桉樹人工林復合經營對土壤酶活性的影響

孫乾秋 杜 俊 文 慧 陳恩長

（1安順市林業(yè)科技推廣站 貴州 安順 561000；2安順市森林和草原防火中心 貴州 安順 561000；3貴州省貴陽市不動產登記中心 貴州 貴陽 550025）

安順市地處黔中區(qū)域，為典型的喀斯特巖溶山區(qū)，喀斯特面積占全市國土面積的77.82%，自然生態(tài)條件較為脆弱，石漠化嚴重。為提高森林覆蓋率，大力發(fā)展速生豐產林基地建設，安順市鎮(zhèn)寧縣大力發(fā)展桉樹種植，積極培育速生豐產林。但有報道稱，桉樹因其生物學、生態(tài)學特性和全樹利用特點，逐漸引發(fā)了生物多樣性減少、林下植被少、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性差、生產力下降等問題。安順市鎮(zhèn)寧縣近年大力發(fā)展桉樹產業(yè)，種植面積不斷增加，而如何維持桉樹人工林地地力，減少病蟲害發(fā)生，防止土壤養(yǎng)分消耗，解決和處理好桉樹人工林發(fā)展和生態(tài)問題是當前最為急迫的事情。大量研究表明，農林復合經營能夠有效緩解桉樹人工林引起的系列問題，能有效改善桉樹人工林土壤生態(tài)環(huán)境。因此，通過在桉樹人工林下間作豌豆、蔥、蒜、白菜、蘿卜等5種農作物，在營建的不同農林復合經營模式下，觀察根際土壤酶活性的變化范圍，探討復合經營與桉樹純林中的土壤性狀，篩選出適合作物根際土壤生態(tài)環(huán)境的最佳復合經營模式。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況。研究區(qū)域位于貴州省鎮(zhèn)寧布依族苗族自治縣簡嘎鄉(xiāng)(東經105°52′12″～105°59′24″，北緯25°25′19″～25°32′24″)，該地處于貴州省西南部與分水嶺之間，域內地勢以丘陵為主，北高南低，平均海拔600 m，屬亞熱帶濕潤季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨熱同季，年平均氣溫20℃左右，年平均降水量1 026 mm，相對濕度80%，全年無霜期，土壤以砂頁巖、砂巖、石灰?guī)r上發(fā)育的黃壤為主。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗設計。試驗以不同農林復合模式類型為水平的單因素進行設計，在株行距為2 m×3 m的桉樹行間套種植物。試驗共6個處理，分別為間種5種植物和1個無間種空白對照，每處理3次重復，共18個小區(qū)，每個小區(qū)面積為20 m×30 m。

1.2.2 農林復合經營模式營建。試驗地的桉樹為2018年種植，品種為廣林9號，行間距2 m×3 m，林分密度110株/畝。設6種復合經營模式：桉樹—豌豆、桉樹—蔥、桉樹—蒜、桉樹—白菜、桉樹—蘿卜5種農林復合經營模式，以及桉樹純林(對照)。選擇交通便利、管理措施、林木生長和立地條件相對較好的人工林種植區(qū)進行間作，2020年6月開始清理林地、整地，9月在林下種植農作物。

1.2.3 樣品采集及指標測定。在間作農作物生長旺盛的時候，在每個模式中選擇1個樣點，采集根際土，用于測定土壤蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶。用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶，靛酚比色法測定脲酶，茚三比色法測定蛋白酶，磷酸苯二鈉比色法測定堿性磷酸酶，高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶。

1.3 數(shù)據處理。釆用Excel對數(shù)據進行整理，用SPSS統(tǒng)計軟件進行方差分析，用Duncan差異顯著性來作判定，然后用Sigma Plot做柱狀圖。

2 結果與分析

2.1 桉樹人工林農林復合經營對土壤蛋白酶的影響。蛋白酶能水解各種蛋白質以及肽類等化合物為氨基酸，土壤中的蛋白酶活性與土壤中氮素營養(yǎng)的轉化狀況有極其重要的關系。從圖1可知，不同農林復合經營模式土壤蛋白酶活性強弱關系為：桉樹—蘿卜(0.56 μmol/g/min)＞桉樹—蒜(0.53 μmol/g/min)＞桉樹—蔥(0.46 μmol/g/min)＞桉樹 —豌豆(0.43μ mol/g/min)＞桉樹—白菜(0.42 μmol/g/min)=桉 樹純 林(0.42 μmol/g/min)，各模式間存在極顯著差異(P＜0.01)，土壤蛋白酶活性分別比桉樹純林提高34.2%、26.2%、8.4%、3.5%、0%?？梢钥闯?，在桉樹人工林下間作作物后，根際土壤蛋白酶活性高于桉樹純林的土壤蛋白酶活性，不同間作模式下根際土壤蛋白酶活性不一樣。

2.2 桉樹人工林農林復合經營對土壤脲酶的影響。脲酶是一種分解含氮有機質的水解酶，其活性反映了土壤中有機氮向有效態(tài)氮的轉化能力和土壤無機氮的供應能力。從圖2可知，各復合經營模式下土壤脲酶活性強弱關系為：桉樹—蒜(16.68 μmol/g/min)＞桉樹—白菜(15.23 μmol/g/min)＞桉樹—蔥(14.91 μmol/g/min)＞桉樹—豌豆(14.31 μmol/g/min)＞桉樹—蘿卜(12.36 μmol/g/min)＞桉樹純林(10.68 mol/g/min)，各模式間存在極顯著差異(P＜0.01)，間作模式下土壤脲酶活性分別比桉樹純林提高了89.9%、85.8%、79.5%、62.3%、55.5%。桉樹人工林復合經營可以使土壤中脲酶活性發(fā)生較大變化，尤其以蒜、白菜、蔥的復合經營模式土壤脲酶活性活躍程度最高。

2.3 桉樹人工林農林復合經營對土壤蔗糖酶的影響。土壤蔗糖酶源于植物根系和微生物的胞外酶，對增加土壤中能被植物和微生物利用的易溶性營養(yǎng)物質有著重要的作用，能表征土壤微生物學活性強度，是評價土壤熟化程度、土壤肥力水平的一個指標。從圖3可知，各模式間土壤的蔗糖酶活性強弱關系為：桉樹—蔥(10.29 μmol/g/min)＞桉樹—豌豆(10.21 μmol/g/min)＞桉樹—蘿卜(10.08 μmol/g/min)＞桉樹—蒜(9.25μmol/g/min)＞桉樹—白菜(8.14μmol/g/min)＞桉樹純林(5.77 μmol/g/min)，各模式間土壤的蔗糖酶活性分別比桉樹純林提高56.1%、42.6%、39.6%、34.0%、15.7%。間作后，在增加土層中植物根系的同時，較為發(fā)達的根系中土壤微生物的種類和數(shù)量增加了，不同程度的提高了土壤中蔗糖酶活性，增加了土壤中易溶性營養(yǎng)物質。

2.4 桉樹人工林農林復合經營對土壤堿性磷酸酶的影響。堿性磷酸酶是催化有機磷礦化的酶，其活性的高低直接影響著土壤中有機磷的分解轉化及其生物有效性，是評價土壤磷素生物轉化方向與強度的指標。從圖4可知，各模式的土壤堿性磷酸酶活性之間的存在差異顯著，其強弱關系為：桉樹—蒜(0.66 μmol/g/min)＞桉樹—蘿卜(0.62 μmol/g/min)＞桉樹—白菜(0.59 μmol/g/min)＞桉 樹 純林(0.52 μmol/g/min)＞桉 樹 — 豌 豆(0.48 μmol/g/min)＞桉樹—蔥(0.47 μmol/g/min)，各模式間存在極顯著差異(P＜0.01)，各模式的土壤堿性磷酸酶活性分別比桉樹純林提高26.6%、20.1%、13.6%、-8.1%、-9.4%。桉樹—豌豆、桉樹—蔥模式土壤堿性磷酸酶活性比桉樹純林都低，可能是豌豆、蒜與桉樹根系爭奪土壤水肥所致。

2.5 桉樹人工林農林復合經營對土壤過氧化氫酶的影響。過氧化氫酶是一種氧化還原酶，其活性可以反映土壤呼吸強度。從圖5可知，各模式間土壤的過氧化氫酶活性強弱關系為：桉樹—蒜(126.73 μmol/g/min)＞桉 樹—豌 豆(124.05 μmol/g/min)＞桉 樹—蔥(119.84 μmol/g/min)＞桉樹—白菜(108.32 μmol/g/min)＞桉樹—蘿卜(103.77 μmol/g/min)＞桉樹純林(66.75 μmol/g/min)，各模式間存在極顯著差異(P＜0.01)，各模式間土壤過氧化氫酶活性分別比桉樹純林提高78.3%、76.9%、74.7%、60.3%、41.0%。

3 結論

在桉樹人工林間作豌豆、蔥、蒜、白菜、蘿卜的復合經營模式中，除了桉樹—豌豆、桉樹—蔥模式下土壤酸性磷酸酶活性比桉樹純林要低，其它模式下的土壤蛋白酶、脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和酸性磷酸酶活性均比桉樹純林要高，總體來看，桉樹人工林下間作能有效提高土壤酶活性。間作不同的農作物，其土壤酶活性變化不一樣，其中桉樹—蒜和桉樹—蘿卜復合經營模式對改變土壤酶活性的效果最佳。蒜為蔥屬植物，具有大量的須根，肉質鱗莖，能刺激微生物大量的繁殖，刺激土壤酶的釋放，且具有濃烈的味道，能抑制許多不利真菌和細菌的生長，改善土壤環(huán)境；豌豆屬于豆科植物，其本身的固氮作用可以產生根際效益，有利于提高土壤酶活性，所以在桉樹人工林間作豆科和蔥屬植物。綜上所述，在桉樹人工林下間作合適的農作物可以使根際土壤酶活性發(fā)生改變，并逐步改善種植區(qū)域根際土壤中的生態(tài)環(huán)境。