不同混交比的桉杉混交林土壤肥力及生物活性差異分析

代 鳳 貴

（福建省三明市三元區(qū)林業(yè)規(guī)劃隊(duì) 365001）

桉樹類樹種在福建省內(nèi)引種有30年歷史，大概于上個(gè)世紀(jì)九十年代初從廣西引進(jìn)，各地造林試驗(yàn)結(jié)果表明，桉樹引種馴化的過程是該樹種對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境選擇和適應(yīng)的結(jié)果，體現(xiàn)適者生存和優(yōu)勝劣汰的自然規(guī)律，最終被保留下來大約有十幾個(gè)品種，其中有四個(gè)最優(yōu)品種——尾葉桉、巨尾桉、巨桉和昆土藍(lán)桉。三明市在永安、三元、梅列、大田、尤溪、明溪、將樂等各縣市大面積推廣栽植，被視為林紙一體化主要工業(yè)原料林。1991年，省林業(yè)廳將桉樹引種列入福建林業(yè)重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，永安市在推廣引種中率先作出了卓有成效的示范，取得了可喜的成績(jī)和積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，得到林學(xué)界的普遍認(rèn)可和肯定。

桉樹是桃金娘科桉樹屬的總稱，世界三大速生樹種之一，也是最有價(jià)值的闊葉樹硬質(zhì)材之一，具有適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)快、速生豐產(chǎn)性能好、產(chǎn)量高、周期短，材油兼用用途廣等優(yōu)良性狀。其材質(zhì)硬重韌強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于工礦、建筑、交通、枕木等；也是造紙、人造纖維板、精油、能源的重要原料；其木材抗腐耐磨，還是造船（不受海水生物侵入）、橋梁、碼頭、樁木等水下建筑之良材；不僅可培育用材林、工業(yè)原料林、油料林、薪炭林，而且也是四旁綠化和沿海防護(hù)林的優(yōu)良樹種[1]。

桉樹為短周期工業(yè)原料林，人工栽植特別是多代經(jīng)營(yíng)往往造成地力衰退，引起人們對(duì)大面積發(fā)展人工林的擔(dān)憂，為此人們提出有關(guān)栽桉地力維持的種種措施，其中改純林栽植為混交栽植較為理想，筆者通過對(duì)12年生巨尾桉和杉木混交林（不同混交比例）與其對(duì)照（杉木純林）的土壤理化性狀及土壤生物活性差異分析，旨在進(jìn)一步探討混交林對(duì)土壤肥力及生物活性差異的影響，為發(fā)展混交林提供可借鑒科學(xué)理論依據(jù)和強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于三元區(qū)城東鄉(xiāng)荊東集體林管理區(qū)內(nèi)，屬29林班1大班8小班。地理坐標(biāo)為北緯26°11′40″，東經(jīng)117°34′44″。氣候?qū)僦衼啛釒Ъ撅L(fēng)氣候區(qū)，年均溫 19.4°C，極端高溫39.6°C，極端低溫為-5.5°C，年降水量1750mm，日照時(shí)數(shù)1860小時(shí)，年均霧日50天，霜期 75天，≥10°C的活動(dòng)積溫為5400°C，相對(duì)濕度為79%。土壤中厚，肥力中等，土壤為花崗巖發(fā)育而成的山地紅壤，PH值 5.5～6.8之間。地上植被主要有繼木、鹽膚木、映山紅、五節(jié)芒、嶺南龍膽、芒箕骨等酸性土壤指示植物，海拔高度為250～500m。

2 試驗(yàn)研究材料及方法

2.1 供試林分及土壤

該試驗(yàn)地巨尾桉（下稱桉樹）、杉木混交林于2000年春營(yíng)造，采用不同混交比例，株間混交方式，設(shè)置四個(gè)處理，二次重復(fù)，重復(fù)小區(qū)面積為0.0667hm2，于2010年秋進(jìn)行林下土壤相關(guān)因子調(diào)查及測(cè)定，取均值。

四個(gè)處理：

Ⅰ處理——1桉：1杉混交林；

Ⅱ處理——2桉：1杉混交林；

Ⅲ處理——3桉：1杉混交林；

Ⅳ處理——CK對(duì)照（杉木純林）。

2.2 試驗(yàn)研究方法

林下土壤，按梅花（5點(diǎn)）取樣方法，分層采集樣土混勻后，供室內(nèi)分析，具體做法：采用環(huán)刀法分層取樣進(jìn)行浸水實(shí)驗(yàn)，測(cè)定土壤容重及總孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度；用薩維洛夫法測(cè)定土壤水穩(wěn)性團(tuán)聚體（團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體）含量；比重計(jì)法進(jìn)行土壤顆粒分析；卡慶斯基法進(jìn)行土壤微團(tuán)粒組成分析；滲透法測(cè)定土壤下滲速率及持水量等。

土壤酶活性測(cè)定，具體做法：過氧化氫酶活性采用高錳酸鉀滴定法；過氧化物酶活性采用鄰苯點(diǎn)酚比色法測(cè)定；蔗糖酶活性采用Na2S202滴定法測(cè)定;脲酶活性采用 K.Teicher法測(cè)定；蛋白酶活性采用G.H0ffman法測(cè)定；磷酸脂酶活性采用磷酸苯二鈉比色法測(cè)定。

土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、水解氮、速效磷、速效鉀按常規(guī)方法測(cè)定[2]。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同處理土壤水物理性狀

表1 不同處理土壤水物理性狀

土壤水是自然界水循環(huán)的一個(gè)環(huán)節(jié)，它是土壤肥力因素最活躍的部分，直接影響土壤通氣狀況、熱量狀況、微生物活動(dòng)、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化等，對(duì)土壤肥力的其他因素有明顯的制約作用。表1可見，從土壤水分狀況改善看，各處理中，林下土壤最大持水量和總孔隙，Ⅲ處理、Ⅱ處理、Ⅰ處理比Ⅳ處理（CK對(duì)照），分別提高60%和21%、49%和13%、40%和8%,與桉樹混交比例呈正相關(guān)。因?yàn)橥寥赖男钏芰εc總孔隙度關(guān)系密切，由于闊葉樹凋落物的覆蓋與分解，增強(qiáng)了土壤的通透性能和蓄水能力所致。

從表1亦可見，土壤容重則是：Ⅲ處理、Ⅱ處理、Ⅰ處理比Ⅳ處理（CK對(duì)照），分別下降43%、39%、36%，與桉樹混交比例呈負(fù)相關(guān)。土壤容重是土壤堅(jiān)實(shí)程度的指標(biāo)，容重值增大，土壤結(jié)構(gòu)和疊結(jié)狀況變差，堅(jiān)實(shí)度增大，反之，則相反，表明混交林改善了土壤物理結(jié)構(gòu)并使之疏松與通透，提高土壤蓄、排水能力。

3.2 不同處理土壤養(yǎng)分性狀

表2 不同處理土壤養(yǎng)分性狀

從表2可見，不同處理林分土壤速效養(yǎng)分水解氮、速效磷、速效鉀,Ⅲ處理、Ⅱ處理、Ⅰ處理比Ⅳ處理（CK對(duì)照），分別提高（N）35%、25%、19%，(P)27%、19%、12%,(K)25%、19%、12%，表明三者都隨桉樹混交比例的增大而呈上升趨勢(shì)；不同處理土壤的水解總酸度，Ⅲ處理、Ⅱ處理、Ⅰ處理比Ⅳ處理（CK對(duì)照），分別下降38%、28%、21%，表明隨桉樹混交比例的增大而呈下降趨勢(shì)，由于總酸度的下降，顯然更有利于土壤中氮、磷、鉀的活化?？梢娀旖涣衷诰S持和提高地力發(fā)揮不可替代的作用，換言之，提高了林地養(yǎng)分的歸返量和加速了養(yǎng)分的循環(huán)速率。

3.3 不同處理土壤團(tuán)聚體組成狀況

土壤中固體顆粒很少以單粒存在，多是單個(gè)土粒在各種因素（腐殖質(zhì)和其他外力）綜合作用下相互黏合團(tuán)聚，形成大小、形狀和性質(zhì)不同的團(tuán)聚體（粒徑在 0.25～10mm之間），也稱土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體或團(tuán)聚體。各種結(jié)構(gòu)體的存在及其排列狀況，必然改變土壤的孔隙狀況，也影響土壤中水、肥、氣、熱和耕作性能。在農(nóng)林生產(chǎn)中最為理想團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體其粒徑在3～1mm之間，粒徑＜0.25mm稱為微團(tuán)粒，它是形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體的基礎(chǔ)，團(tuán)粒和微團(tuán)粒都是土壤結(jié)構(gòu)體中較好的類型，它們?cè)谝欢ǔ潭壬蠘?biāo)志土壤的肥力水平[3]。

表3 不同處理土壤團(tuán)聚體組成狀況 單位：%

團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體和微團(tuán)粒在土壤中所占比例的多與寡，在一定程度上標(biāo)志了土壤肥力的高與低。從表3可見，各處理中，微團(tuán)粒（粒徑＜0.25mm）所占的比例，Ⅲ處理39.80%居首位、Ⅱ處理 35.76%、Ⅰ處理 31.38%與Ⅳ處理（CK對(duì)照）8.20%比，分別提高385%、336%、283%，表明處理間存在極顯著差異；團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體（粒徑3～1mm）所占比例，Ⅲ處理18.25%居首位、Ⅱ處理 17.74%、Ⅰ處理 16.80%與Ⅳ處理（CK對(duì)照）8.68%比，分別提高110%、104%、94%，表明處理間存在顯著差異，這兩種類型的團(tuán)粒都隨著桉樹混交比例的增大而增大。從表3亦可見，土壤的結(jié)構(gòu)破壞率處理間存在較顯著差異，Ⅰ處理22.10%、Ⅱ處理 19.27%、Ⅲ處理16.85%,分別比Ⅳ處理（CK對(duì)照）48.25%下降54%、60%、65%，可見，土壤的結(jié)構(gòu)破壞率隨桉樹混交比例的增大而下降，不難看出營(yíng)造桉杉混交林不但可提高土壤肥力，還大大減低了土壤結(jié)構(gòu)破壞率。

3.4 不同處理土壤生物活性狀況

土壤生物活性常用量化了的相應(yīng)土壤酶活性來表征，土壤酶活性是指土壤中胞外酶和胞內(nèi)酶催化生物、化學(xué)反應(yīng)的一類蛋白質(zhì)，常以單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量土壤的底物剩余量或產(chǎn)物生成量表示。土壤中各種生物、化學(xué)反應(yīng)都是在各類相應(yīng)酶參與下完成的。因此，土壤酶活性表征了土壤生物活性的強(qiáng)弱，也是表征土壤肥力的重要指標(biāo)。它來源于土壤微生物和生物根，也來自土壤動(dòng)物和進(jìn)入土壤的動(dòng)植物殘?bào)w。目前已發(fā)現(xiàn)的土壤酶達(dá)50多種，通常研究最多的是氧化還原酶類、水解酶類和轉(zhuǎn)化酶類，下表中七種酶屬于這三大類[4]。

表4 不同處理土壤酶活性狀況

從表4可見，各處理中，這七種土壤酶活性強(qiáng)弱的排序均是Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅳ，Ⅲ處理與Ⅳ處理（CK對(duì)照）比，這七種酶（按上表排列次序）分別提高48%、71%、52%、63%、19%、87%、14%，Ⅱ處理與Ⅳ處理（CK對(duì)照）比，分別提高 34%、52%、43%、40%、12%、67%、9%，Ⅰ處理與Ⅳ處理（CK對(duì)照）比，分別提高25%、32%、36%、26%、8%、51%、6%。表明：（1）隨著桉樹混交比例的增大，酶活性隨著增強(qiáng)，形成一個(gè)既定的酶活性增強(qiáng)梯度。（2）隨著桉樹混交比例的增大，土壤通透性和通氣度也隨之增大，更有利于土壤微生物和動(dòng)物生長(zhǎng)，土壤動(dòng)物再通過取食、排泄、挖掘等生命活動(dòng)破碎生物殘?bào)w，使之與土壤混合，為微生物活動(dòng)和有機(jī)質(zhì)進(jìn)一步分解創(chuàng)造必要條件，可見，土壤酶在土壤腐殖質(zhì)的積累中起到不可替代的作用。

4 小結(jié)與討論

①不同處理桉、杉混交林，桉樹混交比例與土壤最大持水量及總孔隙度呈正相關(guān)，與土壤容重則呈負(fù)相關(guān)。

②土壤速效養(yǎng)分隨桉樹混交比例的增大而呈上升趨勢(shì)，土壤水解總酸度則相反呈下降趨勢(shì)，更利于氮、磷、鉀的活化。

③各處理間土壤微團(tuán)粒所占比例存在極顯著差異，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)體所占比例存在顯著差異，土壤結(jié)構(gòu)破壞率（下降）則存在較顯著差異。

④隨著桉樹混交比例的增大，土壤生物活性隨之增強(qiáng)，并形成一個(gè)既定的酶活性增強(qiáng)梯度，可見，土壤酶參與了土壤各種化學(xué)、生物反應(yīng)，對(duì)土壤腐殖質(zhì)的積累起到了不可替代的作用。

⑤通過對(duì)不同處理桉、杉混交林土壤肥力及生物活性差異分析，筆者認(rèn)為Ⅲ處理（3桉：1杉、株間混交）是較理想的混交組合。

⑥營(yíng)造桉、杉混交林，采用何種混交方式和比例效果最佳，本研究還在探索之中，并建議林業(yè)生產(chǎn)單位要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，科學(xué)選擇混交方式和混交比例，以求獲得最佳的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)的綜合效益。

⑦確立生態(tài)優(yōu)先的戰(zhàn)略地位，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，首要任務(wù)之一就是大力發(fā)展混交林，正在成為助推碳匯進(jìn)程的重大舉措，方能為林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供更加有力的生態(tài)支撐。

[1]陳伙法，陳存及主編. 闊葉樹種栽培. 北京：中國林業(yè)出版社， 2000.

[2]孫向陽主編.土壤學(xué).北京：中國林業(yè)出版社,2005.

[3]劉克鋒等編.土壤肥料學(xué).北京：氣象出版社,2001.

[4]關(guān)松蔭主編.土壤酶及其研究方法.北京：農(nóng)業(yè)出版社, 1986.