鄧文相，陳 亮，徐鳳翠，趙雋宇，徐 航

（1.廣西壯族自治區(qū)國有高峰林場，廣西壯族自治區(qū) 南寧 530001；2.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院/廣西林用新型肥料研發(fā)中心，廣西壯族自治區(qū) 南寧 530002；3.廣西壯族自治區(qū)國有維都林場，廣西壯族自治區(qū) 來賓 546100）

桉樹（Eucalyptus）又名尤加利樹，原產(chǎn)于澳大利亞，其速生豐產(chǎn)，干體通直，是優(yōu)良的用材林樹種[1]。廣西具有豐厚的水熱條件資源，在桉樹種植方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，目前廣西桉樹人工林種植面積已超200×104hm2[2]。施肥是桉樹人工林經(jīng)營中必要的一種林業(yè)措施[3]?？茖W(xué)合理施肥不但能促進林木生長、改善土壤理化性質(zhì)，而且對于土壤的可持續(xù)利用具有重要意義[4]。然而，傳統(tǒng)施肥模式肥料養(yǎng)分流失嚴(yán)重、利用率低，大量集中施用化肥不僅造成了肥料釋放的養(yǎng)分與作物需求間的不平衡，還會引起環(huán)境污染。探索科學(xué)合理的化肥施用措施，對于林業(yè)可持續(xù)經(jīng)營具有重要意義。

生態(tài)化學(xué)計量學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)能量平衡與多重化學(xué)元素平衡的一門科學(xué)，用于揭示各元素在生態(tài)過程中的耦合關(guān)系和共變規(guī)律[5]。碳和氮是土壤中主要的生命和生態(tài)元素，其含量的高低不僅可作為土壤質(zhì)量的重要指標(biāo)，同時其化學(xué)計量特征也能反應(yīng)土壤生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán)效率[6-7]。磷是植物生長發(fā)育所必需的元素，參與了植物體內(nèi)的各種生物循環(huán)，土壤中磷元素含量的高低顯著影響了植物的生長發(fā)育[8]。土壤養(yǎng)分流失的同時，降低了地表覆蓋物和作物根系與土壤之間的輸入和周轉(zhuǎn)，這2個過程直接或間接影響土壤的碳、氮、磷的化學(xué)計量特征[9]。

綜上所述，本研究以桂南桉樹人工林為研究對象，設(shè)計不同施肥處理，采集并測定各處理的土壤碳、氮、磷的含量，通過化學(xué)計量學(xué)分析各元素之間的比例，旨在探索不同施肥措施下土壤養(yǎng)分循環(huán)效率以及養(yǎng)分累積特征，為科學(xué)合理制定施肥措施提供理論依據(jù)，實現(xiàn)人工林產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗地位于廣西國有高峰林場六里分場（22°56′10″～22°56′16″N，108°17′23″～108°17′24″E），海拔為158 m，年平均溫度為21.6℃，年平均降水量1 304.2 mm，平均相對濕度為79%，氣候類型主要以高溫多雨為主。土壤為砂巖發(fā)育而成的紅壤，土層厚度≥1 m，壤土石礫含量較低，pH值4.5～6.5。種植樹種為廣林29號，2019年5月種植，種植密度為1.8 m×4 m。供試肥料品種主要有以下幾個：桉樹專用配方肥（N∶P∶K=15∶6∶9），施肥深度15 cm；袋控緩釋肥（N∶P∶K=15∶6∶9），施肥深度15 cm；有機肥（有機質(zhì)25%，養(yǎng)分含量8%）。肥料主成分N素來源為尿素和磷酸一銨，P素為磷酸一銨，K素為氯化鉀。所用的肥料由廣西林科院土壤肥料與環(huán)境研究所研制，委托廣西華沃特生態(tài)肥業(yè)有限公司生產(chǎn)。

1.2 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)置5個處理：袋控緩釋肥（G1）、傳統(tǒng)配方肥（G2）、有機肥（G3）、不施肥（G4），具體施肥量及試驗區(qū)面積見表1。

表1 試驗點施肥情況Tab.1 The fertilization at the test site

各處理之間四周設(shè)保護行，避免肥料互滲，避免試驗系統(tǒng)誤差。分別于2019年6月和2020年6月進行施肥處理，每年施肥一次。試驗于2021年1月30日在研究區(qū)內(nèi)采集土壤樣品。在各處理內(nèi)以上、中、下坡設(shè)置3個20 m×20 m標(biāo)準(zhǔn)樣方，以 “S” 型5點取樣法在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)挖取剖面，采集表層（0～20 cm）土壤，將樣品充分混合均勻后以四分法取1 kg土樣，放入自封袋內(nèi)并做好標(biāo)記，帶回實驗室。

1.3 實驗室測定

將待測樣品進行自然風(fēng)干、研磨、過篩等一系列前處理工作，采用重鉻酸鉀氧化法測定土壤有機碳含量。采用凱氏定氮法測定土壤全氮含量[10]。土壤全磷采用鉬銻比色法測定[11]。土壤碳氮比（C∶N）、碳磷比（C∶P）、氮磷比（N∶P）等根據(jù)各養(yǎng)分含量計算得出。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2010記錄基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理，采用Origin 2018對數(shù)據(jù)進行方差分析以及制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤碳、氮、磷含量

由表2可知，不同施肥措施下，土壤有機碳、氮、磷含量差異顯著，施用袋控緩釋肥G1處理土壤有機碳、氮、磷含量顯著高于其余處理。G2處理土壤全氮含量為2.04 g/kg，相比G3、G4處理顯著提高P＜0.05，但有機碳含量為25.66 g/kg，顯著低于施用有機肥處理（G3）P＜0.05。G3處理的有機碳、全磷含量較高，但全氮含量僅為1.74 g/kg，與對照組G4處理并未表現(xiàn)出顯著差異性P＞0.05。

表2 土壤碳、氮、磷全量養(yǎng)分元素對比（0～20 cm）Tab.2 The comparison of soil carbon,nitrogen and phosphorus total nu‐trient elements(0-20cm)

2.2 化學(xué)計量學(xué)分析

土壤碳氮比（C∶N）、氮磷比（N∶P）、碳磷比（C∶P）特征可以反映養(yǎng)分積累與分解速率，過高或者過低都不利于林木生長。碳氮比結(jié)果顯示：G4處理為不施肥的對照組，其養(yǎng)分含量及化學(xué)計量學(xué)特征反映了該地塊養(yǎng)分循環(huán)本底速率。各施肥處理C∶N范圍11.27～17.94，其中C∶N最大的為G3處理（17.94），由于G3處理施入大量有機質(zhì)，使得有機碳含量累積速率大于養(yǎng)分施放速率。碳磷比結(jié)果顯示，各施肥處理C∶P范圍在28.45～51.48，整體比例較高，說明土壤磷活化速率較低，磷供應(yīng)能力水平較低。G1處理C∶P（28.45）處在合理范圍內(nèi)，在各處理間G1磷釋放速率較高。氮磷比反映了土壤中氮與磷的釋放速率，各處理C∶P變化范圍2.52～3.75，較為合理的處理為G1（2.52）、G3（2.59）。

3 討論與結(jié)論

由圖1可以直觀地看出，不同施肥處理中，土壤有機碳、氮、磷的累積量呈現(xiàn)顯著差異。G3處理土壤有機碳含量（31.22 g/kg）顯著高于其余施肥處理，說明有機肥施用能顯著提高土壤中有機碳的含量[12]，對于土壤有機碳含量較低桉樹人工林種植區(qū)域的區(qū)域，應(yīng)采取有機-無機復(fù)混肥的肥料品種施用，同時有機質(zhì)比例應(yīng)在25%含量以上。袋控緩釋肥G1處理各養(yǎng)分元素含量均顯著高于其余處理，說明相比傳統(tǒng)施肥，在土壤氮、磷的累積有顯著的促進作用[13]。傳統(tǒng)配方施肥G2處理土壤有機碳、氮含量相比對照組具有顯著促進作用，但磷含量并未表現(xiàn)出顯著差異，可能是由于肥料釋放速率較快，肥效較短，導(dǎo)致大量的磷素被Fe3+、Al3+離子固定[14]?；瘜W(xué)計量學(xué)特征分析表明，傳統(tǒng)施肥不利于林地生態(tài)系統(tǒng)的養(yǎng)分循環(huán)提升。G2處理土壤C∶N、N∶P、C∶P分別為12.57、45.82、3.64，呈現(xiàn)養(yǎng)分累積速率大于釋放速率的趨勢。G1處理C∶N為11.27，其范圍在全國土壤C/N（10～12）范圍內(nèi)，說明有機質(zhì)積累與養(yǎng)分施放效率基本一致，養(yǎng)分循環(huán)效率較高。而G2、G4處理C∶N分別為12.57、13.87，說明有機質(zhì)積累速率小于養(yǎng)分施放效率，在長期經(jīng)營條件下，養(yǎng)分后續(xù)供給能力較弱。G3處理C∶N為17.94，說明有機碳積累效率顯著大于養(yǎng)分施放效率，不利于養(yǎng)分釋放。

本研究以高峰林場桉樹人工林為研究對象，通過設(shè)置不同施肥措施標(biāo)準(zhǔn)地，采集并測定了土壤碳、氮、磷含量，并統(tǒng)計各養(yǎng)分的化學(xué)計量學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)施肥方式并不利于土壤養(yǎng)分的釋放，施用袋控緩釋肥對于土壤有機碳及養(yǎng)分的累積與釋放效率最優(yōu)，而施用有機質(zhì)含量較高的有機肥可以顯著提升土壤有機碳的含量，對于土壤有機碳含量較低的桉樹人工林種植區(qū)域，可以采取施用25%以上有機質(zhì)含量的有機-無機復(fù)混肥，以改良土壤，提高養(yǎng)分循環(huán)效率。