不同混交比的桉杉混交林土壤肥力及生物活性差异分析

2011-06-08代凤贵

自然保护地 2011年3期

代凤贵

（福建省三明市三元区林业规划队 365001）

桉树类树种在福建省内引种有30年历史，大概于上个世纪九十年代初从广西引进，各地造林试验结果表明，桉树引种驯化的过程是该树种对当地环境选择和适应的结果，体现适者生存和优胜劣汰的自然规律，最终被保留下来大约有十几个品种，其中有四个最优品种——尾叶桉、巨尾桉、巨桉和昆土蓝桉。三明市在永安、三元、梅列、大田、尤溪、明溪、将乐等各县市大面积推广栽植，被视为林纸一体化主要工业原料林。1991年，省林业厅将桉树引种列入福建林业重点推广项目，永安市在推广引种中率先作出了卓有成效的示范，取得了可喜的成绩和积累了丰富的经验，得到林学界的普遍认可和肯定。

桉树是桃金娘科桉树属的总称，世界三大速生树种之一，也是最有价值的阔叶树硬质材之一，具有适应性强、生长快、速生丰产性能好、产量高、周期短，材油兼用用途广等优良性状。其材质硬重韧强，广泛应用于工矿、建筑、交通、枕木等；也是造纸、人造纤维板、精油、能源的重要原料；其木材抗腐耐磨，还是造船（不受海水生物侵入）、桥梁、码头、桩木等水下建筑之良材；不仅可培育用材林、工业原料林、油料林、薪炭林，而且也是四旁绿化和沿海防护林的优良树种[1]。

桉树为短周期工业原料林，人工栽植特别是多代经营往往造成地力衰退，引起人们对大面积发展人工林的担忧，为此人们提出有关栽桉地力维持的种种措施，其中改纯林栽植为混交栽植较为理想，笔者通过对12年生巨尾桉和杉木混交林（不同混交比例）与其对照（杉木纯林）的土壤理化性状及土壤生物活性差异分析，旨在进一步探讨混交林对土壤肥力及生物活性差异的影响，为发展混交林提供可借鉴科学理论依据和强有力的技术支撑。

1 试验地概况

试验地位于三元区城东乡荆东集体林管理区内，属29林班1大班8小班。地理坐标为北纬26°11′40″，东经117°34′44″。气候属中亚热带季风气候区，年均温 19.4°C，极端高温39.6°C，极端低温为-5.5°C，年降水量1750mm，日照时数1860小时，年均雾日50天，霜期 75天，≥10°C的活动积温为5400°C，相对湿度为79%。土壤中厚，肥力中等，土壤为花岗岩发育而成的山地红壤，PH值 5.5～6.8之间。地上植被主要有继木、盐肤木、映山红、五节芒、岭南龙胆、芒箕骨等酸性土壤指示植物，海拔高度为250～500m。

2 试验研究材料及方法

2.1 供试林分及土壤

该试验地巨尾桉（下称桉树）、杉木混交林于2000年春营造，采用不同混交比例，株间混交方式，设置四个处理，二次重复，重复小区面积为0.0667hm2，于2010年秋进行林下土壤相关因子调查及测定，取均值。

四个处理：

Ⅰ处理——1桉：1杉混交林；

Ⅱ处理——2桉：1杉混交林；

Ⅲ处理——3桉：1杉混交林；

Ⅳ处理——CK对照（杉木纯林）。

2.2 试验研究方法

林下土壤，按梅花（5点）取样方法，分层采集样土混匀后，供室内分析，具体做法：采用环刀法分层取样进行浸水实验，测定土壤容重及总孔隙度、毛管孔隙度和非毛管孔隙度；用萨维洛夫法测定土壤水稳性团聚体（团粒结构体）含量；比重计法进行土壤颗粒分析；卡庆斯基法进行土壤微团粒组成分析；渗透法测定土壤下渗速率及持水量等。

土壤酶活性测定，具体做法：过氧化氢酶活性采用高锰酸钾滴定法；过氧化物酶活性采用邻苯点酚比色法测定；蔗糖酶活性采用Na2S202滴定法测定;脲酶活性采用 K.Teicher法测定；蛋白酶活性采用G.H0ffman法测定；磷酸脂酶活性采用磷酸苯二钠比色法测定。

土壤有机质、全氮、全磷、水解氮、速效磷、速效钾按常规方法测定[2]。

3 结果与分析

3.1 不同处理土壤水物理性状

表1 不同处理土壤水物理性状

土壤水是自然界水循环的一个环节，它是土壤肥力因素最活跃的部分，直接影响土壤通气状况、热量状况、微生物活动、养分转化等，对土壤肥力的其他因素有明显的制约作用。表1可见，从土壤水分状况改善看，各处理中，林下土壤最大持水量和总孔隙，Ⅲ处理、Ⅱ处理、Ⅰ处理比Ⅳ处理（CK对照），分别提高60%和21%、49%和13%、40%和8%,与桉树混交比例呈正相关。因为土壤的蓄水能力与总孔隙度关系密切，由于阔叶树凋落物的覆盖与分解，增强了土壤的通透性能和蓄水能力所致。

从表1亦可见，土壤容重则是：Ⅲ处理、Ⅱ处理、Ⅰ处理比Ⅳ处理（CK对照），分别下降43%、39%、36%，与桉树混交比例呈负相关。土壤容重是土壤坚实程度的指标，容重值增大，土壤结构和叠结状况变差，坚实度增大，反之，则相反，表明混交林改善了土壤物理结构并使之疏松与通透，提高土壤蓄、排水能力。

3.2 不同处理土壤养分性状

表2 不同处理土壤养分性状

从表2可见，不同处理林分土壤速效养分水解氮、速效磷、速效钾,Ⅲ处理、Ⅱ处理、Ⅰ处理比Ⅳ处理（CK对照），分别提高（N）35%、25%、19%，(P)27%、19%、12%,(K)25%、19%、12%，表明三者都随桉树混交比例的增大而呈上升趋势；不同处理土壤的水解总酸度，Ⅲ处理、Ⅱ处理、Ⅰ处理比Ⅳ处理（CK对照），分别下降38%、28%、21%，表明随桉树混交比例的增大而呈下降趋势，由于总酸度的下降，显然更有利于土壤中氮、磷、钾的活化。可见混交林在维持和提高地力发挥不可替代的作用，换言之，提高了林地养分的归返量和加速了养分的循环速率。

3.3 不同处理土壤团聚体组成状况

土壤中固体颗粒很少以单粒存在，多是单个土粒在各种因素（腐殖质和其他外力）综合作用下相互黏合团聚，形成大小、形状和性质不同的团聚体（粒径在 0.25～10mm之间），也称土壤团粒结构体或团聚体。各种结构体的存在及其排列状况，必然改变土壤的孔隙状况，也影响土壤中水、肥、气、热和耕作性能。在农林生产中最为理想团粒结构体其粒径在3～1mm之间，粒径＜0.25mm称为微团粒，它是形成团粒结构体的基础，团粒和微团粒都是土壤结构体中较好的类型，它们在一定程度上标志土壤的肥力水平[3]。

表3 不同处理土壤团聚体组成状况单位：%

团粒结构体和微团粒在土壤中所占比例的多与寡，在一定程度上标志了土壤肥力的高与低。从表3可见，各处理中，微团粒（粒径＜0.25mm）所占的比例，Ⅲ处理39.80%居首位、Ⅱ处理 35.76%、Ⅰ处理 31.38%与Ⅳ处理（CK对照）8.20%比，分别提高385%、336%、283%，表明处理间存在极显著差异；团粒结构体（粒径3～1mm）所占比例，Ⅲ处理18.25%居首位、Ⅱ处理 17.74%、Ⅰ处理 16.80%与Ⅳ处理（CK对照）8.68%比，分别提高110%、104%、94%，表明处理间存在显著差异，这两种类型的团粒都随着桉树混交比例的增大而增大。从表3亦可见，土壤的结构破坏率处理间存在较显著差异，Ⅰ处理22.10%、Ⅱ处理 19.27%、Ⅲ处理16.85%,分别比Ⅳ处理（CK对照）48.25%下降54%、60%、65%，可见，土壤的结构破坏率随桉树混交比例的增大而下降，不难看出营造桉杉混交林不但可提高土壤肥力，还大大减低了土壤结构破坏率。

3.4 不同处理土壤生物活性状况

土壤生物活性常用量化了的相应土壤酶活性来表征，土壤酶活性是指土壤中胞外酶和胞内酶催化生物、化学反应的一类蛋白质，常以单位时间内单位质量土壤的底物剩余量或产物生成量表示。土壤中各种生物、化学反应都是在各类相应酶参与下完成的。因此，土壤酶活性表征了土壤生物活性的强弱，也是表征土壤肥力的重要指标。它来源于土壤微生物和生物根，也来自土壤动物和进入土壤的动植物残体。目前已发现的土壤酶达50多种，通常研究最多的是氧化还原酶类、水解酶类和转化酶类，下表中七种酶属于这三大类[4]。

表4 不同处理土壤酶活性状况

从表4可见，各处理中，这七种土壤酶活性强弱的排序均是Ⅲ＞Ⅱ＞Ⅰ＞Ⅳ，Ⅲ处理与Ⅳ处理（CK对照）比，这七种酶（按上表排列次序）分别提高48%、71%、52%、63%、19%、87%、14%，Ⅱ处理与Ⅳ处理（CK对照）比，分别提高 34%、52%、43%、40%、12%、67%、9%，Ⅰ处理与Ⅳ处理（CK对照）比，分别提高25%、32%、36%、26%、8%、51%、6%。表明：（1）随着桉树混交比例的增大，酶活性随着增强，形成一个既定的酶活性增强梯度。（2）随着桉树混交比例的增大，土壤通透性和通气度也随之增大，更有利于土壤微生物和动物生长，土壤动物再通过取食、排泄、挖掘等生命活动破碎生物残体，使之与土壤混合，为微生物活动和有机质进一步分解创造必要条件，可见，土壤酶在土壤腐殖质的积累中起到不可替代的作用。