袋控施肥对短轮伐杉木生长效应及其碳、氮、磷生态化学计量特征的影响

摘要

杉木作为我国南方山地特有的速生丰产造林树种之一，在经济建设中发挥重要作用，对缓解我国木材供需矛盾作出了突出贡献，然而在人工林种植面积不断增加的同时，不规范的育林措施和多代杉木林连续种植引起的林地水、肥、土的流失等退化问题日渐突显，再加上杉木人工纯林枯枝落叶养分含量较低且养分循环周期较长，致使人工林的地力和生产力进一步下降。
　　近年来，关于林木施肥的研究较多，但对杉木人工林的施肥试验较少，且施肥方式也为传统的沟施为主，未对施肥方式进行创新。有鉴于此，本研究通过以杉木中心产区福建省顺昌洋口国有林场做为研究场所，进行袋控施肥试验，连续多年对样地杉木进行每木检尺，同时考虑不同施肥处理的变异性，以及对各个施肥处理的杉木针叶和土壤的营养因子元素进行分析，得出不同处理的杉木养分含量、杉木针叶和土壤的C、N、P含量及其生态化学计量特征，对杉木的生长情况进行诊断，明确施肥对杉木林地土壤环境的改良作用，减少肥料的浪费和对环境的污染，同时增加杉木人工林的蓄积量，缩短轮伐期，提高人工林预期的经济价值，为我国林业研究和生产提出科学的指导性意见和建议。主要研究结果如下：
　　Ⅰ施肥对杉木人工林生长的影响
　　1)施肥后第1年，AK8和BK6的树高年增长量最大，分别为2.41和2.39 m，AK10处理胸径的生长效果最佳，较CK增幅达10％，其中初始树高显著影响第1年杉木人工林树高的年增长；施肥后第2年，除AK8以外其他施肥处理当年树高增长量均高于CK，增幅在9~35%之间；施肥后第3年，树高年增为1.63~2.07 m，其中AK6的增幅最大，达到122.4%；施肥后第4年BK6处理的树高年增长量与CK之间达到显著差异水平。
　　2)由于受到初始杉木树高和胸径因子的影响，施肥后第2年蓄积年增长变化量不大；从第3年开始，人工林的蓄积量明显增加，其中AK8处理较CK处理增幅最大，达29.3%。施肥可明显提高杉木苗木指标的生长量，AK8处理连续4年的年增长量最大，达35.31 m3·hm-2，较空白对照处理高26.5%，15 cm深度处理的年增长量为32.28 m3·hm-2，高出CK处理15.6%，较25 cm深度处理高5.8%；8孔处理年增长量为33.03 m3·hm-2，高出10孔处理7.7%，较6孔处理超出10.1%。从施肥方式的效果来看，袋控>沟施>CK，同时袋控处理的年蓄积增长量也高于沟施处理；从施肥孔数的效果来看，10孔和8孔处理优于6孔；从施肥深度来看，15 cm的处理优于25 cm。综合分析，AK8施肥处理可提高杉木的蓄积量，提前使人工林郁闭，缩短轮伐期，达到提高经济价值的预期目标。
　　Ⅱ施肥对杉木人工林土壤物理性质的影响
　　1)土壤自然含水率随土层的深度增加呈现降低的趋势，施肥后处理间每年的含水率变化幅度较小，表明降水量是影响自然含水率的主要因素，施肥对其的影响不显著。
　　2)施肥后第2年8个处理低于CK处理1.4~5.4%，施肥后第3年低于为CK的4.6~4.8%。BK6处理容重与CK处理达到了显著相关（P＜0.05），25 cm深度的处理可改善土壤结构，降低土壤容重。
　　3)施肥处理可提高土壤的总孔隙度与毛管孔隙度。施肥后第2年0~20 cm土层土壤总孔隙度和毛管孔隙度均增加了2%，20~40 cm土层土壤则提高了4~7%。
　　Ⅲ施肥对杉木人工林土壤化学性质的影响
　　1)随着土层深度的增加，土壤pH值也逐渐增加。从施肥方式来看，25 cm深度的施肥处理比其他处理效果更佳，能缓解杉木林地土壤酸化的状况。
　　2)施肥可有效的提高杉木幼龄的有机质含量，施肥后第4年呈降低趋势，符合杉木人工林的有机质含量随着林龄的增长而下降的自然规律。从施肥方式来看，袋控优于传统撒施；施肥深度来看，25 cm深度的效果优于15 cm。
　　3)肥料施入后土壤的速效成分均有增加，随着肥效的损耗，速效养分的含量逐渐下降。
　　Ⅳ施肥对杉木人工林生态化学计量特征的影响
　　1)2012至2015年0~20 cm土层中所有处理的C、N、P含量均低于全国土壤平均值（24.56 mg·g-1、1.88 mg·g-1、0.78 mg·g-1）。肥料的施入可提高林地土壤中养分的浓度水平。其中施肥后第1年，土壤有机碳8个施肥处理均高于空白对照，增幅在3.2~28.0%，从施肥深度看，土壤有机碳15 cm的施肥深度处理优于25 cm，2014年之后土壤有机碳25 cm的施肥深度处理优于15 cm，说明25 cm深度的肥效逐渐显现出来；2012年全氮中AK10与CK达到了极显著差异水平，与BK10为显著差异，施肥后第3年，全氮8孔的要优于其他孔数和传统撒施的施肥处理；施肥后第1年全磷8个施肥处理均高于CK，增幅在2.6~25.8%，其中BK6和AK10与CK达到了0.05的显著水平，BK10达到了0.01的极显著差异水平，施肥后第4年，BK10处理全磷含量最高，为0.31 g·kg-1。
　　2)施肥后第1年土壤C:N介于11.90~18.27，土壤C:P介于35.27~48.80，土壤N:P处理AK10与CK达到了0.01极显著差异水平。施肥后第2年，土壤C:N介于11.04~14.93，其中土壤C:P介于35.13~52.69，BK10处理为最小值，其中N:P介于3.19~3.65，AK6为最大值，BK10处理为最小值。
　　3)杉木人工林针叶的碳氮磷含量均随着时间的增长，其数值在下降，这也符合一般林木生长的规律。施肥后第3年，针叶有机碳AK10处理与CK达到了0.01极显著负相关水平，BK8与CK呈负显著关系；全氮所有施肥处理均高于空白对照，从施肥深度来看，15 cm明显优于25 cm，从施肥方式来看，袋控明显优于沟施，全磷从施肥方式来看，6孔和8孔的效果明显好于10孔。
　　4)施肥后第4年C:P中从施肥方式看，沟施得到的数值大于袋控，这是由于沟施后，肥效损耗致使针叶的P含量下降，从而导致C:P偏大。经方差分析可得出，BK8与CK为极显著负相关，BK6与CK为显著负相关水平；N:P比值从施肥方式来分析，可得出6孔优于8和10孔，经方差分析得出BK6与CK为0.05显著相关， AK10与CK为极显著正相关水平。

目录

声明

1前言

1.1研究背景

1.2 杉木地力下降研究

1.3 杉木人工林施肥研究现状

1.4 生态化学计量特征

1.5 特色与创新

2材料与方法

2.1研究区域自然概况

2.2试验材料与方法

2.3研究区域理化性质的背景值

2.4样品测定与数据分析方法

2.5 技术路线图

3结果与分析

3.1施肥对杉木人工林生长的影响

3.2施肥对杉木人工林土壤物理性质的影响

3.3施肥对杉木人工林土壤化学性质的影响

3.4施肥对杉木人工林生态化学计量特征的影响

4 结论

4.1 施肥对杉木人工林生长的影响

4.2 施肥对杉木人工林土壤物理性质的影响

4.3 施肥对杉木人工林土壤化学性质的影响

4.4 施肥对杉木人工林生态化学计量特征的影响

参考文献

致谢