韓東苗　馮茂松　吳韜　李文兵　鐵烈華　汪亞琳

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，成都，610000)

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柏木低效林改造對土壤微生物、酶活性及養(yǎng)分的影響1)

韓東苗馮茂松吳韜李文兵鐵烈華汪亞琳

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，成都，610000)

摘要為了解不同改造模式對柏木低效林的改造效果，以德陽市旌陽區(qū)柏木(Cupressus funebris)低效林(簡稱純柏)為對照，對4種改造模式(核桃+無植草、核桃+菊苣、核桃+苜蓿、核桃+鴨茅)的土壤微生物、酶活性及土壤養(yǎng)分進(jìn)行了測定和分析。結(jié)果表明：與純柏相比，4種改造模式均能不同程度提高土壤微生物數(shù)量、酶活性及養(yǎng)分(P、K)含量，各個(gè)改造模式中的土壤微生物總數(shù)、蔗糖酶、堿性磷酸酶及有效磷與純柏差異顯著；土壤微生物數(shù)量、酶活性及養(yǎng)分各指標(biāo)含量間相關(guān)關(guān)系不同，其中，土壤微生物之間相關(guān)性不顯著，土壤蔗糖酶與過氧化氫酶、脲酶呈顯著正相關(guān)，其余酶活性之間相關(guān)性不顯著，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮及pH之間、土壤全鉀與速效鉀、全磷及有效磷之間均呈顯著正相關(guān)。土壤肥力分析表明，3種林草復(fù)合模式均能有效提高土壤肥力，核桃+菊苣模式改造效果最佳。

關(guān)鍵詞柏木低效林；改造模式；林草模式；肥力分析

分類號S725

Effects of Transformation ofCypressfunebrisForest on Soil Microorganism, Enzymatic Activity and Nutrient//

Han Dongmiao, Feng Maosong, Wu Tao, Li Wenbing, Tie Liehua, Wang Yalin

(Sichuan Agricultural University, Chengdu 610000, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(5)：57-62.

In order to understand the impacts of forest transformations onCypressfunebrisforest by several typical transformation patterns (walnut+no grass, walnut+chicory, walnut+alfalfa, walnut+orchardgrass), the soil microorganism, enzymatic activity and nutrient were determined and analyzed in different patterns of transformation whenC.funebrisforest being used as a control in Jingyang District, Deyang City. Four transformation models increased the amount of soil microorganism, enzyme activities and soil nutrient (P and K) in different degree compared withC.funebrisforest. The differences of total amount of microorganism between typical patterns of transformation andC.funebrisforest were significant, so were the soil sucrose activity, alkaline phosphatase activity and available P. There were different relationships among the soil microorganism, enzyme activity and nutrient, for example, the correlations among soil microorganism were not significant, and significantly positive correlation relationships between the soil sucrose and catalase, urease were observed, while there were no significant correlations among the rest of the enzyme activities, and there were significant positive correlations among organic matter, total N, hydrolysis N and pH. Total K had a significantly positive correlation to rapidly-available K, total P and effective P. Through the soil fertility analysis, three kinds of forest and herbage composite patterns could improve the soil fertility effectively, and the walnut+chicory was the best.

KeywordsCypress funebris forest; Transformation pattern; Forest and herbage pattern; Fertility analysis

柏木(Cupressusfunebris)林是四川盆地丘陵區(qū)的主要森林類型[1]，也是該地區(qū)主要的低產(chǎn)低效林分[2]。目前，對柏木低效林分改造主要采取純林補(bǔ)植其他樹種變成混交林、改善經(jīng)營管理措施等改造方法[3-5]。黎燕瓊等[6]在川中丘陵區(qū)開展了以不同帶寬強(qiáng)度的帶狀采伐和采伐帶補(bǔ)闊的林分改造試驗(yàn)，結(jié)果表明，林分改造總體降低了林分的林冠截留量。把林下植被作為林分結(jié)構(gòu)調(diào)整的因子，通過改造措施來對林下植被進(jìn)行培育已經(jīng)得到廣泛地認(rèn)可和應(yīng)用[7]。但采用經(jīng)濟(jì)林改造模式的研究還不夠廣泛，所以本研究因地制宜栽植核桃經(jīng)濟(jì)樹種，并結(jié)合林草復(fù)合模式，其改造模式對提高低效林的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)效益具有一定的研究價(jià)值。土壤微生物、酶活性和養(yǎng)分是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成成分，直接影響林木生長，參與或促進(jìn)土壤中一系列復(fù)雜的生理生化反應(yīng)，可以客觀地反映土壤肥力狀況[8]。本研究通過土壤微生物、酶活性及養(yǎng)分對比研究，評價(jià)該區(qū)柏木低效林采用不同核桃林草復(fù)合改造模式的土壤肥力變化情況，為該區(qū)篩選合理的改造模式提供理論依據(jù)。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于德陽市旌陽區(qū)，地處成都平原邊緣(東經(jīng)104°15′～104°35′，北緯31°1′～31°19′)。市境內(nèi)地形地貌多樣，屬典型的低山丘陵區(qū)。研究區(qū)位于亞熱帶濕潤季風(fēng)區(qū)，常年平均氣溫16 ℃，極端最高氣溫36.5 ℃，極端最低氣溫-6.7 ℃。年平均日照時(shí)間1 150 h，年平均降水量900 mm，雨熱同季。土壤以堿性紫色土為主，土層淺薄。20世紀(jì)80年代初營建的以柏木為主的人工林由于多種原因，林相殘敗，樹種單一，生物多樣性低，生境質(zhì)量較差，林分產(chǎn)量和生態(tài)功能低下，屬典型的次生低效人工林。

2材料與方法

2.1樣地設(shè)置

試驗(yàn)地位于德陽市旌陽區(qū)和新鎮(zhèn)永新村，于2011年對該區(qū)柏木低效純林進(jìn)行帶狀或塊狀皆伐并引入核桃經(jīng)濟(jì)樹種，2013年9月初將不同牧草布置于核桃林下。試驗(yàn)設(shè)立3個(gè)隨機(jī)區(qū)組，區(qū)組內(nèi)土壤肥力等環(huán)境條件相對均勻一致，每個(gè)區(qū)組劃分4個(gè)10 m×10 m的小區(qū)，設(shè)置核桃+菊苣、核桃+苜蓿、核桃+鴨茅3種林草及核桃+無植草模式，并以柏木低效林(簡稱純柏)為對照，分別設(shè)立樣地進(jìn)行觀測，樣地重復(fù)3次。

2.2樣品采集及測定

在5種樣地內(nèi)按S形5點(diǎn)混合取樣法取0～30 cm土層土樣，采樣時(shí)間為2014年9月。一部分低溫保存用于微生物數(shù)量測定，分析采用稀釋平板法[9]，其中細(xì)菌采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，真菌采用改良馬丁培養(yǎng)基，放線菌采用改良高氏一號培養(yǎng)基；另一部分風(fēng)干后用于土壤酶活性和養(yǎng)分測定，其中過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法，蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法，脲酶活性采用苯酚鈉比色法，堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法[10]，土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法，土壤全氮采用凱氏法，土壤堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，土壤全磷采用氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法，有效磷采用雙酸浸提法，土壤全鉀采用氫氧化鈉堿熔-火焰光度法，速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法，pH采用酸度計(jì)測定[11]。

2.3土壤肥力評價(jià)指標(biāo)系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

由于各個(gè)評價(jià)指標(biāo)具有不同的量綱，因此在采用主成分分析評價(jià)土壤肥力之前必須對其原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理[12-13]。使得每個(gè)變量的平均值為0，標(biāo)準(zhǔn)差為1。

各肥力指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

(1)

2.4數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2007、SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件對土壤微生物、酶活性及養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行基本統(tǒng)計(jì)、相關(guān)性分析、顯著性檢驗(yàn)及主成分分析。將主成分分析中各主分量的貢獻(xiàn)率作為權(quán)重，計(jì)算出各模式土壤肥力的綜合指標(biāo)值(IFI)[14]，公式如下：

(2)

式中：i表示主分量編號；z表示主成分量；a表示主成分量的方差貢獻(xiàn)率。

3結(jié)果與分析

3.1不同模式下土壤微生物的組成和數(shù)量

由表1可見，各模式之間真菌數(shù)量差異不顯著。放線菌的數(shù)量由高到低依次為核桃+鴨茅、核桃+苜蓿、核桃+菊苣、核桃+無植草、純柏，其中，核桃+苜蓿、核桃+鴨茅與純柏之間差異顯著(p<0.05)，可見這2種林草模式對放線菌的生長與分布具有較大的影響。細(xì)菌數(shù)量在微生物類群中貢獻(xiàn)最大，其變化趨勢與微生物總數(shù)由高到低依次為核桃+菊苣、核桃+苜蓿、核桃+鴨茅、核桃+無植草、純柏，即4種改造模式的細(xì)菌數(shù)量與純柏之間、核桃+菊苣與核桃+無植草之間差異顯著(p<0.05)，且3種林草模式與純柏存在極顯著差異(p<0.01)。從土壤微生物總量來看，4種改造模式與純柏皆為差異極顯著(p<0.01)。

三大類群微生物數(shù)量均以純柏最低，每克干土中真菌、放線菌、細(xì)菌平均數(shù)量僅分別為0.84×104、47.37×104、277.55×104菌落。

表1　不同模式下的土壤微生物量和酶活性

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異顯著(p<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(p<0.01)。

3.2不同模式下的土壤酶活性

土壤酶是生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)等生態(tài)過程中最活躍的生物活性物質(zhì)[15]。采伐柏木后，林地光照、水分條件及耕作、管理方式的改變會(huì)引起酶活性發(fā)生一系列的轉(zhuǎn)變。而改種核桃并結(jié)合牧草栽植后，植物由于自身的生理特性不同，在生長過程中就有相異的代謝功能，必然導(dǎo)致植物向土壤釋放酶和對原有土壤酶作用的差異。4種土壤酶活性在不同模式中的表現(xiàn)不同(表1)，總體表現(xiàn)為林草模式土壤酶活性高于核桃+無植草和純柏。其中，核桃+菊苣模式中土壤酶活性最高，過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性分別為126.0、356.0、17.3、19.8 g·g-1·h-1。各模式間過氧化氫酶活性大小無顯著性差異。蔗糖酶活性在各模式土壤中的高低順序?yàn)楹颂?菊苣、核桃+鴨茅、核桃+苜蓿、純柏、核桃+無植草，3種林草模式相差不大，但皆顯著高于核桃+無植草、純柏，3種林草模式與核桃+無植草之間、核桃+菊苣、核桃+鴨茅與純柏之間皆為差異極顯著(p<0.01)，核桃+苜蓿與純柏差異顯著(p<0.05)。各模式土壤脲酶活性差異不顯著，其大小表現(xiàn)跟蔗糖酶一致。土壤堿性磷酸酶表現(xiàn)不同于其他酶，在各模式中的活性高低順序?yàn)楹颂?菊苣、核桃+無植草、核桃+苜蓿、核桃+鴨茅、純柏，其中核桃+菊苣與純柏差異顯著(p<0.05)。

3.3不同模式下的土壤養(yǎng)分

由表2可見，不同土壤養(yǎng)分及pH在各個(gè)模式中的分布狀況具有差異。各模式林地0～30 cm土層有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)，除核桃+菊苣與核桃+鴨茅之間差異不顯著外，其余模式之間皆差異極顯著(p<0.01)。質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高的為純柏，達(dá)38.11 g·kg-1，顯著高于其他模式，最小的為核桃+無植草，僅10.78 g·kg-1。此外，種植牧草均顯著提高核桃林的土壤有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)。不同牧草對土壤有機(jī)質(zhì)的影響效果差異不顯著，核桃+苜蓿相對核桃+菊苣、核桃+鴨茅較高，三者有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19.74、14.63、14.08 g·kg-1。

各模式中全氮、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小順序不同，說明土壤含氮量高的林地中真正能被植物吸收利用的那部分氮元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)不一定高，但均以純柏最高，而且明顯高于其他模式，其純柏的全氮、堿解氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)與4種模式差異極顯著(p<0.01)。豆科牧草提高堿解氮的能力具有逐步強(qiáng)于禾本科牧草的趨勢，但核桃+菊苣、核桃+鴨茅模式土壤全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于核桃+無植草。全磷、全鉀、有效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小順序大致為核桃+菊苣、核桃+鴨茅、核桃+苜蓿、核桃+無植草、純柏，其中核桃+菊苣與核桃+無植草、純柏之間的有效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異極顯著(p<0.01)，核桃+苜蓿與純柏差異顯著(p<0.05)，雖然改造后土壤中全磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不明顯，但可以直接被植物吸收利用的速效磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯增加。改造后促使全鉀發(fā)生轉(zhuǎn)移，質(zhì)量分?jǐn)?shù)上升，但全鉀釋放是一個(gè)長期的過程，因此在短時(shí)間內(nèi)變化不明顯，而速效鉀作為鉀素的實(shí)時(shí)供應(yīng)指標(biāo)，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較改造前有所增加，但差異并不顯著。

土壤pH值范圍為7.6～8.4，表明土壤為堿性(pH>7.5)，土壤pH值最高為純柏，其次為3種林草復(fù)合模式，核桃+無植草略低，即純柏與核桃+無植草差異顯著(p<0.05)。

表2　不同模式下的土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)及pH值

注：表中數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。同列數(shù)據(jù)后不同的小寫字母表示差異顯著(p<0.05)，不同的大寫字母表示差異極顯著(p<0.01)。

3.4不同模式下土壤微生物、酶活性及養(yǎng)分間的相關(guān)性

由表3可知，土壤微生物之間相關(guān)性不顯著；土壤蔗糖酶與過氧化氫酶、脲酶呈顯著正相關(guān)，其余酶之間相關(guān)性不顯著；土壤有機(jī)質(zhì)與全氮、堿解氮及pH之間、全鉀與全磷、有效磷之間皆呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；真菌與過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶呈顯著正相關(guān)，放線菌與4種土壤酶相關(guān)性皆不顯著，細(xì)菌與過氧化氫酶顯著正相關(guān)，與其余3種酶相關(guān)性不顯著；土壤三大類群菌與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、pH呈負(fù)相關(guān)。土壤真菌與土壤養(yǎng)分含量的相關(guān)性普遍較高，與土壤全磷、全鉀達(dá)極顯著正相關(guān)，與土壤速效鉀呈顯著正相關(guān)；過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶與全磷、有效磷、全鉀呈極顯著或顯著正相關(guān)，說明該3種酶與土壤磷、鉀的轉(zhuǎn)化有一定的關(guān)系，而3種酶中只有過氧化氫酶與速效鉀存在顯著正相關(guān)關(guān)系，表明過氧化氫酶活性直接影響林地土壤鉀素的含量，土壤堿性磷酸酶與全磷、有效磷、全鉀、速效鉀相關(guān)性不顯著。4種土壤酶與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、pH皆呈負(fù)相關(guān)，這可能與林分類型有關(guān)，由于研究對象的不同，得出的結(jié)論也不同。

表3　土壤微生物、酶活性及養(yǎng)分相關(guān)關(guān)系

注：*表示顯著相關(guān)(p<0.05)；** 表示極顯著相關(guān)(p<0.01)。

3.5不同改造模式土壤肥力的評價(jià)

3.5.1評價(jià)指標(biāo)體系的建立

根據(jù)本研究已測定的指標(biāo)，選擇土壤微生物(真菌、放線菌、細(xì)菌)、土壤酶活性(過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶)、土壤養(yǎng)分質(zhì)量分?jǐn)?shù)(有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷、有效磷、全鉀、速效鉀)指標(biāo)數(shù)值建立土壤肥力綜合評價(jià)指標(biāo)體系。根據(jù)公式(1)計(jì)算，各肥力指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值見表4。

表4　土壤生物學(xué)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化值

3.5.2土壤肥力指標(biāo)的主成分分析

由表5可知，經(jīng)過主成分分析，原來14個(gè)土壤肥力因子縮減到2個(gè)新的變量(Z1、Z2)。Z1、Z2包含原始數(shù)據(jù)信息總量達(dá)到了92.66%，完全能代表原來14個(gè)指標(biāo)所反映的土壤綜合肥力。因此前2個(gè)主成分即可反應(yīng)土壤肥力系統(tǒng)的變異信息。

表5　土壤肥力指標(biāo)的成分因子得分系數(shù)矩陣、特征值及貢獻(xiàn)率

由表5可見，第1主成分貢獻(xiàn)率達(dá)75.81%，主要綜合了真菌、放線菌、細(xì)菌、過氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶、全磷、有效磷、全鉀、有效鉀的變量信息，主要反映的是土壤微生物、土壤酶和土壤磷、鉀養(yǎng)分。其對土壤肥力評價(jià)的作用最大。第2主成分貢獻(xiàn)率為16.85%，主要綜合了蔗糖酶、脲酶、有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮的變量信息，主要反映的是土壤酶及有機(jī)質(zhì)、氮養(yǎng)分。這2個(gè)綜合變量從土壤微生物、土壤酶、部分土壤養(yǎng)分方面影響土壤肥力，用它們來評價(jià)土壤肥力具有92.66%的可靠率。X1、X2、X3…X14這14個(gè)變量與2個(gè)主成分Z1、Z2的關(guān)系方程為：

Z1=0.2824X1+0.2612X2+0.2922X3+0.2962X4+

0.2499X5+0.2413X6+0.2103X7-0.2290X8-

0.2649X9-0.2367X10+0.2735X11+0.2867X12+

0.2962X13+0.3014X14。

(3)

Z2=0.179 1X1-0.252 0X2-0.121 8X3+0.115 3X4+

0.360 8X5+0.395 3X6-0.161 5X7+0.409 0X8+

0.325 0X9+0.411 6X10+0.256 6X11+0.162 8X12+

0.156 3X13-0.069 0X14。

(4)

3.5.3土壤肥力綜合指標(biāo)值的計(jì)算

將各模式標(biāo)準(zhǔn)化的土壤肥力指標(biāo)(表4)帶入上述表達(dá)式(3)、(4)，得各模式主成分得分(表5)。利用前面主成分分析得出的2個(gè)指標(biāo)Z1、Z2，以每個(gè)主分量Zj的方差貢獻(xiàn)率aj作為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)匯總，用土壤微生物、土壤酶活性及土壤養(yǎng)分含量對低效林不同改造模式土壤肥力進(jìn)行綜合評估，計(jì)算結(jié)果見表6。5種模式土壤肥力大小順序依次為核桃+菊苣、核桃+鴨茅、核桃+苜蓿、核桃+無植草、純柏。從各模式綜合評分可知，核桃+菊苣模式得分最高，說明該樣地土壤肥力最強(qiáng)；純柏林地得分最低，說明該樣地土壤肥力最差。

表6　各樣地主要成分得分及綜合評估得分

4結(jié)論與討論

4.1不同模式對土壤微生物的影響

本研究結(jié)果顯示，不同模式間土壤真菌數(shù)量差異不顯著，可能與該菌對土壤pH的要求比放線菌和細(xì)菌所要求的低有關(guān)。陶勇等[16]在江漢平原楊樹林下土壤微生物的年動(dòng)態(tài)變化研究中得出，堿性林地土壤中放線菌和細(xì)菌數(shù)量皆顯著大于酸性林地土壤。因?yàn)檎婢m合生長在酸性土壤中，而各個(gè)模式樣地皆為堿性土壤，造成該類群菌活性相應(yīng)減弱，則數(shù)量在各個(gè)模式中的差異不明顯。核桃+苜蓿和核桃+鴨茅模式能顯著提高土壤放線菌數(shù)量，因該2種牧草根系，特別是須根較發(fā)達(dá)，能向土壤中提供大量死亡根和根系分泌物等殘余物，豐富了該土壤微生物的營養(yǎng)源。同時(shí)，溫度、濕度、通透性及養(yǎng)分等的土壤環(huán)境的改變都會(huì)引起土壤放線菌數(shù)量發(fā)生變化。4種改造模式均能提高土壤細(xì)菌數(shù)量，可能跟該微生物類群菌本身特性及其所生活的微環(huán)境有關(guān)。

三大類群微生物數(shù)量均以純柏最低，主要?dú)w因于柏木林地土壤黏重板結(jié)。改造后，土質(zhì)相對疏松，土壤通透性增大，且林地光照和水熱條件相對較好，順應(yīng)了土壤微生物的生長。

總體而言，從微生物數(shù)量上看，3種林草復(fù)合模式較核桃+無植草改造效果更優(yōu)，不同草種其特性不同，對土壤發(fā)揮的作用也各異，但三者對土壤肥力的影響差異不明顯，可能是栽培時(shí)間較短，彼此間的差異性暫未表現(xiàn)。

4.2不同模式對土壤酶活性的影響

各個(gè)模式間的土壤過氧化氫酶、脲酶活性大小差異皆不顯著，說明核桃林地種植牧草后土壤解除呼吸過程中產(chǎn)生的過氧化氫的能力未得到加強(qiáng)。3種林草模式中的蔗糖酶活性相差不大，但皆顯著高于核桃+無植草、純柏，主要是植被覆蓋度相應(yīng)提高，土壤中的植物根系尤其是細(xì)根比較豐富，其分泌物和脫落細(xì)胞促使酶進(jìn)入土壤。核桃林地種植菊苣能顯著提高土壤堿性磷酸酶，這與菊苣自身的根系分泌物有關(guān)，不同植物由于根系分泌物差異可以引起土壤磷酸酶活性的變化[17-18]。

4.3不同模式對土壤養(yǎng)分的影響

采伐后林地土壤水熱狀況的改變能引起土壤磷、鉀養(yǎng)分含量的升高，說明林下植物具有促進(jìn)營養(yǎng)元素在地表富集的作用。且生草能夠通過減少地表徑流量來降低土壤磷、鉀元素的流失。與孫霞等[19]和林興生等[20]生草能提高有效磷、鉀含量的報(bào)道一致。但是土壤有機(jī)質(zhì)和氮含量反而相對降低，由于已種植多年的柏木林分郁閉度高，相應(yīng)的枯枝落葉層較厚，分解周期較長，土壤腐殖質(zhì)聚積，而采伐柏木改種核桃后，生長初期的核桃林分暫未郁閉，植物殘?bào)w等有機(jī)物稀少，也可能因?yàn)楹颂艺幱谏L初期，自身需要吸收大量的營養(yǎng)成分，造成土壤原本含有的有機(jī)質(zhì)、氮含量逐步降低。此外，種植牧草的核桃林地土壤有機(jī)質(zhì)及氮含量相對無植草核桃林地高，說明在核桃林地種植牧草(特別是豆科牧草)具有固氮功能，且對土壤有機(jī)質(zhì)具有累積作用。相對而言，光照、水分條件好的未郁閉核桃林比較適合土壤微生物的生長及促進(jìn)酶活性的提高，而生長周期更長，林下覆蓋物較多的柏木林，其土壤有機(jī)質(zhì)及氮含量更豐富。此外，土壤pH也相應(yīng)地降低，可能因?yàn)橹参锔捣置谖镏械挠袡C(jī)酸在一定的程度上降低了土壤pH，也可通過對一些陽離子的絡(luò)合減少其對磷酸鹽的固定，從而提高有效磷的含量[21]。從長遠(yuǎn)來看，一般針葉樹種的落葉量較小，針葉所含灰分也較缺乏，并且分解比較困難[22]，而闊葉樹種往往能發(fā)揮相反的作用，因此替換闊葉樹種可能更能維持和提高地力。

4.4土壤微生物、酶活性及養(yǎng)分相關(guān)性

對5種模式的土壤微生物、酶活性及養(yǎng)分指標(biāo)間的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，土壤微生物與酶活性具有一定的相關(guān)性，一般認(rèn)為土壤酶主要來源于土壤微生物代謝過程及植物根系分泌物，而土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)中土壤酶的重要來源。因此，在一定的條件下，土壤酶活性會(huì)隨著微生物數(shù)量的變化而發(fā)生一定的變化，并且兩者與土壤磷、鉀養(yǎng)分也具有一定的相關(guān)性，說明微生物數(shù)量及酶活性的增加，有助于提高土壤磷、鉀的供應(yīng)能力。諸多研究結(jié)果表明，土壤微生物、酶活性與養(yǎng)分含量相關(guān)性明顯，土壤酶活性可以作為土壤養(yǎng)分評價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)[23-24]，但本研究得出土壤微生物數(shù)量、酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、氮含量及pH呈負(fù)相關(guān)。不同的研究者就同一種土壤微生物、同一種土壤酶與同一種土壤養(yǎng)分的相關(guān)性得出不同的結(jié)論[8，25-27]，彼此間的關(guān)系未達(dá)成共識，且由于研究對象的不同，得出三者之間相關(guān)性的結(jié)論也不一致?？偠灾?，本試驗(yàn)結(jié)果表明三者之間的相關(guān)程度不同，造成該種關(guān)系可能與研究對象及土質(zhì)狀況、氣候條件或者各指標(biāo)本身的性質(zhì)有關(guān)。與前人研究的不一致性也體現(xiàn)了土壤微生物、酶及養(yǎng)分之間關(guān)系的復(fù)雜性，說明它們?nèi)咧g的關(guān)系需要進(jìn)一步研究。

4.5不同模式土壤肥力評估

通過土壤肥力綜合指數(shù)的分析，各個(gè)改造模式均能有效改善土壤質(zhì)量，并且改善土壤狀況效果有所不同，其中，核桃+菊苣模式改造效果最佳，反應(yīng)了各種牧草對土壤肥力的影響不同。董智等[28]在黃泛平原風(fēng)沙化土地種植牧草改良土壤效果研究中也認(rèn)為不同牧草改良土壤的效果不同。本研究采用林草結(jié)合，一方面，能夠避免雜草的生長及核桃林下土地未被利用而閑置、造成土地資源浪費(fèi)；另一方面，林草復(fù)合模式在解決農(nóng)林“爭地”矛盾的同時(shí)，還能有效地控制土壤侵蝕，減少養(yǎng)分虧損。而且在營造人工牧草的過程中，理應(yīng)施入適量的有機(jī)肥、適當(dāng)將部分牧草歸還林地，使得草體中的氮、磷、鉀等元素被釋放于土壤中，并與土壤黏粒結(jié)合，以增加土壤養(yǎng)分的人為輸入。同時(shí)，種植牧草能增加土壤水分，避免果樹根系生長受高溫季節(jié)的影響。曾艷瓊等[29]通過研究認(rèn)為林草復(fù)合系統(tǒng)對于改善土壤理化性質(zhì)，提高土壤水分含量和土壤肥力具有良好的效果。姚月鋒等[30]研究得出果草套種模式對南方丘陵山地表層土壤肥力條件的改善作用較為明顯。林地生草是一種天然綠肥，日本、韓國及美國等國家都大力發(fā)展林地綠肥產(chǎn)業(yè)[31-32]。本研究還需進(jìn)行長期的觀察研究，以掌握林草復(fù)合系統(tǒng)中土壤肥力的變化規(guī)律，為林草復(fù)合的最適栽培模式提供一定的理論依據(jù)。

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收稿日期：2015年11月21日。

第一作者簡介：韓東苗，女，1991年1月生，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，碩士研究生。E-mail:32686632@qq.com。通信作者：馮茂松，四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，副教授。E-mail:705592631@qq.com。

1)國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2011BAC09B05)；四川省高等學(xué)校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目。

責(zé)任編輯：程紅。