配方施肥对刨花润楠土壤养分、微生物生物量及酶活性的影响

李桃祯，邹清涛，侯小青，胡厚臻，韦韶鹏，王凌晖，滕维超

（1.广西大学林学院，南宁 530004；2.广西生态工程职业技术学院，柳州 545004；3.广西国有大桂山林场，贺州 542800；4.资源县林业局，广西资源 541400；5.南宁职业技术学院，广西南宁 530007）

刨花润楠（Machilus pauhoi）又名胶木、香粉树，是樟科（Lauraceae）润楠属的一种常绿乔木，是国家二级重点保护树种和南亚热带以及中亚热带地区的优良乡土树种之一，也是广西珍贵的乡土树种和重点发展珍贵树种[1-2]。刨花润楠的木材、枝干、树皮、树叶等均具有极高的利用价值，其木材和树皮中所含的胶质，具有极高医疗、保健功能，拥有极大的开发应用前景[3]。

当前，栽植、培育和对珍贵树种应用越来越受到关注与重视，所以对刨花润楠这一珍贵树种的关注与研究也不断的深入，不过大部分的研究还是集中于大棚或苗圃场地刨花润楠幼苗的生长特性、生态习性、育苗[4-5]和栽培[6-8]等方面。可刨花润楠生长的自然生态环境被不同程度的破坏，土壤肥力下降，林地需要补充营养才能保持较好的林地生产力。而只有根据林木特性，进行合理科学的林地施肥才能有效保持和提高土壤肥力状况，促进林木的速生丰产，同时也对肥料达到高利用率、减少对自然生态环境的破坏与污染。

本研究通过对刨花润楠幼林进行氮磷钾配方施肥处理，分析对刨花润楠林地土壤状况的影响，以期探索高效经济的配方施肥方案，为发展刨花润楠这一优良的珍贵树种提供参考。

1 试验地概况

试验地位于广西国有大桂山林场和平分场（111°20′5″～111°54′39″E，23°58′33″～24°14′25″N）。该地的气候类型为亚热带季风气候，年均降水量为2 056 mm，年均蒸发量为1 275 mm，年均相对湿度为82%，年均气温19.3℃，最高气温39.7℃，最低温度-2.4℃，无霜期353 d。

2 材料与方法

2.1 试验材料与施肥方法

选择刨花润楠长势较为一致的23林班进行施肥试验，采用氮、磷、钾3种因素3个水平的正交设计L9（34），设不施肥对照组1个，共10个处理。每个处理3个重复，每个样地面积大小为667 m2，并在样地中间位置选取30株刨花润楠幼木为施肥对象。

本试验氮、磷、钾3种肥料元素的来源分别为美丰尿素（N含量为46.4%），贵港过磷酸钙（P2O5含量为12%），加拿大钾肥（K2O含量为60%）。分别根据各施肥配方的将尿素、过磷酸钙和钾肥均匀混合后，在林木上方距离50 cm位置进行沟施，随后立即覆土掩盖。该施肥试验总共进行了3次施肥，时间分别为2015年3月、9月和2016年3月。

表1 配方施肥正交设计方案Tab.1 Orthogonal design of formula fertilization

2.2 测定指标及测定方法

分别于2015年3月份施肥之前和2015年9月、2016年9月进行土壤样品的采集，并对土壤含水量、土壤pH、土壤有机质含量、土壤全氮、磷、钾、土壤酶活性以及土壤微生物生物量碳、氮进行测定[9-11]。

2.3 数据统计与处理分析

利用Excel 2007软件对数据进行录入整理，采用SPSS 18.0、DPS进行方差分析和相关性分析等，采用隶属度函数计算公式进行隶属值的计算，并进行综合分析。

3 结果与分析

3.1 氮磷钾配方施肥对刨花润楠林地土壤有机质的影响

各施肥处理有机质含量在施肥后均有明显提高，可见施肥能有效增大土壤有机质的含量，提高土壤肥力（图1）。不同的氮磷钾配方施肥对提高土壤有机质的效果不同，处理5、处理6、处理9较高，在2015年9月和2016年9月2次测定时分别为 30.06、 28.14、 29.21 g/kg 和 33.01、 34.21、32.12 g/kg。处理4、处理8中等，处理3的有机质含量最低，在2015年时与对照组（23.67 g/kg）间无显著差异。

图1 氮磷钾配方施肥对刨花润楠林地有机质含量的影响Fig.1 Effects of NPK fertilization on organic matter content

方差分析显示（表2）氮磷钾3因素极显著影响土壤有机质的含量（P＜0.01）。氮肥的影响效益最大，钾肥稍次，磷肥又次于钾肥。经多重比较分析，可得N1＜N3＜N2，P1＜P2＜P3，K3＜K2＜K1，氮肥各水平间存在显著差异，P2和P3水平、K2和K3水平间差异不明显。

表2 氮磷钾三因素对土壤有机质含量的影响效应分析Tab.2 Effects of N,P and K on soil organic matter content

3.2 氮磷钾配方施肥对刨花润楠林地土壤养分含量的影响

3.2.1 对刨花润楠林地土壤全氮含量的影响

各施肥处理的土壤全氮含量都有不同程度的提高，且各施肥处理的土壤全氮含量有所不同（图2）。2015年9月时，处理5土壤全氮含量最高（1.43 g/kg），但与处理6和处理9间无明显差异，其次为处理8、处理4、处理2，在1.19～1.26 g/kg之间，处理3、处理1和处理7全氮含量较低，与对照组间无显著差异。到2016年9月，各处理间的差异明显变大，其中处理5仍为最高（1.93 g/kg），且与其他各组间差异显著（P＜0.05），处理T3、T1和T7的土壤全氮含量显著高于对照的含量。

图2 氮磷钾配方施肥对土壤全氮含量的影响Fig.2 Effects of NPK fertilization on soil total nitrogen content

3.2.2 对刨花润楠林地土壤全磷含量的影响

处理7和处理1的全磷含量在2015年9月与对照组之间无明显差异，其余各施肥处理均和对照组间存在显著差异（P＜0.05）。处理6含量最高（0.32g/kg），是对照组的140.91%。到2016年9月，仅处理1与对照组间没有显著差异，其余各处理均显著高于对照组。处理6全磷含量仍是最高（0.52 g/kg），与其它各施肥组间存在显著差异（P＜0.05）。

图3 氮磷钾配方施肥对土壤全磷含量的影响Fig.3 Effects of NPK fertilization on soil total phosphorus content

3.2.3 对刨花润楠林地土壤全钾含量的影响

各处理的土壤全钾含量未进行施肥前在21.00～24.15 g/kg之间，进行施肥试验后对照组的含量逐渐下降，而施肥处理组的则不断提高（图4）。其中处理5的全钾含量最高，分别比对照组高10.23、14.65 g/kg；其次为处理4，分别为31.98、35.54 g/kg；处理4与处理9之间差异不明显；处理1的最低。

图4 氮磷钾配方施肥对土壤全钾含量的影响Fig.4 Effects of NPK fertilization on soil total potassium content

3.3 对刨花润楠林地土壤微生物生物量的影响

3.3.1 对土壤微生物生物量碳含量的影响

施肥后，各处理间土壤微生物生物量碳含量不同（图5）。2015年9月份，各处理间含量在63.60～73.61mg/kg之间，差异较小，但均高于对照组（49.22 mg/kg）。处理4、处理5、处理6、处理8的含量一直相对较高，其中最高的是处理4（88.36 mg/kg）；其次为处理8（80.85 mg/kg），处理5和处理6之间差异不显著，分别为75.39、69.31 mg/kg；含量较低的仍是处理1、处理3和处理7，与对照组之间没有显著的差异。

表3 氮磷钾对刨花润楠林地土壤微生物生物量碳、氮含量的影响效应分析Tab.3 Effects of N,P and K on C and N contents of the soil microbial biomass

土壤中的微生物生物量碳含量受到氮磷钾的极显著的影响，影响最大是氮肥（表3），最小的是钾肥。不同水平间N2、P3、K2的影响最大。

图5 氮磷钾配方施肥下土壤微生物生物量碳含量的变化Fig.5 Changes of soil microbial biomass carbon content with NPK fertilization

3.3.2 对土壤微生物生物量氮含量的影响

对照组的土壤微生物生物量氮含量均比各施肥处理明显要低，可见施肥能够促进其含量的提高（图6）。其中最高是处理8，在2015年9月和2016年9月的分别为12.57、15.54 mg/kg，其次为处理9和处理6，处理7、处理3和处理1含量较低，且这3个处理组间差异不显著。对照组的含量分别仅为7.96、7.65 mg/kg，显著低于各施肥处理组。

氮磷钾的效应为氮肥显著大于磷肥，钾肥显著低于磷肥（表3）。不同氮肥水平中，N3水平最大，不同磷肥水平中，P2和P3水平较好，不同钾肥水平，低水平的钾肥效应较大。

图6 氮磷钾配方施肥下土壤微生物生物量氮含量的变化Fig.6 Changes of nitrogen content of soil microbial biomass with NPK fertilization

3.4 氮磷钾配方施肥下刨花润楠林地土壤酶活性的变化

3.4.1 对土壤脲酶活性的影响

处理5的土壤脲酶活性最大（图7），在2015年9月和2016年9月分别为0.37、0.73 mg/（g·24h），处理4和处理6的活性大小没有显著差异，处理1、处理3、处理9的活性较低，分别在0.39、0.58 mg/（g·24h）以下，处理1、处理3和处理7的活性在后期时增加幅度较小，仅比之前大0.12～0.1 6 mg/（g·24h）。对照组的活性则有所降低，分别为0.25、0.21 mg/（g·24h）。

不同因素之间，氮肥和磷肥影响效应极显著，钾肥也有显著影响。不然氮素水平间N2极显著大于N3和N1，P2水平极显著高于P3和P1水平，K1和K2显著高于K3水平（表4）。

3.4.2 对土壤酸性磷酸酶活性的影响

各施肥处理的活性均显著大于未施肥对照组（图8）。在2015年9月，各肥料处理间的差异较小，处理T8的活性最大，但与处理6、处理9、处理4、处理3的活性无显著差异。2016年9月时，处理8的活性极显著大于其他各施肥组（P＜0.01），处理5和处理6之间差异不显著，处理1活性最小，仅为0.33 mg/（g·24h），但与CK间差异极显著（P＜0.01）。

图7 氮磷钾配方施肥下土壤脲酶活性的变化Fig.7 Changes of soil urease activity with NPK fertilization

图8 氮磷钾配方施肥下土壤酸性磷酸酶活性的变化Fig.8 Changes of soil acid phosphatase activity with NPK fertilization

表4 氮磷钾对刨花润楠林地土壤酶活性的影响效应分析Tab.4 Effects of N,P and K on the soil enzyme activity

刨花润楠林地的土壤酸性磷酸酶活性受到氮肥、磷肥和钾肥极显著的影响，其中磷肥效应最大，钾肥效应最小（表4）。不同水平中，N2＞N3＞N1，磷肥的3个水平之间存在极显著差异（P＜0.01），P2水平最大，P1水平最小。钾肥不同水平中，K1极显著高于K2和K3水平。

3.4.3 对土壤蔗糖酶活性的影响

施肥极显著的提高土壤中的蔗糖酶活性（图9），2016年时比对照组提高6.21～15.11mg/（g·24h）。不同的处理中活性比较大的为处理5和处理6，处理9、处理8和处理2的活性中等，其余处理的活性相对较低。

氮肥和磷肥对土壤蔗糖酶活性的影响效应极显著，钾肥的影响效应显著，不同氮水平中，N2水平影响效应最大，N1水平最小，土壤中的蔗糖酶活性随着磷水平的上升和钾水平的下降而增大（表4）。

3.5 相关性分析和隶属函数分析

刨花润楠林地土壤的养分含量、微生物生物量碳、氮和土壤酶活性之间有着明显的正相关性（表5）。其中仅脲酶活性和全磷含量、磷酸酶活性和土壤微生物生物量碳之间不显著相关外（P＜0.05），其他各项指标间均相关性显著或极显著。

图9 氮磷钾配方施肥下土壤蔗糖酶活性的变化Fig.9 Changes of soil sucrase activity with NPK fertilization

对氮磷钾配方施肥下刨花润楠幼林土壤指标进行隶属函数分析（表6），各施肥处理的隶属平均值和排名为处理6＞处理5＞处理8＞处理4＞处理9＞处理2＞处理7＞处理3＞处理1。

表5 各指标间相关性分析Tab.5 Correlation analysis of indexes

表6 氮磷钾配方施肥下刨花润楠幼林土壤指标隶属函数分析Tab.6 Analysis of subordinate function of soil indexes with NPK fertilization

4 结论与讨论

本研究的结果显示未施肥对照组土壤的有机质含量、氮磷钾养分含量呈下降趋势，而施肥组的则有所提高且均大于对照，也与众多学者的施肥研究结论一致[12-15]，但是不同的氮磷钾配方对土壤养分肥力的补充存在差异。

土壤微生物量含量的变化可作为研究土壤状况的重要依据[16-17]。土壤酶的活性也可以反映土壤状态和土壤中的动态变化，在评价土壤的肥力状况时可以用土壤酶活性进行量化区分[18]。在本试验中，土壤中微生物生物量碳、氮的含量及土壤酶的活性在施肥后得到明显的提高，与对杨树和桉树林人工林施肥的结果相一致[19-20]。也有学者发现施肥会降低微生物生物量碳、氮的含量[21-22]，这可能与施肥时间的长短、次数、种类或者树种有关。且土壤微生物生物量碳、氮与全氮、土壤有机质含量之间均存在极显著的正相关性[23]。

氮磷钾配方施肥根据不同植物对氮磷钾3种肥料的需求、肥料的肥效以及土壤本身肥力条件三者之间的关系，确定其之间适宜比例和用量以及相应的施肥技术，使养分平衡，达到高效丰产且成本低的施肥目的[24-25]。杨晓静[26]对刺槐（Robinia pseudoacacia）林地进行施肥，发现最优施肥量为N肥100 g、P肥150 g、K肥150 g，陆宁等[27]发现适宜的氮磷钾配比比例为1.00∶0.44∶2.67对厚朴（Magnolia officinalis）植物的产量和品质效果最好。本研究经过隶属函数综合分析，得出氮磷钾配比N2P3K1（即每株N：60 g，P2O5：60 g，K2O：15 g）时对改善土壤养分状况，提高土壤肥力的效果最好。