江西省樟树人工林土壤营养状况的调查研究

王小东 谢谷艾 伍艳芳 董泽民 周诚 周仁丹

摘要：  在江西省内樟树主产区安福县选取45个代表性人工林土壤样品分析的结果表明，选取的3个樟树人工林土壤呈酸性和强酸性，土壤风化淋溶程度高;3个人工林区及同一个种植区不同土层深度的土壤容重和孔隙状况均存在一定差异;绝大部分土壤有机质含量均在20 g/kg以下，处于低量劣质水平;不同土层的土壤全氮和全磷含量极低，全钾含量则为中等至稍丰水平，大部分土壤全磷含量均为极缺水平;各层土壤中交换性钙、有效锌和有效铁含量较为丰富，交换性镁和有效铜含量为中等水平;有效猛含量一般，有效磷含量为缺乏水平;速效钾含量极为缺乏，土壤整体肥力处于中等偏下水平。

关键词：  江西;  樟樹;  土壤;  养分

中图分类号：   S 792. 23; S 714. 8               文献标识码：   A                文章编号：1001 - 9499（2021）04 - 0018 - 06

樟树（Cinnamomum camphora）是我国亚热带地区常绿阔叶林的优势树种，其主要生长区是我国南方各省或自治区。樟树木材既可以用于优质的建材，也可以用于提炼香精香料、油脂化工以及医药等用途。然而，樟树种植区长期依靠经验的施肥方式及水土流失管理薄弱，导致肥料利用率低下增加了农业非点源污染的风险;且土壤肥力特性下降和树体营养状况不良的恶性循环。因此，樟树产业要实现提质增效，加强对土壤营养状况的调查与监测，科学精准施肥就显得尤为重要。土壤养分是土壤肥力的重要物质基础，是评价土壤肥力水平的重要指标[ 1 - 2 ]，也是制约果木健康生长的关键因子之一[ 3 - 4 ]。针对作物经济林种植区内的土壤养分状况，研究者们做了大量调查研究工作[ 5 - 12 ]。

由于不同地区的土壤肥力及理化性质、施肥方式和管理措施不同，导致不同种植区限制土壤养分发挥的因子也不尽相同。目前，关于樟树的研究主要集中在引种选育[ 13 - 14 ]、病虫害防治[ 15 ]及天然活性产物[ 16 - 17 ]等方面，江西作为樟树的主要分布区之一，针对樟树人工林土壤养分状况的研究甚少[ 18 - 20 ]，不利于科学指导樟树种植的施肥。本研究以樟树主产区安福县3个人工林土壤为对象，系统地评价了3个种植区土壤肥力现状，并提出人工施肥改良及樟树林可持续经营措施。

1 材料和方法

1. 1 试验地选择

安福县位于江西省中部偏西，地理位置为114°～  114°47′E、27°4′～27°36′N，属亚热带季风湿润气候。该区雨量充沛，光照充足，年平均气温17.7 ℃，年均降水量1 553 mm，年无霜期279天，适宜农作物和林木生长。山地面积占土地面积的72.3%，其中林地100余万亩，森林覆盖率达到61%。用于开展研究的樟树人工林样地分别为年形里山场（S1）、彭形里山场（S2）和江布园河滩地（S3），其中S1和S2为海拔200 m的低丘山区，土壤为赤黄壤;江布园为河滩地，土壤为沙性壤土。

1. 2 试验方法

1. 2. 1 样品采集

2016年11、12月分别在试验区内随机选取代表性的15个样地，规格为20 m×20 m，每个样地5个取样点内在树冠滴水线外15～20 cm 左右，按“Z”形选取，用环刀分别取0～20 cm、20～40 cm和40～60 cm 3个土层的原状土，土壤混合均匀后，用四分法缩分至约1kg左右混合土样作为该试验区的样品，共采集土壤样品45份（表1），带回实验室后经过风干、去杂、研磨、过筛后保存备用。

1. 2. 2 试剂与仪器

原子吸收分光光谱仪，美国PE，型号为 AAnalyst 800;微波消解系统，奥地利安东帕，型号为 Multiwave PRO;TY10SP-752 型紫外分光光度计，上海光谱有限责任公司;PHSJ-6L型实验室pH计，上海仪电科学仪器股份有限公司;FOSS 凯氏定氮仪，瑞士 FOSS公司;赫西离心机，湖南赫西仪器装备有限公司;HY-3 多功能振荡器，江苏光都机电设备有限公司;Milli-Q 超纯水纯化系统，美国 Millipore 公司;电热恒温干燥箱OHG-914385，上海新苗医疗器械制造有限公司;电炉，洛阳昌瑞炉业有限公司;METTLER

TOLEDO ME104 分析天平，梅特勒-托利多（上海）有限公司。

磷标准溶液（100μg/mL）、钾标准溶液（1 000μg/mL）、锌标准溶液（1 000 μg/mL）、铁标准溶液（1 000 μg/mL）、锰标准溶液（1 000 μg/mL）、铜标准溶液（1 000 μg/mL），中国试剂标准网;钙标准溶液（1 g/L）、镁标准溶液（0.5 g/L），国家标准物质中心;硝酸、硫酸、高氯酸、碳酸钠、氢氟酸、硼酸、氨水、氯化钙、硫酸亚铁、氯化锶、氢氧化钠、高锰酸钾、硫酸钾、硫酸铜（AR），西陇化工股份有限公司;苯二甲酸钠、磷酸二氢钠、盐酸、乙酸铵、乙酸钠、冰乙酸、磷酸二氢钾（AR），国药集团化学试剂有限公司;正丁醇、乙醇、甲醇、乙腈（HPLC级），德国Merck公司;甲酸、乙酸（HPLC级），美国， Sigma 公司;0.45 μm 的 PTFE 膜针头过滤器，天津市津腾实验设备有限公司。

1. 2. 3 分析方法

土壤容重的测定，参照农业行业标准 NY/T 1121.4-2006;土壤孔隙状况和水分状况的测定，参照中国林业行业标准 LY/T1215-1999;土壤pH值的测定，参考农业行业标准NY/T 1377-2007;有机质含量的测定，参照农业行业标准NY/T 1121.6-

2006;全氮含量的测定，参照农业行业标准 NY/T 1121.24-2012;全磷含量的测定，参照国家标准GB 9837-1988;全钾含量的测定，参照农业行业标准 NY/T 87-1988;碱解氮含量的测定，参照地方标准DB51/T 1875-2014;有效磷的测定，参照国家标准GB 9837-1988;速效钾的测定，参照农业行业标准NY/T 889-2004;交换性钙和交换性镁的测定，参照农业行业标准NY/T 1121.13-2006;有效锌、锰、铁和铜含量的测定，参照农业行业标准 NY/T 890-  2004。

2 结果与讨论

2. 1 土壤容重与孔隙状况

3个试验区的土壤容重和孔隙状况存在一定差异（图1），同一种植区不同土层深度的土壤容重和孔隙状况也存在一定差异。土壤容重的排序为S1<S2<S3，土壤容重范围为1.1～1.4 g/cm3，只有S2的土壤容重低于1.2 g/cm3，比较适合植物的根系生长，S1和S3的土壤容重均超过1.2 g/cm3，且以S3砂性土壤的土壤容重最大，土壤质地最为紧实，不利于作物生长。从樟树生长状况来看，S2低丘山地赤红壤的樟树根系最发达，长势最好。3个试验区的土壤非毛管孔隙度范围为2.7%～6.4%，土壤毛管孔隙度范围为41.6%～54.2%，土壤总孔隙度范围为46.0%～59.0%，表明3个试验区土壤通气、透水性能良好。

由表2可知，同一试验区内不同土层的土壤容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度和总孔隙度间均无显著差异，S1、S2及S3土壤的非毛管孔隙度也不存在显著差异，表明3个试验区的土壤通气性、透水性及涵养水源能力相当。S1和S2的土壤毛管孔隙度显著大于S3，说明S3砂性土壤持水孔隙不足，保水能力差;S1和S2的土壤总孔隙度均高于S3，且S2和S3之间的土壤总孔隙度存在显著性差异，进一步表明S1和S2的土壤质地疏松多孔，透水透气性优于S3，对樟树的根系生长有利。

2. 2 土壤水分及酸碱度分析

3个试验区的水分含量及相关性分析结果（图2、表3）表明，土壤最大持水量范围为33.3%～51.2%，毛管持水量范围为29.9%～46.9%，田间持水量范围为23.8%～40.7%。S1、S2及S3同一试验区土壤的持水特性随着土壤层深度而变化;同一种植区内不同土层的最大持水量和毛管持水量均无显著差异。S1和S2土壤最大持水量和毛管持水量均高于S3，其土壤持水特性优于S3。S2与S3之间土壤最大持水量和毛管持水量存在显著差异;S2和S3的土壤不同土层深度之间土壤田间持水量均无显著差异;S1和S2土壤的田间持水量均显著高于S3，且S1的表层土与深层土壤的田间持水量存在显著性差异。

由图2d可知，S1、S2及S3土壤pH变化范围为3.96～5.47。根据土壤酸碱度分级标准，S1、S2及S3土壤酸性较强，其中以S2土壤呈现强酸性，S1和S3为酸性。S2土壤pH值显著低于S1和S3，表明S2的赤红壤风化程度高，土壤淋溶程度也较高。同一试验区内不同深度土层间的土壤pH值无显著性差异，但呈现一致性规律变化，即为中层土<表层土<深层土，说明中间土层的土壤酸性强于表层和深层土。

2. 3 土壤肥力状况分析

2. 3. 1 有机质及全量元素的测定

由图3和表3可知，3个试验区土壤有机质含量为7.94～33.07 g/kg，全氮含量为0.12～0.17 g/kg，全磷含量为0.10～0.28 g/kg，全钾含量为19.23～24.97 g/kg。S2有机质含量最高，S1次之，S3最低，且3个试验区土壤的有机质含量均随着土层加深而呈现降低的趋势，其中S1和S2试验区表层土壤的有机质含量均显著高于深层土。根据全国第二次土壤普查养分分级标准[ 23 ]，3个试验区土壤的有机质含量均在稍丰及以下水平，其中S1有机质含量等级依次为中等、稍缺和缺乏水平;S2表层土壤有机质含量达到稍丰水平，另2个土层为稍缺水平;S3土壤有机质含量均为匮乏水平，且随着土层加深而缺乏程度加剧。

各层土壤中全磷和全钾含量均无显著差异，且同一试验区内不同土层深度的土壤全氮、全磷及全钾含量均无显著差异。S1和S2各层土壤中全氮含量均高于S3，S1、S2及S3全氮含量均随着土层加深而增加。依据土壤养分分级标准[ 23 ]，3个试验区不同土层的土壤全氮和全磷含量极低，全钾含量则为中等至稍丰水平。S1和S3试验区中层土壤中全磷含量为缺乏水平，其他均为极缺水平;S3试验区表层土全钾含量为中等水平，其他全钾含量均达到稍丰水平;S1、S2及S3各层土壤中全氮和全磷含量均为极缺乏水平，建议定期适量补充氮肥和磷肥，以提高土壤肥力。

2. 3. 2 大量、中量及微量元素的有效含量分析

由图4、表4可知，土壤碱解氮含量为63.47～ 126.70 g/kg，有效磷含量为3.05～15.60 g/kg，速效钾含量为16.52～31.79 g/kg，交换性钙含量为1 314.42～1 977.83 mg/kg，交换性镁含量为130.63～201.40 mg/kg，有效锌含量为3.20～3.58 mg/kg，有效锰含量为8.38～   10.21 mg/kg，有效铁含量为3.20～3.58 mg/kg，有效铜含量为0.80～2.07 mg/kg。

3个试验区土壤中大量、微量元素的有效含量存在一定的差异性。其中，各层土壤中碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙均存在显著差异。S3的土壤碱解氮、有效磷和速效鉀含量普遍高于S1和S2，尤其是有效磷的含量显著偏高。同时，同一试验区内不同土层间的土壤碱解氮、有效磷、速效钾和交换性镁含量均无显著差异;同一试验区不同土层深度的微量元素含量均无显著差异;有效锌、有效锰和有效铜含量也无显著差异。

根据全国第二次土壤普查养分分级标准[ 23 ]及土壤中微量元素分级标准[ 24 ]，3个试验区土壤碱解氮含量均较低，除了S3中、下层土壤中碱解氮属2级标准外，其他试验区土壤碱解氮含量均在四级或以下;有效磷含量分级为：S3三个土层中有效磷含量均属于3级标准，其他试验区土壤碱解氮含量均在四级或以下。速效钾含量分级为：S3三个土层中速效钾含量均属于5级标准，其他试验区土壤碱解氮含量均为6级标准。3个试验区各层土壤中交换性钙、有效锌和有效铁含量较为丰富，均属于一级标准以上;有效锰含量均属于3级标准，为中等含量水平。交换性镁和有效铜含量为中上水平，均在3级标准以上。

表4 碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效锌、有效锰、有效铁及有效铜相关性分析

3个试验区土壤中大量、中量及微量元素含量水平一般，甚至部分试验区速效钾含量为缺乏或极缺水平。这可能与试验区土壤呈现酸性或强酸性风化程度较高有关，因此，需要适时适量的补充相关的营养元素，并加强水土流失的防治，减少矿质营养的损失。

3 结论与讨论

3. 1 3个试验区的土壤容重和孔隙状况存在一定差异，同一种植区不同土层深度土壤容重和孔隙状况也存在一定差异[ 18 - 19 ]。3个试验区土壤的水分特性不尽相同，并且同一试验区土壤的持水特性随土层深度而变化;同一种植区内不同土层的最大持水量和毛管持水量均无显著差异;该结果与目前的研究基本保持一致，说明不同区域的樟树人工林土壤水分及孔隙度特征性质较为相近[ 18 ]。

3. 2 研究结果表明，3个试验区土壤有机质含量范围为7.94～33.07 g/kg，且绝大部分都在20 g/kg以下，土壤有机质处于低量劣质水平。其原因主要是种植区内的施肥及水土流失管理不科学，有机肥投入不足等。

3. 3 研究发现3个试验区不同土层的土壤全氮和全磷含量极低，全钾含量则为中等至稍丰水平，大部分土壤全磷含量均为极缺水平。这可能由于安福县3个樟树人工林土层浅薄，保水保肥能力差，且呈强酸性，造成氮肥和钾肥大量淋失。同时，在强酸性土壤中，土壤风化程度高，铁铝大量活化会结合土壤中大量的磷酸根而成形成了闭蓄态的磷，有效性大大降低。

3. 4 试验区各土层中，除了交换性钙、有效锌和有效铁含量较为丰富，交换性镁和有效铜含量在中等水平，有效锰含量一般水平，有效磷含量处于缺乏水平，速效钾含量极为缺乏，土壤整体肥力状况处于中等偏下水平。

3. 5 综合研究结果，生产上针对种植区需要进行土壤改良，降低土壤酸度。建议改良措施：（1）实行水旱轮作，改善土壤耕性和理化性状，改进栽培技术，防止水土流失。（2）针对试验区强酸性土壤使用石灰中和酸改良，每亩建议施用量为20～25 kg，直至改造为中性或微酸性土壤。（3）尽量将落叶残枝等绿肥归还土壤，增加土壤有机质含量，达到改善土壤酸性的效果。（4）增加灌溉次数，稀释冲淡过酸性土壤带来的危害。（5）尽量增施碱性肥料，如碳酸氢铵、氨水、石灰氮、钙镁磷肥、磷矿石粉、草木灰等[ 26 ]。

致谢：感谢“十三五”国家重点研发计划项目（2016 YFD0600605）、江西省林业科学院财政重点研发计划项目（2017512701）及江西省林科院青年科技人才培养项目（2018521601）对本课题的支持。

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第1作者简介：  王小东（1975-），  副研究员，  硕士，  主要从事土壤微生物学、  植物养分循环等研究。

通讯作者：  谢谷艾（1992-），  男，  助理研究员，  主要从事森林保护、  昆虫学、  农药学环境毒理等研究。

收稿日期： 2020 - 11 -  20

（责任编辑：   张亚楠）

Investigation on Soil Nutrition of Cinnamomum camphora

Plantation in Jiangxi Province

WANG Xiaodong

（Jiangxi Academy of Forestry Sciences，  Jiangxi Nanchang 330013）

Abstract In order to understand the soil fertility status of camphor tree plantation areas in Jiangxi Province， 45 representative plantation soil samples were selected in Anfu County， the main producing area of Camphor tree plantation in Jiangxi Province. The results showed that the soil of the three camphor plantation forests was acidic and strongly acidic， and the soil weathering and leaching were high. There are some differences in soil bulk density and pore conditions in three camphor plantation forests， and there are also some differences in soil bulk density and pore conditions in different soil depths in the same plantation area. The content of most soil organic matter is below 20 g/kg， which is at the level of low quality. The contents of total nitrogen and total phosphorus in different soil layers are extremely low， while the content of total potassium is moderate to slightly abundant， and the content of total phosphorus in most soils is extremely deficient. The content of exchangeable calcium， available zinc and available iron in each layer of soil is relatively rich; the content of exchangeable magnesium and available copper is medium level， the content of available copper is general， the content of available phosphorus is deficient， the content of available potassium is extremely deficient， and the overall soil fertility is at the lower level of medium.

Key words Jiangxi;  Cinnamomum camphora;  Soil;  Nutrient