唐海龍，龔 偉，王景燕，舒正悅，熊 靚，蔡 煜，林 梅

(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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 611130)

丘陵區(qū)坡耕地易受不合理耕作、雨水沖刷等外界因素影響，導(dǎo)致土壤穩(wěn)定性和肥力下降[1]。改進(jìn)土地利用方式、改變覆被植物，是改善土壤環(huán)境、提高土壤肥力的較好途徑，也是當(dāng)前全球變化的研究熱點(diǎn)[2]。土壤顆粒組成變化是植被變化、土地利用和管理措施作用最直接的表現(xiàn)，土壤顆粒和微團(tuán)聚體分形維數(shù)可作為土壤肥力和穩(wěn)定性的判斷性指標(biāo)[3]。坡耕地改種經(jīng)濟(jì)林，既可以改善坡地土壤環(huán)境，又可以兼顧農(nóng)戶(hù)收益和環(huán)境效益。研究坡耕地退耕種植藤椒后土壤分散性、分形維數(shù)和肥力的變化，對(duì)了解藤椒種植的培肥改土效應(yīng)和指導(dǎo)藤椒發(fā)展具有重要意義。1992年，Tyler等[4]將分形理論引入到土壤學(xué)研究后，不同學(xué)者針對(duì)土壤粒徑分布、分散性和分形維數(shù)等土壤特性對(duì)覆被植物變化的響應(yīng)進(jìn)行了大量研究。土壤分形維數(shù)能夠表征土壤質(zhì)地組成的均勻程度，是定量描述土壤結(jié)構(gòu)特征的重要指標(biāo)[5]。已有的研究結(jié)果表明，土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)能夠反映土壤肥力變化[6-7]。

目前，花椒屬植物種植對(duì)土壤分散性及分形維數(shù)的影響主要集中在花椒(Zanthoxylumbungeanum)上。王忠林等[8]和代文才等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，花椒林地能提高土壤團(tuán)聚度和團(tuán)聚狀況，降低土分散率；汪三樹(shù)等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，坡耕地種植花椒生物埂均能提高土壤機(jī)械組成和微團(tuán)聚體分形維數(shù)。藤椒是竹葉花椒(Zanthoxylumarmatum)的一個(gè)栽培品種，但關(guān)于竹葉花椒(或藤椒)林土壤分散性、分形維數(shù)等方面的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。本研究以川東丘陵區(qū)岳池縣長(zhǎng)田鄉(xiāng)藤椒林為對(duì)象，研究坡耕地轉(zhuǎn)化為藤椒林后土壤分散性、顆粒和微團(tuán)聚體分形維數(shù)、養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量和酶活性的響應(yīng)，探討微團(tuán)聚體分形維數(shù)與土壤肥力的關(guān)系，以期為川東丘陵區(qū)坡地退耕發(fā)展藤椒和土壤管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究地自然概況

試驗(yàn)于川東丘陵區(qū)岳池縣長(zhǎng)田鄉(xiāng)藤椒基地(106°29′E，30°43′N(xiāo))進(jìn)行。研究區(qū)屬中亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均降水量1 204 mm，蒸發(fā)量1 402 mm，年平均氣溫17.5 ℃，年無(wú)霜期330 d，年總?cè)照諘r(shí)數(shù)1 182 h[11]。研究區(qū)土壤為該地區(qū)分布最廣的紫色土，土層厚度40 cm左右。研究區(qū)海拔490～540 m，坡度約12°。3 a和5 a藤椒林分別為2013年和2010年秋季坡地退耕后形成的，株行距2 m×3 m，藤椒從3年齡開(kāi)始采用“以采代剪”和采收后枝葉還地的管理措施。退耕前，農(nóng)耕地采用玉米(Zeamays)+油菜(Brassicacampestris)一年兩熟種植方式。退耕前(2010年秋季)耕層(0～20 cm)土壤理化性質(zhì)：有機(jī)質(zhì)9.82 g·kg-1，全氮 0.70 g·kg-1，全磷0.35 g·kg-1，全鉀19.6 g·kg-1，堿解氮56.1 mg·kg-1，有效磷31.4 mg·kg-1，速效鉀91.3 mg·kg-1，pH值7.69。

1.2 研究方法

在坡向、坡度、坡位和海拔基本一致的地段，選擇有代表性的3 a和5 a藤椒林(分別以TJ-3和TJ-5表示)及農(nóng)耕地(CK)建立10 m × 10 m的標(biāo)準(zhǔn)地各3個(gè)。于2016年10月上旬在每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)采用蛇形5點(diǎn)取樣法分別采集0～20 cm土層混合樣品。帶回實(shí)驗(yàn)室后，將每個(gè)樣品分為2份：一份于室內(nèi)通風(fēng)處自然風(fēng)干，用于土壤微團(tuán)聚體組成，有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，以及酶活性測(cè)定；另一份鮮樣用于土壤自然含水量和微生物數(shù)量測(cè)定。同時(shí)，用環(huán)刀采集0～20 cm土層原狀土壤樣品，測(cè)定土壤水分物理性質(zhì)。

測(cè)試指標(biāo)及其測(cè)定方法參照文獻(xiàn)[12-13]進(jìn)行，簡(jiǎn)述如下：土壤微團(tuán)聚體和顆粒組成采用吸管法，田間持水量采用環(huán)刀法，有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀氧化—外加熱法，土壤全氮采用半微量凱氏法，堿解氮采用堿解擴(kuò)散法，有效磷采用Olsen法，速效鉀采用乙酸銨浸提—火焰光度法，微生物數(shù)量采用平板法，蔗糖酶活性采用3，5-二硝基水楊酸比色法，脲酶活性采用苯酚-次氯酸鈉比色法，磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法，過(guò)氧化氫酶活性采用KMnO4滴定法。根據(jù)測(cè)定結(jié)果，參照文獻(xiàn)[14]計(jì)算土壤結(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)和物理穩(wěn)定性指數(shù)。土壤顆粒和微團(tuán)聚體分形維數(shù)(D)采用楊培嶺等[5]的方法計(jì)算。

土壤微團(tuán)聚體分散性、分形維數(shù)和肥力狀況是多個(gè)指標(biāo)的綜合反映。為了系統(tǒng)評(píng)價(jià)藤椒種植年限對(duì)土壤微團(tuán)聚體分散性和土壤肥力的影響，及其與微團(tuán)聚體分形維數(shù)間的相互關(guān)系，采用隸屬函數(shù)法，對(duì)土壤分散性和土壤肥力指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，其中：結(jié)構(gòu)顆粒指數(shù)、團(tuán)聚狀況、團(tuán)聚度、物理穩(wěn)定性指數(shù)和土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量和酶活性指標(biāo)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換公式為

X′=(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)；

(1)

分散率和侵蝕系數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換公式為

X′=1-(X-Xmin)/(Xmax-Xmin)。

(2)

將轉(zhuǎn)化后結(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)和物理穩(wěn)定性指數(shù)隸屬度值累加，求得土壤分散性綜合值(CVSD)，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，細(xì)菌、真菌、放線菌和總微生物數(shù)量，以及蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性各指標(biāo)隸屬度值累加，求得土壤肥力綜合值(CVSF)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2013和SPSS 22.0軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析，對(duì)各指標(biāo)作單因素方差分析(one-way ANOVA)，對(duì)有顯著差異的處理采用最小顯著極差法(LSD)進(jìn)行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 土壤顆粒組成及其分散性

由表1可知，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨值睾螅S種植年限延長(zhǎng)，土壤2～0.25 mm和0.25～0.05 mm粒級(jí)微團(tuán)聚體均增加，而機(jī)械組成降低；0.02～0.002 mm和<0.002 mm粒級(jí)微團(tuán)聚體均降低，而機(jī)械組成增加；0.05～0.02 mm粒級(jí)微團(tuán)聚體先減少后增加，機(jī)械組成先增加后減少。其中，2～0.25、0.05～0.02、0.02～0.002 mm粒級(jí)微團(tuán)聚體和機(jī)械組成與CK差異不顯著?？傮w來(lái)看，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨帜茉谝欢ǔ潭壬洗龠M(jìn)土壤小粒徑微團(tuán)聚體向大粒徑聚合，促進(jìn)土壤大粒徑機(jī)械組成向小粒徑轉(zhuǎn)化。

土壤分散性對(duì)土壤覆被植物和管理水平的響應(yīng)靈敏，可指示土壤粒徑組成。由表2可知，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨值睾?，隨種植年限延長(zhǎng)，土壤結(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)均逐年增加，分散率和侵蝕系數(shù)逐年降低。TJ-3和TJ-5的土壤結(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)分別比CK增加1.2%～5.3%、23.1%～32.5%、13.4%～18.7%和14.1%～18.9%，分散率和侵蝕系數(shù)分別降低5.4%～7.6%和1.5%～2.2%，其中，土壤結(jié)構(gòu)性顆粒指數(shù)和侵蝕系數(shù)與CK差異不顯著。土壤分散性綜合值隨藤椒種植年限的延長(zhǎng)而降低，TJ-3和TJ-5分別比CK降低4.3%和68.4%，TJ-5比TJ-3降低67.0%，說(shuō)明坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨趾?，促進(jìn)分散性降低，增加土壤穩(wěn)定性。

2.2 土壤顆粒和微團(tuán)聚體分形維數(shù)

由表3可知，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨值睾?，分形回歸模型計(jì)算得到的D值為2.686～2.781，分形回歸模型的相關(guān)系數(shù)均在0.917以上，呈極顯著線性相關(guān)(P<0.01)。隨藤椒種植年限延長(zhǎng)，土壤顆粒分形維數(shù)無(wú)顯著差異，但土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)逐漸減小，TJ-3和TJ-5分別比CK降低0.33%和0.81%，CK與TJ-5差異顯著，而與TJ-3差異不顯著。以上結(jié)果說(shuō)明，土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)對(duì)藤椒林種植年限的響應(yīng)比土壤顆粒分形維數(shù)更靈敏。

表1不同處理的土壤機(jī)械組成和微團(tuán)聚體組成

Table1Mechanical and microaggregates composition of soil under different treatments

處理Treatment不同粒徑的機(jī)械組成Mechanical composition (%) of different size (mm)2～0.250.25～0.050.05～0.020.02～0.002<0.002<0.05不同粒徑的微團(tuán)聚體組成Microaggregates composition (%) of different size (mm)2～0.250.25～0.050.05～0.020.02～0.002<0.002<0.05CK8.5 a10.7 a28.6 a31.7 a20.4 a80.8 a19.5 a15.7 b18.7 a33.9 a12.2 a64.8 aTJ-38.1 a10.4 a28.7 a32.1 a20.7 a81.5 a20.9 a17.3 ab17.4 a32.9 a11.4 ab61.8 bTJ-58.0 a10.2 a27.8 a32.6 a21.5 a81.9 a21.5 a17.9 a18.0 a32.2 a10.4 b60.7 b

同列數(shù)據(jù)后無(wú)相同字母的表示差異顯著(P<0.05)。下同。

Data followed by no same letters within the same column indicated significant difference atP<0.05. The same as below.

表2不同處理的土壤分散性

Table2Dispersion of soil particles under different treatments

處理TreatmentJGKLTJZK/%TJD/%FSL/%QSXSWLWDCVSDCK0.338 a16.0 b45.4 b80.2 a0.854 a18.5 b4.147 aTJ-30.342 a19.7 a51.5 a75.9 b0.841 a21.1 ab3.968 aTJ-50.356 a21.2 a53.9 a74.1 b0.835 a22.0 a1.310 b

JGKL、TJZK、TJD、FSL、QSXS和WLWD分別為結(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)和物理穩(wěn)定性指數(shù)。

JGKL，TJZK，TJD，F(xiàn)SL，QSXS and WLWD represented structure particle index，aggregation status，aggregation degree，dispersion rate，erosion coefficient，and physical stability index，respectively.

2.3 土壤養(yǎng)分、微生物和酶

由表4可知，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨值睾?，隨藤椒種植年限延長(zhǎng)，土壤各養(yǎng)分含量均逐年增加，TJ-3和TJ-5的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別比CK增加15.2%～22.6%、9.5%～15.4%、18.5%～32.2%、22.6%～39.4%和15.1%～28.4%。TJ-5的土壤養(yǎng)分含量均顯著高于CK(P<0.05)，有效磷含量亦顯著高于TJ-3(P<0.05)，說(shuō)明種植藤椒對(duì)于增加土壤養(yǎng)分含量具有較好作用。

由表5可知，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨值睾?，隨藤椒種植年限延長(zhǎng)，土壤微生物數(shù)量與酶活性均逐年增加，與CK差異顯著(P<0.05)。TJ-3和TJ-5的土壤細(xì)菌、真菌、放線菌數(shù)量比CK分別增加77.5%～140.3%、77.7%～152.2%和58.5%～98.1%，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性分別比CK增加46.2%～90.7%、36.2%～67.2%、27.5%～49.8%和23.4%～34.5%。TJ-5的土壤細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量比TJ-3分別增加35.4%、41.9%和25.0%，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶活性比TJ-3分別增加30.4%、22.8%、17.5%，且均差異顯著(P<0.05)。各處理的土壤微生物組成，均以細(xì)菌占比最高，放線菌和真菌次之。土壤肥力綜合值隨藤椒種植年限延長(zhǎng)顯著增大(P<0.05)，TJ-3和TJ-5分別比CK增加485.5%和849.8%。說(shuō)明種植藤椒未改變土壤細(xì)菌、真菌和放線菌的大體結(jié)構(gòu)，但對(duì)增加土壤微生物數(shù)量和酶活性具有重要作用，能大幅提高土壤肥力綜合值。

表3不同處理的土壤顆粒和微團(tuán)聚體分形維數(shù)

Table3Fractal dimension of soil particle and micro-aggregate under different treatments

處理Treatment土壤顆粒Soil particle分形維數(shù)Fractal dimension相關(guān)系數(shù)Coefficient土壤微團(tuán)聚體 Soil micro-aggregate分形維數(shù)Fractal dimension相關(guān)系數(shù)CoefficientCK2.773 a0.9202.708 a0.930TJ-32.775 a0.9182.699 ab0.935TJ-52.781 a0.9172.686 b0.935

表4不同處理的土壤養(yǎng)分含量

Table4Soil nutrient contents under different treatments

處理Treatment有機(jī)質(zhì)Organic matter/(g·kg-1)全氮Total N/(g·kg-1)堿解氮Hydrolysis N/(mg·kg-1)有效磷Available P/(mg·kg-1)速效鉀Available K/(mg·kg-1)CK9.661 b0.681 b54.6 b29.7 c89.6 bTJ-311.130 a0.746 ab64.7 a36.4 b103.1 aTJ-511.845 a0.786 a72.2 a41.4 a115.0 a

表5不同處理的土壤微生物數(shù)量和酶活性

Table5Soil microbe quantity and enzyme activities under different treatments

處理Treatment微生物Microbe/(104 cfu·g-1)細(xì)菌Bacteria真菌Fungi放線菌Actynomycete總數(shù)Total蔗糖酶Invertase/(mg·g-1·d-1)脲酶Urease/(mg·g-1·d-1)磷酸酶Phosphatase/(μg·g-1·d-1)過(guò)氧化氫酶Catalase/(ml·g-1·h-1)CVSFCK2808.3 c9.2 c263.8 c3081.3 c6.262 c0.177 c0.229 c1.841 b1.070 cTJ-34985.0 b16.4 b418.1 b5419.5 b9.154 b0.241 b0.292 b2.269 a6.265 bTJ-56747.3 a23.2 a522.7 a7293.2 a11.939 a0.296 a0.343 a2.475 a10.163 a

2.4 相關(guān)性分析

由表6可知，土壤CVSD、D與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀含量，細(xì)菌、真菌、放線菌和總微生物數(shù)量，蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性，以及CVFS均呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，說(shuō)明土壤CVSD和D與土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量、酶活性和土壤肥力綜合值之間聯(lián)系密切，通過(guò)對(duì)土壤分散性綜合值和微團(tuán)聚體分形維數(shù)的研究可以預(yù)測(cè)坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨趾笸寥婪柿Φ淖兓癄顩r。

表6微團(tuán)聚體分形維數(shù)與土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量和酶活性的相關(guān)性

Table6Relationship among fractal dimension of micro-aggregate，soil nutrient contents，microbe quantity and enzyme activities

指標(biāo)IndexCVSFCVSDD指標(biāo)IndexCVSFCVSDD有機(jī)質(zhì)Organic matter0.910**-0.856**-0.855**總微生物Total microbe0.914**-0.980**-0.831**全氮Total N0.814**-0.908**-0.828**蔗糖酶Invertase0.983**-0.939**-0.714*堿解氮Hydrolysis N0.917**-0.837**-0.773*脲酶 Urease0.985**-0.918**-0.764*有效磷Available P0.938**-0.869**-0.870**磷酸酶Phosphatase0.970**-0.899**-0.798**速效鉀Available K0.884**-0.737*-0.732*過(guò)氧化氫酶Catalase0.984**-0.938**-0.845**細(xì)菌Bacteria0.963**-0.887**-0.834**CVSF—-0.948**-0.846**真菌Fungi0.947**-0.874**-0.824**CVSD-0.948**—0.828**放線菌Actynomycete0.961**-0.898**-0.754*D-0.846**0.828**—

**，P<0.01；*，P<0.05。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨帜茉黾?.05 mm以上粒級(jí)土壤微團(tuán)聚體含量、團(tuán)聚狀況、團(tuán)聚度、物理穩(wěn)定性指數(shù)、養(yǎng)分含量和酶活性，以及顆粒分形維數(shù)和肥力綜合值，降低0.05 mm以下粒級(jí)微團(tuán)聚體含量、土壤分散率、微團(tuán)聚體分形維數(shù)和分散性綜合值。隨藤椒種植年限延長(zhǎng)，微團(tuán)聚體分形維數(shù)降低，而土壤顆粒分形維數(shù)增加，但前者比后者對(duì)坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨值捻憫?yīng)更靈敏。坡地種植藤椒能改良土壤結(jié)構(gòu)，提升土壤結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與肥力，土壤肥力和抗蝕能力隨藤椒種植年限的延長(zhǎng)而增加。土壤分散性綜合值和微團(tuán)聚體分形維數(shù)與土壤養(yǎng)分、微生物數(shù)量、酶活性和肥力綜合值顯著相關(guān)，可作為坡耕地退耕后土壤肥力變化的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。

土壤顆粒是組成土壤結(jié)構(gòu)體的基本單元，顆粒組成和微團(tuán)聚體對(duì)土壤肥力特性和抗侵蝕能力有重要影響[15-16]。土壤植被、耕作方式和施肥等能影響土壤有機(jī)膠體的形成和分解，以及大小粒級(jí)微團(tuán)聚體的相互轉(zhuǎn)化[7]。劉夢(mèng)云等[17]和周萍等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，果園(或灌木林)與農(nóng)耕地相比能顯著提高土壤大粒級(jí)微團(tuán)聚體含量，降低小粒級(jí)含量。代文才等[9]對(duì)丘陵區(qū)花椒種植的研究也得到相同的結(jié)果。本研究發(fā)現(xiàn)，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨趾?，土壤微團(tuán)聚體組成中2～0.02 mm粒級(jí)含量增加，<0.02 mm粒級(jí)含量減少，這與其他學(xué)者的研究結(jié)果相似。土壤結(jié)構(gòu)性顆粒指數(shù)、團(tuán)聚狀況、團(tuán)聚度、分散率和侵蝕系數(shù)等能表征土壤分散特性和穩(wěn)定性，對(duì)土地利用變化有較好的指示作用。趙昌平等[14]的研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)林復(fù)合地土壤結(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)均高于農(nóng)耕地，而分散率和侵蝕系數(shù)均低于農(nóng)耕地；吳鵬等[19]的研究發(fā)現(xiàn)，耕地轉(zhuǎn)變?yōu)槁闄档扔辛值睾螅寥缊F(tuán)聚狀況、團(tuán)聚度顯著增高，分散率顯著降低；代文才等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，花椒林地土壤團(tuán)聚狀況比耕地高16.4%，分散率比耕地低15.4%，而團(tuán)聚度與耕地?zé)o差異。相反，陳佳等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，人工林地相對(duì)于坡耕地土壤團(tuán)聚狀況、團(tuán)聚度顯著減小，而分散率增大。本研究發(fā)現(xiàn)，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨值睾?，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)隨種植年限的延長(zhǎng)而增大，分散率和侵蝕系數(shù)隨種植年限的延長(zhǎng)而減小。本研究中藤椒采用“以采代剪”和枝葉還地管理，大量有機(jī)物返回到土壤中，使土壤有機(jī)膠體含量增加，改變土壤微團(tuán)聚體組成，因而表現(xiàn)為大粒級(jí)微團(tuán)聚體含量增高，團(tuán)聚狀況和團(tuán)聚度增大，而分散率和侵蝕系數(shù)降低。

植被與土壤相互作用。隨植被恢復(fù)，土壤中水、肥、氣、熱和生物活性等性質(zhì)得到相應(yīng)改善，土壤中物質(zhì)循環(huán)和能量代謝增強(qiáng)[21]，土壤環(huán)境及其穩(wěn)定性也向著良性方向演變。張平究等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，15 a花椒林土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮和有效磷含量分別比退化林地增加85.7%、58.3%、77.3%和224.2%，脲酶和磷酸酶活性升高73.2%和66.7%，蔗糖酶活性降低。龍健等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，13 a花椒林土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷和速效鉀含量，細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量，以及脲酶、蔗糖酶和過(guò)氧化氫酶活性顯著高于農(nóng)耕地。本研究發(fā)現(xiàn)，坡耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樘俳妨趾?，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷和速效鉀含量，細(xì)菌、真菌、放線菌和總微生物數(shù)量，以及蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和過(guò)氧化氫酶活性均高于坡耕地，且上述指標(biāo)均隨藤椒種植年限的延長(zhǎng)而增加。藤椒林從3 a到5 a，產(chǎn)量及枝葉生物量逐漸增大，有機(jī)物歸還林地土壤的量也逐漸增加，為微生物提供了大量的能源物質(zhì)，有利于微生物的繁殖、土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化和酶活性的增加，這應(yīng)該是本研究中坡耕地退耕后土壤性質(zhì)改善的重要原因。呂可等[24]對(duì)大紅袍花椒葉浸提液的研究發(fā)現(xiàn)，浸提液對(duì)土壤微生物數(shù)量、種類(lèi)和酶活均有一定程度的抑制作用。與本研究結(jié)果出現(xiàn)差異的原因可能在于：前者研究屬中短期培養(yǎng)試驗(yàn)，土壤中微生物還未適宜花椒浸提液中相關(guān)物質(zhì)造成的影響，因而表現(xiàn)為受抑；而本研究屬長(zhǎng)期試驗(yàn)，土壤中微生物通過(guò)馴化已適應(yīng)藤椒土壤。另外，也可能與大量的枝葉等有機(jī)物返還土壤后為微生物提供大量碳源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有關(guān)。微生物的生長(zhǎng)及有機(jī)物的分解對(duì)酶活性的提高作用大于花椒殘?bào)w中某些物質(zhì)對(duì)微生物和酶活性的抑制作用，最終表現(xiàn)為藤椒林土壤微生物數(shù)量和酶活性增高。

土壤植被、利用方式和施肥措施的改變，會(huì)使土壤理化性質(zhì)及生物學(xué)特性發(fā)生改變，與之相關(guān)的土壤顆粒分形維數(shù)和微團(tuán)聚體分形維數(shù)也會(huì)隨其改變。不同學(xué)者對(duì)土壤分形維數(shù)與肥力指標(biāo)的相關(guān)性研究結(jié)果有一定差異：黃歡等[25]對(duì)植物籬、廖詠梅等[26]對(duì)高山針葉林、張超等[27]對(duì)不同植被類(lèi)型的研究均發(fā)現(xiàn)，土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)與土壤養(yǎng)分含量呈顯著負(fù)相關(guān)，土壤顆粒分形維數(shù)與土壤養(yǎng)分含量呈顯著正相關(guān)；龔偉等[7，28]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，林地人工更新后土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)與土壤養(yǎng)分含量和微生物數(shù)量均呈顯著負(fù)相關(guān)，長(zhǎng)期施肥土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)與土壤養(yǎng)分含量和酶活性均呈顯著負(fù)相關(guān)；王小丹等[29]的研究卻發(fā)現(xiàn)，土壤顆粒分形維數(shù)和微團(tuán)聚體分形維數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量均呈負(fù)相關(guān)，但土壤顆粒分形維數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)和堿解氮含量相關(guān)性不顯著。本研究發(fā)現(xiàn)，坡耕地退耕為藤椒林后，土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)降低，且與土壤養(yǎng)分含量、微生物數(shù)量和酶活性均呈顯著負(fù)相關(guān)。這與以上多數(shù)學(xué)者的研究結(jié)果相似，與王小丹等[29]的研究結(jié)果有一定差異，這可能由采樣點(diǎn)土壤質(zhì)地、氣候和管理措施的差異導(dǎo)致。周萍等[30]的研究發(fā)現(xiàn)，土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)隨草地恢復(fù)年限的增加而減?。煌蹶蓮?qiáng)等[31]的研究也發(fā)現(xiàn)，茶園土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)與有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、全磷和有效磷含量均呈顯著負(fù)相關(guān)，且隨茶樹(shù)種植年限的延長(zhǎng)而減小。本研究發(fā)現(xiàn)，坡耕地退耕為藤椒林后土壤顆粒分形維數(shù)隨種植年限的延長(zhǎng)而降低。這與前述研究結(jié)果相似。另外，本研究中藤椒種植對(duì)土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)具有顯著影響，而對(duì)顆粒分形維數(shù)沒(méi)有顯著影響，說(shuō)明短期內(nèi)土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)比土壤顆粒分形維數(shù)對(duì)土壤植被變化的響應(yīng)更為靈敏。因此，土壤微團(tuán)聚體分形維數(shù)可作為評(píng)價(jià)坡耕地退耕后土壤肥力演變的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。