。本试验结果表明，台湾牛樟人工林土壤的pH值较造林前下降0.30个单位，木棉-台湾牛樟混交林土壤的pH值较造林前无显著差异，各处理土层之间土壤pH值无明显差异。说明营造台湾牛樟人工林可增加土壤酸性，而与之混交的木棉树种及其他残体分泌物在一定程度上可减缓土壤酸化。

土壤有机质是土壤固相的重要组成部分，主要来源于动植物残体、土壤微生物及其分泌物以及人为施入的各种有机肥料，是衡量土壤肥力的重要指标之一［17-18］。在台湾牛樟人工林中，土壤有机质含量与造林前差异不显著，但显著高于木棉-台湾牛樟混交林，并随土层深度的增加而降低，这与华北落叶松人工林［19］和红松林［20］的研究结论相似。其原因可能是土壤养分的表骤性使植物吸收养分的区域以及土壤动物、微生物分解有机质活动主要集中于表层土壤［21］。

土壤有机质含量积累越高土壤氮元素含量增加越高［22］。土壤自身的N、P、K主要来源于土壤有机质的矿化［23］。以椰糠+砖红壤基质营造台湾牛樟人工林，除了土壤铵态氮、硝态氮含量较高于红壤林，其他土壤主要养分含量低于砖红壤林、木棉-台湾牛樟混交林，这可能是由于有机物中有机氮素分解固定成硝态氮、铵态氮等无机氮，通过增加土壤中的可吸收氮，提高土壤肥力［24］。此外，台湾牛樟人工林土壤主要营养成分全氮、全磷、全钾含量与造林前差异不明显，其他主要养分含量显著高于造林前。在木棉-台湾牛樟混交林中土壤硝态氮、铵态氮、速效钾比台湾牛樟人工林高，而其土壤全氮含量较后者低，其他营养成分含量差异不明显。综上所述，台湾牛樟人工林不会使引种区土壤肥力降低，反而在整体上其土壤肥力高于造林前或与其它树种混交的林地。这为后续研究其林下经济作物的生长状况和土壤肥力提供理论和实践基础。

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