劉桂民

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院，濟(jì)南，250014)

陳苗苗 李存華

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院)

楊慶山 劉德璽 杜振宇 周健 李永濤 李長貴

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院)

黃河三角洲鹽堿地人工林土壤肥力質(zhì)量的綜合評價(jià)1)

劉桂民

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院，濟(jì)南，250014)

陳苗苗 李存華

(山東農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院)

楊慶山 劉德璽 杜振宇 周健 李永濤 李長貴

(山東省林業(yè)科學(xué)研究院)

以黃河三角洲濱海鹽堿地檉柳、杜梨、鹽柳、白蠟人工林為研究對象，未造林荒地為對照，對不同人工林的土壤養(yǎng)分、土壤酶活性進(jìn)行測定，利用隸屬函數(shù)分析法對不同人工林的土壤肥力進(jìn)行綜合評價(jià)。結(jié)果表明：與對照荒地相比，各人工林平均土壤有機(jī)質(zhì)、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)，分別提高了177.89%、76.47%、757.74%、32.76%、30.13%；土壤中磷酸酶、過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶活性，比對照荒地分別提高了47.09%，11.52%，41.07%，76.00%；土壤肥力綜合評價(jià)分值，從大到小依次為白蠟(0.777)、杜梨(0.694)、檉柳(0.572)、鹽柳(0.436)、荒地(0.030)。

鹽堿地；人工林；土壤肥力；黃河三角洲

土壤肥力質(zhì)量，是指生物物質(zhì)的優(yōu)質(zhì)生產(chǎn)、可持續(xù)供給植物養(yǎng)分以及抵御侵蝕的能力[1-2]，是土壤質(zhì)量的核心，是眾多土壤肥力的綜合反映。在氣候、生產(chǎn)技術(shù)等相對一致的區(qū)域內(nèi)，土壤肥力質(zhì)量是影響土壤生產(chǎn)力的主要因素[3]。森林土壤的肥力質(zhì)量直接影響到林木的生產(chǎn)狀況，是土壤內(nèi)部理化性質(zhì)和生物特性的綜合表現(xiàn)，在較少人工干擾的情況下，往往影響到森林植物的生長和分布[4-5]。對森林土壤進(jìn)行肥力質(zhì)量的提升，將有利于森林生產(chǎn)力的提高和森林的可持續(xù)經(jīng)營。

黃河三角洲是典型的濱海鹽堿地區(qū)。該地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)類型十分獨(dú)特，區(qū)域內(nèi)荒漠化和土壤鹽漬化嚴(yán)重，分布有大片鹽堿化未利用的土地，生態(tài)環(huán)境極度脆弱，抗干擾能力差。受鹽漬化影響，林業(yè)是該區(qū)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的薄弱環(huán)節(jié)，生態(tài)問題是制約經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。由于天然林分匱乏，營造人工林是黃河三角洲地區(qū)植被恢復(fù)和生態(tài)體系構(gòu)建的重要措施[6]。為探討不同樹種人工林對林地濱海鹽堿地土壤肥力的影響，本研究以黃河三角洲的檉柳、杜梨、鹽柳、白蠟人工林地為研究對象，通過野外取樣與室內(nèi)分析相結(jié)合，對人工林地的土壤肥力質(zhì)量進(jìn)行評價(jià)，以期為濱海鹽堿地的植被恢復(fù)與生態(tài)體系構(gòu)建提供參考。

1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于山東省林業(yè)科學(xué)研究院東營分院，地處黃河三角洲的東北部。屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫12.2 ℃，≥10 ℃活動積溫4 200 ℃左右，無霜期206 d；年平均降水量550 mm，主要集中在夏季；年平均蒸發(fā)量1 750 mm。土壤為沖擊性黃土母質(zhì)上沉淀而成，機(jī)械組成以粉砂粒為主，砂黏相間，層次變化復(fù)雜；地下水位約1.5 m，水質(zhì)礦化度較高。

2 研究方法

本研究于2016年6—8月進(jìn)行，選取該區(qū)有代表性的4種人工林為研究對象，林齡均為8 a，分別為檉柳(Tamarixchinensis)、杜梨(Pyrusbetulifolia)、鹽柳1號(Salixpsammophila‘YanliuYihao’)、白蠟(Fraxinuschinensis)，同時以鹽堿荒地作為對照。對象人工林為2008春季營造的試驗(yàn)林，且未造林前立地條件基本一致。

在供試4個人工林地和對照荒地中分別設(shè)置3個標(biāo)準(zhǔn)樣地，采用混合采樣法，在每塊樣地中分別用土鉆采取土層深度(h)為0

土壤有機(jī)質(zhì)測定采用重鉻酸鉀容量法，銨態(tài)氮、硝態(tài)氮用CaCl2溶液浸提，有效磷、速效鉀分別用NaHCO3溶液、CH3COONH4浸提，用AA3連續(xù)流動分析儀測定[7]。過氧化氫酶活性采用容量法測定，以20 min后1 g土壤所消耗的濃度為0.1 mol/L的KMnO4溶液毫升數(shù)表示；脲酶活性采用苯酚鈉-次氯酸鈉比色法測定，以培養(yǎng)24 h后1 g土壤中NH3-N毫克數(shù)表示；蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定，以培養(yǎng)24 h后1 g土壤生成的葡萄糖毫克數(shù)表示；磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測定，以培養(yǎng)2 h后1 g土壤釋放出酚的毫克數(shù)表示[8]。

采用模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)分析法，對4個造林樹種及對照荒地各項(xiàng)土壤肥力質(zhì)量指標(biāo)的隸屬值進(jìn)行累加，求平均值，以評定不同林地土壤肥力的大小[9]。如果所測指標(biāo)與土壤質(zhì)量呈正相關(guān)，則X′=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；如果所測指標(biāo)與土壤質(zhì)量呈負(fù)相關(guān)，則X′=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；式中的X′為各樣地某一指標(biāo)的隸屬函數(shù)值；X為各樣地某一指標(biāo)的測定值；Xmax為所有樣地此指標(biāo)的最大值；Xmin為所有樣地此指標(biāo)的最小值。

運(yùn)用SPSS17.0進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)、Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；采用隸屬函數(shù)法進(jìn)行土壤肥力質(zhì)量評價(jià)。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同人工林對土壤肥力指標(biāo)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)是林地土壤養(yǎng)分的主要來源，能夠促進(jìn)微生物活動，維系土壤良好理化性質(zhì)，是表征土壤肥力的重要指標(biāo)[10]。由見表1可見：有機(jī)質(zhì)隨土壤深度的增加逐漸降低，且同土層人工林的有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)均高于對照荒地。不同人工林土壤有機(jī)質(zhì)平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)，從高到低依次為白蠟、杜梨、檉柳、鹽柳、荒地。

表1 不同人工林土壤有機(jī)質(zhì)及速效養(yǎng)分

注：表中數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”；同一土層內(nèi)同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

土壤中的銨態(tài)氮可被土壤膠體吸附，以交換性銨狀態(tài)存在，能直接被植物吸收利用[11]；硝態(tài)氮極易溶于水、溶解度大；兩者均是土壤速效氮的重要組成部分，可反映近期內(nèi)土壤的供應(yīng)狀況。由表1可見：不同人工林的土壤，硝態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨土層深度的增加而減少，有明顯的表聚現(xiàn)象，且平均值均高于對照荒地。銨態(tài)氮的變化規(guī)律因樹種而異，檉柳和白蠟人工林的不同土層銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，而杜梨、鹽柳、對照荒地的銨態(tài)氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以20 cm

由表2可見：各人工林0

表2 不同人工林土壤酶活性

注：表中數(shù)據(jù)為“平均值±標(biāo)準(zhǔn)差”；同一土層內(nèi)同列數(shù)據(jù)后不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

3.2 不同人工林土壤肥力質(zhì)量綜合評價(jià)

土壤肥力質(zhì)量是土地生產(chǎn)力的基礎(chǔ)，直接關(guān)系到生產(chǎn)的可持續(xù)性。在生產(chǎn)應(yīng)用上，有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分的大小常用來衡量土壤肥力的高低[12]。同時，土壤酶活性與土壤肥力之間關(guān)系密切,也可以用來評價(jià)土壤肥力狀況[13-14]。土壤中各種酶的活性，在土壤系統(tǒng)物質(zhì)和能量運(yùn)動過程中起著不可忽視的作用，通?？梢杂谜崽敲?、脲酶、過氧化氫酶、磷酸酶來評價(jià)土壤肥力[15]。因此，本研究選取有機(jī)質(zhì)，速效養(yǎng)分及酶活性等9個指標(biāo)，應(yīng)用隸屬函數(shù)分析對4種人工林及對照的土壤肥力進(jìn)行綜合評價(jià)。由表3可見：4種人工林對土壤肥力的改良效果不一，不同人工林土壤肥力質(zhì)量綜合排序，平均得分從大到小依次為白蠟、杜梨、檉柳、鹽柳、荒地。

表3 不同人工林土壤肥力指標(biāo)綜合評價(jià)指數(shù)及排序

4 結(jié)論

在黃河三角洲濱海鹽堿地造林，可明顯提高土壤肥力，且土壤養(yǎng)分具有顯著的表聚性。這與張平[16]、楊曉娟等[17]的研究結(jié)果一致。與對照荒地相比，0

采用隸屬函數(shù)分析法對4種人工林及對照土壤肥力進(jìn)行綜合評價(jià)，平均得分從大到小依次為白蠟(0.777)、杜梨(0.694)、檉柳(0.572)、鹽柳(0.436)、荒地(0.030)。白蠟人工林的土壤肥力最高，這主要是因?yàn)榘紫灹值赝寥辣韺涌葜ξ镙^多，經(jīng)微生物分解后產(chǎn)生較多的腐殖質(zhì)，增加了有機(jī)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。鹽柳人工林的土壤肥力最低，這與土壤表層覆蓋物少，有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)低有關(guān)。

[1] 劉占峰，傅伯杰，劉國華，等.土壤質(zhì)量與土壤質(zhì)量指標(biāo)及其評價(jià)[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，26(3)：901-913.

[2] 黃婷，岳西杰，葛璽祖，等.基于主成分分析的黃土溝壑區(qū)土壤肥力質(zhì)量評價(jià)：以長武縣耕地土壤為例[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，28(3)：141-147，187.

[3] 劉世梁，傅伯杰，劉國華，等.我國土壤質(zhì)量及其評價(jià)研究的進(jìn)展[J].土壤通報(bào)，2006，37(1)：137-143.

[4] SCHOENHOLTZ S H， VAN MIEGROE H， BURGER J A. A review of chemical and physical properties as indicators of forest soil quality： challenges and opportunities[J]. Forest Ecology and Management，2000，138(1/2/3)：335-356.

[5] BAUTISTA-CRUZ A， DEL CASTILLO R F， ETCHEVERS-BARRA J D， et al. Selection and interpretation of soil quality indicators for forest recovery after clearing of atropical montane cloud forest in Mexico[J]. Forest Ecology and Management，2012，277：74-80.

[6] 杜振宇，邢尚軍，馬海林，等.黃河三角洲刺槐人工林生態(tài)服務(wù)價(jià)值動態(tài)分析[J].山東林業(yè)科技，2013(4)：22-27，46.

[7] 李富翠.旱地夏閑期覆蓋秸稈和種植綠肥協(xié)調(diào)土壤水肥供應(yīng)的效應(yīng)與機(jī)制[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2015.

[8] 曹偉鵬，吳發(fā)啟，雷金銀，等.基于因子分析的不同耕作措施土壤肥力質(zhì)量評價(jià)：以毛烏素沙地南緣為例[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，39(1)：159-165.

[9] 李常艷.濱海鹽堿地植物耐鹽性的研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[10] 張建峰，孫保平，郭虎波，等.干熱河谷區(qū)6種典型林型土壤改良效應(yīng)評價(jià)[J].中國水土保持科學(xué)，2016，14(2)：95-102.

[11] 趙萍.種植紫穗槐對青藏高原土壤的改良效應(yīng)[D].蘭州：蘭州大學(xué)，2013.

[12] 羅珠珠.不同耕作措施下黃土高原旱地土壤質(zhì)量綜合評價(jià)[D].蘭州：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

[13] 王娟，谷雪景，趙吉.羊草草原土壤酶活性對土壤肥力的指示作用[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25(4)：934-938.

[14] 唐玉姝，慈恩，顏廷梅，等.太湖地區(qū)長期定位試驗(yàn)稻麥兩季土壤酶活性與土壤肥力關(guān)系[J].土壤學(xué)報(bào)，2008，45(5)：1000-1006.

[15] 李科江，張素芳，賈文竹，等.半干旱區(qū)長期施肥對作物產(chǎn)量和土壤肥力的影響[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào)，1999，5(1)：21-25.

[16] 張平.不同造林樹種對鹽堿地土壤理化性質(zhì)的影響[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

[17] 楊曉娟，王海燕，劉玲，等.東北過伐林區(qū)不同林分類型土壤肥力質(zhì)量評價(jià)研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，21(9)：1553-1560.

SoilFertilityQualityforDifferentPlantationsintheCoastalSalineLandoftheYellowRiverDelta

//Liu Guimin

(Shandong Academy of Forestry, Ji’nan 250014, P. R. China);

Chen Miaomiao, Li Cunhua

(Shandong Agricultural University);

Yang Qingshan, Liu Dexi, Du Zhenyu, Zhou Jian, Li Yongtao, Li Changgui

(Shandong Academy of Forestry)

The nutrient contents and enzyme activities in the soils of four different plantations were analyzed in the coastal saline land of the Yellow River Delta with the control of the unplanted land. The soil fertility of four different plantations was comprehensively evaluated using the method of subordinate function. Compared with the control, the contents of organic matter, ammonium N, nitrate N, available P and available K in soil were increased by 177.89%, 76.47%, 757.74%, 32.76% and 30.13%, respectively. The activities of mean phosphatase, catalase, urease and sucrose were increased by 47.09%, 11.52%, 41.07% and 76.00%, respectively. By subordinate function analysis, the soil fertility in different plantations was obtained in the descending order ofFraxinuschinensis(0.777),Pyrusbetulifolia(0.694),Tamarixchinensis(0.572),Salixpsammophila‘YanliuYihao’ (0.436), and the control (0.030).

Saline land； Plantation; Soil fertility； Yellow River delta

S714.8

1)山東省良種工程項(xiàng)目(魯農(nóng)字[2010]6號、2012LZ12-03)，國家白蠟林木良種基地。

劉桂民，男，1974年11月生，山東省林業(yè)科學(xué)研究院，高級工程師。E-mail：a777a7@163.com。

李長貴，山東省林業(yè)科學(xué)研究院，高級工程師。E-mail：lchg1017@126.com。

2017年4月26日。

責(zé)任編輯：張 玉。

//Journal of Northeast Forestry University，2017,45(10)：6-9.