人為干預(yù)對太行山坡地核桃林土壤理化性質(zhì)的影響

李鑫　劉倩愿　郭文芳等

關(guān)鍵詞：人為干預(yù)；核桃林；太行山坡地；土壤理化性質(zhì)；土壤質(zhì)量評價

中圖分類號：S714.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1001-1498（2023）01-0154-12

人工經(jīng)濟(jì)林具有涵養(yǎng)水源、保持水土、提供產(chǎn)品等重要功能，因此在丘陵坡地廣泛種植。土壤能為植物提供生長所需的養(yǎng)分和環(huán)境基礎(chǔ)，直接或間接影響森林健康發(fā)展。人為干預(yù)作為人工經(jīng)濟(jì)林形成、發(fā)育過程的重要因素，不同干預(yù)方式、強(qiáng)度等能影響林地土壤環(huán)境。目前，人為干預(yù)主要方式有清理灌草、清除枯落物、施肥、火燒等，這些干預(yù)通過影響林地水熱條件與養(yǎng)分循環(huán)，使不同種經(jīng)濟(jì)林之間以及同種經(jīng)濟(jì)林內(nèi)部土壤環(huán)境發(fā)生變化。因此，研究人為干預(yù)對人工經(jīng)濟(jì)林土壤環(huán)境的影響，對丘陵坡地土壤質(zhì)量改良、促進(jìn)人工經(jīng)濟(jì)林健康發(fā)展等具有重要意義。

土壤理化性質(zhì)是評價林地土壤環(huán)境的重要因素，其變化能反映人為干預(yù)對森林土壤環(huán)境的影響狀況。當(dāng)前，關(guān)于人為干預(yù)對山地森林土壤理化性質(zhì)影響的研究較多，但多集中在不同干預(yù)方式、強(qiáng)度等對原生林與次生林方面，有關(guān)人工經(jīng)濟(jì)林土壤的研究成果不多。張姣等研究割脂、清除凋落物和火災(zāi)等于預(yù)下貴州山地馬尾松（Pinus massoniana Lamb）林土壤特征，發(fā)現(xiàn)上述干預(yù)方式使馬尾松林土壤pH、土壤密度、有機(jī)碳、全氮、全磷含量等產(chǎn)生顯著變化。李翀等通過分析不同施肥、采伐留養(yǎng)強(qiáng)度對浙江低山丘陵的毛竹（Phyllostachys edulis（Carriere）J.Houzeau）林土壤有機(jī)碳含量影響，發(fā)現(xiàn)中等施肥、弱度采伐與大量施肥、強(qiáng)度采伐下土壤有機(jī)碳含量變化量差異極顯著，提出不同施肥、采伐強(qiáng)度的干預(yù)能顯著影響毛竹林土壤碳庫。Awotoye等研究不同強(qiáng)度伐木干預(yù)對尼日利亞山地人工林土壤性質(zhì)影響，發(fā)現(xiàn)一定程度采伐干預(yù)能使土壤養(yǎng)分含量增加，但隨著采伐強(qiáng)度增大，土壤養(yǎng)分含量降低。上述學(xué)者從人為干預(yù)角度研究了不同山地丘陵的森林土壤特征及變化。隨著人工經(jīng)濟(jì)林種植規(guī)模擴(kuò)大，在溫帶半濕潤、半干旱的丘陵坡地出現(xiàn)多種干預(yù)方式的人工經(jīng)濟(jì)林，在產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時，也改變著坡地土壤環(huán)境。據(jù)此，一些學(xué)者研究后提出人為干預(yù)使人工經(jīng)濟(jì)林坡地土壤呈退化趨勢，也有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)不同干預(yù)使人工經(jīng)濟(jì)林坡地土壤養(yǎng)分趨于改善，研究結(jié)果差異較大。總之，相關(guān)研究結(jié)論不一致，對一些典型生境內(nèi)人工經(jīng)濟(jì)林土壤特征變化特征認(rèn)識還不夠深入，需要進(jìn)一步研究人為干預(yù)下的人工經(jīng)濟(jì)林土壤變化特征與內(nèi)在機(jī)制，從而為不同地區(qū)坡地人工經(jīng)濟(jì)林土壤質(zhì)量的可持續(xù)性服務(wù)。

太行山丘陵坡地屬于典型水土流失區(qū)域，其生態(tài)基底敏感脆弱，主要植被為灌木和草叢，土壤相對貧瘠。自本世紀(jì)初，為改善環(huán)境和發(fā)展農(nóng)業(yè)，該區(qū)域陸續(xù)實施人工經(jīng)濟(jì)林種植工程，通過栽種核桃（Juglans regia L.）等經(jīng)濟(jì)樹種，使植被覆蓋率不斷提升。隨著大量坡地被改造，該區(qū)內(nèi)出現(xiàn)多種人為干預(yù)的核桃林，其對太行山坡地核桃林土壤理化性質(zhì)的影響，一直缺乏調(diào)查研究和深入認(rèn)識。因此，本研究以太行山坡地2003年栽種核桃林為研究對象，分析3種干預(yù)對核桃林土壤理化性質(zhì)的影響，并對各干預(yù)核桃林土壤質(zhì)量綜合評價，從而為太行山坡地核桃林的土壤恢復(fù)和可持續(xù)經(jīng)營提供科學(xué)理論指導(dǎo)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于河北臨城縣綠蕾農(nóng)林科技有限公司的核桃基地（114°29′16.00″E～114°30′1.40″E，37°29′47.00″N～37°29′2.70″N），該基地位于河北省西部、太行山東麓，屬于丘陵地形的典型小流域坡地，其整體海拔在120～180 m之間。該區(qū)屬于暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，冬季干燥寒冷，年內(nèi)溫差較大，且降水集中。年平均氣溫在12～14℃，其中1月平均氣溫為-2℃，7月平均氣溫為27℃；降水多集中在7～9月，年均降水量605 mm。土壤類型多為棕壤和風(fēng)化形成的山地褐土，土質(zhì)中性偏堿，土壤沙性強(qiáng)，土層淺薄且易侵蝕。

1.2樣地設(shè)置與樣品采集

根據(jù)資料查閱和野外實地調(diào)查，2021年8月在基地西北部坡地的坡度10°～12°、海拔143～149 m的位置，選取栽植于2003年的核桃林，其干預(yù)方式有3種，分別為：未管理（LI）、清理灌草（MI）、清理灌草施肥（HI），將這3種人為干預(yù)的核桃林作為研究對象，并根據(jù)干預(yù)程度將LI、MI、HI樣地分別劃分為輕度干預(yù)、中度干預(yù)和高度干預(yù)。每種人為干預(yù)內(nèi)設(shè)置4個重復(fù)，共設(shè)置12個樣地，每個樣地內(nèi)設(shè)置1個5m×5m調(diào)查樣方內(nèi)進(jìn)行基本特征調(diào)查與土壤取樣，研究樣地基本概況見表1。在各樣地的5m×5m調(diào)查樣方內(nèi)設(shè)置土壤采樣點，進(jìn)行4個重復(fù)，在每個采樣點用土鉆分層采集0～10 cm、10～20 cm、20～30cm的土壤樣品，將采集的所有土壤樣品裝入密封袋保存帶回實驗室。全部過2 mm孔徑土篩除去土壤中動、植物殘體及礫石后，將重復(fù)采樣點的土壤樣品按四分法均勻混為1份，后用于土壤理化性質(zhì)的測定。

1.3土壤理化性質(zhì)測定

本研究選取了土壤顆粒組成、電導(dǎo)率（EC）、含水量（SWC）、pH、有機(jī)碳（TOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全鉀（TK）等指標(biāo)進(jìn)行分析測定。其中，土壤顆粒組成采用馬爾文MS-3000激光粒度分析儀測定；土壤電導(dǎo)率（EC）采用電導(dǎo)率儀測定，土水比1：5浸提，靜置后取上層澄清液測定；土壤含水量采用烘干稱量法（105°，24h）測定；土壤pH采用電極電位法測定，土水比為1：2.5；土壤有機(jī)碳（TOC）、土壤全氮（ TN）含量采用CN元素分析儀測定；土壤全磷（TP）含量采用鉬銻抗比色法測定；土壤全鉀（TK）含量采用原子吸收分光光度法測定。

1.4數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

用Excel2010軟件對土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；用SPSS26.0軟件對土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析和LSD法顯著性檢驗（p<0.05）；用雙因素方差法分析人為干預(yù)、土層深度對土壤理化性質(zhì)是否存在交互影響；用Pearson法對土壤理化性質(zhì)相關(guān)性進(jìn)行分析和顯著性檢驗；用變異系數(shù)（CV）來分析土壤理化性質(zhì)數(shù)據(jù)的變異性；用主成分分析法對各干預(yù)的土壤質(zhì)量進(jìn)行綜合評價。用Origin2019軟件繪制圖表。

變異系數(shù)（ CV）公式如下：

CV=標(biāo)準(zhǔn)差／平均值×100% （1）

式中，CV為變異系數(shù)，其中CV≤10%為弱變異性，10%

此外，主成分分析中由于各土壤理化指標(biāo)量綱不同，為排除其對結(jié)果影響，需對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，本研究采用了采用“S”型函數(shù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，“S”型函數(shù)分為升型和降型函數(shù)兩種，具體公式：

式中，x為土壤理化性質(zhì)的某一指標(biāo)值，a和6分別為各個土壤理化指標(biāo)的最小值和最大值。研究選取的土壤理化性質(zhì)指標(biāo)中，因土壤砂粒含量在一定范圍內(nèi)與土壤質(zhì)量成負(fù)相關(guān)，故采取降型函數(shù)，其余土壤理化指標(biāo)均采取升型函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化。

2結(jié)果與分析

2.1土壤物理性質(zhì)特征

土壤顆粒組成作為重要土壤物理參數(shù)，影響土壤水分、養(yǎng)分和植被生長。由表2可知，3種人為干預(yù)的土壤顆粒體積百分比含量均以粉粒為主（約占61.31%），砂粒次之（約占22.68%），黏粒最少（約占16.02%）。其中，0～30 cm土層土壤粉粒含量均表現(xiàn)為LI>HI>MI，且0～20 cm土層粉粒含量LI顯著高于MI、HI（p<0.05），在LI內(nèi)部0～10 cm土層粉粒含量顯著高于20～30cm土層（p<0.05）。0～30 cm土層土壤砂粒含量均表現(xiàn)為MI>HI>LI，且Ml、HI顯著高于LI（p<0.05），在LI、MI、HI內(nèi)部不同土層間土壤砂粒含量變化不顯著。土壤黏粒含量變化相對復(fù)雜，0～10 cm土層黏粒含量為HI>LI>MI，10～20 cm土層黏粒含量為LI>HI>MI，20～30 cm土層黏粒含量為LI>MI>HI，且10～30 cm土層黏粒含量LI顯著高于Ml、HI（p<0.05），在LI內(nèi)部20～30 cm土層黏粒含量顯著高于0～10 cm土層（p<0.05）。表明在核桃林內(nèi)，清理灌草、清理灌草施肥的干預(yù)對土壤顆粒組成影響顯著，隨著人為干預(yù)增加，土壤粉粒、砂粒和黏粒含量分別呈先降低后略增、先增加后降低、先降低后略增的不同趨勢，但各土層間存在趨勢差異。

土壤電導(dǎo)率對森林土壤變化存在一定程度響應(yīng)，可用其表征土壤鹽分、質(zhì)地結(jié)構(gòu)等指標(biāo)。由表2可知，3種人為干預(yù)下的土壤電導(dǎo)率存在差異，其中，在0～20 cm土層電導(dǎo)率為LI>HI>MI，20～30 cm土層電導(dǎo)率為LI>MI>HI，且LI顯著高于Ml、HI（p<0.05），在HI內(nèi)部0～10 cm土層電導(dǎo)率顯著高于20～30 cm土層（p<0.05），表明在核桃林內(nèi)，清理灌草、清理灌草施肥的干預(yù)對土壤電導(dǎo)率影響顯著，隨著人為干預(yù)增加，土壤電導(dǎo)率整體呈先下降后增加的趨勢，但各土層間存在趨勢差異。

土壤水分可以為植被光合作用提供原料，并影響土壤內(nèi)部生物有氧呼吸與土壤養(yǎng)分維持。由表2可知，3種人為干預(yù)下的土壤含水量存在差異，其中，0～30 cm土層含水量均為HI>MI>LI，且Ml、HI顯著高于LI（ p<0.05），LI、MI、HI內(nèi)部不同土層間土壤含水量變化不顯著，表明在核桃林內(nèi)，清理灌草、清理灌草施肥的干預(yù)對土壤含水量影響顯著，隨著人為干預(yù)增加，土壤含水量整體呈增加趨勢。

2.2土壤化學(xué)性質(zhì)特征

對核桃林土壤化學(xué)性質(zhì)分析表明（圖1），3種人為干預(yù)下的土壤pH、有機(jī)碳、全氮、全磷和全鉀存在差異，但差異程度不一致。其中，土壤pH變化趨勢較為穩(wěn)定，在0～30 cm土層pH平均值大小為MI>LI>HI，MI平均值分別比LI、HI高約0.38%、2.47%，表明在核桃林內(nèi)，清理灌草的干預(yù)使土壤pH略有升高，而清理灌草施肥的干預(yù)則使土壤pH相對下降。

土壤有機(jī)碳含量變化趨勢相對復(fù)雜，其中，0～20 cm土層有機(jī)碳含量為LI>HI>MI.在20～30 cm土層有機(jī)碳含量為LI>MI>HI，且10～30 cm土層內(nèi)LI均顯著高于Ml、HI（p<0.05），在HI內(nèi)部0～10 cm土層有機(jī)碳含量顯著高于20～30 cm土層（p<0.05），表明在核桃林內(nèi)，清理灌草、清理灌草施肥的干預(yù)對土壤有機(jī)碳含量影響顯著，土壤有機(jī)碳含量整體呈隨人為干預(yù)增加而先下降后略增的趨勢，但各土層間存在趨勢差異。

土壤全氮、全磷含量變化趨勢較為一致，二者在0～30 cm土層均表現(xiàn)為LI>HI>MI，但土壤全氮含量在0～20 cm土層內(nèi)LI顯著高于Ml、HI （p<0.05），且Ml顯著高于HI（p<0.05），土壤全磷含量在各干預(yù)樣地之間、各干預(yù)樣地內(nèi)部土層之間均無顯著性差異，表明在核桃林內(nèi)，清理灌草、清理灌草施肥的干預(yù)對土壤全氮含量影響顯著，對土壤全磷含量影響較小，但二者均呈隨人為干預(yù)增加而先下降后略增的趨勢。

土壤全鉀含量變化趨勢較為穩(wěn)定，即0～30 cm土層全鉀含量均表現(xiàn)為HI>MI>LI，且10～30 cm土層內(nèi)HI顯著高于LI（p<0.05），但各干預(yù)樣地內(nèi)部土層之間均無顯著性差異，表明在核桃林內(nèi)，清理灌草的干預(yù)對土壤全鉀含量影響有限，清理灌草施肥的干預(yù)對土壤全鉀含量影響顯著，土壤全鉀含量整體呈隨人為人為干預(yù)增加而增加的趨勢。

2.3人為干預(yù)與土層深度對土壤理化性質(zhì)影響

由雙因素方差分析顯示（表3），人為干預(yù)顯著影響核桃林土壤黏粒、粉粒、砂粒、電導(dǎo)率、含水量、pH、有機(jī)碳、全氮、全磷和全鉀含量（p<0.05）。土層深度僅顯著影響核桃林土壤粉粒含量（p<0.05），而對其余理化指標(biāo)無顯著影響。人為干預(yù)×土層深度的交互作用顯著影響核桃林的土壤黏粒、粉粒含量（p<0.05），對其余理化指標(biāo)無顯著影響。

2.4土壤理化性質(zhì)相關(guān)性

由表4～6可知，3種人為干預(yù)的土壤理化性質(zhì)之間相關(guān)關(guān)系存在明顯差異。在未管理的LI樣地內(nèi)，土壤黏粒與粉粒呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.01），土壤粉粒與砂粒呈顯著正相關(guān)關(guān)系（p<0.05），土壤電導(dǎo)率與全氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系、與全磷呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.05）。在清理灌草的Ml樣地內(nèi)，土壤黏粒與粉粒呈顯著正相關(guān)關(guān)系（p<0.05），土壤粉粒與砂粒呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系、與全鉀呈顯著正相關(guān)關(guān)系（p<0.05），土壤砂粒與全鉀呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.05），土壤電導(dǎo)率與pH呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.01）、與全氮呈顯著正相關(guān)關(guān)系（p<0.05），土壤pH與有機(jī)碳呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.05）、與全氮呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.01），土壤全氮和全磷呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（p<0.01）。在清理灌草施肥的Hl樣地內(nèi)，土壤粉粒與砂粒呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.01），土壤pH與全鉀呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.05），土壤有機(jī)碳與全磷呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.05）。3種人為干預(yù)下，各干預(yù)樣地間的土壤黏粒與砂粒均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系（p<0.01），土壤有機(jī)碳與全氮均呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系（p<0.05、p<0.01）。

2.5土壤理化性質(zhì)變異性

由表7可知，3種人為干預(yù)的核桃林土壤表現(xiàn)出不同程度的變異性。在各干預(yù)樣地之間，未管理LI的土壤黏粒、砂粒、含水量、pH、全鉀的變異性最大，土壤電導(dǎo)率、有機(jī)碳、全氮、全磷的變異性最小；清理灌草Ml的土壤黏粒、粉粒、砂粒、含水量、全鉀的變異性最小；清理灌草施肥HI的土壤粉粒、電導(dǎo)率、有機(jī)碳、全氮、全磷的變異性最大，土壤pH的變異性最小。3種人為干預(yù)下，各干預(yù)樣地、樣地內(nèi)部土層之間的土壤pH均表現(xiàn)為弱變異性，土壤有機(jī)碳、全氮均表現(xiàn)為中等變異性，其余理化指標(biāo)則在各樣地、樣地內(nèi)部土層間處于弱變異性和中等變異性的動態(tài)變化。

2.6土壤質(zhì)量綜合評價

為對不同人工干預(yù)的核桃林進(jìn)行土壤質(zhì)量綜合評價，將土壤理化性質(zhì)各指標(biāo)作為評價指標(biāo)，進(jìn)行主成分分析。將各土壤指標(biāo)經(jīng)KMO和Bartlett球形檢驗，KMO值為0.664，Bartlett球形檢驗的相伴概率p<0.01，說明本研究選取的評價指標(biāo)間存在較強(qiáng)相關(guān)性，適合采用主成分分析法評價各人為干預(yù)的核桃林土壤質(zhì)量。對主成分進(jìn)行提取時，依據(jù)主成分特征值大于1的原則，提取了前2個公因子，其特征值分別為5.335、1.316，第1主成分的總方差貢獻(xiàn)率為53.353%，第2主成分的總方差貢獻(xiàn)率為13.158%，累積方差貢獻(xiàn)率達(dá)到66.511%（表8），表明提取出來的2個主成分可作為土壤質(zhì)量評價的參考。

將提取出來的2個主成分分別記作FAC₁、FAC₂，得到土壤質(zhì)量評價各指標(biāo)的因子得分系數(shù)矩陣（表9），其中土壤黏粒、粉粒、砂粒、電導(dǎo)率、含水量、有機(jī)碳、全氮、全磷在第一主成分（FAC₁）中發(fā)揮了重要作用，土壤pH、全鉀在第二主成分（FAC₂）中發(fā)揮了重要作用。對應(yīng)表9的2個主成分得分的表達(dá)式分別為：

將標(biāo)準(zhǔn)化處理后各土壤指標(biāo)數(shù)值分別代入2個主成分的表達(dá)式，計算得到不同樣地各主成分的得分情況。最后，根據(jù)2個主成分所對應(yīng)的特征值占所提取主成分總特征值之和的比例作為權(quán)重，得到土壤質(zhì)量綜合評價方程，具體公式如下：

土壤質(zhì)量綜合評價方程的計算結(jié)果表明（表10），在3種不同人為干預(yù)影響下的核桃林土壤質(zhì)量綜合得分排序為：未管理LI（2.120）>清理灌草施肥HI（-0.820）>清理灌草Ml（-1.258），表現(xiàn)出輕度干預(yù)核桃林土壤質(zhì)量明顯較好，中度干預(yù)核桃林土壤質(zhì)量最差，而高度干預(yù)核桃林土壤質(zhì)量較中度干預(yù)略有提升，但改善效果不大。

3討論

人為干預(yù)影響人工經(jīng)濟(jì)林的形成、演替過程，不同方式、強(qiáng)度的干預(yù)可以改變陽光、溫度、水分等環(huán)境條件，進(jìn)而引起人工經(jīng)濟(jì)林土壤理化性質(zhì)改變。

在未管理的干預(yù)下，輕度干預(yù)的核桃林LI內(nèi)土壤黏粒、粉粒、電導(dǎo)率、有機(jī)碳、全氮、全磷含量較高，土壤含水量較低，且含量水平與中度、高度干預(yù)林地存在一定顯著性差異。原因可能是，長期以來的未管理導(dǎo)致林地內(nèi)部群落結(jié)構(gòu)復(fù)雜，同時存在喬木、灌木和大量草本植物，群落結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性導(dǎo)致凋落物的增多和細(xì)根的密集增長，一方面凋落物及細(xì)根分解是有機(jī)碳、全氮、全磷等土壤養(yǎng)分的主要來源，另一方面林下植物、凋落物和細(xì)根等有效減弱了降水、徑流對坡面土壤的濺蝕和沖刷，同時土壤黏粒、粉粒作為土壤膠體組成部分，因比表面積大且離子吸附力較強(qiáng)，通常認(rèn)為是氮、磷等養(yǎng)分元素的主要載體，而對土壤電導(dǎo)率的相關(guān)研究表明，土壤電導(dǎo)率存在隨土壤黏粒、全氮含量增加而增大的趨勢，因此在林下灌草植物大量繁殖生長的生境下，土壤黏粒、粉粒等細(xì)顆粒.土壤電導(dǎo)率以及土壤有機(jī)碳、全氮、全磷等土壤養(yǎng)分含量較高。這與Trimble等發(fā)現(xiàn)植被可以促進(jìn)優(yōu)質(zhì)土壤顆粒含量增加，進(jìn)而改善土壤質(zhì)地和提升土壤養(yǎng)分的研究結(jié)果基本一致。在未管理干預(yù)下土壤含水量較低，原因之一可能是受林地內(nèi)灌木、草本植物大量繁殖影響，刺槐、酸棗等灌木較草本植物耗水能力較大，在根系吸水和莖葉蒸騰作用下林地土壤水分消耗量較大。此外，自2003年栽種核桃以來，未管理干預(yù)下的核桃樹生長較慢，林內(nèi)核桃樹冠幅較小，林地郁閉度較低，林下土壤受太陽輻射影響較大，其地表溫度較高、蒸發(fā)較強(qiáng)，表層土壤含水量相對較低。

在清理灌草的干預(yù)下，中度干預(yù)的核桃林Ml與輕度干預(yù)的核桃林LI相比，其土壤黏粒、粉粒、電導(dǎo)率、有機(jī)碳、全氮等含量顯著性降低，土壤全磷含量非顯著性降低，而土壤砂粒、含水量顯著性增加，土壤pH、全鉀含量則非顯著性增加。原因可能是，土壤大部分養(yǎng)分來源于林下凋落物和細(xì)根分解，在清理灌草的干預(yù)后，直接導(dǎo)致核桃林下灌草植被、凋落物的減少和細(xì)根的消亡，坡面土壤對雨水沖刷的抗侵蝕力下降，維持與調(diào)節(jié)土壤養(yǎng)分的微環(huán)境惡化，造成土壤侵蝕和養(yǎng)分流失，因此，土壤黏粒、粉粒、電導(dǎo)率、有機(jī)碳和全氮等含量顯著性降低。這與張景普等發(fā)現(xiàn)間伐能顯著降低林地土壤碳、氮含量的研究結(jié)果基本一致。清理灌草使得林下植被減少，林下植被對養(yǎng)分、水分需求減少，可能是造成全磷、全鉀、pH等非顯著降低或增加、土壤含水量顯著性增加的原因之一。此外，在清理灌草干預(yù)下，林地內(nèi)土壤養(yǎng)分競爭減少，核桃樹長勢較好，林內(nèi)核桃樹冠幅較大，林地郁閉度較高，林下土壤接收太陽輻射較少，其地表溫度相對較低，蒸發(fā)較弱，表層土壤含水量相對較高。

在清理灌草施肥的干預(yù)下，高度干預(yù)的核桃林HI與中度干預(yù)的核桃林Ml相比，其土壤黏粒、粉粒、電導(dǎo)率、含水量、全氮、全磷、全鉀等非顯著性增加，土壤砂粒、pH、有機(jī)碳等非顯著性下降。原因可能是施有機(jī)肥的干預(yù)，一定程度提升了林地土壤養(yǎng)分含量，但由于清理灌草的干預(yù)導(dǎo)致林下植被稀少，且核桃林處于坡度10～12°的坡地地形，受降水、徑流影響坡面土壤顆粒侵蝕和土壤養(yǎng)分淋失嚴(yán)重，因此，土壤黏粒、粉粒等細(xì)顆粒和大部分土壤養(yǎng)分指標(biāo)基本處于非顯著性增加，土壤砂粒和少數(shù)土壤養(yǎng)分指標(biāo)處于非顯著性下降。

土壤中各因子存在復(fù)雜的相互作用，其中土壤有機(jī)碳、全氮等影響土壤養(yǎng)分含量，土壤黏粒、砂粒等顆粒影響土壤質(zhì)地，二者均在土壤質(zhì)量評價中發(fā)揮重要作用。在3種人為干預(yù)的核桃林內(nèi)，土壤有機(jī)碳與全氮均呈顯著或極顯著正相關(guān)關(guān)系，表明核桃林內(nèi)部土壤碳、氮元素之間關(guān)系穩(wěn)定，這與LUN等研究黃土高原發(fā)現(xiàn)，林地土壤有機(jī)碳與全氮正相關(guān)的研究結(jié)果基本一致。同時，核桃林內(nèi)部土壤黏粒與砂粒含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，這與現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)土壤砂粒含量隨黏粒含量增加而減少的研究結(jié)果相一致。

土壤變異性是土壤理化性質(zhì)的綜合體現(xiàn)。在3種人為干預(yù)的核桃林內(nèi)，土壤理化性質(zhì)各指標(biāo)的變異系數(shù)存在一定差異。現(xiàn)有研究表明，核桃林土壤理化指標(biāo)多處于弱變異和中等變異性，并且土壤有機(jī)碳、全氮、全磷的變異系數(shù)相對較高。本研究中不同人為干預(yù)的核桃林土壤pH變異系數(shù)均為弱變異性，土壤有機(jī)碳、全氮等均為中等變異性，大部分土壤理化指標(biāo)則在各干預(yù)樣地、樣地內(nèi)部土層間處于弱變異性、中等變異性的動態(tài)變化。

土壤質(zhì)量是評價土壤健康質(zhì)量、土壤肥力質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量的綜合度量，本研究發(fā)現(xiàn)輕度干預(yù)的核桃林LI的土壤質(zhì)量高于中度干預(yù)、高度干預(yù)的核桃林MI、HI的土壤質(zhì)量，表明自2003年在坡地栽種核桃林后，未管理、清理灌草、清理灌草施肥的人為干預(yù)能顯著影響坡地核桃林土壤質(zhì)量，這與劉慧敏等研究發(fā)現(xiàn)不同調(diào)控強(qiáng)度下華北落葉松人工林土壤質(zhì)量存在差異的研究結(jié)果相似。

4結(jié)論

（1）在未管理、清理灌草、清理灌草施肥的3種干預(yù)下，太行山坡地核桃林土壤黏粒、粉粒、砂粒、電導(dǎo)率、含水量、有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀等產(chǎn)生明顯差異。未處理的核桃林比清理灌草、清理灌草施肥的核桃林能更有效積累土壤有機(jī)碳、全氮和全磷等養(yǎng)分，并明顯提高土壤黏粒、粉粒等土壤細(xì)顆粒含量。

（2）各干預(yù)核桃林土壤理化性質(zhì)之間相關(guān)性顯著，土壤黏粒與砂粒在各干預(yù)間均負(fù)相關(guān)，土壤有機(jī)碳與全氮在各干預(yù)間均呈正相關(guān)。干預(yù)核桃林土壤理化性質(zhì)存在一定程度變異，土壤pH在各干預(yù)、干預(yù)內(nèi)部土層間均為弱變異性，土壤有機(jī)碳、全氮在各干預(yù)、干預(yù)內(nèi)部土層間均為中等變異性。

（3）核桃林土壤質(zhì)量綜合評價結(jié)果依次為：未管理>清理灌草施肥>清理灌草，表明未管理的核桃林土壤質(zhì)量較好，清理灌草的核桃林土壤質(zhì)量最差，清理灌草施肥的核桃林土壤質(zhì)量改善效果不大。人為干預(yù)通過影響太行山坡地核桃林土壤理化性質(zhì)，最終造成核桃林土壤質(zhì)量差異。因此，未來在經(jīng)營太行山坡地核桃林時應(yīng)注重人為干預(yù)的調(diào)控管理，對坡地核桃林進(jìn)行合理利用和土壤肥力恢復(fù)。研究成果對山區(qū)坡地人工林土壤改良和可持續(xù)經(jīng)營提供了科學(xué)參考。