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海南省土沉香人工林土壤肥力评价研究



全 文 :Vol. 34 No. 8
Aug. 2014
第 34卷 第 8期
2014年 8月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期:2013-11-13
基金项目:国家林业公益性行业科研专项项目(201304402)
作者简介:黄 馨(1987-),女,湖南郴州人,硕士研究生,主要从事应用微生物土壤肥力的研究;E-mail:sunlighthx@163.com
通讯作者:刘君昂(1963-),男,湖北钟祥人,教授,博士,主要从事应用微生物学研究;E-mail:kjc9620@163.com
土壤肥力是土壤各种基本性质的综合表现,
是土壤作为自然资源和农业生产资料的物质资源,
也是土壤为植物生长提供、协调营养条件和环境
条件的能力,直接影响着林木的分布和生长 [1]。
在生态系统中,土壤是维持林木健康生长的基础,
其肥力特征影响并控制着林木的健康状况。因此,
正确认识和合理评价林木土壤肥力,才能科学、
有效地管理林木,从而提高林木的品质,促进林
木产业的效益提升。
土沉香 Aquilaria sinensis,又名白木香,为瑞
香科沉香属植物。土沉香作为我国特有的热带树
种,只在一些低纬度地区,如海南、广东、广西、
云南等省有生长。土沉香含有树脂的木材——沉
香是我国上等天然香料,也是我国特有而名贵的
海南省土沉香人工林土壤肥力评价研究
黄 馨 1,刘君昂 1,周国英 1,吴 毅 1,徐 睿 1,董文统 1,陈 彧 2
(1. 中南林业科技大学 经济林培育与保护教育部重点实验室,湖南 长沙 410004;
2. 海南林业科学研究所,海南 海口 571100)
摘 要:以海南省土沉香人工林为研究对象,对其土壤主要理化性质进行测定,并采用灰色关联分析方法对其
土壤肥力进行综合评价。结果表明:海南 6个土沉香人工林的土壤均呈酸性,有机质、速效 K、有效 Zn和有效
Cu含量总体都处于中等偏低水平;碱解 N除屯昌县屯城镇和定安龙州基地含量较低外,其他样地均处于中等以
上水平;有效 P除定安龙州基地丰富外,其他样地普遍供应严重不足;各土沉香人工林均存在缺有效 Ca和有效
Mg,而富含有效Mn和有效 Fe的现象。 综合肥力评价结果显示:6个土沉香人工林的土壤肥力关联度排序为:
定安龙 州基地>万宁市兴隆镇>屯昌县南坤镇>保亭金江农场>屯昌县坡心镇>屯昌县屯城县,土壤肥力Ⅲ级
(一般)的有 4个样地,Ⅳ级(差)的有 1个样地,Ⅴ级(极差)的有 1个样地,定安龙州基地土沉香人工林
的土壤相对最肥沃,屯昌县屯城镇的土壤肥力最差。
关键词:土沉香;人工林;土壤肥力;灰色关联分析
中图分类号:S796 文献标志码:A 文章编号:1673-923X(2014)08-0068-05
Evaluation on soil fertility of Aquilaria sinensis plantations in Hainan
Province
HUANG Xin1, LIU Jun-ang1, ZHOU Guo-ying1, WU Yi1, XU Rui1, DONG Wen-tong1, CHEN Yu1
(1. The Key Laboratory for Non-wood Forest Cultivation and Conservation of Ministry of Education, Central South University of
Forestry&Technology, Changsha 410004, Hunan, China; 2.Hainan Forestry Institute, Haikou 571100, Hainan,China)
Abstract: The study taked Aquilaria sinensis plantations as the research objects and measured their soil chemical characteristics. A
grey correlation analysis was used to evaluate the soil fertility status. The results showed that all sites were acidic soil and less fertile
with the low organic matter, available K, available Zn and available Cu content. Available N in all the sites except Tuncheng Town in
Tunchang County and Longzhou base of Dingan County was of medium level or above. Available P except Longzhou base of Dingan
County was gravely insuffi cient. All the sites were lack of Available Ca and Available Mg, but were rich in Available Mn and Available
Fe. Comprehensive fertility evaluation results showed that soil fertility of six types of plantions followed an order of Longzhou base of
Dingan County > Xinglong Town in Wanning City > Nankun Town in Tunchang County > Jinjiang Farm in Baoting County > Poxin
Town in Tunchang County > Tuncheng Town in Tunchang County. Four plots were classed as Ⅲ (average), one plot was classed as
Ⅳ (poor) and the other one was classed as Ⅴ (worse). The soil of Longzhou base of Dingan County was the most fertile, and the soil
fertility of Tuncheng Town in Tunchang County was the poorest.
Key words: Aquilaria sinensis; plantations; soil fertility; grey correlation analysis
DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2014.08.003
65第 34卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
药材 [2],其获利极高,市场价在 5 000元 / kg以上,
是农户名符其实的摇钱树。海南是我国沉香重点
产区,土沉香种植面积现已达 3万多亩,约 300
多万株,遍布了海南省各市县,较多分布在屯昌、
定安、保亭、万宁等地。
目前国内外对土沉香的研究主要集中在生物
学特性、组织培养育苗、结香技术、药效药理,
天然产物提取以及病虫害等方面 [3-6],而关于土沉
香人工林生长的土壤肥力状况及其综合评价鲜见
报道。因此,本文以海南省几个土沉香主要种植
区为代表,调查屯昌、定安、保亭、万宁 4个地
区 6个种植点的土壤肥力状况,并采用灰色关联
分析对其进行评价,以期为土沉香的栽培管理和
合理科学施肥提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
于 2013年 5月~ 6月对海南省屯昌、定安、
保亭和万宁 4个市县境内的土沉香人工林主要种
植区进行了实地调查研究。
1.2 研究方法
1.2.1 土样采集
在各土沉香人工林种植区中,选取有典型性
的样地,再在各个样地中分别选择 3块相似的 10
m×20 m标准地。各标准样地按“S”型 5点取样,
去除枯枝落叶,取 0~ 20 cm土层的土样,混合
后放入封口袋中。将采集的土样自然风干、研磨、
过筛、贮存备用。
1.2.2 测试项目及测试方法
土壤 pH值的测定采用玻璃电极 -酸度计法;
有机质含量的测定采用重铬酸钾氧化——外加热
法;碱解 N含量的测定采用碱解扩散法;有效 P
含量的测定采用钼锑抗比色法;速效 K含量的
测定采用火焰光度法;有效 Ca、Mg含量的测定
采用 NH4Ac交换—原子吸收分光光度法;有效
Mn、有效 Zn、有效 Fe和有效 Cu含量的测定采
用原子吸收分光光度法 [7]。
1.2.3 土壤养分分级标准
根据海南土壤的实际情况,将全国第二次土壤
普查和海南土壤养 分分级标准 [8]作为评价各土沉香
人工林的土壤养分丰缺状况的依据(见表1和表2)。
表 1 土壤养分含量分级标准
Table 1 Classification criterion of soil nutrients
等级 有机质/(g·kg-1)
碱解 N
/(mg·kg-1)
有效 P
/(mg·kg-1)
速效 K
/(mg·kg-1)
一级(极富) > 40 > 150 > 40 > 200
二级(富) 30-40 120-150 20-40 150-200
三级(中) 20-30 90-120 10-20 100-150
四级(低) 10-20 60-90 5-10 50-100
五级(缺乏) 6-10 30-60 3-5 30-50
六级(极缺乏) < 6 < 30 < 3 < 30
表 2 土壤养分含量分级标准
Table 2 Classification criterion of soil nutrients
等级 有效 Ca /(mg·kg-1) 有效Mg /(mg·kg-1) 有效Mn /(mg·kg-1) 有效 Zn /(mg·kg-1) 有效 Fe /(mg·kg-1) 有效 Cu /(mg·kg-1)
一级 (极富 ) > 1000 > 300 > 30 > 3.0 > 20 > 1.8
二级 (富 ) 700-1000 200-300 15-30 1.0-3.0 10-20 1.0-1.8
三级 (中 ) 500-700 100-200 5.0-15 0.5-1.0 4.5-10 0.2-1.0
四级 (缺乏 ) 300-500 50-100 1.0-5.0 0.3-0.5 2.5-4.5 0.1-0.2
五级 (极缺乏 ) <300 <50 <1.0 <0.3 <2.5 <0.1
1.2.4 数据处理统计分析
采用 Excel 2003和灰色理论进行数据处理和
统计分析。
2 结果与分析
2.1 土沉香人工林土壤肥力状况
2.1.1 土壤 pH值
土壤 pH值作为土壤酸碱度的强度指标,是土
壤的基本性质和肥力的重要影响因素。它直接影
响土壤养分的转化、有效性以及存在状态,从而
影响着植物的生长发育 [9]。各样地土壤的 pH值大
部分集中在 4.40~ 5.00,平均值为 4.73,属酸性
土壤。其中,万宁市兴隆镇土沉香人工林土壤 pH
值最大(5.20),屯昌县屯城镇土沉香人工林土壤
pH值最小(4.43)。
2.1.2 土壤有机质含量
土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分,
它是植物矿质营养和有机营养的重要源泉 [10],是
反映土壤肥力高低的一个重要指标。各土沉香人
工林土壤有机质含量在 11.36~ 22.98 g/kg之间,
平均为 17.33 g/kg,万宁市兴隆镇的土壤有机质含
黄 馨,等:海南省土沉香人工林土壤肥力调查与评价66 第 8期
量最高,定安县龙州基地的最低,各样地的有机
质含量总体处于偏低水平。
2.1.3 土壤大量元素含量
氮素、磷素、钾素是植物生长和发育所必须
的大量营养元素,也是影响土壤肥力的重要因子,
其中土壤中 N、P、K的有效态含量作为土壤大量
元素供应水平的确切指标,是反映土壤肥力水平
的决定性指标 [11]。
缺乏水平;有效 Mg含量在 15.92~ 48.61 mg/kg
之间,均低于临界值(50 mg/kg),由此可知各样
地的土壤有效 Ca和有效Mg都处于极缺乏水平。
图 1 不同土沉香人工林土壤大量元素状况
Fig.1 Soil macroelements of Aquilaria sinensis plantations
从图 1可看出,万宁市兴隆镇的土壤碱解
N含量最高(181.95 mg/kg),屯昌县屯城镇最
低(78.37 mg/kg),各地土壤碱解 N含量平均
为 135.65 mg/kg,其中> 120 mg/kg的样地数占
66.7%,表明大部分样地的碱解 N含量比较丰富。
各样地的土壤有效 P含量在 1.51~ 25.69 mg/kg之
间,平均为 6.93 mg/kg,其中有效 P含量< 2 mg/kg
的样地占 17.0%,而> 2 mg/kg且< 5 mg/kg的样
地就占 60.7%,各样地除定安龙州基地丰富外,其
他样地的土壤有效 P含量均处于缺乏或极缺乏水
平。在各样地中,定安龙州基地的土壤速效 K含
量最高(165.81 mg/kg),达到丰富水平(> 150
mg/kg),保亭金江农场和屯昌县南坤镇的土壤速
效 K达到中等水平(> 100 mg/kg),屯昌县坡心镇
和万宁市兴隆镇的土壤速效K处于较低水平(50~
100 mg/kg),屯昌县屯城镇的土壤速效K含量最低
(43.57 mg/kg),处于缺乏水平(< 50 mg/kg)。
2.1.4 土壤中微量元素含量
土壤中微量元素是土壤养分不可或缺的组
成部分。从图 2 可看出,在各样地中,土壤中
量元素有效Ca含量属定安龙州基地最高(222.22
mg/kg),远远大于其他样地,屯昌县南坤镇其
次(112.76 mg/kg),保亭金江农场最低(16.30
mg/kg),其中有 5个样地的有效 Ca含量处于极
图 2 不同土沉香人工林土壤中量元素状况
Fig.2 Soil mediumelements of Aquilaria sinensis plantations
不同土沉香人工林土壤微量元素状况由图 3
和图 4可知,微量元素有效 Mn含量为 3.87~
73.59 mg/kg,变幅较大,除屯昌县屯城镇(缺乏)
和保亭金江农场(中)之外,其他大部分的样地
都处于丰富和极丰富水平。各样地的有效 Fe含
量均处于极丰富水平(> 20 mg/kg),最高达到
42.72 mg/kg(保亭金江农场),最低也有 23.49
mg/kg(定安龙州基地)。所有样地有效 Zn含量
的平均值为 0.59 mg/kg,处于中等水平。其中,
定安龙州基地和保亭金江农场相对较高,其次是
屯昌县屯城镇、屯昌县坡心镇和万宁市兴隆镇,
以屯昌县南坤镇的土壤有效 Zn含量最低,为 0.47
mg/kg。土壤有效 Cu含量达 0.2 mg/kg(中等水平)
以上的有 3个样地,分别是屯昌县屯城镇、屯昌
县南坤镇和定安龙州基地;屯昌县坡心镇和万宁
市兴隆镇土壤有效 Cu含量处于缺乏水平(0.1~
图 3 不同土沉香人工林土壤有效Mn、有效 Fe含量
Fig.3 Soil available Mn and available Fe of Aquilaria sinensis
plantations
67第 34卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
0.2 mg/kg),保亭金江农场土壤有效 Cu含量处于
极缺乏水平(< 0.1 mg/kg)。
2.2 土沉香人工林土壤各指标的灰色 关联分析及
肥力评价
灰色关联分析法是一种以分析和确定因素间
的相互影响程度或因子对主行为的贡献程度而进
行评估的分析方法 [12],它具有简便直观、计算量小、
有效的优点,并且能较好地对同类或不同类的土
壤肥力指标进行定量分析。
土壤 pH 值、有机质、碱解 N、有效 P、有效
K、有效 Ca、有效Mg、有效Mn、有效 Fe、有效
Zn和有效 Cu这 11种指标作为土壤所处的化学环
境和养分含量,它们对土壤肥力和生产力有非常
重要的影响,所以本文选取土壤 pH 值、有机质、
碱解 N、有效 P、有效 K、有效 Ca、有效Mg、有
效Mn、有效 Fe、有效 Zn和有效 Cu这 11种指标
作为灰度关联综合评价土壤肥力的标准 [13-14]。首
先这 11个指标数据进行指标区间化,使各指标均
在 [0,1]之间(表 3),然后选择各测量指标的最
大值作为参考点,构成参考数列 {1,1,1,1,1,
1,1,1,1,1,1}[12],从而计算出各对应点的关
联系数和关联度(表 5)。
根据表 4的土壤质量分级 [15],对各土沉香人
工林种植区的土壤肥力进行评价,灰色关联度越
表 3 不同土沉香人工林土壤养分指标区间化结果
Table 3 The interval of results of soil nutrient indexs in Aquilaria sinensis plantations
样地号 pH值 有机质 碱解 N 有效 P 速效 K 有效 Ca 有效Mg 有效Mn 有效 Fe 有效 Zn 有效 Cu
1 0.0000 0.0439 0.0000 0.0389 0.0000 0.0351 0.1416 0.0000 0.1706 0.5217 0.8000
2 0.3636 0.7694 0.9191 0.1365 0.5366 0.4684 0.9942 0.8652 0.0094 0.0000 0.2421
3 0.1818 0.4931 0.4595 0.0000 0.3171 0.2108 0.6656 0.5597 0.1617 0.4348 0.1158
4 0.6494 0.0000 0.1016 1.0000 1.0000 1.0000 0.6687 0.1604 0.0000 0.8261 1.0000
5 0.1169 0.7771 0.8376 0.0959 0.6829 0.0000 0.0000 0.0648 1.0000 1.0000 0.0000
6 1.0000 1.0000 1.0000 0.0736 0.3659 0.1187 1.0000 1.0000 0.0988 0.2609 0.1053
表 4 土壤肥力灰色关联度评价标准
Table 4 The grey correlation evaluation standard of soil fertility
灰色关联度 [1.00,0.85] [0.85,0.70] [0.70,0.55] [0.55,0.40] [0.40,0.00]
土壤质量分级 Ⅰ (优 ) Ⅱ (良 ) Ⅲ (一般 ) Ⅳ (差 ) Ⅴ (极差 )
表 5 不同土沉香人工林土壤养分含量关联系数、关联度及综合评价
Table 5 Correlation coefficient, correlation degree and comprehensive evaluation of soil nutrient in Aquilaria sinensis plantations
样地号 pH值 有机质 碱解 N 有效 P 速效 K 有效 Ca 有效Mg 有效Mn 有效 Fe 有效 Zn 有效 Cu 关联度 (ri) 土壤质量等级
1 0.3333 0.3434 0.3333 0.3422 0.3333 0.3413 0.3681 0.3333 0.3761 0.5111 0.7143 0.3936 Ⅴ
2 0.4400 0.6844 0.8607 0.3667 0.5190 0.4847 0.9885 0.7876 0.3354 0.3333 0.3975 0.5634 Ⅲ
3 0.3793 0.4966 0.4805 0.3333 0.4227 0.3878 0.5992 0.5317 0.3736 0.4694 0.3612 0.4396 Ⅳ
4 0.5878 0.3333 0.3576 1.0000 1.0000 1.0000 0.6015 0.3732 0.3333 0.7419 1.0000 0.6662 Ⅲ
5 0.3615 0.6917 0.7548 0.3561 0.6119 0.3333 0.3333 0.3484 1.0000 1.0000 0.3333 0.5568 Ⅲ
6 1.0000 1.0000 1.0000 0.3505 0.4409 0.3620 1.0000 1.0000 0.3568 0.4035 0.3585 0.6611 Ⅲ
大,表明其土壤综合肥力越高 [16]。由表 5可知,
各土沉香人工林的土壤肥力均处于中等偏低水平,
6个样地的灰色关联分析排列顺序为:定安龙州基
地>万宁市兴隆镇>屯昌县南坤镇>保亭金江农
场>屯昌县坡心镇>屯昌县屯城镇,定安龙州基
地的关联度最大(0.666 2),屯昌县屯城镇最小
图 4 不同土沉香人工林土壤有效 Zn、有效 Cu含量
Fig.4 Soil available Zn and available Cu of Aquilaria sinensis
plantations
黄 馨,等:海南省土沉香人工林土壤肥力调查与评价68 第 8期
(0.393 6),说明定安龙州基地的土壤综合肥力
最高,屯昌县屯城镇最低。其中 4个样地(定安县
龙州基地、万宁市兴隆镇、屯昌县南坤镇和保亭金
江农场)的土壤肥力属于Ⅲ级(一般),1个样地(屯
昌县坡心镇)的土壤肥力属于Ⅳ级(差),1个样
地(屯昌县屯城镇)的土壤肥力属于Ⅴ级(极差)。
3 结论与讨论
(1)研究表明海南省土沉香人工林土壤肥力
整体偏低,各土壤肥力指标在不同土沉香人工林
之间差别比较大。海南省 6个土沉香人工林种植
区土壤均为酸性,pH值平均为 4.73,据研究土沉
香喜生长于 pH值为 4.5~ 6.0的酸性环境,可见
海南省土壤 pH值较适宜土沉香的生长。各样地的
土壤有机质含量和速效 K含量平均值分别为 17.33
g·kg-1和 102.70 mg/kg,均处于中等偏低水平,这
主要是我国热带地区水热充足,物质分解迅速,
加上暴雨频繁,淋溶严重造成的 [17]。各样地的土
壤碱解 N含量整体比较丰富,除屯昌县屯城镇
(78.37 mg/kg)和定安龙州基地(88.89 mg/kg)
较低外(< 90 mg/kg),其他样地均处于中等以
上水平(> 120 mg/kg);各土沉香人工林土壤有
效Mn和有效 Fe含量也比较丰富,但土壤有效 Zn
和有效Cu含量偏低,并且各样地的土壤有效 P(除
定安龙州基地丰富外)、有效 Ca和有效Mg含量
均处于极低水平,出现严重缺乏现象。导致这种
现象的原因可能是我国南方地区土壤普遍偏酸性,
pH降低导致 Al、Mn等对植物的毒害及 Ca、Mg
等中微量元素的缺乏,还影响了土壤 P元素的释
放 [18]。
(2)通过灰色关联分析,对 6个土沉香人工
林的土壤肥力进行评价,各样地的土壤肥力灰色
关联分析排列顺序为:定安龙州基地>万宁市兴
隆镇>屯昌县南坤镇>保亭金江农场>屯昌县坡
心镇>屯昌县屯城镇。表明定安龙州基地的土壤
最肥沃,其次为万宁市兴隆镇,而屯昌县屯城镇
的土壤肥力最差。根据各土沉香人工林土壤肥力
现状,应增施有机肥和磷钾肥、适当补充中微量
元素。
(3)虽然灰色关联分析方法具有简便直观、
分析结果可靠、不需要复杂的推理计算等优点,是
多因素决策分析的一种简便有效的实用方法 [19-21],
但土壤肥力是多因素的耦合,因此在对土壤肥力
评价时,还应结合土壤物理和生物指标综合来考
虑土壤肥力状况。本文所选的评价指标只能代表
土沉香人工林大部分肥力状况。
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[本文编校:吴 彬 ]