沼渣施肥对桉树人工林土壤养分的影响

秦文弟，李 鸣，韦长江，黄凌志，蒋湖波，夏金亮，宋贤冲，伍 琪，李金怀，徐铁纯

(1.广西壮族自治区林业科学研究院，广西优良用材林资源培育重点实验室，南宁 530002；2.广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所，南宁 530007；3.广西国有三门江林场，广西 柳州 545006)

桉树(Eucalyptus spp.)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[1]。桉树人工林在全球的广泛种植，虽然产生了巨大的经济和社会效益，但对其生态环境效应问题国内外都有颇多争议[2-3]，特别是桉树连栽，其容易导致土壤养分流失，造成地力衰退等问题[4-6]，这也是桉树速生丰产、可持续经营和发展中面临的主要问题。施肥是维持短期轮伐人工林生产量的重要手段，也是人工林提高木材产量、促进其可持续经营和发展的主要管理措施之一[7]。

沼渣是沼气发酵的残留物，主要由未分解的生物质原料固形物及微生物菌体组成，含有丰富的有机质、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、钾以及各种矿物质和微量元素，具有质地疏松，酸碱度适中的特点，是农林业优质有机肥料[8-9]。本研究通过将沼渣施用于连栽桉树人工林地，对沼渣施用后对桉树人工林地土壤养分含量的影响进行分析评价，以期指导沼渣在桉树人工林的合理使用和为沼渣在改善桉树人工林土壤质量方面的作用和进一步提高沼渣综合利用水平奠定理论基础，并为桉树人工林合理施肥和可持续经营提供技术支撑。

1 研究区域与研究方法

1.1 研究区概况

本研究样地位于我国广西壮族自治区柳州市国有三门江林场(109°28′-109°48′ E，24°10′-24°27′ N)。该地区属于中亚热带气候区，年平均气温20℃，年平均活动有效积温6720℃；年降雨量1300 ～ 1700 mm，年蒸发量1471～1750 mm；土壤为酸性红壤，肥力中等[10]。

1.2 沼渣处理

沼渣来自于广西壮族自治区林业科学研究院附近养殖业农户猪场粪污经充分发酵腐熟、正常产气3个月以上，无粪臭味的湿沼渣堆放在地势较高的地方沥水，平摊晾干，并通过粉碎制得粒度为1～5 mm干沼渣作为施肥材料，干沼渣理化性质见表1。

表1 沼渣理化性质 (%)

1.3 试验设计

三门江林场桉树林面积14712 hm2，占经营面积89.72%。试验样地是在认真查阅广西国有三门江林场生产科历年造林资料的基础上严格选定的。试验样地包括第1代种植桉树的林地、第2代种植按树的林地和第3代种植按树的林地。第1代林地尾巨桉造林4年，造林前为松树林(实验前未种过桉树)；第2代林地，种植了第1代桉树(尾巨桉)后萌芽更新4年，在种植尾巨桉前，其林地也是松树林；第3代林地，第2代桉树(尾巨桉)萌芽更新4年。在上述三代林样地中，结合当地施肥习惯和施肥强度，开展施肥试验。在桉树林样地中设置 3个施肥量：对照CK(0 kg·株-1)、桉树专用肥(N∶P∶K=15∶10∶10，0.5 kg·株-1)和沼渣(1 kg·株-1)，其中桉树专用肥施肥水平为三门江林场常规施肥水平，沼渣施肥水平为本课题组前期实验所得结果[11]。各代次施肥样地小区确保有30株树(如3列 × 10 株)，每个施肥水平设置3个重复。采用的施肥方式为穴施(距桉树树干基部30～40 cm处挖20 cm深的坑穴，放入肥料后，覆土)，施肥时间为2014年5月10日。

1.4 测试指标与分析方法

于2014年9月10日，在每个施肥样地小区以“S”形随机选择5个点利用土钻法采集土样，即垂直从地表向下以20 cm为一层取样，具体的采集深度为0～20 cm和20～40 cm 两个层次。土壤样品的各指标分析全部以鲁如坤[12]的《土壤农业化学分析方法》为参考依据：pH值采用土水1∶2.5的比例浸提，电位法测定；有机质含量采用重铬酸钾外加热法测定；全氮含量采用凯氏定氮法测定；全磷含量采用硫酸—高氯酸消煮，钼锑抗比色法测定；全钾含量采用氢氟酸—高氯酸消煮，火焰光度计法测定；碱解氮含量采用碱解扩散法测定；有效磷含量采用 HCl-HF浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用乙酸铵浸提，火焰光度计法测定[13]。

1.5 数据分析

所有数据分析和处理主要借助SPSS 22.0完成。采用Duncan多重比较法检验不同施肥处理之间各指标的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 沼渣预处理的优势

本研究将湿沼渣制备为干沼渣，容易存放、方便运输，可直接将其用于高山等桉树人工林地的施肥，解决了沼渣上山还田施肥作业的困难问题，相比较于其他研究人员[14]的沼渣在桉树人工林的施肥是其一大优点。

2.2 施用沼渣对桉树人工林地土壤pH值和有机质的影响

由图1和图2可知，桉树专用肥和沼渣都能提高桉树人工林地土壤pH值，增加土壤有机质含量。CK、桉树专用肥和沼渣处理的土壤pH值均随土层加深而降低(见图1)。在桉树一代林和二代林，0～20 cm和20～40 cm土层pH值排序为：沼渣>桉树专用肥>CK。在桉树三代林，0～20 cm和20～40 cm土层pH值排序为：桉树专用肥>沼渣>CK。可见，桉树专用肥和沼渣处理均能使桉树人工林土壤pH值升高，使桉树人工林地土壤环境趋向中性。

桉树人工林土壤有机质含量基本是随土层加深而降低(图2)。在桉树一代林，0～20 cm土层有机质含量排序为：沼渣 >桉树专用肥 >CK；20～40 cm土层有机质含量排序为：桉树专用肥>沼渣>CK。在桉树二代林，0～20 cm和20～40 cm土层有机质含量排序为：沼渣>桉树专用肥>CK。在桉树三代林，0～20 cm和20～40 cm土层pH值排序为：桉树专用肥>沼渣>CK。从这些结果可知，沼渣施肥在改善桉树人工林土壤酸化和增加桉树人工林土壤有机质含量上要优于桉树专用肥，主要原因是沼渣有机质含量高，施入土壤后有效的增加了桉树人工林土壤有机质含量，这与刘向林[15]等的研究结果相一致。

注：不同小写字母代表各处理间在0.05水平差异显著，下同。图1 沼渣施肥对桉树人工林土壤土层pH值的影响

2.3 沼渣施肥对桉树人工林土壤全氮、全磷、全钾的影响

由图3可知，土壤全N随土层加深而降低；在桉树一代林和二代林，0～20 cm和20～40 cm土层全N含量排序为：沼渣 >桉树专用肥 >CK；在桉树三代林，0～20 cm和20～40 cm土层全N含量排序为：桉树专用肥>沼渣 >CK。从图4可看出，土壤全P含量随土层加深而降低；在桉树一代林和三代林，0～20 cm和20～40 cm土层全P含量排序为：沼渣 >桉树专用肥 >CK；在桉树二代林，0～20 cm和20～40 cm土层全P含量排序为：桉树专用肥 >沼渣 >CK。从图5可知，土壤全K含量随土层加深而增加；在桉树一代林，二代林和三代林0～20 cm和20～40 cm土层全K含量排序均为：桉树专用肥 >沼渣 >CK。可见，沼渣施肥能增加桉树人工林土壤全氮、全磷、全钾含量，提升桉树人工林土壤肥力水平，其效果与桉树专用肥能相媲美，这与樊东函[7]等桉树专用肥的研究结果相一致。

图4 沼渣施肥对桉树人工林土壤土层全磷的影响

图5 沼渣施肥对桉树人工林土壤土层全钾的影响

2.4 沼渣施肥对桉树人工林土壤碱解氮、有效磷、速效钾的影响

由图6可知，土壤碱解氮随土层加深而降低；在桉树一代林、二代林和三代林，0～20 cm和20～40 cm土层碱解氮含量排序为：沼渣 >桉树专用肥 >CK。由图7可看出，土壤有效磷含量随土层加深而降低；在桉树一代林、二代林和三代林，0～20 cm和20～40 cm土层有效磷含量排序均为：桉树专用肥 >沼渣 >CK，但沼渣与桉树专用肥之间效果无明显差异。从图8可知，土壤速效钾含量随土层加深而降低；在桉树一代林和二代林0～20 cm和20～40 cm土层速效钾含量排序均为：沼渣 >桉树专用肥 >CK；在桉树三代林，0～20 cm和20～40 cm土层速效钾含量排序均为：桉树专用肥 >沼渣 >CK。可见，沼渣施肥能提升桉树人工林土壤碱解氮、有效磷、速效钾水平，其效果总体上要优于桉树专用肥，主要原因应是沼渣是猪场粪污等经过厌氧发酵后的产物，其对桉树人工林土壤有效养分含量的贡献要高于桉树专用肥[16]。

图6 沼渣施肥对桉树人工林土壤土层碱解氮的影响

图7 沼渣施肥对桉树人工林土壤土层有效磷的影响

图8 沼渣施肥对桉树人工林土壤土层速效钾的影响

3 结论

(1)本研究将沼渣制备为干沼渣，可直接将沼渣用于高山等地的施肥，解决了沼渣上山还田施肥作业的困难问题。

(2)沼渣施肥能提高桉树人工林地土壤pH值，使桉树人工林地土壤环境趋向中性。沼渣施肥能增加桉树人工林土壤全氮、全磷、全钾含量，提升桉树人工林土壤肥力水平，其效果与桉树专用肥能相媲美。沼渣施肥能增加桉树人工林土壤有机质、碱解氮、有效磷、速效钾含量，其效果要优于桉树专用肥。因此，沼渣能提升桉树人工林土壤肥力水平，可作为桉树肥料施用，还是桉树人工林可持续发展和经营的重要施肥材料。