柑橘林下養(yǎng)雞對土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形特征的影響

蔡 煜，王景燕，龔 偉，呂向楠，舒正悅，閆思宇，趙昌平

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院 水土保持與荒漠化防治四川省重點實驗室，四川 成都611130）

柑橘林下養(yǎng)雞對土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形特征的影響

蔡 煜，王景燕，龔 偉，呂向楠，舒正悅，閆思宇，趙昌平

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院 水土保持與荒漠化防治四川省重點實驗室，四川 成都611130）

在四川盆周低山丘陵區(qū)柑橘Citrus reticulata林下養(yǎng)雞Gallus domesticus，研究不同養(yǎng)雞密度（0，600，1 200和2 400只·hm－2）對表層（0～20 cm）土壤團(tuán)聚體組成、分形維數(shù)、理化性質(zhì)、微生物數(shù)量和土壤酶活性的影響，探討分形維數(shù)與土壤理化性質(zhì)、微生物數(shù)量及土壤酶活性的關(guān)系。結(jié)果表明：林下養(yǎng)雞使＞0.25 mm粒徑團(tuán)聚體（干篩）和＞0.25 mm粒徑水穩(wěn)性團(tuán)聚體（濕篩）含量分別增加1.9%～5.0%和7.3%～24.5%，且隨養(yǎng)雞密度的增加而增加。土壤分形維數(shù)為2.174～2.760，且分形維數(shù)隨養(yǎng)雞密度、＞0.25 mm粒徑團(tuán)聚體（干篩）和水穩(wěn)性團(tuán)聚體（濕篩）含量的增加而降低，與＞0.25 mm和＞5.00 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量呈極顯著相關(guān)（P＜0.01）。林下養(yǎng)雞降低了土壤容重、改善了土壤孔隙，增加了土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量和酶活性，其土壤肥力的提高作用隨養(yǎng)雞密度的增加而增加，且土壤理化性質(zhì)、微生物數(shù)量和酶活性與分形維數(shù)間呈顯著相關(guān)（P＜0.05）。說明柑橘林下養(yǎng)雞能有效改善土壤團(tuán)聚體組成和土壤肥力，降低土壤團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體分形維數(shù)。表5參35

土壤學(xué)；柑橘林；林下養(yǎng)雞；團(tuán)粒結(jié)構(gòu)；分形維數(shù)；土壤肥力

團(tuán)粒結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性是土壤質(zhì)量的敏感性物理指標(biāo)［1］，能決定土壤物理性質(zhì)和調(diào)節(jié)土壤肥力，影響土壤通透性、孔隙性和持水性［2］。良好的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)能起到協(xié)調(diào)養(yǎng)分的消耗和積累、穩(wěn)定土壤溫度、改善土壤肥力和利于植物根系伸展的作用［3］。改良土壤有多種方式，林下養(yǎng)雞Gallus domesticus是其中一種新興的培肥改土方式。林下養(yǎng)雞會增加雞糞含量，雞糞是優(yōu)質(zhì)的有機(jī)肥料［4］，雞糞中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)、氮、磷、鉀和其他植物必需養(yǎng)分，能提高土壤養(yǎng)分含量［5］和促進(jìn)培肥改土，兼顧良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，具有改良土壤、節(jié)省林地肥料、滅蟲鋤草和促進(jìn)樹木生長等優(yōu)點［6－8］，且有機(jī)肥有利于增加土壤團(tuán)聚體含量、提高土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性和改善土壤結(jié)構(gòu)［9－10］。土壤是具有分形特征的系統(tǒng)，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)可以用分形維數(shù)來描述［11］。TURCOTTE［11］提出多孔介質(zhì)材料的粒徑分布與分形維數(shù)的關(guān)系公式；楊培嶺等［12］提出了用粒徑的質(zhì)量分布取代粒徑的數(shù)量分布來描述土壤分形特征，此法具有精確簡便的優(yōu)點，應(yīng)用更為廣泛。分形維數(shù)可以客觀反映土壤粒徑大?。?3］、結(jié)構(gòu)性狀［14］和理化性質(zhì)［15－16］，并能夠定量化描述土壤肥力狀況［17］。目前，有關(guān)林下養(yǎng)雞的研究主要集中在養(yǎng)雞密度管理和養(yǎng)雞對土壤理化性質(zhì)等的影響方面，而有關(guān)林下養(yǎng)雞對土壤分形特征影響方面的研究尚未見報道。本研究通過在四川盆周低山丘陵區(qū)柑橘林下養(yǎng)雞，研究不同養(yǎng)雞密度對土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形特征、理化性質(zhì)和微生物數(shù)量及土壤酶活性的影響，探討分形維數(shù)與土壤理化性質(zhì)、微生物數(shù)量及土壤酶活性的關(guān)系，為構(gòu)建林下養(yǎng)雞復(fù)合經(jīng)營模式和了解林下養(yǎng)雞對林地土壤肥力的影響提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)自然概況

試驗地位于四川省丹棱縣紅石村退耕還林示范區(qū)（30°03′N，103°29′E），海拔為495～583 m。該區(qū)地處于四川盆地西南邊緣，屬于亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林。根據(jù)丹棱縣氣象站（海拔496.2 m）的歷年氣象觀測資料統(tǒng)計，全年日平均氣溫為16.6℃，最熱月均溫25.6℃，最冷月均溫6.3℃，全年降水量為1 232.8 mm，年降水天數(shù)為170.2 d，降水集中于5－8月，年蒸發(fā)量為1 002.6 mm。2007年9月上旬開始在柑橘Citrus reticulate林下設(shè)置不同的養(yǎng)雞密度（0，600，1 200和2 400只·hm－2）進(jìn)行長期養(yǎng)雞試驗，研究養(yǎng)雞對土壤理化性質(zhì)的影響。柑橘林下雞的放養(yǎng)時間是每年的9月上旬至第2年的4月中下旬，5－8月林下不養(yǎng)雞。

1.2 研究方法

1.2.1 樣地調(diào)查和樣本采集 試驗地柑橘園建于2000年，株行距為3 m×4 m，土壤為黃壤。在調(diào)查柑橘園試驗區(qū)的基礎(chǔ)上，根據(jù)典型性、代表性的原則，分別在坡向、坡度、坡位和海拔高度基本一致的柑橘園中設(shè)置不同養(yǎng)雞密度處理（0，600，1 200和2 400只·hm－2，以下分別以ck,T600，T1200和T2400表示）。設(shè)置3次重復(fù)·處理－1，共12個小區(qū)，各小區(qū)面積為20 m×20 m。各小區(qū)用絲網(wǎng)隔離，雞群在限定的養(yǎng)殖區(qū)活動，以保證其密度。選擇大小基本一致的脫溫雛雞進(jìn)行放養(yǎng)；放養(yǎng)期間雞苗如意外死亡，應(yīng)及時清理后補充與該群體平均質(zhì)量相當(dāng)?shù)慕】惦u苗，保證小區(qū)雞密度恒定。各試驗小區(qū)柑橘及雞苗的管理均按常規(guī)進(jìn)行，雞飼料的投放量按雞數(shù)量等比例增加。于2012年8月上旬在每個標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)采用蛇形5點取樣法分別采集0～20 cm土層混合樣品，帶回實驗室后分成2份，一份鮮樣用于測定微生物數(shù)量，另一份風(fēng)干后用于測定土壤團(tuán)聚體、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶。同時用環(huán)刀采集0～20 cm土層原狀土壤樣品以測定土壤容重和孔隙度。

1.2.2 測定方法 土壤團(tuán)聚體組成采用機(jī)械篩分法；土壤有機(jī)質(zhì)用重鉻酸鉀氧化-外加熱法測定；土壤全氮采用半微量凱氏法；堿解氮采用堿解-擴(kuò)散法；有效磷采用雙酸浸提法；速效鉀采用乙酸銨浸提-火焰光度法［18］；微生物數(shù)量采用平板法測定［19］，酶活性采用比色法測定［20］；土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)采用楊培嶺法計算，分形維數(shù)的計算過程與方法如下［12,21］：

具有自相似結(jié)構(gòu)的多孔介質(zhì)——土壤，由大于某一粒徑di（di＞di+1，i=1，2，…）的土粒構(gòu)成的體積V（δ＞di）可由類似Katz的公式表示：

式（1）中：δ是碼尺；A，k是描述形狀、尺度的常數(shù)。

通常粒徑分析資料是由一定粒徑間隔的顆粒質(zhì)量分布表示的，以表示兩篩分粒級di與di+1間粒徑的平均值，忽略各粒級間土粒比重ρ的差異，即ρi=ρ（i=1，2，…），則：

則由式（2）得：

由式（2）和式（3）導(dǎo)出：

1.2.3 數(shù)據(jù)處理與計算 采用SPSS 19.0軟件對文中數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，表中數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，采用單因子方差分析（ANOVA）和鄧肯法（SSR）檢驗不同模式土壤各變量之間的顯著性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)

由表1可知：各處理土壤分形維數(shù)（干篩和濕篩）、土壤結(jié)構(gòu)體破壞率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)均呈現(xiàn)出ck＞T600＞T1200＞T2400變化規(guī)律，其中各處理間的分形維數(shù)（干篩和濕篩）差異顯著，T1200與T600，T600與ck間的土壤結(jié)構(gòu)體破壞率差異不顯著，各處理間的不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)差異顯著；＞0.25 mm粒級團(tuán)聚體（干篩和濕篩）均呈現(xiàn)出ck＜T600＜T1200＜T2400的變化規(guī)律，且各處理間差異顯著?；貧w分析發(fā)現(xiàn)，干篩條件下團(tuán)聚體分形維數(shù)與＞5.00 mm，5.00～2.00 mm，2.00～1.00 mm，1.00～0.50 mm和＞0.25 mm粒級團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與0.50～0.25 mm粒級團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、結(jié)構(gòu)體破壞率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；濕篩條件下，土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)與＞5.00 mm，5.00～2.00 mm，1.00～0.50 mm和＞0.25 mm粒級團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），與2.00～1.00 mm，0.50～0.25 mm粒級團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)、結(jié)構(gòu)體破壞率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）。因此，林下養(yǎng)雞增加土壤團(tuán)聚體及水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)，降低土壤結(jié)構(gòu)體破壞率和提高土壤結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定性。土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)可以表征林下養(yǎng)雞對各粒級團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)狀況及土壤結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的影響。

表1 養(yǎng)雞處理對土壤團(tuán)聚體組成和分形維數(shù)的影響Table 1 Effects of different raising chicken treatments on soil aggregate composition and fractal dimension

2.2 分形維數(shù)與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系

與ck相比（表2），T600，T1200和T2400處理土壤容重分別降低2.6%，9.7%和12.0%，各處理除T600外均與ck差異顯著，T1200與T2400處理間差異無顯著；非毛管孔隙僅T2400處理顯著高于ck，但兩者與其余處理差異不顯著；毛管孔隙各處理間差異無顯著；總孔隙僅T2400處理顯著高于ck處理，其他處理與ck差異不顯著，T1200與T2400處理差異不顯著。對土壤物理性質(zhì)與土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)回歸分析結(jié)果表明（表3）：土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)（干篩和濕篩）與土壤容重、非毛管孔隙、毛管孔隙和總孔隙間呈顯著或極顯著相關(guān)。說明林下養(yǎng)雞對提高土壤物理性質(zhì)具有較好的作用；團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)越低，土壤物理性質(zhì)越好。因此，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)的高低能夠表征柑橘林下養(yǎng)雞對土壤物理性質(zhì)的影響。

各處理間土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異顯著（表2）。與ck相比，T600，T1200和 T2400處理有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別增加 26.5%，44.4%和 66.7%；堿解氮分別增加 45.7%，69.6%和110.0%；有效磷分別增加15.2倍、20.9倍和29.1倍；速效鉀分別增加1.3倍、2.3倍和3.5倍。對土壤養(yǎng)分與土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)回歸分析結(jié)果表明（表3）：干篩和濕篩得到的土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷和速效鉀均呈極顯著負(fù)相關(guān)。說明柑橘林下養(yǎng)雞條件下土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)越高，土壤養(yǎng)分含量越低。因此，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)的高低能夠表征土壤養(yǎng)分狀況。

表2 養(yǎng)雞對土壤理化性質(zhì)的影響Table 2 Effects of different raising chicken treatments on soil physical and chemical properties

2.3 分形維數(shù)與土壤微生物和酶的關(guān)系

由表4可知:各處理間細(xì)菌、真菌、放線菌和總微生物數(shù)量、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性差異顯著。與ck相比，T600，T1200和T2400處理細(xì)菌數(shù)量分別增加73.3%，177.5%和221.9%；真菌數(shù)量分別增加46.2%，75.7%和213.8%；放線菌數(shù)量分別增加57.6%，81.8%和133.2%；總微生物數(shù)量分別增加72.9%，175.6%和220.2%；蔗糖酶活性分別增加22.4%，35.2%和75.4%；脲酶活性分別增加70.2%，104.5%和179.2%；磷酸酶活性分別增加178.1%，207.0%和400.4%。對土壤微生物數(shù)量及酶活性與土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)回歸分析結(jié)果表明（表5），土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)（干篩和濕篩）與細(xì)菌、真菌、放線菌和總微生物數(shù)量、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性均呈極顯著負(fù)相關(guān)。因此，林下養(yǎng)雞有利于提高土壤的生物活性，且土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)能夠表征土壤微生物數(shù)量和土壤酶活性的狀況。

表3 分形維數(shù)與土壤理化性質(zhì)的關(guān)系Table 3 Relationship between fractal dimension and soil physical and chemical properties

表4 養(yǎng)雞對土壤微生物數(shù)量和酶活性的影響Table 4 Effects of different raising chicken treatments on soil microbial population and enzyme activities

表5 分形維數(shù)與土壤微生物數(shù)量和酶活性的關(guān)系Table 5 Relationship between fractal dimension and microbial population or enzyme activities

3 討論

土壤團(tuán)聚體組成、穩(wěn)定性和孔隙狀況對土壤肥力及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有重要影響［3］。團(tuán)聚體是土壤有機(jī)質(zhì)的主要固存場所［22－23］，有機(jī)質(zhì)是形成土壤團(tuán)聚體主要的黏結(jié)劑［24－25］。本研究發(fā)現(xiàn)：柑橘林下養(yǎng)雞后有機(jī)質(zhì)含量增加，＞0.25 mm粒級團(tuán)聚體（干篩和濕篩）質(zhì)量分?jǐn)?shù)也增加。林下養(yǎng)雞和雞糞還林增加土壤有機(jī)物質(zhì)輸入，使林地土壤有機(jī)膠體增加，土壤顆粒間膠結(jié)作用加強，土壤中大粒級團(tuán)聚體增加和穩(wěn)定性增強［26］。周萍等［27］研究發(fā)現(xiàn)：＞0.25 mm粒級團(tuán)聚體越少，其分形維數(shù)越高，反之，則越低；何東進(jìn)等［28］對毛竹Phyllostachys edulis-杉木Cunninghania lanceolata混交林土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形特征的研究結(jié)果表明，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)與＞0.25 mm和＞5.00 mm粒級土壤水穩(wěn)定性團(tuán)聚體含量之間呈顯著負(fù)相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn)：團(tuán)聚體和水穩(wěn)定性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，分形維數(shù)越低，這與何東進(jìn)等［28］的研究結(jié)果相同。李陽兵等［29］研究發(fā)現(xiàn)：土壤團(tuán)聚體分形維數(shù)與其結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性關(guān)系密切，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)粒徑分布的分形維數(shù)越小，則土壤結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性越好。本研究發(fā)現(xiàn)，分形維數(shù)與土壤結(jié)構(gòu)體破壞率和不穩(wěn)定指數(shù)呈顯著性正相關(guān)，團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)對結(jié)構(gòu)體破壞率和不穩(wěn)定指數(shù)具有較好的表征作用，進(jìn)一步說明土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)與土壤結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性關(guān)系密切。這與其他學(xué)者［29－31］的研究結(jié)果相同，即＞0.25 mm團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，分形維數(shù)越低，土壤孔性越好，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，肥力越高。因此，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的分形維數(shù)可以作為表征土壤結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的重要參數(shù)，也可以作為表征土壤穩(wěn)定性的指標(biāo)，是理想的土壤肥力評價指標(biāo)［3,21］。

土壤孔隙狀況直接影響土壤通氣性、透水性及根系穿插的難易程度，對土壤中水、肥、氣、熱和生物活性等具有重要的調(diào)節(jié)作用［32］。柑橘林下養(yǎng)雞后土壤容重降低，而＞0.25 mm粒級的團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)（干篩和濕篩）、其他理化性質(zhì)（容重除外）、微生物數(shù)量和酶活性均增加；且隨養(yǎng)雞密度的增加，土壤物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及生化特性的影響作用加強，并以2 400只·hm－2處理對土壤的改良效果最好。土壤容重的降低與孔隙度的提高主要是由于柑橘林下養(yǎng)雞后，雞糞產(chǎn)量增多（即有機(jī)肥施入增多），土壤變肥沃，促進(jìn)植物良好生長，植物根系尤其是細(xì)根對土壤的穿插作用增強，從而使土壤相對疏松多孔，容重變??；同時，土壤中有機(jī)質(zhì)提高，有利于增加土壤中大粒級團(tuán)聚體的形成與穩(wěn)定，且為土壤動物活動提供了相對更多的能源物質(zhì)，使土壤動物活動更為頻繁，對土壤的疏松起到了更好的促進(jìn)作用［33－34］，所以柑橘林下養(yǎng)雞對改善土壤物理性質(zhì)具有較好的促進(jìn)作用。雞糞中含有豐富的有機(jī)物質(zhì)及氮、磷、鉀等養(yǎng)分，在雞群糞尿排泄物施入土壤后，這些養(yǎng)分直接增加了土壤養(yǎng)分含量和肥力。另外，雞糞有機(jī)肥輸入林地土壤后為微生物活動提供了碳源、養(yǎng)分和豐富的酶促基質(zhì)，促進(jìn)土壤微生物的生長和繁殖，進(jìn)而改善土壤理化性質(zhì)和提高酶活性［35］。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)與土壤容重、非毛管孔隙、毛管孔隙、總孔隙、有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、細(xì)菌、真菌、放線菌、總微生物、蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性呈顯著或極顯著相關(guān)。因此，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)能夠較好的評價林下養(yǎng)雞后土壤理化性質(zhì)變化、微生物數(shù)量和土壤酶活性狀況，是評價土壤肥力的一個綜合性指標(biāo)［29］。

4 結(jié)論

柑橘林下養(yǎng)雞能增加＞0.25 mm粒級土壤團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)及穩(wěn)定性，降低團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)，且在0～2 400只·hm－2密度范圍內(nèi)，養(yǎng)雞密度高，分形維數(shù)低。柑橘林下養(yǎng)雞能改良土壤結(jié)構(gòu)和提升土壤肥力，且在一定密度范圍內(nèi)（0～2 400只·hm－2）土壤肥力隨養(yǎng)雞密度的增加而增加。無論濕篩還是干篩條件下，土壤分形維數(shù)與＞0.25 mm和＞5.00 mm粒級團(tuán)聚體質(zhì)量分?jǐn)?shù)呈顯著相關(guān)。土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形維數(shù)與土壤理化性質(zhì)、微生物數(shù)量及酶活性均呈顯著相關(guān)，可以作為柑橘林下養(yǎng)雞處理后土壤肥力變化的綜合性評價指標(biāo)。

［1］ 李陽兵，魏朝富，謝德體，等．巖溶山區(qū)植被破壞前后土壤團(tuán)聚體穩(wěn)定性研究［J］．中國農(nóng)學(xué)通報，2005，21（10）：232－234．LI Yangbing，WEI Chaofu，XIE Deti，et al．The features of soil water-stable aggregate before and after vegetation destruction in karst mountains［J］．Chin Agric Sci Bull，2005，21（10）：232－234．

［2］ 單桂梅，張春平，劉霞，等．沂蒙山區(qū)小流域坡耕地土壤顆粒結(jié)構(gòu)與養(yǎng)分退化特征［J］．中國水土保持科學(xué)，2013，11（5）：76－82．SHAN Guimei，ZHANG Chunping，LIU Xia，et al．Grain structure and nutrient degradation characteristics of soil from small watershed’s sloping lands in Yimeng Mountainous areas［J］．Sci Soil Water Conserv，2013，11（5）：76－82．

［3］ 謝賢健，胡學(xué)華，王珊，等．玉米不同育苗方式下土壤團(tuán)聚體及顆粒分形特征［J］．土壤通報，2012，43（5）：1049－1053．XIE Xianjian，HU Xuehua，WANG Shan，et al．Soil aggregates and fractal features of corn field under different seedling raising styles［J］．Chin J Soil Sci，2012，43（5）：1049－1053．

［4］ 陳禮海．果樹林下養(yǎng)雞好處多［J］．中國畜牧雜志，1995，31（1）：56－57．CHEN Lihai．Raising chicken under fruit orchards brings benefits［J］．Chin J Anim Sci，1995，31（1）：56－57．

［5］ 楊朝武，杜華銳，陳天寶，等．放養(yǎng)雞生產(chǎn)對植被特征及土壤理化性質(zhì)的影響研究［J］．中國家禽，2013，35（17）：24－28．YANG Chaowu，DU Huarui，CHEN Tianbao，et al．Effects of free-range broiler chickens on vegetation characteristics and physical-chemical properties of soil［J］．China Poult，2013，35（17）：24－28．

［6］ ALLISON R．Free range chicken grows on trees［J］．Poult World，2005，159（1）：26－27．

［7］ 劉婷霞，鄔梟楠，溫國勝．林下養(yǎng)雞對林地的影響［J］．廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，40（7）：112－114．LIU Tingxia，WU Xiaonan，WEN Guosheng．Effect of free range chicken in the undergrowth on woodland ecosystem［J］．Guangdong Agric Sci，2013，40（7）：112－114．

［8］ 郭愛偉，周杰瓏，熊春梅，等．林地放牧雞的研究進(jìn)展［J］．國外畜牧學(xué)·豬與禽，2008，28（3）：66－67．GUO Aiwei，ZHOU Jielong，XIONG Chunmei，et al．A review on free range chicken in the undergrowth［J］．Pigs Poult，2008，28（3）：66－67．

［9］ 易亞男，尹力初，張蕾，等．施肥對不同地下水位水稻土團(tuán)聚體組成及有機(jī)碳分布的影響［J］．水土保持學(xué)報，2013，27（5）：144－148，153．YI Ya’nan，YIN Lichu，ZHANG Lei，et al．Effects of fertilization on aggregate composition and organic carbon distribution in paddy soil under different groundwater level［J］．J Soil Water Conserv，2013，27（5）：144－148，153．

［10］ 李文軍，楊基峰，彭保發(fā)，等．施肥對洞庭湖平原水稻土團(tuán)聚體特征及其有機(jī)碳分布的影響［J］．中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，47（20）：4007－4015．LI Wenjun，YANG Jifeng，PENG Baofa，et al．Effects of fertilization on aggregate characteristics and organic carbon distribution in a paddy soil in Dongting Lake plain of China［J］．Sci Agric Sin，2014，47（20）：4007－4015．

［11］ TURCOTTE D L．Fractals and fragmentation［J］．J Geophys Res，1986，91（B2）：1921－1926．

［12］ 楊培嶺，羅遠(yuǎn)培，石元春．用粒徑的重量分布表征的土壤分形特征［J］．科學(xué)通報，1993，38（20）：1896－1899．YANG Peiling，LUO Yuanpei，SHI Yuanchun．Use the weight-size distribution to characterize the soil fractal features［J］．Chin Sci Bull，1993，38（20）：1896－1899．

［13］ 文星躍，黃成敏，黃鳳琴，等．岷江上游河谷土壤粒徑分形維數(shù)及其影響因素［J］．華南師范大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2011（1）：80－86．WEN Xingyue，HUANG Chengmin，HUANG Fengqin，et al．Fractal dimensions of soil particles and related affecting factors from the valley of upper Minjiang River［J］．J South China Norm Univ Nat Sci Ed,2011（1）：80－86．

［14］ 季軼群，王子芳，高明，等．紫色丘陵區(qū)不同土地利用方式下土壤團(tuán)粒的分形特征［J］．土壤通報，2009，40（2）：221－225．JI Yiqun，WANG Zifang，GAO Ming，et al．Fractal features of soil aggregate under different land-use types in purple hilly area［J］．Chin J Soil Sci，2009，40（2）：221－225．

［15］ 董莉麗，鄭粉莉．陜北黃土丘陵溝壑區(qū)土壤粒徑分布分形特征［J］．土壤，2010，42（2）：302－308．DONG Lili，ZHENG Fenli．Fractal characteristics of soil particle size distributions in gully-hilly regions of the loess plateau,north of Shaanxi,China［J］．Soils，2010，42（2）：302－308．

［16］ 周萍，劉國彬，侯喜祿．黃土丘陵區(qū)不同恢復(fù)年限草地土壤微團(tuán)粒分形特征［J］．草地學(xué)報，2008，16（4）：396－402．ZHOU Ping，LIU Guobin，HOU Xilu．Study on fractal features of soil microaggregates during different restoration stages in the Loess Hilly region［J］．Acta Agrestia Sin，2008，16（4）：396－402．

［17］ 朱冰冰，李占斌，李鵬，等．黃丘區(qū)植被恢復(fù)過程中土壤團(tuán)粒分形特征及抗蝕性演變［J］．西安理工大學(xué)學(xué)報，2009，25（4）：377－382．ZHU Bingbing，LI Zhanbin，LI Peng，et al．Research on the fractal features of soil aggregate,and dynamic changes in anti-erodibility during the process of vegetation recovery on the Loess Hilly areas［J］．J Xi’an Univ Technol，2009，25（4）：377－382．

［18］ 中國標(biāo)準(zhǔn)出版社．中國林業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編：營造林卷［S］．北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998．

［19］ 許光輝，鄭洪元．土壤微生物分析方法手冊［M］．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986．

［20］ 關(guān)松蔭．土壤酶及其研究法［M］．北京：農(nóng)業(yè)出版社，1986．

［21］ 吳承禎，洪偉．不同經(jīng)營模式土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的分形特征研究［J］．土壤學(xué)報，1999，36（2）：162－167．WU Chengzhen，HONG Wei．Study on fractal features of soil aggregate structure under different management pat-terns［J］.Acta Pedol Sin，1999，36（2）：162－167.

［22］ 竇森，李凱，關(guān)松.土壤團(tuán)聚體中有機(jī)質(zhì)研究進(jìn)展［J］.土壤學(xué)報，2011，48（2）：412－418. DOU Sen，LI Kai，GUAN Song.A review on organic matter in soil aggregates［J］.Acta Pedol Sin，2011，48（2）：412－418.

［23］ 郭菊花，陳小云，劉滿強，等.不同施肥處理對紅壤性水稻土團(tuán)聚體的分布及有機(jī)碳、氮含量的影響［J］.土壤，2007，39（5）：787－793. GUO Juhua，CHEN Xiaoyun，LIU Manqiang，et al.Effects of fertilizer management practice on distribution of aggregates and content of organic carbon and nitrogen in red paddy soil［J］.Soils，2007，39（5）：787－793.

［24］ SIX J，BOSSUYT H，DEGRYZE S，et al．A history of research on the link between（micro）aggregates,soil biota, and soil organic matter dynamics［J］.Soil Tillage Res，2004，79（1）：7－31.

［25］ 韓加強，高曉飛，路炳軍，等.水保措施對褐土水穩(wěn)性大團(tuán)聚體的影響研究［J］.水土保持研究，2012，19（6）：50－53. HAN Jiaqiang，GAO Xiaofei，LU Bingjun，et al.Research on the influence of measures of soil and water conservation on the water-stable macroaggregates in cinnamon soil［J］.Res Soil Water Conserv,2012,19（6）：50－53.

［26］ 李天杰，鄭應(yīng)順，王云.土壤地理學(xué)［M］.2版.北京：高等教育出版社，1983.

［27］ 周萍，劉國彬，候喜祿.黃土丘陵區(qū)不同土地利用方式土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形特征［J］.中國水土保持科學(xué)，2008，6（2）：75－82. ZHOU Ping，LIU Guobin，HOU Xilu.Fractal features of soil aggregate structure under different land use in the hilly-gully region of Loess Plateau［J］.Sci Soil Water Conserv，2008，6（2）：75－82.

［28］ 何東進(jìn)，洪偉，吳承禎，等.毛竹杉木混交林土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的分形特征研究［J］.熱帶亞熱帶植物學(xué)報，2002，10（3）：215－221. HE Dongjin，HONG Wei，WU Chengzhen，et al．Fractal features of soil aggregate structure under mixed plantations of Phyllostachys edulis and Cunninghamia lanceolata［J］.J Trop Subtrop Bot，2002，10（3）：215－221.

［29］ 李陽兵，魏朝富，謝德體，等.巖溶山區(qū)植被破壞前后土壤團(tuán)聚體分形特征研究［J］.土壤通報，2006，37（1）：51－55. LI Yangbing，WEI Chaofu，XIE Deti，et al．The fractal features of soil aggregate structure before and after vegetation destruction on karst mountain areas［J］.Chin J Soil Sci，2006，37（1）：51－55.

［30］ 廖爾華，張世熔，鄧良基，等.丘陵區(qū)土壤顆粒的分形維數(shù)及其應(yīng)用［J］.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2002，20（3）：242－245，281. LIAO Erhua，ZHANG Shirong，DENG Liangji，et al．Fractal dimensions of particle in the hill area and their applications［J］.J Sichuan Agric Univ，2002，20（3）：242－245，281.

［31］ 王玉杰，王云琦，夏一平，等.重慶縉云山典型林分土壤結(jié)構(gòu)分形特征［J］.中國水土保持科學(xué)，2006，4（4）：39-46. WANG Yujie，WANG Yunqi，XIA Yiping，et al．Soil fractal features of typical forest stands in Jinyun mountain of Chongqing City［J］.Sci Soil Water Conserv，2006，4（4）：39－46.

［32］ 丁文峰，丁登山.黃土高原植被破壞前后土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)分形特征［J］.地理研究，2002，21（6）：700－706. DING Wenfeng，DING Dengshan.The fractal features of soil granule structure before and after vegetation destruction on Loess Plateau［J］.Geogr Res，2002，21（6）：700－706.

［33］ 史振鑫，吳景貴.不同處理牛糞對黑土團(tuán)聚體組成與穩(wěn)定性的影響［J］.中國土壤與肥料，2013（4）：10－15. SHI Zhenxin，WU Jinggui.Composition and stability of the aggregates in black soil applied with different cattle manures［J］.Soil Fertil Sci China，2013（4）：10－15.

［34］ 林東，鐘林茂，鄭鵬，等.梨樹林下養(yǎng)雞對土壤理化性質(zhì)的影響［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（18）：4346－4350. LIN Dong，ZHONG Linmao，ZHENG Peng，et al．Effects of raising chicken on soil physical and chemical properties in pear orchard［J］.Hubei Agric Sci，2013，52（18）：4346－4350.

［35］ 高瑞，呂家瓏.長期定位施肥土壤酶活性及其肥力變化研究［J］.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報，2005，13（1）:143－145. GAO Rui，Lü Jialong.Study on the enzyme activities and fertility change of soils by a long-term located utilization of different fertilizers［J］.Chin J Eco-Agric，2005，13（1）：143－145.

Raising chickens in citrus orchards on fractal features of soil aggregates

CAI Yu,WANG Jingyan,GONG Wei,Lü Xiangnan,SHU Zhengyue,YAN Siyu,ZHAO Changping
（Sichuan Provincial Key Laboratory of Soil&Water Conservation and Desertification Control,College of Forestry, Sichuan Agricultural University,Chengdu 611130,Sichuan,China）

Raising chickens under trees or bushes could improve the soil.To research the influence of the surface layer’s（0－20 cm）soil aggregate composition,fractal dimension,physical and chemical properties,microbial population,and enzyme activities for different chicken raising densities and to probe relationships between fractal dimension and soil physical and chemical properties,microbial population,and enzyme activities;citrus orchards in the Sichuan Basin low mountain hilly area were selected with four chicken density treatments（0, 600,1 200,and 2 400 chichens per hm2）and each treatment had three replications;the 12 plots of 20 m×20 m each were arranged in a randomized block design.Soils in the surface layer （0－20 cm）in each plot were collected,by snake-shaped five-point sampling method,to determine soil properties,such as soil aggregate composition and fractal dimension.Results showed a significant（P＜0.05）increase of 1.9%－5.0%in content of the＞0.25 mm particle-sized soil aggregates（dry-sieved）and 7.3%－24.5%in water-stable aggregates（wetsieved）in citrus orchards that were raising chickens,with both increasing as chicken density increased.Soil fractal dimension ranged from 2.174 to 2.760 and significantly （P＜0.05）decreased as chicken density（by 1.3%－8.7%）and the＞0.25 mm particle-sized soil aggregates （dry-sieved）and water-stable aggregates（wetsieved）increased.Soil fractal dimension was significantly correlated with the content of＞0.25 mm（r=－0.929, P＜0.05）and＞0.50 mm （r=－0.915,P＜0.05）particle-sized water-stable aggregates （wet-sieved）.Raisingchickens in citrus orchards significantly（P＜0.05）decreased soil bulk density（except 600 chichens per hm2）, significantly （P＜0.05）improved soil total porosity （except 600 chichens per hm2）,and significantly （P＜0.05）increased nutrient content,microbial population,and enzyme activities;soil fertility also increased as chicken density increased.Soil physical and chemical properties,microbial population,and enzyme activities were significantly（P＜0.05）correlated with soil fractal dimension.These findings indicated that raising chickens in citrus orchards could improve soil aggregate composition and soil fertility with fractal dimension of the soil aggregate and water-stable aggregate decreasing;fractal dimension of soil aggregate could also be used as an important comprehensive quantitative index to evaluate soil physical and chemical properties when raising chickens in a forest ecosystem.［Ch,5 tab.35 ref.］

soil science;citrus orchard;free range chickens under trees and bushes;aggregate structure;fractal dimension;soil fertility

S714.2

A

2095-0756（2017）02-0225-08

10.11833/j.issn.2095-0756.2017.02.004

2016-04-01；

2016-05-06

國家自然科學(xué)基金資助項目（41201296，41061140515）； “十二五”國家科技支撐計劃項目（2011BAC09B05）；土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室資助項目（0812201244）

蔡煜，從事林業(yè)生態(tài)工程等研究。E-mail：627200302@qq.com。通信作者：龔偉，教授，博士，從事土壤生態(tài)等研究。E-mail：gongwei@sicau.edu.cn