多代桉树人工林生物量与氮磷钾养分存留量的变化

来源 :中南林业科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong542
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桉树因具有生长迅速、轮伐期短、萌芽更新能力强等优点在我国南方被广泛引种栽培。桉树人工林具有高投入高产出的特点,在获得较高经济效益的同时,其生物量变化趋势以及多代经营林地其养分盈余与否、系统是否可持续尚不清楚,且在连续高强度的经营模式下造成林地土壤质量产生怎样的变化尚未可知。本文以广西桉树主产区四个不同代次桉树人工林为研究对象,探究当前经营模式下多代连栽桉树人工林的养分平衡状态及其生物量的变化趋势。在四个不同代次桉树人工林设置36个标准地,基于样地调查建立生物量回归模型估算桉树人工林生物量,通过计算氮磷钾的养分存留量获知其养分平衡状态,运用主成分分析法、林地综合评分法和聚类分析法划分林地土壤质量等级进而研究多代连栽桉树林地土壤质量的变化,拟为桉树人工林养分管理提供理论依据。主要研究结论如下:(1)多代桉树人工林生物量总体呈下降趋势,各代生物量之间具有显著性差异(p<0.05)。一代林至四代林生物量分别为:125.1t·ha-1、151.11t·ha-1、107.71t·ha-1、116.22t·ha-1。一代林至二代林生物量上升可能的原因一是林地土壤质量变好,二是此时桉树的萌芽更新能力较强。二代林至三代林生物量下降也许是由于桉树萌芽更新能力变差、林地地力衰退供肥能力不足导致的。四代林相较三代林生物量略有上升或许是四代林重新植苗的缘故,但四代林生物量显著低于一代林。(2)桉树人工林各器官养分含量的变化与桉树生物量的变化趋势基本一致,总体呈现先上升后下降的趋势。多代连栽后桉树中大量元素养分含量降低,暗示桉树林地土壤养分减少、质量变差从而导致生物量下降。除了锰随代次增加呈现下降趋势外,铁、铜、锌和硼随代次增加总体上展现上升趋势,表明越来越多的微量元素富集至桉树人工林中。(3)在忽略大气氮沉降、地表径流损失、土壤微生物固氮和元素挥发等难以控制的变量前提下,综合考虑施肥量与上代桉树人工林的养分存留量,研究发现氮的养分输入量随代次呈现下降趋势,三代林时养分输入不足,且四代林的养分输入量降到-351.57kg·ha-1。磷的养分输入量随代次变化表现出先上升后下降再上升的趋势,其中二代林的养分输入量最高,其值为:105.34kg·ha-1。钾的养分输入量随代次增加呈现逐代上升的趋势,磷与钾的养分输入充足。在全树利用条件下,各代桉树人工林养分输出量除磷外,氮与钾在不同代次间存在显著性差异(p<0.05),二代林的氮、磷、钾养分输出量显著高于其他代次,其值分别为:1020.26kg·ha-1、116.64kg·ha-1、244.24kg·ha-1。(4)桉树人工林中氮、磷、钾的养分存留量在各代次间具有显著差异(p<0.05),氮和磷处于养分亏缺的不平衡状态。氮的养分亏缺表现出逐代上升的趋势,磷的养分存留量随代次增加总体上表现出下降的趋势,钾的养分存留量随代次增加呈现上升的趋势,这表明多代连栽经营模式下的桉树人工林导致林地被携出大量氮和磷。(5)通过主成分分析,筛选出的影响林地土壤质量等级主要因子有海拔、坡位、土壤有机质、土壤全钾、土壤速效钾、土壤有效磷。林地等级随代次增加呈现先上升后下降的趋势,一代林至二代林土壤质量等级上升,二代林至四代林土壤质量等级下降。连栽桉树人工林土壤质量等级降低表明当前高强度、大面积单一种植的经营模式使得林地土壤肥力质量变差,供肥能力减弱,同时桉树人工林生物量减少也表明连栽的经营模式并不可持续。(6)土壤物理性质除土壤容重、毛管孔隙度外,在不同代次桉树人工林之间均具有显著差异(p<0.05),土壤含水率以及田间持水量均随代次增长呈现下降趋势,土壤容重连栽后增大,这表明林地土壤长时间种植桉树后保水蓄水能力变差、土壤板结。多代桉树人工林土壤化学性质均具有显著相关性(p<0.05)。其中土壤pH值在四代林显著高于其他代次,其值为4.27;此外,有机质逐代下降,从一代林的64.58g·kg-1下降至四代林的34.69g·kg-1;全氮表现出逐代下降的趋势,其中一代林显著高于其他代次;土壤全磷、全钾具有极显著差异(;p<0.05),全磷在一代林显著低于其他代次,全钾在二代林时显著高于其他代次;土壤有效钾和速效磷总体表现出下降趋势,速效钾在一代林时显著高于其他代次,值为56.92mg·kg-1,二代林的有效磷相较其余代次其含量最高。总体而言多代连栽桉树造成林地土壤的养分含量减少,水土保持能力变差。综上所述,桉树人工林在当前多代连栽、高强度、大面积单一种植的经营模式下,桉树人工林的生物量随代次增加下降,生态系统中氮与磷处于养分亏缺的不平衡状态,林地土壤质量出现变差趋势,土壤中养分含量降低,表明当前高强度的经营模式可持续性较差。
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