趙昌平，王景燕，龔 偉，閆思宇，舒正悅，蔡 煜

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院/林業(yè)生態(tài)工程四川省重點實驗室，成都 611130）

四川盆北地震重災(zāi)區(qū)農(nóng)林復(fù)合模式的土壤培肥改土效果

趙昌平，王景燕，龔 偉，閆思宇，舒正悅，蔡 煜

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院/林業(yè)生態(tài)工程四川省重點實驗室，成都 611130）

【目的】了解四川盆北地震重災(zāi)區(qū)不同農(nóng)林復(fù)合模式對土壤的培肥改土效應(yīng)，以篩選出適宜的農(nóng)林復(fù)合模式?！痉椒ā繉λ拇ㄅ璞钡卣鹬貫?zāi)區(qū)8種農(nóng)林復(fù)合模式（梨樹+蕉藕（LSJO）、梨樹+胡豆（LSHD）、梨樹+油菜（LSYC）、梨樹+紅苕（LSHS）、核桃+蕉藕（HTJO）、核桃+魔芋（HTMY）、枇杷+大豆（PPDD）、枇杷+紅苕（PPHS））和農(nóng)地對照（CK）的土壤物理性質(zhì)、養(yǎng)分含量和酶活性進(jìn)行研究，并利用隸屬函數(shù)法對各模式的土壤抗蝕性、肥力和培肥改土效應(yīng)進(jìn)行綜合評價?！窘Y(jié)果】8種農(nóng)林復(fù)合模式與 CK相比，土壤非毛管孔隙、毛管孔隙、總孔隙、通氣度、自然含水量、最大持水量、毛管持水量、最小持水量和排水能力分別增加 17.6% —161.8%、11.6%—32.7%、12.5%—45.2%、17.9%—79.5%、10.7%—35.4%、13.7%—48.6%、12.0%—33.1%、16.4%—58.7%和10.4%—25.3%；＞0.25 mm土壤團(tuán)聚體（干篩）、＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體（濕篩）和水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑分別增加0.9%—7.2%、5.6%—18.1%和14.8%—138.7%；結(jié)構(gòu)體破壞率和不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)分別降低24.0%—51.4%和17.1%—54.7%；＜0.002 mm土壤黏粒含量、結(jié)構(gòu)性顆粒指數(shù)、團(tuán)聚狀況、團(tuán)聚度和物理穩(wěn)定性指數(shù)分別增加15.1%—45.2%、14.2%—28.9%、69.3%—417.3%、58.3%—256.6%和3.5%—23.9%；＜0.05 mm微團(tuán)聚體含量、分散率、侵蝕系數(shù)和受蝕性指數(shù)分別降低5.4%—33.7%、8.4%—44.1%、18.0%—49.8% 和19.1%—75.1%；有機(jī)碳、全氮和堿解氮含量分別增加 7.1%—46.7%、4.3%—30.9%和18.8%—57.5%；有效磷和速效鉀含量分別降低1.7%—29.7%和20.8%—53.4%；脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性分別增加17.3%—60.0%、34.7%—149.2%和21.0%—102.8%；各模式土壤抗蝕性綜合值（CVSA）和培肥改土效應(yīng)綜合值（CVAE）均顯著高于農(nóng)地對照（CK），各模式除梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外，土壤肥力綜合值（CVSF）均顯著高于農(nóng)地對照（CK）。梨樹、核桃和枇杷林下分別以種植蕉藕、蕉藕和大豆具有較高的土壤抗蝕性綜合值、土壤肥力綜合值和土壤培肥改土效應(yīng)綜合值。土壤抗蝕性綜合值與土壤肥力綜合值間呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）?！窘Y(jié)論】在梨樹林下種植蕉藕、胡豆和油菜，在核桃林下種植蕉藕和魔芋及在枇杷林下種植大豆具有顯著的培肥改土效應(yīng)，對于提高四川盆北地震重災(zāi)區(qū)土壤抗蝕性和土壤肥力具有重要作用；土壤抗蝕性的提高與土壤肥力的增加具有協(xié)同效應(yīng)。

地震重災(zāi)區(qū)；農(nóng)林復(fù)合模式；培肥改土；四川盆地

0 引言

【研究意義】2008年的“5·12”汶川特大地震使汶川、北川、綿竹和什邡等多個縣（市）成為了地震重災(zāi)區(qū)［1］，由地震引發(fā)的塌方、滑坡、泥石流等次生災(zāi)害使地表結(jié)構(gòu)和地上植被遭受破壞、水土流失加劇和土壤養(yǎng)分流失［2］。探索地震災(zāi)區(qū)適宜的生態(tài)恢復(fù)途徑，提高培肥改土效應(yīng)和土地資源利用率已成為當(dāng)前亟待解決的問題。農(nóng)林復(fù)合生態(tài)模式是立體農(nóng)業(yè)的一種，它既能充分利用土地資源，又能緩解農(nóng)林爭地矛盾，還能培肥改土［3-5］，是兼顧農(nóng)林業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)恢復(fù)的重要措施之一。因此，研究農(nóng)林復(fù)合模式的培肥改土效應(yīng)對地震重災(zāi)區(qū)農(nóng)林復(fù)合模式構(gòu)建和生態(tài)恢復(fù)具有重要意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】農(nóng)林復(fù)合模式既是一種古老的土地利用方式，又是一門新興的研究領(lǐng)域［6］。與傳統(tǒng)農(nóng)耕模式相比，農(nóng)林復(fù)合模式在改善土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤質(zhì)量方面有著重要作用。如 ARéVALOGARDINI等［7］研究發(fā)現(xiàn)，熱帶地區(qū)可可農(nóng)林復(fù)合模式對土壤理化性質(zhì)具有重要的改良作用。SINGH等［8］發(fā)現(xiàn)，在印度楊樹、桉樹分別與玫瑰草、檸檬香茅間作5年后與這2種香料作物單作相比，土壤表層的有機(jī)質(zhì)提高了33.3%—83.3%，有效磷提高3.4%—32.8%，速效鉀含量也有顯著提高。文化一等［9］研究發(fā)現(xiàn)，桐糧間作使土壤有機(jī)質(zhì)增加0.809%，N增加0.029%，P2O5增加0.049%，K2O增加0.064%，總孔隙度增加2.3—3.5%，容重減輕 0.01—0.188 g·cm-3。然而，TORNQUISTA等［10］在濕潤熱帶地區(qū)研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)林復(fù)合模式對土壤養(yǎng)分含量沒有顯著影響。沈慧等［11］選用土壤肥力指標(biāo)和土壤抗蝕性指標(biāo)等構(gòu)建了水土保持林土壤改良效益評價指標(biāo)體系?！颈狙芯壳腥朦c】有關(guān)農(nóng)林復(fù)合模式對土壤培肥改土效應(yīng)影響的研究報道較多［4， 6-7， 12-13］，但多以單項或幾項指標(biāo)研究為主，且主要集中在土壤理化性質(zhì)方面，通常只從某一角度反映土壤的改良效果，而缺乏對土壤培肥改土效益的綜合評價?！緮M解決的關(guān)鍵問題】為構(gòu)建和完善農(nóng)林復(fù)合模式培肥改土效應(yīng)綜合評價指標(biāo)體系，篩選出適宜的農(nóng)林復(fù)合模式進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)和農(nóng)民增收致富，本文以四川省綿竹市地震重災(zāi)區(qū)的幾種農(nóng)林復(fù)合模式為對象，研究不同模式的培肥改土效應(yīng)，并利用隸屬函數(shù)法對不同模式土壤抗蝕性、肥力和培肥改土效應(yīng)進(jìn)行綜合評價，以期為研究區(qū)域農(nóng)林復(fù)合模式構(gòu)建、植被恢復(fù)及農(nóng)林復(fù)合模式培肥改土效益綜合評價提供參考。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川省德陽綿竹市遵道鎮(zhèn)棚花村（31°23′N，104°07′E），該區(qū)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)區(qū)，氣候溫和，四季分明，降水充沛。年平均氣溫 15—17℃，最冷月（1月）平均氣溫 5—6℃，最熱月（7月）平均氣溫14.0℃，年平均降水量1 053.2 mm。供試土壤為山地黃壤，土層厚度40 cm左右；試驗區(qū)海拔800—900 m，坡度15°左右。農(nóng)林復(fù)合模式是2009年秋季坡地退耕成梨樹（Pyrus spp）林、核桃（Juglans regia）林和枇杷（Eriobotrya japonica）林后形成的，林下種植的農(nóng)作物包括蕉藕（Canna edulis）、魔芋（Amorphophallus rivieri）、胡豆（Vicia faba）、油菜（Brassica campestris）、大豆（Glycine max）和紅苕（Ipomoea batatas），人工構(gòu)建的8種農(nóng)林復(fù)合模式包括梨樹+蕉藕（LSJO）、梨樹+胡豆（LSHD）、梨樹+油菜（LSYC）、梨樹+紅苕（LSHS）、核桃+蕉藕（HTJO）、核桃+魔芋（HTMY）、枇杷+大豆（PPDD）、枇杷+紅苕（PPHS）；退耕前農(nóng)耕地采用玉米（Zea mays）+油菜（CK）一年兩熟種植方式。退耕前（2009年秋季）耕層（0—20 cm）土壤理化性質(zhì)（平均值）為：有機(jī)質(zhì)32.4 g·kg-1、全氮1.61 g·kg-1、全磷1.37 g·kg-1、全鉀17.8 g·kg-1、有效磷208.6 mg·kg-1、速效鉀116.4 mg·kg-1和pH 5.51。梨樹林、核桃林和枇杷林林分密度分別為1 150株/hm2、500株/hm2和850 株/hm2。各季作物總施肥量尿素150 kg N·hm-2、過磷酸鈣60 kg P2O5·hm-2、硫酸鉀150 kg K2O·hm-2，全部肥料作為基肥于播種前一次性均勻撒施后翻入土中供林木和作物當(dāng)年或當(dāng)季生長需要。每年或每季作物收獲或林木果實成熟后，各農(nóng)林復(fù)合模式和農(nóng)耕地中各作物根茬及作物和林木枯落物均殘留于原地自然分解，各農(nóng)作物地上部分全部被帶走，各作物和林木地上和地下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量部分也全部被帶走。

1.2研究方法

在調(diào)查試驗地的基礎(chǔ)上，選擇有代表性且坡向、坡度、坡位和海拔基本一致的梨樹+蕉藕、核桃+蕉藕、核桃+魔芋、枇杷+大豆、梨樹+胡豆、梨樹+油菜、枇杷+紅苕、梨樹+紅苕及農(nóng)地對照（玉米+油菜）為研究樣地。2014年10月中旬在每種模式中設(shè)置3個10 m×10 m的標(biāo)準(zhǔn)地，采用蛇形5點取樣法分別采集0 —20 cm土層混合樣品，帶回實驗室后用于測定土壤理化性質(zhì)；同時用環(huán)刀采樣用于測定土壤水分物理性質(zhì)。測定指標(biāo)包括：土壤容重、孔隙度、持水量、團(tuán)聚體組成及其穩(wěn)定性、微團(tuán)聚體和顆粒組成、分散特性、養(yǎng)分含量及酶活性。

土壤容重、持水量和孔隙度等物理性質(zhì)采用環(huán)刀法測定［14］；土壤有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化-外加熱法，全氮采用凱氏定氮法，速效鉀采用乙酸銨浸提火焰光度法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散吸收法，有效磷采用Olsen法，團(tuán)聚體組成采用機(jī)械篩分法［14］；微團(tuán)聚體和顆粒組成采用吸管法［15］；蔗糖酶采用3，5二硝基水楊酸比色法，磷酸酶采用磷酸苯二鈉比色法，脲酶采用苯酚-次氯酸鈉比色法［16］。根據(jù)以上測定結(jié)果計算各模式土壤結(jié)構(gòu)體破壞率（RSD）、水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑（EMWD）、不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)（ELT）、結(jié)構(gòu)性顆粒指數(shù)、團(tuán)聚狀況、團(tuán)聚度、分散率、侵蝕系數(shù)、受蝕性指數(shù)和物理穩(wěn)定性指數(shù)［17-21］。

當(dāng)前衡量土壤抗蝕性的指標(biāo)較多［19］，為了綜合評價不同農(nóng)林復(fù)合模式土壤抗蝕性及模式間差異，選用＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、＞0.5 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量、水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑、結(jié)構(gòu)體破壞率、不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)、有機(jī)質(zhì)、容重、總孔隙、毛管孔隙、非毛管孔隙、＜0.002 mm黏粒含量、結(jié)構(gòu)性顆粒指數(shù)、團(tuán)聚狀況、團(tuán)聚度、分散率、侵蝕系數(shù)、受蝕性指數(shù)和物理穩(wěn)定性指數(shù)共 18個與土壤抗蝕性較密切的指標(biāo)，進(jìn)行土壤抗蝕性綜合評價。選用土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶共8個與土壤肥力較密切的指標(biāo)，進(jìn)行土壤肥力綜合評價。采用模糊數(shù)學(xué)的隸屬函數(shù)法［22］，對每個模式抗蝕性指標(biāo)和土壤肥力指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換（若指標(biāo)與抗蝕性（或土壤肥力）呈正相關(guān)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換公式為：X（u）=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）；否則，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換公式為：X（u）=1-（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）），通過每個指標(biāo)隸屬值對土壤抗蝕性和土壤肥力進(jìn)行綜合分析。分別將每個模式土壤抗蝕性和土壤肥力各指標(biāo)的隸屬函數(shù)值累加，求其土壤抗蝕性（CVSA）和土壤肥力（CVSF）綜合值，值越大表示土壤抗蝕性越強(qiáng)和土壤肥力越高。將各模式土壤抗蝕性綜合值與土壤肥力綜合值相加，以計算各模式的培肥改土綜合效應(yīng)值（CVAE），值越大表示培肥改土效應(yīng)越好。

文中數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計和分析，表中數(shù)據(jù)均為平均值，不同模式各變量之間的顯著性檢驗采用單因子方差分析（ANOVA）。

2 結(jié)果

2.1不同模式土壤容重、孔隙度和持水性

農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)林復(fù)合模式后，各模式間土壤容重差異較小且不顯著，土壤孔隙度及持水性均有一定程度的增加。由表1可知，與農(nóng)地對照相比，各模式土壤非毛管孔隙增加17.6%—161.8%，除梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；毛管孔隙增加11.6%—32.7%，除梨樹+油菜、梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；總孔隙增加12.5%—45.2%，除梨樹+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；通氣度增加17.9%—79.5%，除梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；自然含水量增加10.7%—35.4%，除梨樹+油菜、梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；最大持水量增加13.7%—48.6%，各模式與對照間差異均顯著；毛管持水量增加12.0%—33.1%，除梨樹+油菜、梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；最小持水量增加 16.4%—58.7%，各模式與對照間差異均顯著；土壤排水能力增加10.4%—25.3%，梨樹+蕉藕、核桃+蕉藕和核桃+魔芋 3種模式與對照間差異顯著，其他幾種模式與對照間差異不顯著。說明農(nóng)林復(fù)合模式對土壤孔隙度和持水性具有較好的改善作用。

2.2不同模式土壤團(tuán)聚體組成及其穩(wěn)定性

農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)林復(fù)合模式后，對土壤團(tuán)聚體組成及其穩(wěn)定性具有一定程度的影響。由表2可知，與農(nóng)地對照相比，各模式（梨樹+蕉藕、梨樹+胡豆、梨樹+油菜、梨樹+紅苕、核桃+蕉藕、核桃+魔芋、枇杷+大豆和枇杷+紅苕）＞0.25 mm土壤團(tuán)聚體（干篩）增加0.9%—7.2%，除梨樹+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；＞0.25 mm水穩(wěn)性團(tuán)聚體（濕篩）增加5.6% —18.1%，各模式與對照間差異均顯著；結(jié)構(gòu)體破壞率降低 24.0%—51.4%，不穩(wěn)定團(tuán)粒指數(shù)（ELT）降低17.1%—54.7%，水穩(wěn)性團(tuán)聚體平均重量直徑增加14.8%—138.7%，各模式與對照間差異均顯著。說明農(nóng)林復(fù)合模式均能改善土壤團(tuán)聚體組成和提高土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

表1　不同農(nóng)林復(fù)合模式土壤容重、孔隙度和持水性Table 1 Soil bulk density， porosity and water-holding capacity in different agro-forestry models

表2　不同農(nóng)林復(fù)合模式土壤團(tuán)聚體組成及穩(wěn)定性Table 2 Composition and stability of soil aggregates in different agro-forestry models

2.3不同模式土壤分散特性

農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)林復(fù)合模式后，對土壤微團(tuán)聚體和顆粒組成及分散性具有一定程度的影響。由表3可知，與農(nóng)地對照相比，各模式（梨樹+蕉藕、梨樹+胡豆、梨樹+油菜、梨樹+紅苕、核桃+蕉藕、核桃+魔芋、枇杷+大豆和枇杷+紅苕）＜0.002mm土壤黏粒含量增加15.1%—45.2%，除梨樹+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；＜0.05 mm顆粒含量增加3.2%—18.5%，各模式與對照間差異均顯著；＜0.05 mm微團(tuán)聚體含量降低5.4%—33.7%，除梨樹+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；結(jié)構(gòu)性顆粒指數(shù)增加14.2%—28.9%，除梨樹+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；團(tuán)聚狀況增加69.3%—417.3%，各模式與對照間差異均顯著；團(tuán)聚度增加58.3%—256.6%，各模式與對照間差異均顯著；物理穩(wěn)定性指數(shù)增加3.5%—23.9%，除梨樹+胡豆、梨樹+油菜、梨樹+紅苕、枇杷+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；分散率降低8.4%—44.1%，各模式與對照間差異均顯著；侵蝕系數(shù)降低18.0%—49.8%，除梨樹+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；受蝕性指數(shù)降低19.1%—75.1%，各模式與對照間差異均顯著。說明農(nóng)林復(fù)合模式能改善土壤微團(tuán)聚體和顆粒組成，增強(qiáng)土壤抗蝕性和降低土壤分散性。

2.4不同模式土壤養(yǎng)分含量與酶活性

農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)林復(fù)合模式后，對土壤養(yǎng)分含量和酶活性具有一定的影響。由表4可知，與農(nóng)地對照相比，各模式（梨樹+蕉藕、梨樹+胡豆、梨樹+油菜、梨樹+紅苕、核桃+蕉藕、核桃+魔芋、枇杷+大豆和枇杷+紅苕）土壤有機(jī)碳含量增加7.1%—46.7%，除梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；全氮含量增加4.3%—30.9%，除梨樹+油菜、梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外其他模式與對照間差異顯著；堿解氮含量增加 18.8%—57.5%，有效磷含量降低 1.7%—29.7%，速效鉀含量降低20.8%—53.4%，蔗糖酶活性增加21.0%—102.8%，脲酶活性增加17.3%—60.0%，磷酸酶活性增加34.7%—149.2%，各模式與對照間差異均顯著。說明總體上農(nóng)林復(fù)合模式對土壤養(yǎng)分含量和酶活性具有一定的增加作用。

表3　不同農(nóng)林復(fù)合模式土壤顆粒組成及其分散性Table 3 Composition and dispersion of soil particles in different agro-forestry models

表4　不同農(nóng)林復(fù)合模式土壤養(yǎng)分含量和酶活性Table 4 Soil nutrient contents and enzyme activities in different agro-forestry models

2.5不同模式培肥改土效應(yīng)綜合評價

農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)林復(fù)合模式后，土壤抗蝕性綜合值、肥力綜合值和培肥改土效應(yīng)綜合值均有一定程度的增加。由表4可知，與農(nóng)地相比，各模式（梨樹+蕉藕、梨樹+胡豆、梨樹+油菜、梨樹+紅苕、核桃+蕉藕、核桃+魔芋、枇杷+大豆和枇杷+紅苕）土壤抗蝕性綜合值增加 128.2%—571.6%，各模式均顯著高于農(nóng)地對照；肥力綜合值增加11.2%—194.2%，除梨樹+紅苕和枇杷+紅苕外其他幾種模式顯著高于對照；培肥改土綜合效應(yīng)值增加65.8%—370.2%，各模式均顯著高于農(nóng)地對照。土壤抗蝕性綜合值（y）與土壤肥力綜合值（x）呈顯著正相關(guān)（y=2.000x-0.162， r= 0.942， P＜0.05，n=27）。說明農(nóng)林復(fù)合均能起到較好的培肥改土作用，有利于研究區(qū)土壤質(zhì)量的改善。

3 討論

土壤容重是土壤緊實程度的敏感性指標(biāo)，一定程度上反映土壤孔隙狀況和貯水能力［4］。土壤孔隙度的大小、數(shù)量及分配是土壤物理性質(zhì)的基礎(chǔ)，是評價土壤結(jié)構(gòu)好壞的重要指標(biāo)，與土壤持水能力和排水能力密切相關(guān)［12］。毛管孔隙的大小能夠反映土壤保持水分的能力，非毛管孔隙大小能夠反映土壤的通氣、透水狀況［4］。CARVALHO等［23］研究表明，農(nóng)林復(fù)合模式與常規(guī)栽培相比，具有較小的土壤容重、較大的孔隙度和較好的滲透性。夏志光［12］的研究表明，落葉松+大豆和楊樹+大豆2種農(nóng)林復(fù)合模式明顯降低土壤容重，改善土壤孔隙狀況和增加土壤貯水能力。本研究結(jié)果表明，8種農(nóng)林復(fù)合模式土壤孔隙度、持水量和排水能力均比農(nóng)地對照高。這一結(jié)果與CARVALHO等［23］和夏志光［12］的研究一致，進(jìn)一步說明農(nóng)林復(fù)合模式對改善土壤孔隙狀況和提高土壤持水性具有重要作用。本研究中農(nóng)林復(fù)合模式與農(nóng)地對照相比，土壤容重有增加趨勢，但增加不顯著，這與前面學(xué)者的研究結(jié)果有一定的差異。出現(xiàn)差異的原因與農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)林復(fù)合模式以后土壤翻耕擾動頻率減少，土壤相對變得緊實，而農(nóng)地翻耕頻率較大，一直保持相對較疏松狀態(tài)有關(guān)。陳學(xué)文等［24］的研究發(fā)現(xiàn)，免耕與正常耕作相比顯著增加表層土壤容重。這進(jìn)一步說明退耕或減少耕作頻率有利于土壤在一定程度上變得相對緊實。因此，農(nóng)林復(fù)合模式對增加土壤孔隙度和持水性具有較好的促進(jìn)作用，同時也有利于土壤緊實度的增加而降低水土流失的可能。

土壤抗蝕性是評價土壤抵抗侵蝕能力的重要參數(shù)，它與土壤內(nèi)在理化性質(zhì)關(guān)系密切［25］。土壤團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單元，可用于表征土壤抗蝕性與通透性［26］。土壤有機(jī)質(zhì)在土粒團(tuán)聚過程中起著重要的膠結(jié)作用，其含量高低對團(tuán)聚體的穩(wěn)定性強(qiáng)弱有重要影響［27］。王景燕等［25］的研究表明，退耕還林有利于土壤有機(jī)質(zhì)含量增加和抗蝕性的增強(qiáng)，且有機(jī)質(zhì)與抗蝕性指標(biāo)均呈顯著相關(guān)。陳佳等［28］的研究發(fā)現(xiàn)，由于受人為干擾的影響程度大，人工林和坡耕地與原生林和次生林相比土壤有機(jī)質(zhì)含量降低、抗蝕性減弱。本研究結(jié)果表明，農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)林復(fù)合模式后土壤有機(jī)質(zhì)含量增加，土壤分散性減弱，而土壤穩(wěn)定性和抗蝕性增強(qiáng)。出現(xiàn)這一結(jié)果的原因與本試驗所處的區(qū)域降雨充沛，農(nóng)地水土流失相對較嚴(yán)重，營造農(nóng)林復(fù)合模式后多年生喬木通過龐大林冠結(jié)構(gòu)在雨季起到較好的保護(hù)作用，大量的枯落物歸還形成有機(jī)質(zhì)和膠結(jié)劑，加之林木根系的生長和穿插作用能促進(jìn)土粒團(tuán)聚，并形成良好的孔隙系統(tǒng)，從而提高土壤抗蝕性有關(guān)［29］。這和盧喜平等［30］對三峽庫區(qū)2種果草模式抗蝕性和史曉梅等［31］對紫色土丘陵區(qū)不同土地利用類型土壤抗蝕性的研究結(jié)果一致。另外，植物特性不同對土壤的改善也有一定差異，如韓魯艷等［32］的研究發(fā)現(xiàn)，多年生草本植物群落的土壤抗蝕性要強(qiáng)于一二年生草本植物群落。本研究中蕉藕和魔芋為多年生草本植物，由于生長期與普通農(nóng)作物相比相對較長，從而減少了人為對土壤的擾動，這應(yīng)該是本研究中梨樹+蕉藕、核桃+蕉藕及核桃+魔芋 3種復(fù)合模式對土壤的改良效果要明顯優(yōu)于其他模式的原因之一。因此，在農(nóng)林復(fù)合模式的構(gòu)建過程中，要盡量選擇多年生作物以提高土壤的培肥改土效果。

土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是土壤肥力的中心調(diào)節(jié)器，與土壤肥力密切相關(guān)，團(tuán)聚體及其穩(wěn)定性是土壤質(zhì)量的敏感性物理指標(biāo)［33］。據(jù)報道，土壤團(tuán)聚體的變化，一方面影響土壤肥力，另一方面也影響土壤抗侵蝕的能力［34］。土壤表層近 90%的有機(jī)質(zhì)位于土壤團(tuán)聚體內(nèi)［35］，團(tuán)聚體含量的增加和穩(wěn)定性的提高給有機(jī)質(zhì)的固定提供一個適宜的場所，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的積累。本研究中，幾種復(fù)合模式土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮含量均比對照高，各模式的大小順序為梨樹+蕉藕＞核桃+蕉藕＞核桃+魔芋＞梨樹+胡豆＞梨樹+油菜＞枇杷+紅苕＞梨樹+紅苕，而各模式土壤中＞0.25 mm的團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量也比農(nóng)地對照高，且各模式的大小順序與有機(jī)質(zhì)的一致。說明土壤團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量的增加為土壤養(yǎng)分的保蓄提供了重要的場所，是增加土壤養(yǎng)分和減少其流失的重要原因之一。另外，土壤團(tuán)聚體和水穩(wěn)性團(tuán)聚體含量的增加又會進(jìn)一步改善土壤結(jié)構(gòu)，提高其穩(wěn)定性。本研究中各農(nóng)林復(fù)合模式土壤孔隙度、持水量、排水能力和穩(wěn)定性高于農(nóng)地對照，土壤分散性低于農(nóng)地對照，且各模式土壤抗蝕性綜合值均顯著高于農(nóng)地對照。另外，本研究還發(fā)現(xiàn)土壤肥力綜合值與土壤抗蝕性綜合值間呈顯著正相關(guān)。因此，土壤抗蝕性增強(qiáng)與土壤肥力的增加具有協(xié)同效應(yīng)，土壤抗蝕性的增強(qiáng)有利于土壤肥力的提高，土壤肥力的提高又進(jìn)一步促進(jìn)土壤抗蝕性的增強(qiáng)。

土壤養(yǎng)分含量是土壤化學(xué)肥力的重要指標(biāo)，土壤酶活性是土壤生物肥力的重要指標(biāo)［6］。許多研究表明，農(nóng)林復(fù)合模式可以提高土壤養(yǎng)分含量和酶的活性［4， 6， 13］。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，8種模式土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和堿解氮含量及蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性與農(nóng)地對照相比均有一定程度的提高；相反，土壤有效磷和速效鉀含量與農(nóng)地相比卻有所下降。土壤中有效養(yǎng)分含量降低的結(jié)果與部分學(xué)者的研究結(jié)果相似，如CARDOSO等［36］對巴西咖啡復(fù)合模式的研究發(fā)現(xiàn)，土壤有效磷含量比常規(guī)栽培的農(nóng)地低；王嬌［4］對遼西北大扁杏復(fù)合模式的研究也發(fā)現(xiàn)，土壤速效鉀低于農(nóng)地對照。農(nóng)作物種植過程中大量化肥施用應(yīng)該是增加農(nóng)地土壤有效養(yǎng)分含量，使農(nóng)林復(fù)合模式土壤有效養(yǎng)分含量相對降低的原因之一。另外，本研究中由于梨樹、核桃和枇杷在生長季中需要大量的營養(yǎng)元素，而所需營養(yǎng)元素均從土壤養(yǎng)分中吸取，這可能是導(dǎo)致農(nóng)林復(fù)合模式中土壤有效磷和速效鉀含量相對降低的另一原因。雖然本研究中幾種農(nóng)林復(fù)合模式土壤有效磷和速效鉀的含量與對照相比有所降低，但各農(nóng)林復(fù)合模式除梨樹+紅苕和枇杷+紅苕兩模式外土壤肥力綜合值均顯著高于農(nóng)地對照，且各農(nóng)林復(fù)合模式的培肥改土效應(yīng)綜合值均顯著高于農(nóng)地對照。因此，農(nóng)林復(fù)合模式兼具了林地的功能和農(nóng)地的部分生產(chǎn)性能，同時具有顯著的培肥改土效應(yīng)，既能緩解農(nóng)林爭地矛盾，又能促進(jìn)土地生產(chǎn)力提高、增收致富和生態(tài)環(huán)境改善，是四川盆北地震重災(zāi)區(qū)植被恢復(fù)建設(shè)的可選模式。

據(jù)報道，在水土流失過程中土壤黏粒最易流失而使土壤顆粒組成中粗粉粒含量相對增多［37］。農(nóng)耕地由于農(nóng)事管理對土壤的人為擾動較頻繁，且土壤因無樹木等高大植株冠層的避護(hù)易受雨滴直接擊濺而導(dǎo)致土壤侵蝕嚴(yán)重，土壤顆粒組成中小粒級土粒含量降低而粗粒級土粒含量相對增加。農(nóng)林復(fù)合模式既有林木樹冠的適當(dāng)避護(hù)，也減少了對土壤的人為擾動，加之林木根系的固土護(hù)坡作用，從而減少了水土流失，尤其是細(xì)小土粒的流失，從而導(dǎo)致壤顆粒組成中小粒級含量的相對增加。另外，也有研究發(fā)現(xiàn)植樹造林恢復(fù)植被能穩(wěn)定成土環(huán)境，有利于黏化作用和黏粒的形成聚積［38］，這可能是農(nóng)林復(fù)合模式中黏粒含量相對增加的另一原因。

4 結(jié)論

農(nóng)地轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)林復(fù)合模式5年后，與農(nóng)地相比，各模式土壤孔隙度、持水性、團(tuán)聚體組成及其穩(wěn)定性、抗蝕性、養(yǎng)分含量（除有效磷和速效鉀外）和酶活性均有不同程度的提高。各模式土壤抗蝕性綜合值、土壤肥力綜合值和培肥改土效應(yīng)綜合值均高于農(nóng)地對照，其中梨樹林下種植以蕉藕為最好，胡豆次之；核桃林下種植以蕉藕為最好，魔芋次之；枇杷林下種植以大豆為最好，紅苕次之。土壤抗蝕性綜合值與土壤肥力綜合值間呈顯著正相關(guān)，兩者具有協(xié)同效應(yīng)。研究結(jié)果對合理構(gòu)建農(nóng)林復(fù)合模式以提高四川盆北地震重災(zāi)區(qū)培肥改土效應(yīng)具有重要作用。

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（責(zé)任編輯 楊鑫浩）

Soil Amendment and Enrichment Efficiency of Agro-Forestry Models in Serious Earthquake Region of Northern Sichuan Basin

ZHAO Chang-ping， WANG Jing-yan， GONG Wei， YAN Si-yu， SHU Zheng-yue， CAI Yu
（College of Forestry， Sichuan Agricultural University/Sichuan Provincial Key Laboratory of Ecological Forestry Engineering，Chengdu 611130）

【Objective】The effects of different agro-forestry models on soil amendment and enrichment efficiency were studied to select the optimum model in serious earthquake region of northern Sichuan basin.【Method】Soil physical properties， nutrientcontents and enzyme activities were determined under 8 agro-forestry models （including Pyrus spp+canna edulis （LSJO）， Pyrus spp+Vicia faba （LSHD）， Pyrus spp+Brassica chinensis （LSYC）， Pyrus spp+Ipomoea batatas （LSHS）， Juglans regia+Canna edulis （HTJO）， Juglans regia+Amorphophallus rivieri （HTMY）， Eriobotrya japonica+Glycine max （PPDD）， Eriobotrya japonica+ Ipomoea batatas （PPHS）） and farmland control （CK）， and the membership function method was used to evaluate soil anti-erodibility，fertility， and amendment and enrichment efficiency of different models.【Result】Compared with the CK， soil non-capillary porosity，capillary porosity， total porosity， ventilation degree， natural water content， maximum water-holding capacity， capillary water-holding capacity， minimum water-holding capacity and drainage capacity of the 8 agro-forestry models were increased by 17.6%-161.8%，11.6%-32.7%， 12.5%-45.2%， 17.9%-79.5%， 10.7%-35.4%， 13.7%-48.6%， 12.0%-33.1%， 16.4%-58.7% and 10.4%-25.3%，respectively； ＞0.25 mm soil aggregate （dry sieving）， ＞0.25 mm water-stable aggregate （wet sieving） and mean weight diameter of water-stable aggregates were increased by 0.9%-7.2%， 5.6%-18.1% and 14.8%-138.7%， respectively； ratio of soil structure deterioration and index of unstable aggregate were reduced by 24.0%-51.4% and 17.1%-54.7%， respectively； ＜0.002 mm clay content， structure particle index， aggregation status， aggregation degree and physical stability index were increased by 15.1%-45.2%，14.2%-28.9%， 69.3%-417.3%， 58.3%-256.6% and 3.5%-23.9%， respectively； ＜0.05 mm micro-aggregates content， dispersion rate，erosion coefficient and eroded index were reduced by 5.4%-33.7%， 8.4%-44.1%， 18.0%-49.8% and 19.1%-75.1%， respectively；organic C， total N and hydrolysis N content were increased by 7.1%-46.7%， 4.3%-30.9% and 18.8%-57.5%， respectively； available P and available K content were reduced by 1.7%-29.7% and 20.8%-53.4%， respectively； invertase， phosphatase and urease activity were increased by 17.3%-60.0%， 34.7%-149.2% and 21.0%-102.8%， respectively. The comprehensive value of soil anti-erodibility （CVSA） and amendment and enrichment efficiency （CVAE） in all agro-forestry models were significantly higher than that in CK. The comprehensive value of soil fertility （CVSF） in all agro-forestry models except for LSHS and PPHS were significantly higher than that in CK. Planting canna edulis， canna edulis and Glycine max under Pyrus spp plantation， Juglans regia plantation and Eriobotrya japonica plantation respectively， could gain higher CVSA， CVSF and CVAE. The CVSA positively and significantly correlated with CVSF （P＜0.05）. 【Conclusion】Planting canna edulis， Vicia faba， Brassica chinensis in Pyrus spp plantation，planting canna edulis and Amorphophallus rivieri in Juglans regia plantation and planting Glycine max in Eriobotrya japonica plantation have significant soil amendment and enrichment efficiency， and are important to improve soil anti-erodibility and soil fertility in serious earthquake region of northern Sichuan basin. The improvement of soil anti-erodibility and soil fertility has a synergistic effect.

serious earthquake region； agro-forestry model； soil amendment and enrichment efficiency； Sichuan basin

2016-02-25；接受日期：2016-05-27

國家“十二五”科技支撐計劃（2011BAC09B05）、土壤與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展國家重點實驗室開放課題（0812201244）

聯(lián)系方式：趙昌平，E-mail：lovezcp@126.com。通信作者王景燕，E-mail：wangjingyan@sicau.edu.cn