不同林龄桉树人工林土壤团聚体有机磷组分分布特征_吴秦展.pdf

桉树科技 2023,40(2):59-65 EUCALYPT SCIENCE&TECHNOLOGY _ 基金项目：广西国有大桂山林场桉树人工林地力维持策略研究(202200100)；广西壮族自治区林业局桂东北桉树中大径材培育关键 技术研究与示范(桂林科研2022ZC第 15 号)作者简介：吴秦展(1982 )，男，本科，工程师，从事森林培育研究。E-mail:*通信作者：黄镇(1976 )，男，本科，工程师，从事森林培育研究。E-mail: DOI:10.13987/ki.askj.2023.02.009 不同林龄桉树人工林土壤 团聚体有机磷组分分布特征 吴秦展1，刘江华1，李梁华1，何仕川1，黄镇1*，张喆2(1.广西国有大桂山林场，广西 贺州 542899；2.广西大学林学院，广西 南宁 530004)摘要：为探索桉树人工林土壤有机磷组分在团聚体中的分布规律及在桉树生长过程中土壤有机磷组分的变化规律，文章以大桂山林场为研究区域，选择 1、2、4 年生桉树人工林土壤以及邻近撂荒地土壤(CK)为研究对象，采集 0 20 cm 土层土壤，通过湿筛法将其分为2 mm、1 2 mm、0.25 1 mm 和2 mm粒径团聚体中较高且差异显著，高稳性有机磷(HSOP)含量在2 mm粒径团聚体为主，从而使土壤有机磷储量在2 mm 粒径团聚体中最高。在桉树人工林培育过程中，应重视土壤2 mm粒径团聚体的保护，以维持土壤团聚体的稳定和土壤有机磷的储存。关键词：桉树人工林；土壤团聚体；有机磷组分 中图分类号：S714.8 文献标志码：A Distribution of Soil Aggregates-related Organic Phosphorus Fractions in Eucalypt Plantations at Different Stand Ages WU Qinzhan1,LIU Jianghua1,LI Lianghua1,HE Shichuan1,HUANG Zhen1*,ZHANG Zhe2(1 Guangxi State-owned Daguishan Forest Farm,Hezhou 542899,Guangxi,China;2 College of Forestry,Guangxi University,Nanning 530004,Guangxi,China)Abstract:In this study,the Daguishan Forest Farm was selected as the research area for investigating soils of 1-,2-and 4-year-old eucalypt plantations and those of adjacent abandoned land(CK).The surface undisturbed soil samples(020 cm)were collected and divided into 2 mm,12 mm,0.251 mm and 2 mm aggregates,the content of high stable organic phosphorus(HSOP)was higher in the 2 mm aggregates,so that soil organic phosphorus storage was highest in the 2 mm aggregates.Therefore,in order to maintain the stability of soil ag-gregates and the storage of soil organic phosphorus,the protection of soil aggregates with 2 mm size should be empha-sized during the cultivation of eucalypt plantations.Key words:eucalypt plantation;soil aggregates;organic phosphorus fractions 60 桉树科技 第 40 卷 桉树(Eucalyptus spp.)作为广西三大造林树种之一，在区域生态及经济效益方面起着重要作用1。20世纪 50 年代起，广西大桂山林场凭借地理优势逐渐开展了桉树人工林培育。然而，以追求生产力为目标的多年纯林连栽，使桉树人工林面临着土壤磷素有效性低等突出问题2，导致其产量和品质严重下降。磷素在土壤中易固定、难迁移，是桉树生长的主要限制元素之一1-2。相关研究表明，只有部分溶于土壤溶液的无机磷能被植物直接吸收3。但也有研究发现，部分溶于水的有机磷也能被植物同化利用4。目前，关于磷素在土壤生态系统中循环的研究集中在无机磷和有机磷总量变化方面，而针对不同磷组分，尤其是有机磷组分却鲜见报道。因此，研究土壤有机磷组分在桉树生长过程中的变化规律，可为提升桉树人工林土壤磷素有效性提供理论基础。土壤团聚体作为土壤结构的基本单元，是土壤营养物质循环和能量流动的主要场所。根据形成机制与胶结物质的不同，土壤团聚体可划分为大团聚体(0.25 mm)和微团聚体(2、1 2、0.25 1、2、1 2、0.25 1、2、1 2、0.25 1 和2、1 2、0.25 1 和0.25 mm 粒径团聚体中分别为 4.75、4.47、5.04和 6.38 mg kg1(表 2)，其中2、1 2、0.25 1 和2、1 2、0.25 1和2 mm 粒径团聚体中土壤 MSOP 含量显著高于其余粒径。不同林龄桉树人工林全土 MSOP 含量均显著高于 CK，且 2 年生的桉树人工林显著高于 1 年生和 4 年生。各处理土壤HSOP含量平均值在2、1 2、0.25 1和0.25 mm粒径团聚体中分别为23.03、18.18、15.62和 25.82 mg kg1(表 2)，其中2 mm 最大，2 mm 粒径团聚体对总有机磷储量的贡献率最高，为 26%54%；其次是2 1 2 0.25 1 0.25 CK 70.53 4.00c 50.57 15.74c 121.24 8.88c 107.67 4.06b 52.87 7.95d 1 年生 1-year-old 237.30 12.88a 270.17 45.46a 163.86 35.40ab 117.84 8.62b 263.05 27.50a 2 年生 2-year-old 108.42 6.38b 54.73 6.63c 215.12 8.85a 255.84 8.47a 182.02 14.37b 4 年生 4-year-old 127.48 22.17b 130.52 36.84b 134.32 18.73c 99.90 5.99b 105.08 22.81c 均值 Mean 126.50A 158.64A 145.31A 150.76A 1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05)。Different lowercase letters in the same column indicate significant differences among treatments(P0.05).表 2 不同林龄桉树人工林土壤团聚体有机磷组分含量分布特征1)Table 2 Distribution of soil aggregates-related organic P fraction contents in eucalypt plantations at different stand ages mg kg1 指标 Item 处理 Treatment 全土 Bulk soil 团聚体粒径/mm Aggregate size 2 1 2 0.25 1 0.25 LOP CK 3.47 0.04d 2.91 0.03c 2.61 0.22b 3.32 0.34c 4.99 0.15d 1 年生1-year-old 6.93 0.50a 7.19 0.79a 5.38 0.99a 6.04 0.03a 7.73 0.40a 2 年生2-year-old 4.64 0.07c 4.07 0.25b 4.44 0.12a 4.64 0.32b 7.02 0.28b 4 年生4-year-old 5.35 0.12b 4.81 0.08b 5.46 0.40a 6.17 0.22a 5.8 0.030c 平均值 Mean 4.75BC 4.47C 5.04B 6.38A MLOP CK 29.9 2.02c 23.59 1.58c 31.22 2.77c 32.45 6.32c 39.08 1.19c 1 年生1-year-old 168.36 18.18a 192.28 22.78a 142.30 37.57a 144.01 23.73a 141.55 2.38a 2 年生2-year-old 79.39 1.07b 69.16 0.71b 107.10 9.57ab 96.31 3.19b 83.38 4.24b 4 年生4-year-old 60.42 6.64b 49.65 11.07bc 62.92 1.58bc 43.74 1.58c 76.68 4.75b 平均值 Mean 83.67A 85.88A 79.13A 85.17A MSOP CK 19.02 0.77c 17.99 0.18b 20.97 0.45b 13.11 2.63c 21.09 2.09b 1 年生1-year-old 40.94 0.82b 47.80 6.15a 26.32 8.33b 33.01 0.63b 38.98 3.71a 2 年生2-year-old 45.29 0.29a 51.17 2.35a 46.17 6.24a 46.62 4.44a 21.52 1.03b 4 年生4-year-old 40.70 2.39b 51.01 1.72a 34.14 2.44ab 28.73 4.98b 33.63 4.88a 平均值 Mean 41.99A 31.90B 30.37B 28.80B HSOP CK 9.28 0.58c 9.89 1.27b 6.82 0.83c 7.27 1.47c 14.42 0.95d 1 年生1-year-old 18.14 2.31b 16.62 3.39b 11.05 2.38c 8.44 0.82c 29.03 0.58b 2 年生2-year-old 19.65 0.90b 18.75 0.79b 22.05 0.22b 19.43 1.57b 20.75 3.02c 4 年生4-year-old 40.41 6.86a 46.88 17.6a 32.78 4.00a 27.34 2.36a 39.08 0.87a 平均值 Mean 23.03B 18.18BC 15.62C 25.82A 1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05)；均值数据后不同大写字母表示处理间差异显著(P0.05)。Different lowercase letters in the same column and different uppercase letters in mean value indicate significant differences among treatments respectively(P2 1 2 0.25 1 0.25 CK 18.35 1.34c 6.07 1.21c 5.33 1.01c 2.01 0.27b 4.93 0.98c 1 年生 1-year-old 66.96 2.03a 35.89 2.68a 7.68 1.34a 1.57 0.39b 21.83 3.61a 2 年生 2-year-old 33.15 1.24b 8.48 1.25bc 8.75 0.98a 4.48 1.24a 11.45 2.47b 4 年生 4-year-old 32.92 3.18b 14.01 3.01b 5.91 2.12b 1.88 0.07b 11.12 2.58b 平均值 Mean 16.11A 6.92C 2.48D 12.33B 1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05)；均值数据后不同大写字母表示处理间差异显著(P0.05)。Different lowercase letters in the same column and different uppercase letters in mean value indicate significant differences among treatments respectively(P2 mm最大，2 mm 粒径团聚体对有机磷组分储量的贡献率最高，为 31%66%；其次是2 1 2 0.25 1 0.25 LOP CK 0.99 0.06d 0.35 0.03c 0.11 0.01c 0.06 0.01c 0.47 0.11b 1 年生 1-year-old 1.93 0.36a 0.96 0.14a 0.25 0.02a 0.08 0.02b 0.64 0.13a 2 年生 2-year-old 1.33 0.38c 0.63 0.13b 0.18 0.01b 0.08 0.01b 0.44 0.09b 4 年生 4-year-old 1.49 0.21b 0.52 0.05b 0.24 0.03a 0.12 0.03a 0.61 0.08a 平均值 Mean 0.61A 0.20C 0.08D 0.54B MLOP CK 8.46 1.57c 2.83 0.45c 1.37 0.47c 0.60 0.03b 3.65 0.78c 1 年生 1-year-old 45.87 4.68a 25.54 3.64a 6.67 1.25a 1.92 0.48a 11.74 3.65a 2 年生 2-year-old 22.00 3.69b 10.72 2.78b 4.36 1.33b 1.69 0.67a 5.24 1.47c 4 年生 4-year-old 17.04 2.04b 5.33 1.12c 2.77 0.79bc 0.82 0.54b 8.11 2.31b 平均值 Mean 11.10A 3.79C 1.26D 7.19B MSOP CK 5.29 1.26c 2.16 0.48c 0.92 0.11d 0.24 0.03c 1.97 0.14b 1 年生 1-year-old 11.26 2.13b 6.35 0.51b 1.23 0.21c 0.44 0.08b 3.23 0.21a 2 年生 2-year-old 11.97 2.05a 7.93 1.22a 1.88 0.19a 0.82 0.05a 1.35 0.13c 4 年生 4-year-old 11.08 2.61b 5.48 0.78b 1.50 0.20b 0.54 0.06b 3.56 0.37a 平均值 Mean 5.48A 1.38C 0.51D 2.53B HSOP CK 2.97 0.46b 1.19 0.31b 0.30 0.03c 0.14 0.03c 1.35 0.12c 1 年生 1-year-old 5.25 0.51b 2.21 0.48b 0.52 0.04c 0.11 0.01c 2.41 0.08b 2 年生 2-year-old 5.45 0.58b 2.90 0.53ab 0.90 0.11b 0.34 0.03b 1.31 0.13c 4 年生 4-year-old 11.13 1.37a 5.03 1.12a 1.44 0.89a 0.51 0.08a 4.14 0.21a 平均值 Mean 2.83A 0.79C 0.28C 2.30B 1)同列数据后不同小写字母表示处理间差异显著(P0.05)；均值数据后不同大写字母表示处理间差异显著(P0.05)。Different lowercase letters in the same column and different uppercase letters in mean value indicate significant differences among treatments respectively(P0.05).64 桉树科技 第 40 卷 3 讨论 本研究不同林龄桉树人工林土壤有机磷组分含量在各粒径团聚体中分布不均匀。LOP 含量在0.25 mm粒径团聚体中较高且差异显著，这可能与土壤黏粒含量有关10。土壤黏粒是土壤显示表面活性的主要固相部分，其表面带有电荷可吸附土壤磷素，同时土壤黏粒表面的官能团可通过络合反应影响土壤氧化物对磷的吸附10。根据 WANG 等11的研究，不同粒径团聚体中黏粒含量不同，这些黏粒会吸附土壤中的磷素并由此导致各粒径团聚体中磷含量的异质性。有研究认为，LOP 是较易被植物利用的有机磷组分之一，说明2 mm粒径团聚体中较高，而 HSOP 含量则在2 mm 粒径团聚体，其次是2 mm 粒径团聚体中较高且差异显著，HSOP 含量在2 mm 粒径团聚体为主，从而使土壤有机磷储量在2 mm 粒径团聚体中最高。因此，在桉树人工林培育过程中，应重视土壤2 mm粒径团聚体的保护，以维持土壤团聚体的稳定和土壤有机磷的储存。参考文献 1 樊后保,袁颖红,廖迎春,等.闽南山区连续年龄序列桉树人工林土壤养分动态J.应用与环境生物学报,2009,15(6):756-760.2 吴秦展,彭良富,莫柳萍,等.桉树人工林种植初期土壤团聚体磷素有效性变化特征J.桉树科技,2023,40(1):8-14.3 吴雯,郑子成,李廷轩,等.退耕植茶地土壤团聚体及其无机磷组分分布特征J.应用生态学报,2016,27(10):3264-3272.4 吴雯,郑子成,李廷轩.退耕植茶地土壤团聚体中有机磷组分分布特征J.山地学报,2017,35(4):459-468.5 SIX J,BOSSUYT H,DEGRYZE S,et al.A history of re-search on the link between(micro)aggregates,soil biota,and 第 2 期 吴秦展，等：不同林龄桉树人工林土壤团聚体有机磷组分分布特征 65 soil organic matter dynamicsJ.Soil and Tillage Research,2004,79:7-31.6 韩馥,王百群,张尚鹏,等.子午岭植被对土壤团聚体及磷素分布的驱动作用J.水土保持研究,2019,26(5):118-122.7 彭新华,张斌,赵其国.红壤侵蚀裸地植被恢复及土壤有机碳对团聚体稳定性的影响J.生态学报,2003,23(10):2176-2183.8 BOWMAN R,COLE C.An exploratory method for fraction of organic phosphorus from grassland soilsJ.Soil Science,1978,125:95-101.9 宋莉群,王义东,李冬初,等.长期退耕对红壤团聚体碳氮磷生态化学计量特征的影响J.生态学杂志,2019,38(6):1707-1715.10 王艳玲,章永辉,何园球.红壤基质组分对磷吸持指数的影响J.土壤学报,2012,49(3):552-559.11 WANG S,ZHANG Z,YE S.Response of soil fertility char-acteristics in water-stable aggregates to tea cultivation age in hilly region of southern Guangxi,ChinaJ.Catena,2020,191:104578.12 徐浩成.固氮树种对南亚热带人工林土壤团聚体有机磷组分及其转化的影响D.南宁:广西大学,2021.13 王晟强,郑子成,李廷轩.植茶年限对土壤团聚体氮、磷、钾含量变化的影响J.植物营养与肥料学报,2013,19(6):1393-1402.14 罗原骏,黄来明,袁大刚.基于31P NMR 的自然成土过程中有机磷组分演变特征及影响因素研究进展J.土壤学报,2023,60(1):23-38.15 谢学俭,陈晶中,汤莉莉,等.三种水稻土对磷的吸附解吸特性J.土壤通报,2008,39(3):597-601.16 刘彦伶,李渝,张萌等.长期不同施肥对黄壤磷素吸附解吸特性的影响J.植物营养与肥料学报,2021,27(3):450-459.17 李海瑜,杨振景,王树力.水曲柳人工林与天然林间土壤磷吸附解吸特性差异J.东北林业大学学报,2021,49(3):93-98.18 高照琴,白军红,温晓君,等.珠江河口不同类型湿地土壤有机磷矿化过程及其影响因素研究J.北京师范大学学报,2018,54(1):131-136.19 于星辰,刘倩,李春杰等.根际过程和高底物浓度促进黑土有机磷矿化J.土壤学报,2019,56(4):953-963.20 陈立新,姜一,步凡,等.有机酸对温带典型森林土壤有机磷含量与矿化的影响J.北京林业大学学报,2014,36(3):75-82.