农林复合与炼山对巨桉人工林土壤酶活性的影响

论文摘要

农林复合模式被认为是低山丘陵区农林协调发展的典型模式,但普遍存在着农林争地、平衡发展不够等具体矛盾。炼山是传统常见的造林整地方式,但由于可能导致水土和养分流失而饱受争议。这些不确定的原因主要在于对农林复合模式和炼山处理下土壤质量特征的认识不足。土壤酶活性不仅是土壤质量的重要生物学指标之一,而且与土壤生态系统的物质循环密切相关,但有关农林复合模式和炼山对土壤酶活性影响的研究远远不足。因此,以四川省低山丘陵区发展最迅速、面积最大的巨桉(Eucalyptus grandis)人工林为研究对象,通过在夏季(2009年7月)、秋(2009年10月)和春季(2010年3月)动态监测,比较典型农林复合模式和炼山处理下巨桉人工林土壤酶活性特征和相关养分变化,以期为合理农林复合模式的构建和巨桉人工林的合理管理提供一定科学依据。研究结果表明：1)农林复合模式土壤容重和全磷含量均低于巨桉人工纯林,但显著增加土壤有机碳和全氮含量。同时,农林复合模式下土壤有效氮(铵态氮和硝态氮)和有效磷含量高于纯林,且有效磷和硝态氮含量表现为春季最低而生长季节最高,铵态氮含量以3月最高,10月最低。2)相对于巨桉人工纯林,农林复合模式下土壤转化酶活性较低,但脲酶和磷酸酶活性较高。巨桉人工纯林和农林复合模式下土壤转化酶、脲酶和磷酸酶活性的季节性动态变化基本一致,土壤转化酶活性在7月最高而10月最低；土壤脲酶和酸性磷酸酶活性以7月而3月最低,土壤中性磷酸酶活性以10月最低。3)农林复合模式下土壤氧化还原酶活性明显高于巨桉人工纯林。两个模式的土壤过氧化物酶活性均以7月最高,3月最低；巨桉人工纯林模式下过氧化氢酶活性表现为3月最高,10月最低；但农林复合模式过氧化氢酶活性以3月最高,7月最低。4)相对于未炼山林地,炼山处理显著(P<0.01)降低了土壤pH,炼山之后的巨桉人工林土壤0～20cm和20～40cm土层的pH值分别降低了10.2%和6.8%。同时,炼山处理也显著降低了巨桉人工林0～20cm和20～40cm土壤有机碳和全氮含量,有机碳分别降低了19.11%和77.78%,全氮分别降低了27.51%和32.73%,但对全磷含量影响不显著。5)尽管炼山林地3个月后两个土层的土壤有效磷含量比未炼山林地低,但炼山后半年和一年的有效磷含量显著高于未炼山林地；炼山林地有效磷含量表现出逐渐增加的动态变化,而未炼山林地表现出先降低后增加的动态特征。同时,各土层的土壤铵态氮含量除炼山3个月后显著增加外,其余时期变化不明显；炼山林地和未炼山林地均表现出先降低后增加的动态变化。此外,炼山处理提高了各土层的土壤硝态氮含量,炼山和未炼山处理均表现出先降低后增加的动态变化。6)炼山3个月和半年后巨桉林地两个土层的土壤转化酶、脲酶和中性磷酸酶活性均比未炼山林地低,但炼山后一年后各酶活性显著高于未炼山林地；未炼山林地两个土层的转化酶活性表现出先增加后降低的动态变化,0～20cm土层的脲酶活性表现出逐渐降低的动态变化,20～40cm土层的脲酶活性则表现出先增加后降低的动态变化,炼山和未炼山林地各土层的中性磷酸酶活性表现出逐渐增加的动态变化。此外,各土层的土壤酸性磷酸酶活性受炼山处理显著降低,且均表现出先增加后降低的动态变化。7)炼山林地两个土层的土壤过氧化物酶活性均比未炼山林地低,并表现出逐渐降低的动态变化。炼山林地0～20cm土层的过氧化氢酶活性除在炼山3个月后比未炼山林地低外,其余时期均高于未炼山林地,且酶活性表现出逐渐增加的动态变化,而20～40cm土层的过氧化氢酶活性则仅在炼山后一年高于未炼山林地,并表现出先降低后增加的动态变化。综合分析,农林复合模式下脲酶、磷酸酶、过氧化物酶以及过氧化氢酶活性均高于巨桉人工纯林。这表明,农林复合模式可能具有相对较高的土壤质量和相对高效的物质循环能力。炼山处理显著降低了林地土壤pH和养分含量,降低了土壤各类酶活性,但炼山1年后土壤各类酶活性显著高于未炼山林地。这说明炼山处理一年内,因缺乏植被对土壤环境的保护作用,导致土壤养分和土壤酶活性的降低,但随着植被对地表的覆盖,土壤酶活性升高。这些结果为巨桉人工林合理模式的构建以及合理管理提供了一定的科学依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 前言
• 1 文献综述
• 1.1 土壤酶
• 1.2 农林复合模式与土壤酶活性
• 1.3 炼山与土壤酶活性
• 1.4 研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 研究区域概况
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 样地选择
• 2.2.2 实验设计与样品采集
• 2.2.3 分析测定
• 2.2.4 统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 农林复合种植模式对巨桉人工林土壤生化特性的影响
• 3.1.1 复合种植模式对土壤理化性质的影响
• 3.1.2 复合种植模式对土壤有效养分动态的影响
• 3.1.3 复合种植模式土壤水解酶活性动态的影响
• 3.1.4 复合种植模式对土壤氧化还原酶活性动态的影响
• 3.1.5 土壤养分和土壤酶活性的相关性分析
• 3.2 炼山干扰对巨桉人工林土壤生化特性的影响
• 3.2.1 炼山对土壤基本理化性质的影响
• 3.2.2 炼山对土壤有效养分动态的影响
• 3.2.3 炼山对土壤水解酶活性动态的影响
• 3.2.4 炼山对土壤氧化还原酶活性动态的影响
• 3.2.5 土壤养分和土壤酶活性的相关性分析
• 4 讨论与结论
• 4.1 农林复合模式对巨桉人工林土壤养分的影响
• 4.2 农林复合模式对巨桉人工林土壤酶活性的影响
• 4.3 炼山对巨桉人工林土壤养分的影响
• 4.4 炼山对巨桉人工林土壤酶活性的影响
• 参考文献
• 致谢