基于立地条件的黄河下游刺槐林施肥效应

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刺槐(Robinia pseudoacacia L.)是我国重要的速生用材树种,作为用材林经济效益显著。目前我国黄河下游地区土壤盐渍化程度非常高,生态环境脆弱,人工林地力衰退现象严重,而刺槐因其具有耐干旱瘠薄,更新萌芽能力强,生长迅速,保持水土性能良好等特点成为该地区速生丰产用材林的先锋树种,营造固氮树种刺槐可极大的改善土壤环境。因此,阐明施肥对黄河下游盐碱地刺槐人工林的生长发育规律以及林木和土壤环境之间的相互关系,总结出不同立地条件下刺槐林分生长与土壤特性相互作用的主要限制因素,是营造刺槐速生丰产林的一个重要研究课题。基于此,本研究以2a生皖刺一号刺槐人工纯林为研究对象,分别在盐碱地和非盐碱地进行正交试验,采用4因素4水平的正交设计,以不施肥作空白组(CK),旨在探讨无机肥和有机肥混施对两地刺槐林分的生长状况和生理特性、土壤理化性质、土壤酶活性以及土壤微生物功能多样性的影响,并综合试验结果筛选出最适宜实际生产的施肥组合,建立黄河下游刺槐人工林的平衡施肥模型。主要研究结果如下:(1)本次试验中,两块试验地的最优施肥水平有所不同,盐碱地为:N125g、P145g、K85g、FA55g;非盐碱地为:N175g、P145g、K185g、FA55g。非盐碱地土壤相对肥沃,对营养物质的需求并不大,过量施肥可能会对植株生长发育产生负面作用。施肥对于刺槐树木个体的生长有显著的促进作用,尤其是N有利于刺槐树高和生物量的增长,P对于刺槐叶面积的增加效果显著,单施肥对于土壤肥力的提高作用不明显。(2)施肥更能够改变盐碱地刺槐树木个体生理特性和营养物质的再分配机制。N、P在植株体内更为稀缺,N、P的高施肥水平和K的低施肥水平,更能够促进刺槐植株体内营养元素的积累,而林木体内的生理代谢活动旺盛,相应的生长发育能力也会提高,同时林木的生理指标也能在一定程度上指示其生长环境的条件。(3)在盐碱地上,N对刺槐树木个体叶绿素含量、净光合速率、气孔导度的影响最大,K对胞间CO2浓度的影响最大,当土壤中养分含量较低时,适量的有机肥更能有效促进根系活力提升,但当施肥量增加到一定程度,根系活力指数不再增加,林木生长也趋于稳定;对于非盐碱地,N对刺槐叶绿素含量、净光合速率和根系活力影响最大,N肥在提高了全氮含量的同时,也提高了植物的光合速率,而过量施肥对林木的生长无益。(4)施肥能够显著促进盐胁迫下林地土壤环境的改善。土壤理化性质对P更为敏感,适当施加P肥能有效改良土壤,而N、K肥的施用并没有对土壤理化性质产生较大影响,土壤酶活性更依赖N、P在土壤中的质量分数。(5)有机肥能显著影响土壤微生物的数量,土壤酶与土壤微生物之间有密切的关系,无机肥和有机肥配合施用可明显提高土壤微生物数量,有效改善土壤环境。(6)黄腐酸对于刺槐树木个体根系的发生与表达和土壤微生物数量影响非常显著,尤其是在盐碱地上的表达效果更好。而施肥对盐碱地刺槐树木个体生理特性和生长状况表现出负相关现象。
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