秦文弟，李 鳴，韋長(zhǎng)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(guó)有三門(mén)江林場(chǎng)，廣西 柳州 545006)

桉樹(shù)(Eucalyptus spp.)是桃金娘科(Myrtaceae)桉樹(shù)屬(Eucalyptus)植物的總稱(chēng)，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(diǎn)而被廣泛引種栽培[1]。桉樹(shù)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(huì)效益，但對(duì)其生態(tài)環(huán)境效應(yīng)問(wèn)題國(guó)內(nèi)外都有頗多爭(zhēng)議[2-3]，特別是桉樹(shù)連栽，其容易導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失，造成地力衰退等問(wèn)題[4-6]，這也是桉樹(shù)速生豐產(chǎn)、可持續(xù)經(jīng)營(yíng)和發(fā)展中面臨的主要問(wèn)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(yíng)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(diǎn)，是農(nóng)林業(yè)優(yōu)質(zhì)有機(jī)肥料[8-9]。本研究通過(guò)將沼渣施用于連栽桉樹(shù)人工林地，對(duì)沼渣施用后對(duì)桉樹(shù)人工林地土壤養(yǎng)分含量的影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，以期指導(dǎo)沼渣在桉樹(shù)人工林的合理使用和為沼渣在改善桉樹(shù)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(shù)人工林合理施肥和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)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(guó)廣西壯族自治區(qū)柳州市國(guó)有三門(mén)江林場(chǎng)(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(dòng)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(lái)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(hù)豬場(chǎng)糞污經(jīng)充分發(fā)酵腐熟、正常產(chǎn)氣3個(gè)月以上，無(wú)糞臭味的濕沼渣堆放在地勢(shì)較高的地方瀝水，平攤晾干，并通過(guò)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(jiàn)表1。

表1 沼渣理化性質(zhì) (%)

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

三門(mén)江林場(chǎng)桉樹(shù)林面積14712 hm2，占經(jīng)營(yíng)面積89.72%。試驗(yàn)樣地是在認(rèn)真查閱廣西國(guó)有三門(mén)江林場(chǎng)生產(chǎn)科歷年造林資料的基礎(chǔ)上嚴(yán)格選定的。試驗(yàn)樣地包括第1代種植桉樹(shù)的林地、第2代種植按樹(shù)的林地和第3代種植按樹(shù)的林地。第1代林地尾巨桉造林4年，造林前為松樹(shù)林(實(shí)驗(yàn)前未種過(guò)桉樹(shù))；第2代林地，種植了第1代桉樹(shù)(尾巨桉)后萌芽更新4年，在種植尾巨桉前，其林地也是松樹(shù)林；第3代林地，第2代桉樹(shù)(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(kāi)展施肥試驗(yàn)。在桉樹(shù)林樣地中設(shè)置 3個(gè)施肥量：對(duì)照CK(0 kg·株-1)、桉樹(shù)專(zhuān)用肥(N∶P∶K=15∶10∶10，0.5 kg·株-1)和沼渣(1 kg·株-1)，其中桉樹(shù)專(zhuān)用肥施肥水平為三門(mén)江林場(chǎng)常規(guī)施肥水平，沼渣施肥水平為本課題組前期實(shí)驗(yàn)所得結(jié)果[11]。各代次施肥樣地小區(qū)確保有30株樹(shù)(如3列 × 10 株)，每個(gè)施肥水平設(shè)置3個(gè)重復(fù)。采用的施肥方式為穴施(距桉樹(shù)樹(shù)干基部30～40 cm處挖20 cm深的坑穴，放入肥料后，覆土)，施肥時(shí)間為2014年5月10日。

1.4 測(cè)試指標(biāo)與分析方法

于2014年9月10日，在每個(gè)施肥樣地小區(qū)以“S”形隨機(jī)選擇5個(gè)點(diǎn)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(gè)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(cè)定；有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀外加熱法測(cè)定；全氮含量采用凱氏定氮法測(cè)定；全磷含量采用硫酸—高氯酸消煮，鉬銻抗比色法測(cè)定；全鉀含量采用氫氟酸—高氯酸消煮，火焰光度計(jì)法測(cè)定；堿解氮含量采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定；有效磷含量采用 HCl-HF浸提，鉬銻抗比色法測(cè)定；速效鉀含量采用乙酸銨浸提，火焰光度計(jì)法測(cè)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(yàn)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(shì)

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(shù)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(wèn)題，相比較于其他研究人員[14]的沼渣在桉樹(shù)人工林的施肥是其一大優(yōu)點(diǎn)。

2.2 施用沼渣對(duì)桉樹(shù)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(shù)專(zhuān)用肥和沼渣都能提高桉樹(shù)人工林地土壤pH值，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量。CK、桉樹(shù)專(zhuān)用肥和沼渣處理的土壤pH值均隨土層加深而降低(見(jiàn)圖1)。在桉樹(shù)一代林和二代林，0～20 cm和20～40 cm土層pH值排序?yàn)椋赫釉?桉樹(shù)專(zhuān)用肥>CK。在桉樹(shù)三代林，0～20 cm和20～40 cm土層pH值排序?yàn)椋鸿駱?shù)專(zhuān)用肥>沼渣>CK?？梢?jiàn)，桉樹(shù)專(zhuān)用肥和沼渣處理均能使桉樹(shù)人工林土壤pH值升高，使桉樹(shù)人工林地土壤環(huán)境趨向中性。

桉樹(shù)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(shù)一代林，0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量排序?yàn)椋赫釉?>桉樹(shù)專(zhuān)用肥 >CK；20～40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量排序?yàn)椋鸿駱?shù)專(zhuān)用肥>沼渣>CK。在桉樹(shù)二代林，0～20 cm和20～40 cm土層有機(jī)質(zhì)含量排序?yàn)椋赫釉?桉樹(shù)專(zhuān)用肥>CK。在桉樹(shù)三代林，0～20 cm和20～40 cm土層pH值排序?yàn)椋鸿駱?shù)專(zhuān)用肥>沼渣>CK。從這些結(jié)果可知，沼渣施肥在改善桉樹(shù)人工林土壤酸化和增加桉樹(shù)人工林土壤有機(jī)質(zhì)含量上要優(yōu)于桉樹(shù)專(zhuān)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(shù)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(xiě)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(duì)桉樹(shù)人工林土壤土層pH值的影響

2.3 沼渣施肥對(duì)桉樹(shù)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(shù)一代林和二代林，0～20 cm和20～40 cm土層全N含量排序?yàn)椋赫釉?>桉樹(shù)專(zhuān)用肥 >CK；在桉樹(shù)三代林，0～20 cm和20～40 cm土層全N含量排序?yàn)椋鸿駱?shù)專(zhuān)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(shù)一代林和三代林，0～20 cm和20～40 cm土層全P含量排序?yàn)椋赫釉?>桉樹(shù)專(zhuān)用肥 >CK；在桉樹(shù)二代林，0～20 cm和20～40 cm土層全P含量排序?yàn)椋鸿駱?shù)專(zhuān)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(shù)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(shù)專(zhuān)用肥 >沼渣 >CK?？梢?jiàn)，沼渣施肥能增加桉樹(shù)人工林土壤全氮、全磷、全鉀含量，提升桉樹(shù)人工林土壤肥力水平，其效果與桉樹(shù)專(zhuān)用肥能相媲美，這與樊東函[7]等桉樹(shù)專(zhuān)用肥的研究結(jié)果相一致。

圖4 沼渣施肥對(duì)桉樹(shù)人工林土壤土層全磷的影響

圖5 沼渣施肥對(duì)桉樹(shù)人工林土壤土層全鉀的影響

2.4 沼渣施肥對(duì)桉樹(shù)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(shù)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?yàn)椋赫釉?>桉樹(shù)專(zhuān)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(shù)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(shù)專(zhuān)用肥 >沼渣 >CK，但沼渣與桉樹(shù)專(zhuān)用肥之間效果無(wú)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(shù)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(shù)專(zhuān)用肥 >CK；在桉樹(shù)三代林，0～20 cm和20～40 cm土層速效鉀含量排序均為：桉樹(shù)專(zhuān)用肥 >沼渣 >CK?？梢?jiàn)，沼渣施肥能提升桉樹(shù)人工林土壤堿解氮、有效磷、速效鉀水平，其效果總體上要優(yōu)于桉樹(shù)專(zhuān)用肥，主要原因應(yīng)是沼渣是豬場(chǎng)糞污等經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵后的產(chǎn)物，其對(duì)桉樹(shù)人工林土壤有效養(yǎng)分含量的貢獻(xiàn)要高于桉樹(shù)專(zhuān)用肥[16]。

圖6 沼渣施肥對(duì)桉樹(shù)人工林土壤土層堿解氮的影響

圖7 沼渣施肥對(duì)桉樹(shù)人工林土壤土層有效磷的影響

圖8 沼渣施肥對(duì)桉樹(shù)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(wèn)題。

(2)沼渣施肥能提高桉樹(shù)人工林地土壤pH值，使桉樹(shù)人工林地土壤環(huán)境趨向中性。沼渣施肥能增加桉樹(shù)人工林土壤全氮、全磷、全鉀含量，提升桉樹(shù)人工林土壤肥力水平，其效果與桉樹(shù)專(zhuān)用肥能相媲美。沼渣施肥能增加桉樹(shù)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(shù)專(zhuān)用肥。因此，沼渣能提升桉樹(shù)人工林土壤肥力水平，可作為桉樹(shù)肥料施用，還是桉樹(shù)人工林可持續(xù)發(fā)展和經(jīng)營(yíng)的重要施肥材料。