不同林龄肉桂人工林土壤养分状况及肥力评价

覃其云，张 帅，贝荣趣，唐 健，莫大旺，王会利

（1.广西壮族自治区林业科学研究院 中南速生材繁育国家林业和草原局重点实验室 广西优良用材林资源培育重点实验室，广西南宁 530002；2.梧州市林业技术推广站，广西梧州 543002；3.梧州市林业科学研究所，广西梧州 543100）

肉桂（Cinnamomumcassia）为樟科（Lauraceae）樟属多年生常绿乔木，为我国南方特色经济林树种，是广西最具特色和资源优势的经济林木之一，具有速生、收益快和经济价值高等特点[1]。肉桂既是著名的香料也是传统的名贵中药，其各个部位均可入药，具有暖脾胃、通血脉、治腹泻和镇定安神等功效[2]。广西是全国最大的肉桂产区，目前肉桂种植面积已达14.9 万公顷[3]，种植面积和产量占全国50%以上。肉桂在广西分布广泛，以人工栽培居多。近年来，肉桂需求大，且价格稳定；企业和农户的经营积极性较高，人工林种植规模逐步扩大。长期以来，肉桂人工林的栽培管理存在管理不到位、施肥不科学等问题；许多地区种植肉桂后，不施肥或仅施少量农家肥，土壤养分含量不均，肥力下降。土壤作为植物生长发育必需养分的主要来源，一直是森林培育和土壤肥力的重点研究内容。了解土壤养分状况对于促进肉桂产业高产高效和可持续发展具有重要的意义。有学者对肉桂人工林土壤养分特征进行分析和评价。何斌等[4]研究3 和6年生肉桂人工林土壤速效养分的季节性变化规律，发现施用氮磷钾肥的适当时期是在肉桂生长初期至第1个生长高峰期。关于肉桂人工林土壤中量和微量元素测定及土壤综合肥力评价的研究未见报道。相对于其他分析方法，灰色关联分析法具有可分析小样本、不需要典型分布规律、计算量较小和方法简便等优点。近年来，灰色关联分析法已被广泛应用于农林业的土壤肥力评价[5-11]。本研究通过分析不同林龄肉桂人工林的土壤养分状况，采用灰色关联分析法，综合评价不同林龄肉桂人工林的土壤肥力，为肉桂人工林的土壤养分管理和合理配方施肥提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

调查区位于广西梧州市藤县（110°21′～111°11′E，23°02′～24°03′N），属亚热带湿润季风气候，夏长冬短，四季分明；年均气温21 ℃，年均无霜期332天；年均日照时长1 742.4 h，太阳辐射总量108 478卡/平方厘米；年均降水量1 472 mm，年均蒸发量1 057 mm，年均相对湿度81%，当地降雨主要集中在4—9月。地形以低山丘陵为主，平原和盆地所占比例较小。土壤为成土母质有砂页岩、紫色砂页岩、第四纪红土、河流冲积物和洪积物。土层较深厚，一般达1 m 左右。地上植被主要有铁芒萁（Dicranopterislinearis）、蔓生莠竹（Microstegiumvagans）、乌毛蕨（Blechnopsisorientalis）、盐肤木（Rhus chinensis）和五节芒（Miscanthusfloridulus）等。

1.2 土壤样品采集

2021年3月，分别选择具有代表性的5、7、10、12 和15年生肉桂人工林，共计9 个样点（因10年生肉桂人工林面积相对较少，只采集1个样点）（表1）。每个样点设置上、中和下3个样地（20 m×20 m）；在每个样点内按照五点法进行土壤取样，去除土壤表层杂草，采集0～40 cm 土层土壤样品，将同一样地内5 个采样点采集的土壤样品混匀，装在同一个自封袋内，编号；带回实验室风干、过筛，进行土壤特性分析。

表1 肉桂人工林样点基本情况Tab.1 Basic informations of sample points of C.cassia plantations

1.3 指标测定

依据相关标准[12-23]，测定土壤pH 值及有机质、全氮（N）、全磷（P）、全钾（K）、碱解氮（N）、有效磷（P）、速效钾、交换性钙（Ca）、交换性镁（Mg）、有效铜（Cu）、有效锌（Zn）、有效铁（Fe）、交换性锰（Mn）和有效硼（B）含量。

1.4 土壤肥力评价

采用灰色关联度法进行土壤肥力评价。关联系数（ξi）的计算公式[24]为：

式中，ξi(k)为第k点时，xi对理想值x0的关联系数；x0(k)为参考数列；xi(k)为比较数列，i=1，2，3，…，m（待评不同林龄综合土壤肥力），k=1，2，3，…，n（待评土壤养分指标）；一般来说，分辨系数为0～1，本研究取常规值0.5；minmin|x0(k) -xi(k)|和maxmax|x0(k)-xi(k)|分别为二级最小值和二级最大值。

灰色关联度（ri）计算公式[25]为：

式中，a(k)为各指标权重值。

1.5 数据处理

采用Excel 软件进行数据处理；采用SPSS 19.0软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同林龄肉桂人工林土壤养分状况

不同林龄肉桂人工林土壤pH 值为4.24～4.70，属酸性至极强酸性土壤（表2）。土壤有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铜、有效锌、有效硼、有效铁和交换性锰含量分别为17.10～36.37 g/kg、0.98～1.56 g/kg、0.26～0.45 g/kg、8.54～17.28 g/kg、103.43～249.60 mg/kg、1.60～4.45 mg/kg、32.52～82.02 mg/kg、23.40～98.43 mg/kg、2.50～4.03 mg/kg、0.11～0.85 mg/kg、0.81～2.00 mg/kg、0.12～0.17 mg/kg、51.49～112.30 mg/kg和1.40～3.12 mg/kg。按照全国土壤养分含量分级标准[26]，全磷、有效磷、交换性钙、交换性镁和有效硼含量均处于极贫乏水平；速效钾和交换性锰含量均处于贫乏水平；有机质和全氮含量均处于中等水平；全钾和有效铜含量均处于中等偏下水平；有效锌含量处于中等偏上水平；碱解氮和有效铁含量均处于富或极富水平。

表2 肉桂人工林土壤养分状况Tab.2 Soil nutrient status of C.cassia plantations

2.2 肉桂人工林土壤养分相关性分析

有机质与全氮、有效磷，全磷与交换性钙，有效锌与有效铁，碱解氮与交换性锰均呈极显著正相关（P<0.01）；有效硼与有机质、全氮、速效钾和交换性镁，有效锌与碱解氮均呈显著正相关（P<0.05）；pH值与有效锌，全钾与交换性镁均呈显著负相关（P<0.05）（表3）。

表3 肉桂人工林土壤养分相关性分析Tab.3 Correlation analysis among soil nutrients in C.cassia plantations

2.3 土壤肥力综合评价

不同林龄肉桂人工林土壤肥力普遍较低，各样点土壤肥力的关联度表现为1 号＞5 号＞6 号＞3号＞4号＞8号＞9号＞7号＞2号（表4）。1号样点关联度最大（0.671），属于Ⅲ级（一般）水平；2号样点关联度最小（0.395），属于Ⅴ级（极差）水平。1、5和6 号样点土壤肥力均属于Ⅲ级（一般）水平，占全部样点的33.33%；3、4、7、8 和9 号样点土壤肥力属于Ⅳ级（差）水平，占全部样点的55.56%；2号样点属于Ⅴ级（极差）水平，占全部样点的11.11%（表4～5）。

表4 肉桂人工林土壤养分含量关联系数、关联度及综合评价Tab.4 Correlation coefficients,correlation degrees and comprehensive evaluation of soil nutrient contents of C.cassia plantations

3 结论与讨论

土壤肥力是影响土壤质量的重要指标，土壤养分含量与土壤肥力状况密切相关。不同的种植模式、管理水平和土壤类型均会导致土壤养分含量产生差异，土壤养分含量直接影响肉桂的生长发育及产量、质量。本研究中，肉桂人工林土壤养分大部分处于贫乏和极贫乏水平。1 号样点土壤肥力最高，土壤质量等级仅属于Ⅲ级（一般）水平；2 号样点土壤肥力最低，属于Ⅴ级（极差）水平；9 个肉桂人工林样点的土壤肥力普遍较低。建议通过科学造林、抚育经营及采取配方施肥管理，提高肉桂人工林的土壤肥力。

肉桂属半阴性经济林木，对土壤条件要求较高。从相关性综合分析来看，土壤有机质、全氮、有效磷、有效硼和速效钾是影响肉桂人工林土壤肥力的主要因素，与杨炳强等[27]的研究结果基本一致。在肉桂丰产栽培管理和科学施肥中，应注意氮、磷和钾元素配比，增加有机质含量，适当添加微量元素硼。

土壤肥力状况受环境因子影响较大，本研究选取的指标主要集中在土壤化学性质指标，土壤的物理性质、生物性质和微生态指标未考虑，其对土壤肥力状况的影响有待进一步研究。选取的影响因素指标越多，越能通过灰色关联分析法体现评价结果的准确性和真实性。在后续研究中，将适当增加影响因素指标，提高土壤肥力评价的严谨性、科学性和准确性。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突。

作者贡献声明：覃其云负责研究计划制定、野外调查和论文撰写；张帅和贝荣趣负责资料收集、野外调查；唐健负责研究计划制定和论文修改；莫大旺负责研究计划制定和野外调查；王会利负责数据分析和文献检索。