杉木[Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.]是我国独有的用材树种，具有生长迅速，出材率高，材质好，用途广泛的优点，杉木林产值高出大多树种50%以上^[1]，是我国南方山地营造速生丰产林的重要树种之一。然而有研究表明^[2-3]，多代连载和营造杉木纯林严重剥削地力，导致林地生产力下降。维护和提高土壤肥力有利于实现林木速生、丰产^[4]，在人工杉木林的培育中，对林木施用氮磷钾肥是常见的抚育措施。于钦民^[5]等通过对广西柳州西山林场杉木幼苗进行施肥实验，研究表明氮、磷肥增加了杉木幼林各器官的生物量与氮、磷含量，张建国等^[6]通过施肥验证其不同林龄杉木营养平衡与苗木干物质的分配关系。近年来有些多年生果树^[7-9]在种植中应用袋控施肥技术，发现该施肥方式能有效的控制肥料的释放速率，减少肥料损失。袋控施肥在杉木人工中的研究还比较少，本文采用袋控施肥的方式，对人工杉木林生长及其土壤养分含量的影响进行研究，以期为杉木培育技术提供合理科学的施肥依据。

洋口国有林场位于福建省顺昌县，是武夷山脉东伸支脉，东经117°53′，北纬26°50′，属亚热带季风气候，年平均气温18.5 ℃，历史最高温度40.3 ℃，最低温度-6.8 ℃，年平均降水量1 880 mm，无霜期为280 d左右，海拔100~580 m。土壤为山地红壤，土层深厚，土壤较肥沃。在洋口林场麻溪工区设置杉木试验地，杉木为第2代杉木人工林，试验地坡向为阳坡，坡度20°~25°。

试验地于2009年造林，前身为马尾松人工林采伐迹地，采伐结束后进行全面劈草、清杂和整地，林地采用挖穴、回填清除杂物及表土，树穴规格60 cm×40 cm×40 cm，幼林郁闭前每年进行2次抚育除草。到试验前已经为2年生杉木幼林，林地密度为3 600株·hm^-2，试验地林下植被稀少。试验大区中每个样地面积为15 m×15 m (内设中心区域面积10 m×10 m)，每个小区外另设有2行杉木作为保护行，试验地按袋控、沟施两种施肥方式以及不施肥作为对照共5个处理，每个处理各3次重复，试验小区按随机区组排列，见表 1。施肥方式采用袋控施肥 (将复合肥装入可降解塑料袋，各处理分别在塑料袋表面打6、8、10个孔，孔直径约2 mm)，施肥时袋孔朝上，施肥深度为25 cm；所施肥料养分比例为N:P₂O₅:K₂O=20:10: 10，购于金正大肥料公司，施肥量为1.125 t·hm^-2(袋控施肥用量按小区实际株数称重，每株3袋)，施肥位置设置于每株树木上方树冠的垂直投影处。沟施处理施肥量与袋控施肥量相同，挖沟型为大约长40 cm、宽15 cm、深25 cm，均匀撒在沟内后覆土。2011年12月进行施肥试验前，避开施肥位置且离标准木约1 m处，各小区按“S”型5点挖剖面采集土样，剖面为宽80 cm、深60 cm，取0~20 cm、20~40 cm土层土样，每个剖面取约1 kg，把5点相同土层样品混合均匀后取约1 kg带回室内风干，过筛备用，于2014年12月取样测定其混合土样的养分含量 (表 1)。

土壤养分化学性质测定方法：pH值采用电位法，有机质用硫酸重铬酸钾法，全氮用凯式定氮法，碱解氮用碱式扩散吸收法，全磷用硫酸-高氯酸-钼锑抗比色法，全钾用氢氟酸-高氯酸-火焰光度法，速效钾用乙酸铵浸提-火焰光度法^[20]。

施肥试验前 (2011年)，对各小区进行测株和编号，树高用测高杆、胸径用胸径尺测量。同时，经过3年施肥后 (2014年)，对各小区进行林分调查，计算3 a内树高、胸径的年均增长量并计算林木材积，杉木单株材积计算公式按福建省杉木二元材积方程计算。

V=0.000 058 06D^{1.955 335}H^{0.894 033}

式中： V为单株材积 (m³)、D为胸径 (cm)、H为树高 (m)。

由表 2可知：2011年各处理的树高和胸径以对照CK的最高，D处理次之，B处理和C处理之间无显著差异，A处理最小。但施肥后3年即2014年，各处理树高生长量从大到小依次为处理A、C、D、B和CK，即6.07、5.55、5.32、5.19和4.79 m；年均树高增长量处理A、C、D、B和CK分别为2.02、1.85和1.77、1.73和1.60 m。施肥处理A、C、D、B与CK相比年均增加26.25%、15.63%、10.63%、8.13%。施肥处理A与施肥C、D、B相比其年均树高增加9.19%、14.12%、16.76%。

从表 2中还可以看出，2011—2014年各处理胸径总增产量从大到小顺序为处理A、D、B、C和CK，即6.89、6.84、6.15、6.11和6.01 cm；年均胸径增长量处理A、D、B、C和CK分别为2.30、2.28、2.05、2.04和2.00 cm。施肥处理A、D、B、C与CK相比年均增加10.00%、9.33%、1.67%、1.33%。施肥处理A与施肥D、B、C相比其胸径年均增加0.88%、12.20%、12.75%。

图 1为2011—2014年施肥处理后杉木的蓄积增长量，各施肥处理蓄积量增长量比CK高0.36%~19.14%，其中以A处理最高，为98.16 m³·hm^-2，B处理次之，CK和C、D处理之间相差不大。从表 2和图 1综合分析可以看出，施肥处理A (即袋控6孔) 的养分释放速度更适合杉木树高生长需求，最有利于杉木林的树高、胸径生长。

	图 1 2011—2014年各处理杉木蓄积量的增长量 Fig. 1 Volume growth of C. lanceolata from 2011 to 2014
图选项

由图 2可知：2014年各施肥处理0~20 cm的土壤pH值比CK提高0.06~0.15，其中以A处理最高 (4.64)；20~40 cm土壤中，C处理比CK低0.01，其余处理比CK提高0.04~0.06。由此可见，对杉木林施肥，总体提高了土壤pH值。从施肥方式上分析，除C处理pH值低于D处理，A、B处理0~20 cm和20~40 cm的pH值均高于D处理；从打孔数量上分析，在3种袋控施肥方式中，A (6孔) 处理在0~20 cm和20~40 cm两个土层的pH值均最高，B (8孔) 处理次之，C (10孔) 处理最小。

	图 2 不同处理2014年土壤pH值 Fig. 2 Different treatments of soil pH value in 2014
图选项

各施肥处理0~20 cm的土壤有机质含量比CK提高32.89%~34.60%(图 3)，其中以B处理最高 (37.77 g·kg)；各施肥处理20~40 cm土壤有机质含量比CK提高8.37%~15.26%，其中以A处理最高 (25.75 g·kg)。由此可见，对杉木林地施肥，提高了土壤有机质含量。从施肥方式上分析，A、B和C处理0~20 cm和20~40 cm的土壤有机质均高于D处理；从带孔数量上分析，在0~20 cm土层，B处理土壤有机质含量最高，C处理次之，A处理最少，在20~40 cm土层，A处理最高，B处理次之，C处理最少。

	图 3 不同处理2014年土壤有机质含量 Fig. 3 Soil organic matter content of different treatments in 2014
图选项

相比其他3个施肥处理，C处理树高和胸径的增长量均较低，表明其生长相对较慢，原因可能是这个处理的杉木在生长过程中的凋落物量较少，对缓解土壤酸化作用也最小，相反A处理土壤受凋落物分解影响最大，故其pH值最高。在0~20 cm和20~40 cm土层内，4种处理土壤有机质含量均相差不大，这是由于增加的有机质都基本来源于凋落物的积累，而由表 3可知，4种处理的树高和胸径在数值上相差不大，这表明4种施肥处理的杉木在生长速度上没有显著的差别，凋落物积累量相差不大，导致有机质的积累量近似^[12]。

2014年各处理土壤全氮在0~20 cm土层，均较试验前有所提高 (表 3)，B处理最高，与其余处理差异显著，A处理次之，C、D和CK处理之间无显著差异，各施肥处理比CK提高0.05~0.25 g·kg。20~40 cm土层，各处理土壤全氮含量亦较试验前有所提高，A处理最高，与其余处理差异显著，B、C和D处理之间无显著差异，各施肥处理比CK提高0.15~0.37 g·kg^-1(P＜0.05)。土壤全磷在0~20 cm土层，以A处理土壤全磷含量最高，与CK、B和D处理差异显著，C处理含量次之，各施肥处理比CK提高0.01~0.13 g·kg^-1。在20~40 cm土层，各处理土壤全磷含量均比试验前有所提高，其中以B处理最高，与其余处理差异显著，A处理次之，只有A和B处理土壤全磷含量分别比CK提高0.04、0.14 g·kg^-1，C和D处理分别比CK低0.01、0.09 g·kg^-1。土壤全钾在0~20 cm土层，A、B和C处理间无显著差异，各施肥处理均比CK显著提高0.45~1.17 g·kg^-1(P＜0.05)；在20~40 cm土层，各处理土壤全钾含量均比试验前有所提高，其中以B处理最高，A处理次之，其余处理间无显著差异，施肥处理中除D处理，均比CK提高0.03~1.57 g·kg^-1。

从施肥方式上分析，在0~20 cm和20~40 cm的土层，总体上有袋控施肥处理 (A、B和C) 土壤全氮、全磷和全钾含量高于常规施肥处理 (D处理)。从打孔数量上分析，在0~20 cm土层，土壤全氮含量以8孔 (B处理) 施肥方式最高，土壤全磷和全钾以6孔 (A处理) 施肥方式最高。在20~40 cm土层，土壤全氮含量以6孔 (A处理) 施肥方式最高，土壤全磷和全钾以8孔 (B处理) 施肥方式最，A处理与其相差不大。

2014年各处理土壤碱解氮含量在0~20 cm土层均较试验前增加 (表 3)，其中以D处理最高，A处理次之，各施肥处理均比CK提高9.42%~18.84%；在20~40 cm土层，各处理土壤碱解的含量均较试验前增加，其中以C处理最高，A处理次之，各施肥处理比CK提高1.32%~13.82%。各处理土壤速效钾在0~20 cm土层含量均比试验前降低，各处理间差异显著，其中以A处理最高，B处理次之，A和B处理分别比CK提高5.67%和3.95%(P＜0.05)，C和D处理分别比CK降低11.07%和9.91%(P＜0.05)。在20~40 cm土层，除C处理, 其余处理土壤速效钾含量均比试验前增加，其中以A处理最高，C处理比CK降低4.32%，其余处理比CK提高9.30%~12.52%(P＜0.05)。

从施肥方式上分析，在0~20 cm土层总体有袋控施肥 (A、B和C处理) 土壤碱解氮含量低于常规施肥处理 (D处理)，袋控施肥 (A、B和C处理) 土壤速效钾含量高于常规施肥处理 (D处理)；在20~40 cm土层总体有常规施肥处理土壤碱解氮含量高于袋控施肥处理，而常规施肥处理土壤速效钾含量明显高于C处理，与A和B处理相差不大。从打孔数量上分析，在0~20 cm和20~40 cm均有A处理的土壤碱解氮和速效钾含量最高。

对杉木施肥3 a后，各施肥处理中以A处理 (6孔袋控施肥处理) 杉木树高、胸径和蓄积量增长量最高，分别比D处理 (常规施肥处理) 提高0.24%、2.87%和7.82%。A处理的树高、胸径以及蓄积量增长均最高，其余施肥处理的蓄积量增长也高于CK处理，这表明施肥能促进杉木生长，这与前人的研究结果一致^[13-15]。D处理是林地常规施肥研究的施肥方式，而A、B和C处理的蓄积量增长量均高于D处理，这表明相比常规施肥方式，袋控施肥在一定程度上对杉木生长有促进作用。彭福田等^[8]和丁霄等^[9]的研究表明，常规施肥方式会导致短期内土壤有效养分水平过高，植株不能充分吸收，大部分有效养分随雨水淋溶或被土壤固定，而袋控施肥方式肥料养分释放缓慢而稳定，作物能持续有效的吸收养分，因而提高了作物产量，本研究结果与其相似。从施肥方式上分析，A、B和C处理分别为6、8和10孔的袋控处理，试验结果表明，B和C处理的蓄积量增长量与D处理 (常规施肥方式) 相差不大，可能是由于8孔和10孔的处理养分释放速度较快，在三年试验中总的养分释放量与D处理无较大的差异；从打孔数量上分析，A处理 (6孔) 对杉木蓄积量增长效果最好，6孔的袋控方式的养分释放速率可能更符合3 a跨度内杉木对养分的需求。杉木的根系发达，其对养分的需求基本能从土壤中获得，人工施肥的目的是为了保证温度、雨水等变化引起土壤有效养分缺乏的情况下能供应杉木生长需肥，特别是南方山地红壤有效磷素和有效钾含量偏低^[14]，6孔袋控的A处理释放养分能保证杉木在较长的时期内有持续有效磷素和钾素的供应。

土壤pH值的大小对植物生长、土壤生物活动和土壤物质的转化与循环有重要的影响^[10]。土壤有机质影响并制约土壤性质，提高土壤有机质含量可以促进团聚体的形成并保持其稳定性，从而改善土壤肥力，促进林木的生长发育。本研究0~20 cm和20~40 cm土层土壤pH值均以A处理最高 (4.6)，施用化肥^[16]以及酸沉降^[17]的共同作用会加剧土壤酸化，但本试验中各处理两个土层的土壤pH值均较试验前升高，这是由于杉木凋落物的分解对土壤酸化有一定的缓解作用^[8]。各处理随着土层的加深，土壤pH值增加，这与衣晓丹等^[12]研究一致。凋落物以及动物和微生物残体分解是土壤有机质的重要来源，而不合理的营林措施对土壤有机质的含量有重要影响^[11]。0~20 cm土壤有机质以B处理最高 (37.77 g·kg^-1)，20~40cm土壤有机质以A处理最高 (25.75 g·kg^-1)。

施肥3 a后土壤全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾含量总体上以A处理最高，除0~20 cm速效钾含量，均比试验前增加。总体上施肥提高了林地土壤的全氮、全磷、全钾、碱解氮和速效钾含量，这与先前的研究一致^[19]。各施肥处理土壤养分含量的提高与施肥密切相关，同时，施肥导致的杉木生长加快，凋落物积累增多，凋落物的分解也能增加土壤养分，特别是pH值的升高，增加了土壤养分的有效性^[18]，0~20 cm速效钾含量的较试验前降低，是由于钾素的移动性强，随雨水淋溶流失较多。在0~20 cm和20~40 cm土层内，袋控施肥方式的全氮、全磷、全钾和速效钾含量总体上高于常规施肥处理，这是由于袋控施肥方式养分释放速度慢，能够持续为土壤供应养分，这与彭福田等^[8]在枣树上的研究相似，而0~20 cm土层的土壤碱解氮含量表现为常规施肥处理与袋控处理相差不大。总体上，施肥3 a后A处理的土壤养分含量较高，这与A处理孔数最少，释放最慢有关。综上所述，袋控施肥相比常规施肥在提高杉木生长量和对林地的培肥效果优于常规施肥，其中又以A处理效果最好。