泗陽(yáng)縣林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響

嚴(yán)相進(jìn)，朱 玲，倪 云，唐羅忠

(1.江蘇省泗陽(yáng)縣林業(yè)中心，江蘇 泗陽(yáng) 223700； 2.南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心，江蘇 南京 210037； 3.南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，江蘇 南京 210037)

林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)是將林業(yè)、農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、漁業(yè)等多種產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，形成多種物種共存、多種結(jié)構(gòu)配置、多種時(shí)序組合的多級(jí)物質(zhì)生產(chǎn)體系[1]。林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)充分發(fā)揮了土地資源的生產(chǎn)潛力，使產(chǎn)品多樣化，在增加土地收益的同時(shí)，協(xié)調(diào)農(nóng)林爭(zhēng)地矛盾，保護(hù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)賴(lài)以維持的生態(tài)環(huán)境，使資源永續(xù)利用[2]。

楊樹(shù)適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)快、成材早、產(chǎn)量高、易于更新，是用材林、防護(hù)林和林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)的主要樹(shù)種[3]。大力發(fā)展楊樹(shù)人工林是解決我國(guó)木材短缺問(wèn)題的重要途徑[3]。作為 “中國(guó)楊樹(shù)之鄉(xiāng)”的江蘇省泗陽(yáng)縣，已累計(jì)栽植楊樹(shù)1億多株。并且該縣大力開(kāi)展了楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)，延長(zhǎng)了楊樹(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，有力促進(jìn)了地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展[4]，總結(jié)和推廣了林菜、林糧、林菌、林畜、林藥等20多種楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式[5]，收到了良好的效果。但是生產(chǎn)目的主要是追求經(jīng)濟(jì)收益，較少考慮復(fù)合經(jīng)營(yíng)的生態(tài)效果，不同楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響等問(wèn)題尚不清楚。本文選擇泗陽(yáng)縣幾種典型的楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，探討其對(duì)土壤性質(zhì)的影響，以期為楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)和參考。

2 研究地概況與研究方法

2.1 研究地概況

研究地位于江蘇省宿遷市泗陽(yáng)縣，介于東經(jīng)118°20′—118°45′，北緯33°23′—33°58′。泗陽(yáng)縣氣候溫和，屬北亞熱帶季風(fēng)過(guò)渡性氣候區(qū)，光照充足，雨量豐沛，四季分明。年均氣溫14.2 ℃，年均日照2 215.9 h，年均降水量906.2 mm。屬黃泛沖積平原，土壤主要是沙壤土。

本研究選擇了5種經(jīng)營(yíng)模式進(jìn)行土壤理化性質(zhì)的調(diào)查分析，分別是楊樹(shù)(南林895楊Populus×euramericana‘Nanlin 895’)純林、楊樹(shù)+小麥復(fù)合經(jīng)營(yíng)(楊+小麥)、楊樹(shù)+雪菜復(fù)合經(jīng)營(yíng)(楊+雪菜)、楊樹(shù)+油菜復(fù)合經(jīng)營(yíng)(楊+油菜)、楊樹(shù)+草雞復(fù)合經(jīng)營(yíng)(楊+草雞，草雞散養(yǎng))。5種經(jīng)營(yíng)模式所處氣候條件相同，而且樣地彼此之間的距離在3 km范圍內(nèi)，土壤背景一致，屬于沙壤土；各經(jīng)營(yíng)模式中楊樹(shù)年齡為11—14年生，林分密度在200—360株/hm2，各經(jīng)營(yíng)模式的經(jīng)營(yíng)年限均在6 a以上，調(diào)查地的具體情況見(jiàn)表1。

表1 各種經(jīng)營(yíng)模式調(diào)查地基本情況

2. 2 研究方法

2016年1月，在選定的5種經(jīng)營(yíng)模式林地內(nèi)分別設(shè)置3塊面積為400 m2的樣地。在每個(gè)樣地內(nèi)距離楊樹(shù)不同位置，用口徑為4.5 cm、長(zhǎng)度為20 cm的不銹鋼土鉆鉆取深0—20 cm土層的土樣9次，充分混合后，取1 kg左右土壤密封于塑料袋中，置冰盒內(nèi)，帶回實(shí)驗(yàn)室用于pH值、有機(jī)質(zhì)含量等化學(xué)性質(zhì)的測(cè)定。同時(shí)用體積為100 cm3的環(huán)刀取0—10 cm和10—20 cm兩個(gè)層次的土壤，進(jìn)行容重、孔隙度等物理性質(zhì)的測(cè)定。

土壤容重及孔隙度采用環(huán)刀法測(cè)定[6]。

土壤含水量采用烘干法測(cè)定[6]。

土壤pH值采用電位法測(cè)定[6]。

土壤有機(jī)質(zhì)采用水合熱重鉻酸鉀氧化比色法測(cè)定[6]。

土壤水解氮采用堿解擴(kuò)散法測(cè)定[6]。

土壤速效磷采用0.5 mol/L碳酸氫鈉浸提、鉬銻抗比色法測(cè)定[6]。

土壤速效鉀采用1 mol/L乙酸銨浸提、原子吸收分光光度法測(cè)定[6]。

2.3 數(shù)據(jù)處理方法

利用Excel 2007軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和整理；用SPSS 17.0軟件進(jìn)行方差分析和多重比較。

不同小寫(xiě)字母表示不同經(jīng)營(yíng)模式結(jié)果之間存在顯著性差異(P<0.05)圖1 不同經(jīng)營(yíng)模式的土壤容重

3 結(jié)果與分析

3.1土壤容重

土壤容重是衡量土壤肥力的重要指標(biāo)，它影響著土壤水、氣、熱的平衡關(guān)系[7]。由圖1可以看出，不同經(jīng)營(yíng)模式之間的土壤容重存在顯著差異(P<0.05)，其中楊+小麥和楊+雪菜的土壤容重明顯小于其他模式，而楊+草雞的土壤容重明顯大于其他模式，這可能是因?yàn)樵诹窒律B(yǎng)的草雞長(zhǎng)期踩踏土壤，導(dǎo)致土壤板結(jié)，容重增大；楊樹(shù)林下間作小麥、雪菜等作物，由于耕作松土、秸稈還田、間作物根系殘留等原因，使土壤變得疏松，土壤容重降低。

3. 2 土壤孔隙度

土壤孔隙度與土壤容重相輔相成，是衡量土壤物理性狀的重要指標(biāo)，對(duì)土壤水、肥、氣、熱狀況具有顯著影響[8]。由圖2可見(jiàn)，不同經(jīng)營(yíng)模式的土壤孔隙度呈現(xiàn)楊+雪菜>楊+小麥>純楊樹(shù)>楊+油菜>楊+草雞的順序，其中楊+小麥和楊+雪菜的土壤孔隙度明顯大于其他復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式，而楊+草雞的土壤孔隙度明顯小于其他模式。其原因主要與土壤耕作[9]以及雞的踐踏有關(guān)。

不同小寫(xiě)字母表示不同經(jīng)營(yíng)模式結(jié)果之間存在顯著性差異(P<0.05)圖2 不同經(jīng)營(yíng)模式的土壤隙度

3.3 土壤含水量

土壤水分是土壤生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和養(yǎng)分循環(huán)的重要載體[10]，它直接影響著植物生長(zhǎng)，對(duì)林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)中的種間水分競(jìng)爭(zhēng)和植物生長(zhǎng)具有重要影響。圖3表明，不同經(jīng)營(yíng)模式下的土壤含水量存在較大差異，4種復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式的土壤含水量普遍低于純楊樹(shù)林，并且楊+小麥、楊+油菜和楊+草雞的土壤含水量顯著低于純楊樹(shù)林，表明林下間作會(huì)加大土壤水分消耗，而楊+草雞模式的土壤含水量較低的原因很可能是雞的踐踏導(dǎo)致土壤板結(jié)，孔隙度減小(見(jiàn)圖2)，使土壤保水能力下降。

不同小寫(xiě)字母表示不同經(jīng)營(yíng)模式結(jié)果之間存在顯著性差異(P<0.05)圖3 不同經(jīng)營(yíng)模式的土壤含水量

3.4 土壤pH值

pH值是反映土壤質(zhì)量的基本性質(zhì)[11]，對(duì)植物生長(zhǎng)發(fā)育[12]、土壤養(yǎng)分有效性以及土壤微生物數(shù)量和活性有著重要作用[13]。從圖4可知，各經(jīng)營(yíng)模式的土壤pH值均大于7，屬于弱堿性土壤，其中楊+草雞的pH值最高，其次是純楊樹(shù)林，再次是楊+小麥和楊+油菜，而楊+雪菜的土壤pH值最低。由此可見(jiàn)，與純楊樹(shù)林相比，林下間作作物(如糧食作物或經(jīng)濟(jì)作物)可以降低土壤pH值，這可能是因?yàn)榱窒麻g作可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，通過(guò)耕作，土壤透氣性增強(qiáng)，使有機(jī)質(zhì)能及時(shí)進(jìn)行有氧分解，土壤中的有機(jī)酸以及硝態(tài)氮等酸性物質(zhì)增多；此外，林下進(jìn)行間作時(shí)，施用一定數(shù)量的化肥也可能導(dǎo)致土壤pH值下降。楊+草雞模式的土壤pH值處于較高水平，這可能與土壤板結(jié)，土壤易處于還原狀態(tài)，有機(jī)物難以進(jìn)行有氧分解，容易形成較多的堿性離子有關(guān)。

不同小寫(xiě)字母表示不同經(jīng)營(yíng)模式結(jié)果之間存在顯著性差異(P<0.05)圖4 不同經(jīng)營(yíng)模式的土壤pH值

3.5 土壤有機(jī)質(zhì)含量

不同小寫(xiě)字母表示不同經(jīng)營(yíng)模式結(jié)果之間存在顯著性差異(P<0.05)圖5 不同經(jīng)營(yíng)模式的土壤有機(jī)質(zhì)含量

土壤有機(jī)質(zhì)是指存在于土壤中的所有含碳化合物，主要包括動(dòng)物和植物的死亡殘?bào)w，微生物及其分解和合成的各種有機(jī)化合物[14]。土壤有機(jī)質(zhì)含量是衡量土壤肥力的重要標(biāo)準(zhǔn)[15]。由圖5可知，4種復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式的土壤有機(jī)質(zhì)含量均顯著高于純楊樹(shù)林，其中楊+小麥的土壤有機(jī)質(zhì)含量最高，其次是楊+草雞，而楊+雪菜和楊+油菜相對(duì)較低。由此可見(jiàn)，開(kāi)展楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，其原因是楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)的土壤有機(jī)質(zhì)不僅來(lái)源于楊樹(shù)的枯枝落葉，而且間作物殘?bào)w(如根系、秸稈)或散養(yǎng)的草雞雞糞也能歸還到林地中。

3.6 土壤水解氮含量

土壤水解氮也叫有效氮，包括無(wú)機(jī)態(tài)氮(銨態(tài)氮、硝態(tài)氮)和易水解的有機(jī)態(tài)氮(如氨基酸、酰胺和易水解蛋白質(zhì))，能反映土壤氮素供應(yīng)狀況。從圖6可知，4種楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式的土壤水解氮含量均顯著高于純楊樹(shù)林，表明復(fù)合經(jīng)營(yíng)不但能提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，而且能提高土壤水解氮含量。在楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)中，楊+雪菜模式的土壤水解氮含量較低，其他模式較高。土壤水解氮含量的高低主要受土壤有機(jī)質(zhì)數(shù)量和質(zhì)量的影響，一般而言，土壤有機(jī)質(zhì)含量高，且易分解，則土壤水解氮含量也高。

不同小寫(xiě)字母表示不同經(jīng)營(yíng)模式結(jié)果之間存在顯著性差異(P<0.05)圖6 不同經(jīng)營(yíng)模式的土壤水解氮含量

3.7 土壤速效磷含量

不同小寫(xiě)字母表示不同經(jīng)營(yíng)模式結(jié)果之間存在顯著性差異(P<0.05)圖7 不同經(jīng)營(yíng)模式的土壤速效磷含量

土壤速效磷是能被植物吸收的磷，是衡量土壤磷素供應(yīng)狀況的較好指標(biāo)[14]。由圖7可知，楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)的土壤速效磷含量均明顯高于純楊樹(shù)林，其中楊+雪菜和楊+油菜模式尤為明顯。這可能與楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)提高了土壤有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)，另外與林下間作時(shí)施用化肥可能也有關(guān)系。

3.8 土壤速效鉀含量

土壤中的速效鉀主要包括土壤溶液中的鉀和土壤膠體表面的代換性鉀，它們是能被植物吸收利用的鉀[14]。從圖8可知，楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式的土壤速效鉀含量均顯著高于純楊樹(shù)林，其中，楊+小麥的土壤速效鉀含量明顯高于其他復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式。楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量(見(jiàn)圖5)，從而促進(jìn)了土壤速效鉀含量，特別是楊+小麥復(fù)合經(jīng)營(yíng)中，鉀含量較高的小麥根系和秸稈歸還到土壤中，有利于提高土壤速效鉀含量。

不同小寫(xiě)字母表示不同經(jīng)營(yíng)模式結(jié)果之間存在顯著性差異(P<0.05)圖8 不同經(jīng)營(yíng)模式的土壤速效鉀含量

3.9 土壤理化性狀的相關(guān)性

土壤理化性狀之間往往存在著正相關(guān)或負(fù)相關(guān)關(guān)系。由表1可以看出，土壤容重與孔隙度之間呈極顯著(P<0.01)負(fù)相關(guān)關(guān)系，即土壤容重越大，土壤中的空隙越少。土壤孔隙度與土壤含水量之間呈顯著(P<0.05)正相關(guān)，與pH值之間呈顯著負(fù)相關(guān)，土壤孔隙度大，有利于土壤吸收和保留水分；同時(shí)，土壤孔隙度大，土壤的透氣性增強(qiáng)，有利于土壤有機(jī)質(zhì)分解，降低土壤pH值。土壤pH值與土壤速效磷含量之間呈極顯著負(fù)相關(guān)，本研究的土壤pH值均在7以上，土壤堿性增強(qiáng)，土壤中磷的有效性會(huì)降低。土壤有機(jī)質(zhì)、水解氮和速效鉀3者之間均呈極顯著正相關(guān)，表明土壤中的有機(jī)質(zhì)含量增加，有利于水解氮和速效鉀含量的提高。

表1 土壤理化性狀的相關(guān)性分析

容 重孔隙度含水量pH值有機(jī)質(zhì)水解氮速效磷容 重1孔隙度-0.92**1含水量-0.500.62*1pH值0.44-0.58*-0.051有機(jī)質(zhì)-0.02-0.15-0.260.321水解氮-0.05-0.13-0.45-0.040.84**1速效磷-0.200.26-0.43-0.83**0.050.461速效鉀-0.480.28-0.38-0.060.82**0.86**0.33

*表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；**表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

4 結(jié)論

與純楊樹(shù)林相比，泗陽(yáng)縣4種典型的楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式(楊+小麥、楊+雪菜、楊+油菜、楊+草雞)均能在一定程度上改善土壤理化性質(zhì)，其中林下間作型的楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)模式(楊+小麥、楊+雪菜、楊+油菜)能有效降低土壤容重和pH值，提高土壤孔隙度和土壤有機(jī)質(zhì)、水解氮、速效磷和速效鉀含量；但是林下養(yǎng)殖型楊農(nóng)復(fù)合經(jīng)營(yíng)(楊+草雞)雖然也能顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、水解氮、速效磷和速效鉀含量，但是這種經(jīng)營(yíng)模式會(huì)提高土壤容重和pH值，降低土壤孔隙度，今后有必要科學(xué)控制草雞的養(yǎng)殖密度，或進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐寥婪瓑?，防止土壤某些性狀的惡化?/p>