魔芋種植對兩種梨樹林土壤養(yǎng)分的影響

蘭吉萍，陳建國

(1.內江市林業(yè)局，四川內江 641000;2.四川省林業(yè)科學研究院，四川成都 610081)

農林復合經營又稱為農用林業(yè)、混農林業(yè)或農林業(yè)。是指為了一定的經營目的，在綜合考慮社會、經濟和生態(tài)因素的前提下，在同一土地經營單元上，遵循生態(tài)學原理，以生態(tài)經濟學為指導［1］，有目的地將林業(yè)與農業(yè)有機地結合起來。在空間上按一定的時序安排以多種方式配置在一起，以達到以耕代撫，使林地土壤肥力狀況得以改善，林木生長得到促進的目的。并進行統(tǒng)一、具有序管理的土地利用系統(tǒng)的集合，有復合性、系統(tǒng)性、集約性、高效性、尺度的靈活性等明顯特征［2］，是一種充分利用自然力的勞動密集型集約經營方式。農林復合生態(tài)經濟系統(tǒng)作為一種開放式、多目標、多功能、可持續(xù)發(fā)展的人工生態(tài)系統(tǒng)，兼具持續(xù)高效的土地利用方式和綜合生產途徑的雙重優(yōu)勢，并在系統(tǒng)結構組成、功能特征、生產力、作物群體光能、生物氣候潛力、光合作用模擬、樹木作用機理、多用途樹種的篩選等方面的研究取得了一定程度的進展［3］。在張明如等［4］對農林復合生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學原理及生態(tài)經濟功能研究進展以及謝京湘等［5］對農林復合生態(tài)系統(tǒng)研究概述等一系列研究中可知，農林復合經營在近年受到越來越多了的關注，并在世界范圍內得到普遍重視，各地都在致力于林下種植的研究，其發(fā)展前景相當可觀。

據統(tǒng)計，目前我國僅25°以上的坡耕地就達610萬hm2，陡坡耕地的侵蝕強度大多每年超過8 000 t·km-2，平均每年侵蝕掉土壤厚度約為 10.6 mm［6］。農林復合經營會對幼林期樹木和間作物的耕作產生一系列作用，能夠有效的改善生態(tài)環(huán)境，并且推動山區(qū)經濟可持續(xù)發(fā)展。

梨樹(Pyrus spp.)適應性強，在沙壤土、沙質土和粘土地中均生長良好。魔芋(Amorphophallus rivieri)地下部分為球莖且根系較長，適宜在土層深厚、質地疏松、排水透氣良好、有機質豐富的輕砂土壤生長，土壤松厚肥沃是保證魔芋根系生長發(fā)育和塊莖正常膨大的重要條件［7］。本試驗以兩種套種魔芋的梨樹林對象，研究魔芋種植對兩種梨樹林土壤養(yǎng)分的影響，旨在為開展林下種植魔芋提供一定理論參考和數據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地為位于內江市東興區(qū)，地處于四川盆地中南部，沱江中游，海拔350 m～400 m之間，相對高差20 m～80 m，屬中亞熱濕潤氣候，年最高溫度37.2℃，最低溫度0.6℃，年平均氣溫17.2℃，年均相對濕度80%。年均降水量927 mm，四季分明，大陸季風性氣候特點顯著。該地區(qū)資源豐富，氣候溫和，雨量充沛，土地肥沃，交通便利，自然條件較好，土地大部分為平川河水灌區(qū)，宜于發(fā)展農業(yè)生產。

1.2 樣品制備

試驗中樣品均于2013年8月底在豐水梨林和昌吉梨林地內，按種植魔芋與否在不同林地(豐水梨未種植魔芋林地FSL-CK;豐水梨種植魔芋林地FSL;昌吉梨無翻耕措施林地CJL-CL;昌吉梨進行翻耕措施林地CJL-CK;昌吉梨翻耕并且種植魔芋林地CJL)中分別設3個樣點，用土刀刮去地表雜物，然后在各個樣點挖0～20 cm的土壤剖面取大約500 g的土樣裝于自封袋中，再用100 cm3環(huán)刀在各剖面中部取土樣，并分別編號后帶回實驗室。

用4分法將采集好的土樣分為兩個部分，一部分自然風干，另一部分挑除可見根系后研磨過2 mm篩，裝于自封袋中4℃下保存待測。待風干土樣風干后，同樣挑除可見根系過2 mm篩，并用4分法分出一小部分已過2 mm篩的風干土樣研磨過0.3 mm篩，分別密封保存待測。

1.3 指標測定

土壤有機質(Soil organic matter，SOM)采用重鉻酸鉀氧化 -外加熱法測定［8］;全氮(Total nitrogen，TN)采用半微量凱氏定氮法測定;銨態(tài)氮(NH+4-N)采用KCl浸提靛酚藍比色法測定;硝態(tài)氮(NO-3-N)采用酚二磺酸法測定;微生物量碳(Microbial biomass carbon，MBC)和微生物量氮(Microbial biomass nitrogen，MBN)采用氯仿熏蒸 -K2SO4浸提法測定［8］;有效磷(Available P，AP)采用 0.03 mol·L-1NH4F+0.025 mol·L-1HCl浸提法測定;全鈣(Total-Ca，TCa)采用 HClO4-H2SO4消煮法，原子吸收分光光度法測定;全鎂(Total-Mg，TMg)采用HClO4-H2SO4消煮法，原子吸收分光光度法測定;全鉀(Total-K，TK)采用NaOH熔融，火焰光度法測定;全磷(Total-P，TP)采用HClO4-H2SO4消煮法，磷鉬藍比色法測定;速效鉀(Available K，AK)采用1 mol·L-1乙酸銨浸提-火焰光度法測定［9］。每個指標3次重復。

1.4 數據分析

利用SPSS16.0軟件(SPSS Inc.，USA)中的oneway ANOVA過程對各指標進行單因素方差分析，利用LSD法進行多重比較，顯著水平α=0.05。用Sigmaplot 10.0 軟件(Systat Software Inc.，USA)繪圖。

2 結果與分析

2.1 魔芋對兩種梨樹林下土壤pH值的影響

由圖1可以看出，豐水梨和昌吉梨林下土壤均呈弱酸性，pH值分別為5.75和5.61，種植魔芋對兩種梨樹林下土壤pH值沒有顯著影響。相對于昌吉梨林下沒有耕作措施的土壤(CJL-CL)，種植魔芋的昌吉梨林下土壤(CJL)pH值顯著升高，較CJL-CL增加8.60%。這說明種植魔芋能夠改變CJL-CL土壤的酸堿度，而對于耕作后沒種植魔芋的昌吉梨林下土壤(CJL-CK)pH影響不大。

圖1 兩種梨樹林的pH值Fig.1 pH value of soil in two kinds of pear tree plantations

2.2 魔芋對兩種梨樹林下土壤物理性質的影響

土壤的物理性質通過影響土壤肥水狀況，影響植被生長和土壤微生物與酶系統(tǒng)、土壤動物群落等系統(tǒng)功能的正常發(fā)揮，進而影響植物的生長。土壤含水量通過影響土壤影響物質的濃度，進而影響植物對營養(yǎng)物質的吸收，從而對土壤養(yǎng)分造成影響［10］。

根據表1可知，FSL與FSL-CK土壤物理性質并無顯著差異;而CJL-CL與CJL-CK和CJL土壤的物理性質都存在顯著性差異，CJL-CL土壤密度為1.48 g·cm-3，CJL-CK 為 1.11 g·cm-3，CJL 為 0.99 g·cm-3;最大持水量 CJL-CL 為 254.15 g·cm-3，CJLCK 為 406.02 g·cm-3，CJL 為478.51 g·cm-3，CJLCK較CJL-CL增長59.76%;土壤體積含水量CJLCL 為 260.23 ml·m-3，CJL-CK 為 194.92 ml·m-3，CJL 為 174.62 ml·m-3，CJL·m-3含水量比 CJL-CL減少85.61 ml;說明種植魔芋能夠對純林起到疏松土壤、增加最大持水量，并且吸收土壤中多余水分降低土壤體積含水量的作用。但CJL-CK與CJL相比較無明顯變化，說明種植魔芋對土壤物理性質的影響不大，但耕作措施會引起土壤物理性質的變化。

表1 土壤物理性質表Table 1 Physical properties of soil

2.3 魔芋對兩種梨樹林下土壤養(yǎng)分的影響

根據圖 2，3，4，5可知，FSL與 FSL-CK 和 CJLCK與CJL中的NH4+-N、NO3--N都無顯著差異，說明魔芋種植對梨樹林土壤中的NH4+-N和NO3--N并無大的影響;而CJL中AP含量較CJL-CL增長5倍、較CJL-CK增長58.31%，說明種植魔芋會影響昌吉梨林的AP含量;根據對AK的顯著性分析可知，種植魔芋不會對昌吉梨林土壤中AK產生影響，而對土壤的耕作則會導致土壤AK含量顯著增加。

由表2可知，FSL與FSL-CK相比土壤TCa含量顯著增加，而 SOM、TP、TN、TK和 TMg含量沒有顯著變化;在昌吉梨林中，CJL-CK與CJL的差異為TK和TCa含量，TCa減少39.37%、TK增加5.91%。而昌吉梨林(CJL-CL)在耕作措施下，TP、TN發(fā)生顯著差異，昌吉梨純林在種植魔芋情況(CJL)下，SOM增長74.07%、TN含量增加57.09%、TP增量為原昌吉梨純林(CJL-CL)的1.63倍、TK是CJL-CL的1.06倍。

圖2 兩種梨樹林土壤氨態(tài)氮含量Fig.2 Ammonia nitrogen content in soil in two kinds of pear plantations

圖3 兩種梨樹林土壤硝態(tài)氮含量Fig.3 Nitrate nitrogen content in soil in two kinds of pear plantations

圖4 兩種梨樹林的速效鉀含量Fig.4 K content in soil in two kinds of pear plantations

圖5 兩種梨樹林的有效磷含量Fig.5 Phosphorus content in soil in two kinds of pear plantations

表2 土壤養(yǎng)分(g·kg-1)Table 2 Soil nutrients

3 討論

本試驗顯示豐水梨+魔芋提高土壤TCa含量，SOM、AP、AT、TK、TN等其他土壤主要營養(yǎng)元素并沒有顯著變化，因此總體來說種植魔芋對豐水梨林下土壤養(yǎng)分的影響不大;昌吉梨+魔芋土壤TCa減少，TK和AP增加，可以認為昌吉梨林下耕作魔芋能一定程度上增加土壤部分養(yǎng)分含量。同時耕作措施對林地的土壤也存在著很大的影響，耕作會使土壤物理性質發(fā)生改變，土壤會變得疏松有利于微生物及酶活動，進而對土壤養(yǎng)分狀況造成影響，并且耕作中的施肥亦會增加土壤養(yǎng)分含量［11］。故CJL-CL與CJL-CK相比，土壤TP和TN都有顯著增加。閏德仁等［12］通過對土攘養(yǎng)分變化的研究結果表明選擇適宜的間作品種有利于改善土壤的養(yǎng)分狀況。例如:豆科作物對改善土壤速效性氮有機質具有良好的作用，但易造成磷的消耗［13］;谷類作物能較全面地改善土攘的養(yǎng)分含量;西瓜可改善土壤的有機質、速效性氮和速效性磷，以上作物都表現出對改善土壤的養(yǎng)分狀況具有十分明顯的作用。在梨樹林+魔芋模式中，梨樹與魔芋之間存在著相互促進的作用，形成了互利共生的良好局面。一方面，魔芋的自身生理作用，特別是大量的根系在耕作過程中通過礦化作用，會向土壤中歸還養(yǎng)分;另一方面通過施肥作物(對魔芋種植區(qū))局部提高土壤中的養(yǎng)分含量，近而改善梨樹林地土壤的養(yǎng)分條件促進樹木生長［14］。試驗結果表明，種植魔芋會對部分土壤營養(yǎng)元素產生影響，而種植魔芋前對土壤的耕作措施亦會增加土壤的部分營養(yǎng)元素含量。為保證魔芋對營養(yǎng)元素的需求，在其生長階段會進行肥料的使用，施肥措施也會增加林地土壤的養(yǎng)分［15］。可以看出，昌吉梨林下種植魔芋能夠有效增加土壤 SOM、AP、AK、TN、TP、TK含量，改善土壤結構，提高土壤肥力，創(chuàng)造適宜的土壤松緊度，提高土壤的保水保肥能力，減少其他養(yǎng)分的流失，具有良好的生態(tài)效益。同時魔芋還有一定的經濟收益，說明林下種植魔芋既有生態(tài)效益也有經濟效益。因此，只要選擇適宜的間作品種，一般對林地土壤都有良好的改善作用［16］。

在發(fā)展農林復合生態(tài)-經濟模式時，要本著“因地制宜”的原則，著重考慮在什么立地條件下選擇什么樣的經營模式，根據土壤養(yǎng)分的一個改變趨勢合理安排林種與經濟作物的配置，才能使各個經營模式得以最大限度的推廣［17］。

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