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间作类型对新造泡桐林生长及其土壤养分含量的影响

2023-08-13 来源:一二三四网
第44卷,第2期 湖 南 林 业 科 技 Vo1.44.No.2 2 0 1 7年4月 Hunan Forestry Science&Technology Apr.,20 1 7 间作类型对新造泡桐林生长及其土壤 养分含量的影响 朱志文 ,李 鹏2,黄卫华 ,吴立潮 ,涂 佳 (1.湘阴县林业局,湖南湘阴410051; 2.中南林业科技大学经济林培育与保护省部共建教育部重点实验室, 经济林培育与利用湖南省201 1协同创新中心,湖南长沙410004; 3.湖南省林业科学院,湖南长沙410004) 摘要:为了明确间作类型对土壤养分含量和新造泡桐林生长的影响,以湖南省湘阴县新造泡桐林为研究对 象,设置泡桐与西瓜、白术、射干间作及对照4个处理,分析间作类型对泡桐林生长及其土壤养分含量的影 响。结果表明:与对照处理相比,各问作处理均能显著降低0~20 cm土层土壤的养分含量(P<0.05),其 中间作白术降低土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、钙、镁、铁、锰、铜和锌等养分的含量 最为显著(P<0.05),分别降低了32.76%、7%、6.91%、12.97%、23.93%、31.72%、16.74%、34.65%、 19.37%、19.03%、31.68%和56.82%。间作对2O~40 cm土层土壤的养分含量影响不显著。与对照处理相 比,各间作处理新造泡桐林胸径和树高的生长量(P<0.05)均为显著降低,其中间作自术的泡桐林胸径和树 高的生长量减少最为显著,分别减少了29.25%和24.32%。泡桐林的生长量与土壤有机质、全磷、有效磷、 速效钾、锰、铜的含量显著相关(P<0.05),泡桐生长受有效磷和锰含量的影响更大。综上所述,泡桐与西 瓜、白术、射干等浅根作物间作显著降低了表层土壤养分的含量,且显著影响了新造泡桐胸径和树高的生长; 间作白术降低土壤表层养分含量最为显著。间作类型对20 cm以下土层土壤养分含量影响不显著。因此,建议 新造泡桐林不进行间作,当泡桐林吸收根系生长到土层20 cm以下时才开始开展间作工作。 关键词:新造泡桐林,间作类型,土壤养分含量,生长量 中图分类号:S 792.43 文献标识码:A 文章编号:1003—5710(2017)02—0015—05 doi:10.3969/j.issn.1003—5710.2017.02.003 Effects on the growth of the new Paulowniafortunei plantation and soil chemical properties responded by diferent intercropping patterns ZHU Zhiwen ,LI Peng2,HUANG Weihua ,WU Lichao2,TU Jia2' (1.Plantationry Bureau ofXiangyin County,Xiangyin 410051,China; 2.Central South University of Plantationry and Technology,a)Key Laboratory of Cultivation and Protection for Non-Wood Plantation Trees,Ministyr of Education;b)Cooperative Innovation Center of Cultivation and Utilization for Non-Wood Plantation Trees of Hunan Province,Changsha 410004,China; 3.Hunan Academy of Plantationry,Changsha 410004,China) Abstract:In order to clarify the effects of different intercropping type on soil nutrient content and the growth of new Paulownia sinensis plantation,and the new P.fortunei plantation in Xiangyin County of Hunan Province as selected as the research object.Effects on the growth nad soil chemical properties of the new只fonunei plnatation were responded by 收稿日期:2017—04—1t 基金项目:国家科技支撑计划项目“泡桐速生丰产林定向培育技术研究”(2015BADO9B0204);中央财政林业科技推广项目“泡 桐大径材专用肥及施肥技术推广与示范”([2014]XT009号) 作者简介:朱志文(1970一),男,工程师,主要从森林保护研究 通讯作者:涂佳,助理研究员;E-mail:65198218@qq.tom 16 湖 南 林 业 科 技 44卷 four treatments of P.fortunei plantation intercrop with watermelon,Atractylodes macrocephala,Belamcanda chinecsis,and control treatment.The results showed that the nutrient contents of soils in 0—20 am soil layer were significantly decreased (P<0.05)compared wih tthe control treatment.The intercropping treatments of P.fortunei with A.macrocephala is most decrease significantly on the soil organic matter,total nitrogen,total phosphorus,total potassium,available phosphorus available potassium,calcium,magnesium,iron,manganese,copper and zinc(P<0.05),and decreased by 32.76%,7%,6.91%,12.97%,23.93%,31.72%,16.74%,34.65%,19.37%,19.03%,31.68%and 56.82% respectively.The effect of intercropping on soil nutrient content in 20~40cm soil layer was not signiifcant.Compared with the control treatment,the intercropping treatments sinigficantly reduced the growth volume of DBH and tree height(P <0.05),and hte reduction of growth volume of DBH nd atree height was het most sinigifcant of he intercropping teatrments Qi P.fortunei with A.macrocephala accounting for 29.25%24.32%.The growth volume of P.fortunei plantation was sinigifcantly correlated with soil organic matter,total phosphorus, available phosphorus, availble apotassium,manganese and copper(P<0.05). fortunei growth was more affected by available phosphoru¥and manganese.In summary。P fortunei plantation intercrop with watermelon,A.macrocephala, chinecsis were signiifcantly reduced the surface soil nutrient content.and obvious signiifcantly affected the new fortunei DBH and tree height growth;the intercropping treatments of P fortunei with A.macrocephala to reduce soil surface nutrient content is most significant.The effect of intercropping type on the soil nutientr content of soil below 20 cm was not sinifgicant.Therefore,it is suggested that the new P.fortunei plantation should not be intercroppe.and the intercropping work should be start carried out when the root of the P. fortunei rootismol ̄t'han20am. Key words:new Paulowniafortunei plantationthe new,intercrop,soil chemical properties,growth increment 泡桐(Paulowniain fortunei)是我国特有的乡 土树种,生长迅速,因其木材具有干缩性小、纹 理均匀、轻而无臭味,加工后经久耐用¨ 等特点 而深受广大林农的喜爱 j。同时,它还具有落叶 早、发叶晚、根系深、适于间作等特点,广泛用 量1 392.62 mm,年均日照时数1 713 h。试验地为 第四纪红壤,土层厚度>100 em,土壤质地为轻粘 土;土壤pH为5.1;地形平坦,坡度0—3。;土 壤以毛管孔隙为主,土壤密度1.32 g/cll12。 于与不同经济类作物间作,以提高经济效益 J。 崔晶L4 等对农桐间作的研究表明,间作能够显著 影响植物根系的生长;麻婷婷 在苏北平原进 2材料与方法 2.1试验材料 试验林为1年生新造泡桐林,于2015年11月 行林农间作的研究结果显示,间作地中林木和农 作物对土壤养分的吸收和利用比纯农地中作物对 土壤养分的利用更有效。泡桐间作能取得较大的 经济效益,促进农田土壤养分的充分利用,但现 有对泡桐间作的研究主要集中在中龄林,此时泡 桐主要吸收根在40 cm土层以下,而对新造林与 不同经济类作物间作的研究以及对土壤养分变化 的研究尚未见报道。作者在泡桐新造林内开展了 种植,2016年11月截干,栽植株行距为4m×4m。 2.2研究方法 2.1.1试验设计共设4种间作类型(处理), 包括不问作(CK)、间作西瓜(ICW)、间作白 术(ICM)、间作射干(ICB),每处理重复3次 (见表1)。按随机区组设计,每个标准样地面积 20 m×2O ITI,共12个标准样地,期间林地的管理 基本一致。分别于2015年11月、2016年10月底 测量泡桐胸径、树高,2016年12月测定土壤养分 含暑. 泡桐与西瓜、白术、射干等经济类作物间作的研 究,以探讨不同间作方式对新造泡桐林的生长和 土壤养分含量的影响,为泡桐多元化经营提供科 学依据。 一 表1新造泡桐林间作类型 plantation Tab.1 The new intercropping type of Paulownia fortunei 1试验区概况 试验地位于湖南省湘阴县五塘村,其地理位置 为112 ̄58'52”E,27 ̄40'65”N。该区属于中亚热带季 风气候区,其气候温和,年均气温17℃,年降水 第2期 朱志文,等:间作类型对新造泡桐林生长及其土壤养分含量的影响 17 2.1.2样品的采集分别于4种处理方式的样 中ICM对全氮、全磷和全钾含量的影响最大(见 地各取0~20 cm和20~40 C1TI土层的土样。采 表3)。在0~20 cm土层,与CK相比,各间作处 理的土壤全氮、全磷和全钾含量均为明显下降, 尤以ICM处理的减少最为显著(P<0.05),分别 比CK减小了7%、6.91%和12.97%;ICB处理分 别比CK减少了7.54%、1.19%和10.88%;ICW处 用“s”型多点混合采样,每个样地选取8个采 样点,采集后将土样混合均匀,装入无菌样品袋 中,带回实验室进行土壤养分含量的测定。 2.1.3土壤养分含量的测定土壤有机质采用重 铬酸钾高温外加热法测定;土壤全氮采用半微量凯 氏定氮法测定;土壤全磷、全钾采用NaOH熔融法 测定;土壤有效磷、速效钾采用Mehlich3浸提法 测定;土壤微量元素钙、镁、铁、锰、铜、锌采 用Mehlich3浸提液一原子吸收分光光度计法测定。 2.1.4 数据统计 采用Microsoft Excel 2013和 SPSS 18.0数据处理软件进行单因素方差分析和相关分 析。采用LSD差异显著性检验进行多重比较分析。 3结果与分析 3.1 间作类型对土壤养分含量的影响 0~20 cm土层土壤有机质的含量在间作类型间 存在显著差异(P<0.05),其中ICM对0~20 cm土 层有机质含量的影响最大(见表2)。在0~20 cm 土层,CK和ICM、ICB、ICW处理的土壤有机质含 量分别为12.30mg/kg,10.31 mg/kg,8.27 mg/kg, 9.51 mg/kg。相对于CK,各间作处理的土壤有机质 含量均为减少,其中ICM、ICB、ICW处理分别减 少了32.76%、22.65%、16.19%。在20 40 cm土 层,土壤有机质含量在间作类型间差异不显著。此 外,所有间作类型,0—20 cm土层土壤有机质含量 均显著高于2O~40cm土层的。 表2闻作类型对土壤有机质含量的影响 Tab.2 Effects of diferent intercropping patterns on soil oM content 注:同列相同小写字母表示差异不显著(P<0.05);不同 小写字母表示差异显著。下同。 0 20 cm土层土壤全氮、全磷和全钾的含 量在间作类型间存在显著差异(p<0.05),其 理分别比CK减小了1.8%、5.06%和8.71%。在 20~40cm土层,土壤全氮、全磷和全钾的含量在间 作类型间差异不显著。此外,0~20 cm土层土壤全 氮、全磷和全钾含量显著高于20~40cm土层的。 表3 间作类型对土壤全氮、全磷和全钾含量的影响 Tab.3 Effects of different intercropping patterns on soil TN,TPandTK contents 0~20 cm土层土壤有效磷和速效钾的含量在 间作类型间存在显著差异(P<0.05),其中ICM 对有效磷和速效钾含量的影响最大(见表4)。在 0~2O cm土层,与CK相比,各间作处理土壤有 效磷和速效钾的含量均为明显下降,尤以ICM处 理的减少最为显著(P<0.05),分别比CK减 少了23.93%、31.72%;其次是ICW处理,分别 比CK减小了18.21%和29.86%;最后是ICB处 理,分别比CK减小了8.68%和1 1.94%。在 2O一40 cm土层,土壤有效磷和速效钾的含量差 表4问作类型对土壤有效磷和速效钾含量的影响 Tab.4 Effects of different intercropping patterns on soil AP and AK content 18 湖 南 林 业 科 技 少 44卷 异不显著。O~20 cm土层速效钾的含量显著高于 20~40 cm土层的。 16.74%、34.65%、19.37%、19.03%、 3 1.69%、5 6.8 2%,IcB处理分别比C K减 少了22.16%、39.58%、21.34%、9.05%、 0~20 cm土层土壤微量元素钙、镁、铁、 锰、铜和锌的含量在间作类型间存在显著差异(P <0.05),其中ICM对钙、镁、铁、锰、铜和锌 的含量的影响最大(见表5)。在0~20 cm土 29.27%、54.54%;ICW处理分别比CK减少了 9.61%、26.19%、l1.02%、1.92%、17.31%、 47.78%。在2O~40 cm土层,土壤微量元素钙、 层,与CK相比,各间作处理土壤钙、镁、铁、 锰、铜和锌的含量均明显下降,尤以IcM处 理的减少最为显著(P<0.05),分别比CK减 镁、铁、锰、铜和锌的含量在间作类型间差异不 显著。0~20 cm土层土壤微量元素钙、镁、铁、 锰的含量显著高于20~40 cm土层的。 表5间作类型对土壤微量元素含量的影响 Tab.5 Effects of diferent intercropping patterns on soil trace elements 间作对不同土层土壤养分含量的影响存在 差异,对表层(0~20 CITI)土壤的影响较大, 对下层(2O~40 cm)土壤的影响较小。因为西 比CK减少了29.25%、24.32%;ICW和ICB处理 泡桐林胸径和树高生长量减少较小,其中ICW分 另0减,J、了16.34%、12.43%,ICB分另U减,J、 了10.32%、8.11%。不同间作类型影响的大小顺序 为ICM>ICW>ICB。 表6间作类型对泡桐林生长的影响 Tab.6 Effects of the growth of the different intercropping 瓜、白术和射干等经济类作物属于藤本或草本植 物,根系均较浅,主要利用0~20 cm土层土壤 中养分。随着土壤深度的增加,浅根作物对土 壤养分的利用都会有所下降 J。另外,不同间 作类型对于土壤养分含量影响的大小顺序为: ICM>ICW>ICB>CK。这可能是由于白术一般是 在3—4月播种,11月种植,在其地下茎生长过 type ofPaulowniafortunei plantation 间作类型譬 告 程中,会吸收大量的养分 ;西瓜于3—4月种 植,8—9月拔园,种植时间较短,且其属于藤蔓 植物,枝叶分解速度快,分解过程中有助于土壤 养分的补给;射干则生长较缓慢。因此,在与泡 桐林间作的过程中,间作白术对于土壤表层的肥 力影响较大。 3.2间作类型对泡桐林生长的影响 不同类型间作均会对泡桐林的生长产生 影响,但影响程度不同,其影响的大小顺序为 ICM>ICW>ICB>CK,其中ICM处理的泡桐林的 胸径和树高生长量显著降低,可能是由于白术在 间作类型显著影响泡桐林的生长,其中ICM 对泡桐林生长的影响最为显著(P<0.05),其次 生长过程中需要消耗较多的土壤养分,影响了对 泡桐养分的供给。间作西瓜和间作射干对泡桐林 的胸径和树高生长的影响并不显著,可能是由于 这些植物在收获时的养分归田比较充分,延缓了 是ICW和ICB(见表6)。与CK处理相比,各间 作处理泡桐林胸径和树高的生长量均为明显减少, 尤以ICM处理的减少最为显著(P<0.05),分别 土壤地力衰退,从而保证了对泡桐养分的供给。 第2期 朱志文,等:间作类型对新造泡桐林生长及其土壤养分含量的影响 19 3.3泡桐林生长量与土壤养分含量的相关性 间作类型对0—20 cm土层土壤养分含量的影 响较大,对2O 40 cm土层土壤的影响较小,因 此,选择0 20 cm土层的土壤养分含量与泡桐林 的胸径和树高进行相关性分析,结果(表7)表 明:泡桐的胸径和树高生长量与土壤有机质、全 磷、有效磷、速效钾、锰、铜的含量存在显著正 相关(P<0.05),与全氮、全钾、钙、镁、铁、 锌的含量呈不显著正相关。泡桐的胸径与树高存 在极显著相关性(P<0.05)。 表7泡桐林生长与土壤养分含量的相关关系 Tab.7 The correlation of wood growth characteristics and soil chemical properties of Paulownia fortunei plantation 往: “ ’表不显著相关; “ ”表不极显著相关。 由于土壤养分很多指标之间存在共线性关 系,单因素相关分析结果不能准确解释土壤养分 指标对于泡桐林胸径和树高生长的影响。因此, 采用线性回归的方法,建立回归模型。回归模型 如下: 泡桐林胸径 :0.24 1+0.05 2+0.25(R =0.917) 泡桐林树高 =0.24 l+0.05 2+0.25(R =0.917) 式中, 和 分别代表有效磷和锰的含量。 土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、 速效钾、钙、镁,铁、锰、铜、锌等养分的含量均 与泡桐林的胸径和树高生长量呈正相关关系,说明 这些养分均可促进新造泡桐林的生长,尤其是有机 质、全磷、有效磷、速效钾、锰和铜的含量与新造 泡桐林的胸径和树高生长量呈显著性正相关关系, 说明这些养分的含量与泡桐林的生长存在极其密切 的关系,其中有效磷和锰的含量可以解释泡桐林生 长的91.7%的变异,说明土壤养分含量在一定程 度上能够被泡桐林利用,并促进其生长。 4结论与讨论 截杆后造林2年以上的泡桐根系已较深,约 80%的吸收根分布在土表面40cm以下的土壤中 , 并在土层厚度大于70 cm时生长良好 。泡桐每 年5月发叶,9月底落叶,发叶晚,落叶早,树冠稀 疏,不影响间作作物光合作用,适合间作¨ 。 本文通过研究不同问作类型对新造泡桐林的生长 和土壤养分含量的影响,结果表明,间作均对表 层土壤养分含量有显著影响,对下层土壤的影 响较小,间作更适宜于泡桐吸收根系生长到土 层20 cm以下时开始,新造泡桐林不宜间作。 间作类型对新造泡桐林的生长有显著影响, 但影响的程度不同,其影响的大小顺序为:间作 白术>间作西瓜>间作射干>不问作。因此,为 了保持土壤肥力以及不影响新造泡桐林的生长, 施肥是重要的手段¨卜 ]。不同类型的间作,可施 用不同量的肥料以补充因间种经济作物对地力的 消耗。 土壤养分含量和新造泡桐林生长存在明显 正相关关系,说明这些土壤养分均能促进新造泡 桐林的生长;尤其是土壤中有机质、全磷、有效 磷、速效钾、锰、铜的含量与新造泡桐林的胸径 和树高生长量呈现显著性正相关关系,说明这些 养分含量的变化能显著影响新造泡桐林的生长。 因此,在配方施肥的过程中,可适量增加有机 质、全磷、有效磷、速效钾、锰、铜的含量。这 些可为土壤合理施肥提供参考。 参考文献: [1]成俊卿.泡桐属木材的性质和用途的研究(一)[J].林业 科学,1983,19(1):57—63. 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