楊斌，王家學(xué)，郭小瑋，景躍波，姜遠(yuǎn)標(biāo)

(1.云南省林業(yè)和草原科學(xué)院，云南 昆明 650201；2.國(guó)家林業(yè)草原思茅松工程技術(shù)研究中心，云南 昆明 650201；3.云南云景林業(yè)開(kāi)發(fā)有限公司，云南 普洱 665499；4.普洱市林業(yè)和草原科學(xué)研究所，云南 普洱 665000)

思茅松(Pinuskesiyavar.langbianensis)具有速生、豐產(chǎn)、高產(chǎn)脂、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，為云南省重要的鄉(xiāng)土材、脂兩用樹(shù)種，主要分布于普洱、西雙版納、臨滄及紅河等州市。全省思茅松分布面積約為1.478×106hm2，其中普洱市分布面積就達(dá)1 247 071.1 hm2，因此思茅松也是普洱市十分重要的商品用材樹(shù)種。2021年普洱市提出“雙百”產(chǎn)業(yè)計(jì)劃，擬實(shí)現(xiàn)定向刨花板產(chǎn)量5.0×105m3，漿紙產(chǎn)能3.00×106t，并整合資源，在全市范圍內(nèi)營(yíng)建2.667×105hm2以思茅松、桉樹(shù)為主的速生豐產(chǎn)工業(yè)原料林基地[1]。景谷縣作為該“雙百”產(chǎn)業(yè)計(jì)劃中林漿紙的主要實(shí)施地，將在原有基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)紙漿產(chǎn)能提升到3.00×106t。按現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)(每生產(chǎn)1 t紙漿需消耗5.88 m3思茅松木材)計(jì)算，每年需木材1.764.0×106m3。由此可見(jiàn)，普洱市林產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)思茅松原料林的需求十分巨大。

土壤肥力是土壤供應(yīng)與協(xié)調(diào)植物正常生長(zhǎng)發(fā)育所需的養(yǎng)分和水、空氣、熱的能力，是土壤質(zhì)量綜合量度的重要內(nèi)容，反映土壤各方面的性質(zhì)；而土壤養(yǎng)分是土壤肥力的重要物質(zhì)基礎(chǔ)和主要指標(biāo)。要保證林木的正常生長(zhǎng)發(fā)育，獲得速生和高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，需要對(duì)土壤養(yǎng)分的豐缺程度進(jìn)行診斷與評(píng)價(jià)，以實(shí)施科學(xué)的林地營(yíng)養(yǎng)管理[2]。有許多研究者對(duì)赤松(P.densiflora)、杉木(Cunninghamialanceolata)、樟子松(P.sylvestrisvar.mongolica)、馬尾松(P.massoniana)等針葉樹(shù)種林分開(kāi)展了土壤養(yǎng)分分析及肥力評(píng)價(jià)研究[3-8]，且有研究者針對(duì)思茅松人工林開(kāi)展了土壤肥料的研究，但已有研究以苗木和幼林的施肥試驗(yàn)研究為主[9-16]，目前尚缺乏對(duì)思茅松人工林土壤養(yǎng)分狀況的系統(tǒng)了解和肥力評(píng)價(jià)。本研究在思茅松主要栽培區(qū)景谷縣的不同鄉(xiāng)鎮(zhèn)，選擇具有代表性的思茅松人工林林分，對(duì)其土壤養(yǎng)分進(jìn)行測(cè)定分析、對(duì)其土壤肥力進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在準(zhǔn)確了解景谷縣思茅松原料林的土壤狀況，以期為思茅松人工林的立地選擇、土壤管理及經(jīng)營(yíng)措施的制定提供數(shù)據(jù)支持和科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

景谷縣位于普洱市中部偏西(22°49′～23°52′N、100°02′～101°07′E)，全縣國(guó)土面積752 494 hm2，有林地面積638 090.3 hm2(占國(guó)土面積的84.74%)，森林覆蓋率80.69%。地形以山地為主，地勢(shì)北高南低，海拔813～2 920 m。亞熱帶山原季風(fēng)氣候，年平均氣溫22.2 ℃，≥10 ℃積溫7 360.9 ℃，平均降雨量1 354 mm，年均相對(duì)濕度77%，年均無(wú)霜期354 d[17]。陽(yáng)光充足、雨水充沛，土壤以赤紅壤為主且土層深厚、疏松，適宜思茅松的生長(zhǎng)。

1.2 樣地設(shè)置

2022年4月，在景谷縣永平鎮(zhèn)、鳳山鎮(zhèn)、民樂(lè)鎮(zhèn)和小景谷鎮(zhèn)選擇具有代表性的思茅松人工林林分8個(gè)，每個(gè)林分分別設(shè)置1個(gè)調(diào)查樣地(20 m×30 m)進(jìn)行調(diào)查和土壤樣品采集。樣地調(diào)查因子包括：地理坐標(biāo)、海拔、林齡、平均樹(shù)高和平均胸徑。樣地基本概況見(jiàn)表1。

表1 思茅松人工林樣地基本概況

1.3 土壤樣品采集

在調(diào)查樣地內(nèi)設(shè)置5個(gè)小樣方(5 m×5 m)，在每一小樣方內(nèi)用5點(diǎn)取樣法采集0～50 cm的土壤樣品，最后混合為一個(gè)土壤樣品(重量約500 g)；將采集到的土壤樣品帶回實(shí)驗(yàn)室自然風(fēng)干，除去石塊和植物殘?bào)w等，并通過(guò)2 mm的土樣篩，保存待分析。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及分析方法

土壤檢測(cè)指標(biāo)包括pH值、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、全氮、全磷和全鉀。檢測(cè)方法按林業(yè)行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，其中：pH 值、有機(jī)質(zhì)(OM)、全鉀(TK)、速效鉀(AK)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)依次為L(zhǎng)Y/T1239—1999、LY/T1237—1999、LY/T1256—1999、LY/T1234—1999；全氮(TN)和堿解氮(AN)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為 LY/T1228—2015；全磷(TP)和有效磷(AP)的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)為L(zhǎng)Y/T1232—2015。

1.5 土壤肥力綜合評(píng)價(jià)

將測(cè)定得到的8個(gè)指標(biāo)的值分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，在各個(gè)指標(biāo)具有可比性的基礎(chǔ)上，利用模糊數(shù)學(xué)中的加權(quán)乘法原理計(jì)算土壤肥力綜合評(píng)價(jià)指數(shù)(IFI)。IFI計(jì)算公式[18]如下。

①

式中：IFI為土壤肥力綜合指數(shù)，Wi、fi為第i個(gè)因子權(quán)重值和隸屬度值，n為指標(biāo)數(shù)量。

各因子的權(quán)重值采用相關(guān)系數(shù)法確定，計(jì)算土壤養(yǎng)分含量各指標(biāo)間的相關(guān)系數(shù)，利用同一指標(biāo)與其它指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值之和的平均值除以絕對(duì)值之和，即為該項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重值。各因子的隸屬度值采用隸屬度函數(shù)計(jì)算，根據(jù)林木效應(yīng)曲線將隸屬度函數(shù)分為S型和拋物線型兩類，其中pH值采用拋物線型隸屬度函數(shù)，其余7個(gè)指標(biāo)均采用S型隸屬度函數(shù)。兩種類型的隸屬度函數(shù)[18]如下。

S型：

②

拋物線型：

③

式中：f(x)是指標(biāo)的隸屬度，x是指標(biāo)的測(cè)量值，x1、x2、x3、x4是指標(biāo)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)研究和林地土壤的肥力特征[18]，各指標(biāo)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)取值如表2。

表2 拋物線型和S型隸屬度函數(shù)各指標(biāo)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)

IFI是能夠精確有效地評(píng)估土壤質(zhì)量狀況和退化程度的重要指標(biāo)，其值介于0.1～1.0之間，IFI值越接近1.0，說(shuō)明土壤肥力越好。按照文獻(xiàn)[20]中的標(biāo)準(zhǔn)確定土壤肥力等級(jí)。分5個(gè)等級(jí)：IFI值>0.8為高，0.6

1.6 數(shù)據(jù)處理與分析

所得數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0進(jìn)行相關(guān)分析、隸屬度函數(shù)值計(jì)算，用Microsoft Excel 2019進(jìn)行數(shù)據(jù)平均值計(jì)算及圖、表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 景谷縣思茅松原料林土壤養(yǎng)分豐缺狀況

思茅松原料林基地土壤pH值4.33～5.42，整體呈酸性，土壤養(yǎng)分情況見(jiàn)表3。根據(jù)《全國(guó)第二次土壤普查技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的養(yǎng)分分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[19]對(duì)指標(biāo)豐缺狀況進(jìn)行判斷，研究區(qū)思茅松人工林土壤有機(jī)質(zhì)含量10.50～74.4 g/kg，平均為26.26 g/kg，屬于中等偏上水平；全氮含量0.42～1.74 g/kg，平均值為0.78 g/kg，屬于缺乏等級(jí)；堿解氮含量33.0～202.0 mg/kg，數(shù)據(jù)變動(dòng)較大，平均值為73.75 mg/kg，屬于缺乏水平；全磷含量的平均值為0.23 g/kg，接近于極缺乏水平，其含量變動(dòng)范圍為0.09～0.44 g/kg；有效磷的含量為0.2～0.58 mg/kg，平均值為1.59 mg/kg，屬于極缺乏狀態(tài)；全鉀含量的平均值為10.08 g/kg，處于缺乏水平，其含量變動(dòng)為4.5～20.6 g/kg；速效鉀含量51.0～244.0 mg/kg，數(shù)值變動(dòng)范圍較大，平均值為122.4 mg/kg，達(dá)到中等水平。由以上結(jié)果看出，景谷縣思茅松人工原料林基地的土壤養(yǎng)分豐缺狀況總體處于缺乏水平，7個(gè)養(yǎng)分指標(biāo)中僅有機(jī)質(zhì)、速效鉀2個(gè)指標(biāo)達(dá)到中等水平，其余5個(gè)指標(biāo)處于缺乏或極缺乏水平。

表3 景谷思茅松原料林基地的總體土壤化學(xué)性質(zhì)特征

變異系數(shù)(CV)一般用來(lái)表示各數(shù)據(jù)之間的離散程度，CV值越小，說(shuō)明測(cè)定得到的數(shù)值越集中，CV值越大，則數(shù)據(jù)越分散。一般可將CV值分為3個(gè)等級(jí)，>75%為強(qiáng)變異，<15%為弱變異，15%～75%為中等變異。從表3可以看出：8個(gè)思茅松人工林土壤理化指標(biāo)的變異系數(shù)由大到小依次為有效磷、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、全磷、全氮、全鉀、pH值，各指標(biāo)中僅土壤pH值為弱變異(CV值4.4%)，有效磷含量為強(qiáng)變異(CV值高達(dá)82.4%)，其余指標(biāo)為中等變異。這說(shuō)明景谷縣思茅松人工林原料基地土壤pH值較為一致，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、全氮、全磷、全鉀含量等指標(biāo)在不同林分之間較為接近，而有效磷含量則在不同林分之間存在較大差異。

2.2 各林分土壤養(yǎng)分差異分析

從表4可知，8個(gè)思茅松人工林林分土壤養(yǎng)分存在差異。

表4 不同樣點(diǎn)人工林的土壤化學(xué)性質(zhì)特性

老鷹窩樣點(diǎn)人工林土壤速效鉀含量平均值為132.4 mg/kg，屬于中等水平，有機(jī)質(zhì)、堿解氮、全氮、全鉀屬于缺乏水平，有效磷和全磷處于極缺乏水平；大團(tuán)山樣點(diǎn)人工林土壤有機(jī)質(zhì)含量處于中等水平，平均含量為21.62 g/kg，有效磷、全磷處于極缺乏水平，堿解氮、速效鉀、全氮、全鉀均處于缺乏水平；茂密樣點(diǎn)人工林土壤速效鉀含量達(dá)到豐富水平，平均含量為163.6 mg/kg，全鉀含量達(dá)中等水平，有效磷含量為極缺乏水平，其余4個(gè)指標(biāo)均為缺乏狀態(tài)；黃果營(yíng)樣點(diǎn)人工林土壤有機(jī)質(zhì)平均含量23.6 g/kg，達(dá)到中等水平，有效磷則為極缺乏水平，其它5個(gè)指標(biāo)為缺乏水平；馬打滾樣點(diǎn)人工林土壤速效鉀含量為中等水平，含量平均值為117.0 mg/kg，有效磷、全磷為極缺乏等級(jí)，其余4個(gè)指標(biāo)為缺乏水平；文聯(lián)樣點(diǎn)人工林土壤速效鉀含量為中等水平，平均值為144.6 mg/kg，有效磷和全磷為極缺乏水平，其余4個(gè)指標(biāo)均為缺乏水平；文朗樣點(diǎn)人工林土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量為豐富水平，有效磷、全鉀為極缺乏水平，速效鉀和全氮為中等水平，全磷為缺乏水平；獨(dú)水井樣點(diǎn)人工林土壤中有機(jī)質(zhì)含量達(dá)豐富水平，平均值達(dá)到45.33 g/kg，速效鉀、全氮為中等水平，其余指標(biāo)均為缺乏水平。從以上分析可以看出，8個(gè)思茅松人工林除獨(dú)水井樣點(diǎn)外，其余7個(gè)樣點(diǎn)有效磷均處于極缺乏水平；堿解氮?jiǎng)t是文朗人工林樣點(diǎn)達(dá)到豐富水平，其余7個(gè)樣點(diǎn)的人工林土壤均為缺乏水平。由此可知，獨(dú)水井和文朗樣點(diǎn)思茅松人工林的土壤養(yǎng)分情況總體較好，顯著高于其他樣地的人工林。因采集地思茅松人工林林齡均為10 a生以上，長(zhǎng)期未開(kāi)展人工施肥措施，造成各樣點(diǎn)土壤養(yǎng)分含量差異的原因還有待于進(jìn)一步的研究。

2.3 土壤肥力綜合評(píng)價(jià)

從圖1可以看出，各人工林樣地土壤肥力綜合指數(shù)為0.1～0.7，平均值為0.337，處于較低水平；老鷹窩樣地人工林土壤肥力最低為0.12，獨(dú)水井樣地最高為0.679，8個(gè)樣點(diǎn)人工林土壤肥力排序?yàn)楠?dú)水井>文朗>茂密>黃果營(yíng)>老鷹窩>文聯(lián)>馬打滾>大團(tuán)山。

圖1 不同樣點(diǎn)土壤肥力綜合指數(shù)

3 討論與結(jié)論

本研究在云南省普洱市景谷縣思茅松原料林基地選取8個(gè)具有代表性的人工林林分，對(duì)其土壤的養(yǎng)分含量和肥力狀況進(jìn)行研究，結(jié)合全國(guó)第二次土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可知：土壤有機(jī)質(zhì)、速效鉀含量處于中等水平，全氮、堿解氮、全磷、全鉀4個(gè)指標(biāo)的含量缺乏，而有效磷含量處于極缺乏水平?？傮w來(lái)說(shuō)，景谷縣思茅松原料林基地土壤養(yǎng)分基本為缺乏狀態(tài)。土壤養(yǎng)分豐缺狀況能為施肥提供直觀的指導(dǎo)，當(dāng)土壤養(yǎng)分測(cè)定值達(dá)到土壤普查分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的“豐富”時(shí)，施肥效果不顯著；在“中等”范圍內(nèi)，表明施肥有一定效果，可根據(jù)具體情況適量施用；而在“缺乏區(qū)”，則表明施肥對(duì)增產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生較顯著的效果。據(jù)蔣云東等[16]的研究，氮、磷、鉀3種肥料配合施用能顯著提升思茅松幼林的樹(shù)高和胸徑生長(zhǎng)量，但在肥種的選擇上，發(fā)現(xiàn)施用尿素對(duì)各土壤養(yǎng)分指標(biāo)有正效應(yīng)，而施用過(guò)磷酸鈣在提高土壤磷、鉀含量的同時(shí)，減少了土壤有機(jī)質(zhì)和氮素的含量；而付強(qiáng)等[11]的研究表明，針對(duì)不同的林地立地指數(shù)，思茅松幼林的需肥量也存在差異。因此，在思茅松人工林的土壤管理中，應(yīng)根據(jù)相關(guān)區(qū)域的氮、磷、鉀元素含量的特點(diǎn)，進(jìn)行有針對(duì)性地施肥。

思茅松原料林基地有機(jī)質(zhì)、堿解氮、速效鉀、全氮、全磷、全鉀為中等變異的肥力因子，變異系數(shù)相對(duì)不大；而有效磷含量在8個(gè)采樣點(diǎn)間的差異較大，變異系數(shù)最大，達(dá)到 82.4%，說(shuō)明8個(gè)采樣點(diǎn)土壤的有效磷具有明顯的變異性，分布不均勻，所有8個(gè)人工林中除獨(dú)水井樣點(diǎn)外，7個(gè)人工林土壤的有效磷含量均處于極缺乏水平。南方紅壤淋溶強(qiáng)烈，土壤鐵、鋁、錳含量高，極易對(duì)有效磷進(jìn)行固定，加之南方紅壤風(fēng)化程度高，該類土壤殘留磷的有效性很差，并且酸性紅壤的低pH值，也是限制磷素有效性發(fā)揮的重要原因[21]。同時(shí)，合理的施肥方法和施用量對(duì)于提高施肥效率十分關(guān)鍵，磷素在土壤中擴(kuò)散速率小、遷移慢，所以施磷肥時(shí)可以適當(dāng)集中在根系周圍，磷肥和有機(jī)肥、農(nóng)家肥或者煤渣混合后施用，能夠減少磷素的固定[21-22]，盡管針對(duì)思茅松這一樹(shù)種，有研究者已經(jīng)開(kāi)展過(guò)一系列的幼林期的施肥試驗(yàn)研究[9-12，14，16，23]，但研究多限于思茅松幼林期，如羅婭等[23]通過(guò)對(duì)思茅松造林前3年的思茅松幼樹(shù)開(kāi)展施肥試驗(yàn)，提出思茅松幼林期可少用或不用鉀肥，而將氮肥與磷肥配合施用，能夠顯著促進(jìn)幼樹(shù)的高徑生長(zhǎng)，并顯著提高土壤中有效磷的含量。事實(shí)上，為獲得對(duì)思茅松人工林需肥特性系統(tǒng)全面的認(rèn)識(shí)，長(zhǎng)期定位試驗(yàn)十分必要，這有助于了解土壤—作物—肥料系統(tǒng)中磷素收支平衡的磷肥臨界用量，以確定合理施肥量。

由于土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)具有一定的目的性和針對(duì)性，不同研究者所利用的指標(biāo)也不盡相同[24]，本研究選擇有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀和全氮、全磷、全鉀等在土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)中使用頻率較高的肥力因子作為主要的評(píng)價(jià)指標(biāo)，得出了相關(guān)的土壤肥力狀況。除此以外，土壤的孔隙度、含水量和機(jī)械組成等物理性質(zhì)，土壤酶活性和微生物特性等生物學(xué)性質(zhì)，也是土壤綜合評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)，并顯著影響著土壤營(yíng)養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化循環(huán)和養(yǎng)分的有效性，是值得我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦羞M(jìn)一步研究和探索的內(nèi)容。只有對(duì)土壤肥力進(jìn)行科學(xué)全面的分析評(píng)價(jià)，并與林地生產(chǎn)力、林木生長(zhǎng)量等指標(biāo)相結(jié)合，才能為思茅松的造林地選擇，原料林營(yíng)建中的精準(zhǔn)施肥和土壤管理等提供指導(dǎo)和依據(jù)，促進(jìn)思茅松林分生長(zhǎng)量的提升、林地高產(chǎn)和可持續(xù)經(jīng)營(yíng)，促進(jìn)思茅松的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。