楊 濤，劉雅娟，劉喜東，李劍＊，宋江湖

（1.陜西省治沙研究所；2.榆林市林業(yè)工作站，陜西榆林 719000）

土壤是一個(gè)由生物及非生物組成的復(fù)雜綜合體，有集散、轉(zhuǎn)化、傳遞物質(zhì)和能量的作用，其綜合功能作用稱為肥力［1］。土壤的分異導(dǎo)致植被的變化，植被的發(fā)展變化又影響著土壤的發(fā)育，土壤肥力是土壤物理、化學(xué)和生物等特性綜合作用的結(jié)果，是土壤的本質(zhì)和主要屬性，反映了土壤為植物提供生長發(fā)育條件的能力［2］，也可以揭示已有土地的利用效果。

傳統(tǒng)耕作制度對土壤肥力的影響，國內(nèi)外學(xué)者先后進(jìn)行了大量系統(tǒng)研究，普遍認(rèn)為種植制度和土壤管理，能直接或間接地影響到土壤養(yǎng)分平衡。但對近年來廣泛推行的退耕地林農(nóng)間作模式，與傳統(tǒng)耕作制度在土壤分層利用、作物間爭肥、影響土壤肥力平衡等方面的差異研究不多［3］，為此，我們進(jìn)行了傳統(tǒng)耕作制度與退耕地林農(nóng)間作對土壤肥力影響比較研究，以期為評判林農(nóng)復(fù)合模式應(yīng)用效果和前景提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

在退耕還林較為集中且具代表性的陜西省榆林市米脂縣西北農(nóng)林科技大學(xué)黃土高原研究所、榆林市榆陽區(qū)、延安市安塞縣、延安市寶塔區(qū)，甘肅省慶陽市西峰區(qū)分別選擇1個(gè)研究點(diǎn)，在每個(gè)研究點(diǎn)按就近、立地條件和（退耕前）土壤肥力一致的原則，分別設(shè)置農(nóng)田傳統(tǒng)耕作樣地1 個(gè)（對照）、退耕地林農(nóng)間作樣地2個(gè)（山杏—檸條人工林樣地和刺槐—沙棘人工林樣地各1個(gè)），每樣地面積都超過666.7㎡。退耕林地林上層未郁閉，栽植2～3a。農(nóng)田種植和退耕林地間作的作物都為馬鈴薯，種植技術(shù)相同。

1.2 數(shù)據(jù)采集

每個(gè)樣地按四角加中心方式設(shè)置5個(gè)土壤采集點(diǎn)，每采集點(diǎn)3次重復(fù)，土壤采集深度10cm；土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、速效磷、鉀含量采用經(jīng)典方法測定［4－5］。作物產(chǎn)量測定采取完全收獲稱重法，用電子稱稱重，精度要求0.01kg；每樣地的樣方設(shè)置方法同于土壤樣品采集，每樣方面積10m×10m。

在植物生長季定期觀測、記載林木生長、作物種植、土壤耕作、施肥、灌溉和病蟲害防治等。

1.3 數(shù)據(jù)整理分析

數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)平均，用EXCEL、SPSS 分析軟件進(jìn)行整理分析。

2 結(jié)果和分析

2.1 不同土地利用方式作物產(chǎn)量比較

土壤養(yǎng)分與土地利用方式關(guān)系密切，是自然因子和人為因子共同作用的結(jié)果。作物產(chǎn)量是土壤養(yǎng)分的具體體現(xiàn)。從表1 可以看出，5 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)馬鈴薯單產(chǎn)2 年平均值為山杏—檸條林介于15 518.0～16 346.8kg·hm－2之間，刺槐—沙棘林介于15 185.0～15 503.3kg·hm－2之間，二種林型之間差異不顯著（p＞0.05），農(nóng)田馬鈴薯單產(chǎn)2年平均值為19593.5～21905.1kg·hm－2之間，5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)都是農(nóng)田高于人工林，差異顯著（p＜0.05）。這是由于退耕還林地處于退耕初期（2～3a），人工林的土壤表層枯枝落葉較少，腐殖化作用還未顯現(xiàn)，與傳統(tǒng)農(nóng)田相比單位面積生物質(zhì)產(chǎn)量及秋季枯落返還表層土壤的有機(jī)物量較低，對土壤有機(jī)質(zhì)含量增加還沒有充分體現(xiàn)，因此，傳統(tǒng)農(nóng)田作物產(chǎn)量高于退耕還林地初期，以后隨著退耕林地年限增加，土壤表層有大量枯枝落葉，腐殖化作用明顯，表層土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，退耕還林地作物產(chǎn)量有所增加。

表1 不同土地利用作物產(chǎn)量和土壤有機(jī)質(zhì)含量

2.2 不同土地利用方式對土壤有機(jī)質(zhì)含量的影響

從表1可以看出，5 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤有機(jī)質(zhì)含量2a平均值為山杏—檸條林介于18.21～18.88 g·kg－1之間，刺槐—沙棘林介于18.94～19.05g·kg－1之間，傳統(tǒng)耕作農(nóng)田介于22.75～34.40g·kg－1之間，2 種人工林都顯著低于農(nóng)田（p＜0.05），人工林之間差異不顯著（p＞0.05）。這可能是由于退耕還林地處于退耕初期（2～3a），與傳統(tǒng)農(nóng)田相比單位面積生物質(zhì)產(chǎn)量及秋季枯落返還土壤的有機(jī)物量較低，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量的作用尚不顯著，以后隨著退耕林地生長年限增加，這種情況可能會有所轉(zhuǎn)變。

2.3 不同土地利用方式對土壤營養(yǎng)元素含量的影響

2.3.1 不同土地利用方式對土壤全氮含量的影響 從表2可以看出，5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤全氮含量山杏—檸條林介于27.39～85.05 mg·kg－1之間，刺槐—沙棘林介于39.81～189.08mg·kg－1之間，傳統(tǒng)耕作農(nóng)田介于1.41～1.49 mg·kg－1之間，刺槐—沙棘林＞山杏—檸條林＞傳統(tǒng)耕作農(nóng)田，差異顯著（p＜0.05）。原因有二：一是傳統(tǒng)耕作農(nóng)田單位面積馬鈴薯產(chǎn)量高，從土壤中吸取的速效氮多，致使農(nóng)田土壤全氮含量相對降低，二是刺槐—沙棘林與山杏—檸條林相比，單位面積馬鈴薯產(chǎn)量及由其引起的從土壤中轉(zhuǎn)移出的氮量差異不顯著，但前者植物根系固定的空氣氮素量可能高于后者。

表2 不同土地利用土壤營養(yǎng)元素含量

2.3.2 不同土地利用方式對土壤堿解氮含量的影響 5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤堿解氮含量山杏—檸條林介于0.43～0.55 mg·kg－1之間，刺槐—沙棘林介于1.40～3.80mg·kg－1之間，傳統(tǒng)耕作農(nóng)田介于1.41～1.49 mg·kg－1之間，刺槐—沙棘林＞傳統(tǒng)耕作農(nóng)田＞山杏—檸條林，差異顯著（p＜0.05）。土壤中氮元素主要來源于固氮生物的固氮作用和包括人為施肥在內(nèi)的外來輸入，現(xiàn)在刺槐—沙棘林、山杏—檸條林和農(nóng)田土壤堿解氮含量的差異，是原先相同土地利用方式下的土壤堿解氮含量和現(xiàn)有不同土地利用方式及對應(yīng)的管理措施共同作用的結(jié)果。3種土地利用方式土壤堿解氮含量差異顯著表明，在現(xiàn)有土壤全氮含量取決于土壤原有含量、現(xiàn)有生物固氮和作物施肥條件下，對土壤堿解氮含量的貢獻(xiàn)生物固氮作用重大，刺槐—沙棘林根系固氮大于山杏—檸條林。

2.3.3 不同土地利用方式對土壤全磷含量的影響 表2 顯示，5 個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤全磷含量山杏—檸條林介于3.65～16.35mg·kg－1之間，刺槐—沙棘林介于6.22～9.45 mg·kg－1之間，傳統(tǒng)耕作農(nóng)田介于13.84～25.37 mg·kg－1之間，除榆林市榆陽區(qū)研究點(diǎn)刺槐—沙棘林＞山杏—檸條林，慶陽市西峰區(qū)山杏—檸條林＞農(nóng)田外，其他各點(diǎn)都是傳統(tǒng)耕作農(nóng)田＞山杏—檸條林＞刺槐—沙棘林，差異顯著（p＜0.05）。

2.3.4 不同土地利用方式對土壤速效磷含量的影響 5個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)土壤速效磷含量山杏—檸條林介于6.94～8.95mg·kg－1之間（表2），刺槐—沙棘林介于12.57～14.89mg·kg－1之間，傳統(tǒng)耕作農(nóng)田介于4.23～6.72mg·kg－1之間，刺槐—沙棘林＞山杏—檸條林＞傳統(tǒng)耕作農(nóng)田，差異顯著（p＜0.05），可能是植物根系作用的結(jié)果，刺槐—沙棘林根系分解土壤中含磷礦物質(zhì)的量大于山杏—檸條林，而由收獲馬鈴薯引起的土壤磷元素絕對輸出量農(nóng)田大于山杏—檸條和刺槐—沙棘林。

2.4 不同土地利用方式的土壤養(yǎng)分平衡

從表3看出，營養(yǎng)元素2a平均輸入量為氮元素山杏—檸條林31.65kg·hm－2·a－1、刺槐—沙棘林22.48kg·hm－2·a－1、農(nóng)田34.65kg·hm－2·a－1，農(nóng)田高于林地；磷元素山杏—檸條林9.14kg·hm－2·a－1、刺槐—沙棘林8.25kg·hm－2·a－1、農(nóng)田7.57kg·hm－2·a－1，農(nóng)田低于林地；鉀元素山杏—檸條林18.48kg·hm－2·a－1、刺槐—沙棘林8.53kg·hm－2·a－1、農(nóng)田25.15kg·hm－2·a－1，農(nóng)田高于林地。營養(yǎng)元素2a平均平衡量為氮元素山杏—檸條林19.12kg·hm－2·a－1、刺槐—沙棘林20.14kg·hm－2·a－1、農(nóng)田15.03kg·hm－2·a－1；磷元素山杏—檸條林3.25kg·hm－2·a－1、刺槐—沙棘林2.94 kg·hm－2·a－1、農(nóng)田1.20kg·hm－2·a－1；鉀元素山杏—檸條林3.04kg·hm－2·a－1、刺槐—沙棘林－5.73kg·hm－2·a－1、農(nóng)田3.28kg·hm－2·a－1，除刺槐—沙棘林鉀元素輸出大于輸入外，其他各元素在退耕林地及農(nóng)田都是輸入大于輸出，不斷累積，這是施肥、農(nóng)產(chǎn)品輸出和農(nóng)作物秸稈、林地枯枝落葉還田綜合作用的結(jié)果。

表3 不同土地利用方式的土壤養(yǎng)分平衡情況

3 結(jié)論與討論

（1）退耕山杏—檸條、刺槐—沙棘林地土壤有機(jī)質(zhì)含量為18.21～19.05g·kg－1，林地間差異不顯著，都顯著低于農(nóng)田（22.75～34.40g·kg－1）；土壤堿解氮含量林地0.43～3.80 mg·kg－1，農(nóng)田1.41～1.49mg·kg－1，刺槐—沙棘林＞農(nóng)田＞山杏—檸條林，差異顯著；土壤全氮含量林地為27.39～189.08 mg·kg－1，農(nóng)田1.41～1.49mg·kg－1，刺槐—沙棘林＞山杏—檸條林＞農(nóng)田，差異顯著；土壤速效磷含量林地為6.94～14.89mg·kg－1，農(nóng)田為4.23～6.72mg·kg－1，刺槐—沙棘林＞山杏—檸條林＞農(nóng)田，差異顯著；土壤全磷含量3.65～16.35mg·kg－1，農(nóng)田13.84～25.37mg·kg－1，大多是農(nóng)田＞山杏—檸條林＞刺槐—沙棘林，差異顯著。土壤養(yǎng)分平衡狀況為氮元素山杏—檸條林19.12kg·hm－2·a－1、刺槐—沙棘林20.14kg·hm－2·a－1、農(nóng)田15.03kg·hm－2·a－1；磷元素山杏—檸條林3.25 kg·hm－2·a－1、刺槐—沙棘林2.94kg·hm－2·a－1、農(nóng)田1.20kg·hm－2·a－1；鉀元素山杏—檸條林3.04kg·hm－2·a－1、刺槐—沙棘林－5.73kg·hm－2·a－1、農(nóng)田3.28kg·hm－2·a－1，除刺槐—沙棘林鉀元素輸出大于輸入外，其他各元素在退耕林地及農(nóng)田都是輸入大于輸出，不斷累積。

（2）土壤有機(jī)質(zhì)及營養(yǎng)元素含量的變化是耕作措施（主要是施肥）、作物或林地植物、農(nóng)產(chǎn)品輸出、土壤及微生物等綜合作用的結(jié)果，與農(nóng)田相比退耕林地間作馬鈴薯一般施肥量較少，可能會導(dǎo)致在一段時(shí)期某些元素含量林地低于農(nóng)田，但林農(nóng)間作時(shí)如能根據(jù)土壤養(yǎng)分狀況、作物需肥規(guī)律進(jìn)行施肥，則土壤養(yǎng)分會得以良性循環(huán)和保育，合理林農(nóng)間作更有利于解決地力矛盾和季節(jié)需水矛盾，實(shí)現(xiàn)林農(nóng)兩個(gè)層面的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、低成本化［6］。

［1］ 陳益年.改革耕作制度實(shí)行合理輪作［A］.中國作物學(xué)會全國耕作制度研究會籌備會.耕作制度研究論文集［C］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1981.173－180.

［2］ 李升東，王法宏，司紀(jì)升，等.耕作方式對土壤微生物和土壤肥力的影響［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào).2009，18（5）：289－293.

［3］ 王維敏.耕作制度中用養(yǎng)結(jié)合培肥地力的問題［A］.中國作物學(xué)會全國耕作制度研究會籌備會.耕作制度研究論文集［C］.北京：農(nóng)業(yè)出版社，1981.

［4］ 鮑士旦.土壤農(nóng)化分析［M］.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000.

［5］ 林大儀.土壤學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)［M］.北京：中國林業(yè)出版社，2004.

［6］ 湯建東，葉細(xì)養(yǎng)，饒國良，等.耕作改制對土壤肥力的影響［J］.土壤與環(huán)境2000，9（3）：257－258.