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        沼渣施肥對桉樹人工林土壤養(yǎng)分的影響

        2019-12-06 03:33:40秦文弟韋長江黃凌志蔣湖波夏金亮宋賢沖李金懷徐鐵純
        中國沼氣 2019年3期
        關(guān)鍵詞:沼渣專用肥桉樹

        秦文弟,李 鳴,韋長江,黃凌志,蔣湖波,夏金亮,宋賢沖,伍 琪,李金懷,徐鐵純

        (1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院,廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室,南寧 530002;2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所,南寧 530007;3.廣西國有三門江林場,廣西 柳州 545006)

        桉樹(Eucalyptus spp.)是桃金娘科(Myrtaceae)桉樹屬(Eucalyptus)植物的總稱,由于其速生豐產(chǎn)、生物量大、輪伐期短、抗逆性強(qiáng)、適應(yīng)性廣等特點而被廣泛引種栽培[1]。桉樹人工林在全球的廣泛種植,雖然產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益,但對其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)問題國內(nèi)外都有頗多爭議[2-3],特別是桉樹連栽,其容易導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失,造成地力衰退等問題[4-6],這也是桉樹速生豐產(chǎn)、可持續(xù)經(jīng)營和發(fā)展中面臨的主要問題。施肥是維持短期輪伐人工林生產(chǎn)量的重要手段,也是人工林提高木材產(chǎn)量、促進(jìn)其可持續(xù)經(jīng)營和發(fā)展的主要管理措施之一[7]。

        沼渣是沼氣發(fā)酵的殘留物,主要由未分解的生物質(zhì)原料固形物及微生物菌體組成,含有豐富的有機(jī)質(zhì)、腐殖酸、粗蛋白、氮、磷、鉀以及各種礦物質(zhì)和微量元素,具有質(zhì)地疏松,酸堿度適中的特點,是農(nóng)林業(yè)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料[8-9]。本研究通過將沼渣施用于連栽桉樹人工林地,對沼渣施用后對桉樹人工林地土壤養(yǎng)分含量的影響進(jìn)行分析評價,以期指導(dǎo)沼渣在桉樹人工林的合理使用和為沼渣在改善桉樹人工林土壤質(zhì)量方面的作用和進(jìn)一步提高沼渣綜合利用水平奠定理論基礎(chǔ),并為桉樹人工林合理施肥和可持續(xù)經(jīng)營提供技術(shù)支撐。

        1 研究區(qū)域與研究方法

        1.1 研究區(qū)概況

        本研究樣地位于我國廣西壯族自治區(qū)柳州市國有三門江林場(109°28′-109°48′ E,24°10′-24°27′ N)。該地區(qū)屬于中亞熱帶氣候區(qū),年平均氣溫20℃,年平均活動有效積溫6720℃;年降雨量1300 ~ 1700 mm,年蒸發(fā)量1471~1750 mm;土壤為酸性紅壤,肥力中等[10]。

        1.2 沼渣處理

        沼渣來自于廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院附近養(yǎng)殖業(yè)農(nóng)戶豬場糞污經(jīng)充分發(fā)酵腐熟、正常產(chǎn)氣3個月以上,無糞臭味的濕沼渣堆放在地勢較高的地方瀝水,平攤晾干,并通過粉碎制得粒度為1~5 mm干沼渣作為施肥材料,干沼渣理化性質(zhì)見表1。

        表1 沼渣理化性質(zhì) (%)

        1.3 試驗設(shè)計

        三門江林場桉樹林面積14712 hm2,占經(jīng)營面積89.72%。試驗樣地是在認(rèn)真查閱廣西國有三門江林場生產(chǎn)科歷年造林資料的基礎(chǔ)上嚴(yán)格選定的。試驗樣地包括第1代種植桉樹的林地、第2代種植按樹的林地和第3代種植按樹的林地。第1代林地尾巨桉造林4年,造林前為松樹林(實驗前未種過桉樹);第2代林地,種植了第1代桉樹(尾巨桉)后萌芽更新4年,在種植尾巨桉前,其林地也是松樹林;第3代林地,第2代桉樹(尾巨桉)萌芽更新4年。在上述三代林樣地中,結(jié)合當(dāng)?shù)厥┓柿?xí)慣和施肥強(qiáng)度,開展施肥試驗。在桉樹林樣地中設(shè)置 3個施肥量:對照CK(0 kg·株-1)、桉樹專用肥(N∶P∶K=15∶10∶10,0.5 kg·株-1)和沼渣(1 kg·株-1),其中桉樹專用肥施肥水平為三門江林場常規(guī)施肥水平,沼渣施肥水平為本課題組前期實驗所得結(jié)果[11]。各代次施肥樣地小區(qū)確保有30株樹(如3列 × 10 株),每個施肥水平設(shè)置3個重復(fù)。采用的施肥方式為穴施(距桉樹樹干基部30~40 cm處挖20 cm深的坑穴,放入肥料后,覆土),施肥時間為2014年5月10日。

        1.4 測試指標(biāo)與分析方法

        于2014年9月10日,在每個施肥樣地小區(qū)以“S”形隨機(jī)選擇5個點利用土鉆法采集土樣,即垂直從地表向下以20 cm為一層取樣,具體的采集深度為0~20 cm和20~40 cm 兩個層次。土壤樣品的各指標(biāo)分析全部以魯如坤[12]的《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》為參考依據(jù):pH值采用土水1∶2.5的比例浸提,電位法測定;有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測定;全氮含量采用凱氏定氮法測定;全磷含量采用硫酸—高氯酸消煮,鉬銻抗比色法測定;全鉀含量采用氫氟酸—高氯酸消煮,火焰光度計法測定;堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測定;有效磷含量采用 HCl-HF浸提,鉬銻抗比色法測定;速效鉀含量采用乙酸銨浸提,火焰光度計法測定[13]。

        1.5 數(shù)據(jù)分析

        所有數(shù)據(jù)分析和處理主要借助SPSS 22.0完成。采用Duncan多重比較法檢驗不同施肥處理之間各指標(biāo)的差異顯著性。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 沼渣預(yù)處理的優(yōu)勢

        本研究將濕沼渣制備為干沼渣,容易存放、方便運(yùn)輸,可直接將其用于高山等桉樹人工林地的施肥,解決了沼渣上山還田施肥作業(yè)的困難問題,相比較于其他研究人員[14]的沼渣在桉樹人工林的施肥是其一大優(yōu)點。

        2.2 施用沼渣對桉樹人工林地土壤pH值和有機(jī)質(zhì)的影響

        由圖1和圖2可知,桉樹專用肥和沼渣都能提高桉樹人工林地土壤pH值,增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。CK、桉樹專用肥和沼渣處理的土壤pH值均隨土層加深而降低(見圖1)。在桉樹一代林和二代林,0~20 cm和20~40 cm土層pH值排序為:沼渣>桉樹專用肥>CK。在桉樹三代林,0~20 cm和20~40 cm土層pH值排序為:桉樹專用肥>沼渣>CK??梢?,桉樹專用肥和沼渣處理均能使桉樹人工林土壤pH值升高,使桉樹人工林地土壤環(huán)境趨向中性。

        桉樹人工林土壤有機(jī)質(zhì)含量基本是隨土層加深而降低(圖2)。在桉樹一代林,0~20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量排序為:沼渣 >桉樹專用肥 >CK;20~40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量排序為:桉樹專用肥>沼渣>CK。在桉樹二代林,0~20 cm和20~40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量排序為:沼渣>桉樹專用肥>CK。在桉樹三代林,0~20 cm和20~40 cm土層pH值排序為:桉樹專用肥>沼渣>CK。從這些結(jié)果可知,沼渣施肥在改善桉樹人工林土壤酸化和增加桉樹人工林土壤有機(jī)質(zhì)含量上要優(yōu)于桉樹專用肥,主要原因是沼渣有機(jī)質(zhì)含量高,施入土壤后有效的增加了桉樹人工林土壤有機(jī)質(zhì)含量,這與劉向林[15]等的研究結(jié)果相一致。

        注:不同小寫字母代表各處理間在0.05水平差異顯著,下同。圖1 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層pH值的影響

        2.3 沼渣施肥對桉樹人工林土壤全氮、全磷、全鉀的影響

        由圖3可知,土壤全N隨土層加深而降低;在桉樹一代林和二代林,0~20 cm和20~40 cm土層全N含量排序為:沼渣 >桉樹專用肥 >CK;在桉樹三代林,0~20 cm和20~40 cm土層全N含量排序為:桉樹專用肥>沼渣 >CK。從圖4可看出,土壤全P含量隨土層加深而降低;在桉樹一代林和三代林,0~20 cm和20~40 cm土層全P含量排序為:沼渣 >桉樹專用肥 >CK;在桉樹二代林,0~20 cm和20~40 cm土層全P含量排序為:桉樹專用肥 >沼渣 >CK。從圖5可知,土壤全K含量隨土層加深而增加;在桉樹一代林,二代林和三代林0~20 cm和20~40 cm土層全K含量排序均為:桉樹專用肥 >沼渣 >CK。可見,沼渣施肥能增加桉樹人工林土壤全氮、全磷、全鉀含量,提升桉樹人工林土壤肥力水平,其效果與桉樹專用肥能相媲美,這與樊東函[7]等桉樹專用肥的研究結(jié)果相一致。

        圖4 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層全磷的影響

        圖5 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層全鉀的影響

        2.4 沼渣施肥對桉樹人工林土壤堿解氮、有效磷、速效鉀的影響

        由圖6可知,土壤堿解氮隨土層加深而降低;在桉樹一代林、二代林和三代林,0~20 cm和20~40 cm土層堿解氮含量排序為:沼渣 >桉樹專用肥 >CK。由圖7可看出,土壤有效磷含量隨土層加深而降低;在桉樹一代林、二代林和三代林,0~20 cm和20~40 cm土層有效磷含量排序均為:桉樹專用肥 >沼渣 >CK,但沼渣與桉樹專用肥之間效果無明顯差異。從圖8可知,土壤速效鉀含量隨土層加深而降低;在桉樹一代林和二代林0~20 cm和20~40 cm土層速效鉀含量排序均為:沼渣 >桉樹專用肥 >CK;在桉樹三代林,0~20 cm和20~40 cm土層速效鉀含量排序均為:桉樹專用肥 >沼渣 >CK??梢姡釉┓誓芴嵘駱淙斯ち滞寥缐A解氮、有效磷、速效鉀水平,其效果總體上要優(yōu)于桉樹專用肥,主要原因應(yīng)是沼渣是豬場糞污等經(jīng)過厭氧發(fā)酵后的產(chǎn)物,其對桉樹人工林土壤有效養(yǎng)分含量的貢獻(xiàn)要高于桉樹專用肥[16]。

        圖6 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層堿解氮的影響

        圖7 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層有效磷的影響

        圖8 沼渣施肥對桉樹人工林土壤土層速效鉀的影響

        3 結(jié)論

        (1)本研究將沼渣制備為干沼渣,可直接將沼渣用于高山等地的施肥,解決了沼渣上山還田施肥作業(yè)的困難問題。

        (2)沼渣施肥能提高桉樹人工林地土壤pH值,使桉樹人工林地土壤環(huán)境趨向中性。沼渣施肥能增加桉樹人工林土壤全氮、全磷、全鉀含量,提升桉樹人工林土壤肥力水平,其效果與桉樹專用肥能相媲美。沼渣施肥能增加桉樹人工林土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀含量,其效果要優(yōu)于桉樹專用肥。因此,沼渣能提升桉樹人工林土壤肥力水平,可作為桉樹肥料施用,還是桉樹人工林可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)營的重要施肥材料。

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