覃其云，唐 健1，鄧小軍1，宋賢沖1，覃祚玉1

(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學研究院，廣西 南寧 530002;2.國家林業(yè)局中南速生材繁育實驗室，廣西 南寧 530002; 3.廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室，廣西 南寧 530002)

馬尾松(Pinusmassoniana)具有生長快，適應性廣，能耐干旱、瘠薄等優(yōu)良特性，是我國南方主要造林樹種之一，是松類中分布最廣、面積最大的的用材樹種[1-2]。長期以來，土壤肥力作為土壤質量的重要組成部分，一直是土壤學研究重點內容[3]。土壤直接為植物生長發(fā)育提供必需的物質養(yǎng)分和機械支撐，其肥力特征影響并控制著植物的健康狀態(tài)[4]。近年來，桉樹種植面積受到制約，而馬尾松人工林規(guī)模逐步擴大，其林地土壤肥力評價顯得尤其重要。當前，越來越多的研究學者將一些數(shù)學統(tǒng)計方法用于林地土壤肥力的綜合評價[5-10]，通過對大量數(shù)據(jù)信息的處理得出反映土壤肥力高低的綜合性指標，使得土壤肥力綜合評價更加科學、標準化和定量化。筆者采用灰色關聯(lián)度理論，綜合評價廣西不同林齡馬尾松林地土壤肥力狀況，從而為馬尾松栽培管理和科學施肥提供理論支持和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)域位于廣西境內，調查點分別位于寧明縣境內的廣西國有派陽山林場、南寧市境內的廣西國有七坡林場、田林縣境內的樂里林場、欽州市和梧州市。不同林齡馬尾松林地共計11個樣地的基本情況如表1。不同林齡馬尾松的樹高和胸徑大小不一，同一林齡的樹高和胸徑差異較大，可見，不同立地條件和不同栽培密度下的馬尾松生長情況不盡相同，甚至差別很大。

1.2 土壤樣品的采集

分別在廣西國有派陽山林場鴻鴣分場和大王山分場，七坡林場七坡分場，田林縣樂里林場樂里分場和舊州分場，欽州市林業(yè)科學研究所和梧州市林業(yè)局所屬林地選擇具有代表性的3 a、5 a、6 a、8 a、9 a、11 a生馬尾松，并在每個采樣區(qū)域林地中設置3個標準樣地(20 m×20 m)，在每個標準地內隨機多點分別按0～40 cm土層采集土樣，最后分別混合土壤樣品，將混合后的土壤帶回實驗室進行養(yǎng)分分析。

1.3 測定方法

土壤樣品指標分析測定方法參照《中華人民共和國林業(yè)行業(yè)標準LY/T-1999》：pH值測定采用電位法；有機質測定采用高溫外熱重鉻酸鉀氧化—容量法；全N測定采用半微量凱氏法；全P2O5測定采用堿熔—鉬銻抗比色法；全K2O測定采用堿熔—火焰光度法；堿解N測定采用堿解擴散法；有效P采用雙酸浸提—鉬銻抗比色法；速效K采用NH4OAC浸提—原子吸收分光光度法測定；交換性Ca和Mg測定采用乙酸銨交換—原子吸收分光光度法；有效Cu、有效Zn、有效Fe和有效Mn測定采用原子吸收分光光度法；有效B測定采用沸水浸提—甲亞胺比色法。

1.4 數(shù)據(jù)分析內容

利用Excel數(shù)據(jù)處理軟件、SPSS13.0統(tǒng)計軟件和灰色理論進行灰色關聯(lián)度分析。利用灰色關聯(lián)度分析方法對不同林齡馬尾松林地土壤肥力進行綜合分析，把土壤作為被選系統(tǒng)，土壤pH值、有機質、全N、全P、全K、堿解N、有效P、速效K、交換性Ca、交換性Mg、有效Cu、有效Zn、有效B、有效Fe和有效Mn作為評價指標，分析林地土壤綜合肥力變化水平。關聯(lián)系數(shù)的計算公式為：

(1)

式中：ζi(k)是第k點時xi對理想值x0的關聯(lián)系數(shù)；x0為參考數(shù)列，xi為比較數(shù)列，i=1，2，3…m(待評不同林齡綜合土壤肥力)；k=1，2，3…n(待評土壤屬性指標)。一般地，分辨系數(shù)在0～1之間，本文取常規(guī)值0.5。minmin│x0(k)-xi(k)│和maxmax│x0(k)-xi(k)│分別為二級最小值和二級最大值。

灰色關聯(lián)度計算公式為：

(2)

式中：ri為灰色關聯(lián)度;α(k)為各指標的權值。

表1 調查點樣地基本情況

2 結果與分析

2.1 馬尾松林地土壤養(yǎng)分狀況

將所選不同樣地的馬尾松林地土壤化學性質調查結果列于表2。從表2中可以看出，0～40 cm土層的土壤化學性質：pH值3.94～5.14，屬酸性至強酸土壤；土壤有機質15.61～35.78 g/kg；全N 0.78～1.29 g/kg；全P 0.11～0.32 g/kg；全K 2.50～15.92 g/kg；堿解N 34.8～147.8 mg/kg；有效P 0.9～3.1 mg/kg；速效K 13.7.5～65.4mg/kg；交換性Ca 8.7～347.4 mg/kg；交換性Mg 1.7～93.3 mg/kg；有效Cu 0.10～1.41 mg/kg；有效Zn 0.16～2.75 mg/kg；有效B 0.05～0.33 mg/kg；有效Fe 16.15～118.88 mg/kg；有效Mn 0.26～4.82 mg/kg。按照全國土壤養(yǎng)分含量分級標準[11]，土壤全P和有效P含量均處于極貧乏水平，全K和速效K含量處于很貧乏和極貧乏水平，有機質、全N和堿解N含量處于中等偏下水平，中量元素土壤交換性Ca和Mg含量大部分處于極低水平，土壤微量元素除有效Cu、Fe含量處于中等偏上水平外，其余均普遍貧乏，尤其是B、Mn元素大部分處于極貧乏水平?？傮w上，各松樹林地的土壤養(yǎng)分含量處于貧乏狀況。

表2 馬尾松調查點土壤養(yǎng)分狀況

2.2 馬尾松林地土壤養(yǎng)分相關性分析

將馬尾松15個土壤養(yǎng)分指標的數(shù)據(jù)經(jīng)SPSS 軟件進行Correlate-Bivariate 過程分析，P<0.05(顯著性水平=0.05)系數(shù)值旁會標記1個星號(表3)，P<0.01(顯著性水平=0.01)標記2個星號(表3)。

由表3可知，pH和全P、全K，有機質和有效Mn，全N、全P、全K和交換性Ca，速效K和交換性Mg，堿解N和有效Cu，全K、有效Zn和有效B均呈顯著正相關。全K和有效B呈顯著負相關。

pH與交換性Ca，有機質和有效B，全N和堿解N，全P、全K、交換性Ca和交換性Mg，有效P和有效Fe均呈極顯著正相關。

pH和有機質、有效Cu、有效Zn、有效B呈負相關性但不顯著，和其余養(yǎng)分指標呈不顯著的正相關；有機質和全P、全K、速效K、交換性Ca、交換性Mg均呈負相關性但不顯著。除有機質、有效P、有效B、有效Fe外，有效Zn和其他土壤養(yǎng)分均呈負相關性但不顯著。除有效Zn和有效Cu、有效Mn呈不顯著負相關性外，其余微量元素之間均呈正相關性。

2.3 土壤肥力綜合評價

選擇土壤pH值、有機質、全N、全P、全K、堿解N、有效P、速效K、交換性Ca、交換性Mg、有效Cu、有效Zn、有效B、有效Fe和有效Mn等15個養(yǎng)分指標作為綜合評價土壤肥力的標準。采用指標區(qū)間化方法對調查數(shù)據(jù)進行生成處理，處理后各指標均在[0～1]之間變化(表4)。選擇各測定養(yǎng)分指標的最高值作為參考點，組成參考數(shù)列，即：X0={1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1，1}。然后進行各對應點關聯(lián)系數(shù)和關聯(lián)度計算分析，結果見表5。

表3 馬尾松林地土壤養(yǎng)分相關性分析

注:**P<0.01,*P<0.05.

表4 土壤養(yǎng)分指標區(qū)間化結果

根據(jù)計算出的灰色關聯(lián)度，參照表6給出的土壤質量分級進行土壤質量評價。關聯(lián)度越大，其土壤綜合肥力越高。

由表5可知，11個松樹樣地的土壤肥力除7號表現(xiàn)較好外，其余普遍較低，其水平高低排列順序是7號>3號>11號>1號>6號>9號>10號>4號>5號>2號>8號。說明11個馬尾松林地中7號樣地的土壤肥力最大，關聯(lián)度為0.709，屬于Ⅱ級(良)水平；8號樣地土壤肥力最差，關聯(lián)度為0.385，屬Ⅴ級(極差)水平。其中，土壤肥力屬于Ⅲ級(一般)的樣地是3號和11號，占全部樣地的18.18%；屬于Ⅳ級(差)的樣地是1號、4號、5號、6號、9號和10號，占全部樣地的54.55%；屬于Ⅴ級(極差)的樣地是2號和8號，占全部樣地的18.18%。將此結果與表1中馬尾松的生長情況相比對可以看出：種植密度高者，其土壤綜合肥力整體上相對較低；但8號(最低者)樣地與同林齡的馬尾松林地相比，其樹高和胸徑為最高，可能是由于8號林地的馬尾松快速生長，需要吸收較多的養(yǎng)分，從而導致林地的土壤肥力衰退。

表5 土壤養(yǎng)分含量關聯(lián)系數(shù)、關聯(lián)度及綜合評價

表6 土壤肥力灰色關聯(lián)度評價標準

3 小結與討論

1)在不同立地條件和不同栽培密度下，不同林齡馬尾松的樹高和胸徑相差很大，同一林齡的樹高和胸徑差異也明顯。同時11個馬尾松林地大部分土壤養(yǎng)分元素處于貧乏或極貧乏水平，各養(yǎng)分指標間的相關性表現(xiàn)不一。

2)采用灰色關聯(lián)分析法對11個馬尾松人工林的土壤養(yǎng)分狀況進行了綜合分析研究，結果表明：田林縣舊州分場8年生的馬尾松人工林土壤綜合肥力最高，屬Ⅱ級(良)水平；而派陽山林場大王山分場8年生馬尾松人工林的土壤綜合肥力最低，屬Ⅴ級(極差)水平。從大王山分場8年生林地樹體生長情況來看，其樹高和胸徑遠遠大于同林齡的馬尾松人工林，表明其生長迅速，導致土壤養(yǎng)分過多消耗，因此需要對馬尾松人工林進行人為養(yǎng)分循環(huán)調節(jié)與平衡配方施肥來實現(xiàn)馬尾松產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

3)在各調查樣地中，1～3號樣地為1～5年生馬尾松人工林，平均關聯(lián)度為0.544;4～9號樣地為5～10年生馬尾松人工林，平均關聯(lián)度為0.489;10～11號樣地為10～15年生馬尾松人工林，平均關聯(lián)度為0.542。由此可知，3個林齡段中以1～5年生馬尾松人工林的土壤綜合肥力最高，在生長發(fā)育

過程中從土壤中吸收的養(yǎng)分相對較少；5～10年生馬尾松人工林的土壤肥力相對最低，林木生長發(fā)育迅速，對應從土壤中吸收養(yǎng)分較多，使得土壤養(yǎng)分降低。

4)森林土壤綜合肥力評價研究中，利用灰色關聯(lián)分析可找出影響林木生長的主要因子，并能夠綜合評價土壤肥力高低。目前對松樹人工林土壤肥力評價大多集中在豐缺評價研究上，因此，灰色關聯(lián)分析在松樹人工林土壤肥力評價中前景廣闊，尤其是將生長狀況與土壤肥力指標相結合來綜合評價土壤肥力，能更深層次地評判施肥對土壤肥力的影響，對松樹整個營林生產(chǎn)管理及施肥決策具有重大意義。

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