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本研究选择龙泉山脉柏茂山地区的几种人工林(柏木纯林、枫柏混交林、槐柏混交林、桤柏混交林)和农耕地土壤,通过剖面分层取样,测定土壤碳、氮、磷养分及其转化过程相关酶类、微生物量及土壤孔隙和持水状况等来反映土壤肥力状况。旨在揭示柏木纯林及其混交林对该区域土壤的改良效果,以期为该区域水土保持和土壤肥力恢复提供一种较优的树种搭配模式,也为该区域退耕还林植被的营造和后期的科学管理提供理论依据。主要研究结果是:
1.柏木混交林土壤容重低于柏木纯林;三种混交林中槐柏、桤柏混交林土壤容重低于枫柏混交林。0-20cm土层槐柏混交林土壤最大持水量为39.27%,毛管持水量为27.39%,最小持水量为24.12%,明显高于其它林分土壤;枫柏混交林次之。柏木混交林土壤孔隙度高于纯林,枫柏混交林土壤总孔隙最高,槐柏混交林次之。
2.柏木混交林和耕地土壤有机碳、有机质、DOC含量、淀粉酶、蔗糖酶活性、SMBC含量高于柏木纯林。槐柏、枫柏混交林表层土壤C/N显著低于其它林分。槐柏混交林土壤有机质、DOC含量显著高于枫柏、桤柏混交林。淀粉酶、蔗糖酶、多酚氧化酶活性随着土层深度的增加而减弱。三种混交林中,槐柏混交林土壤淀粉酶、蔗糖酶活性最高,其次为桤柏,枫柏最低。0-20cm土层,柏木纯林土壤多酚氧化酶活性最高,槐柏混交林最低;20-40cm土层,枫柏混交林和柏木纯林土壤多酚氧化酶活性最高。0-20cm土层,槐柏混交林土壤SMBC含量最高。
3.柏木混交林土壤无机氮含量、蛋白酶、脲酶活性显著高于柏木纯林;三种混交林土壤无机氮含量差异显著,槐柏最高,枫柏最低。槐柏和桤柏混交林土壤NH4+-N含量显著高于柏木纯林,而枫柏混交林与柏木纯林无显著差异。0-20cm土层槐柏和桤柏混交林土壤NO3--N含量显著高于柏木纯林,20-40cm土层柏木混交林土壤硝态氮含量显著高于柏木纯林。另外,5种林地土壤氮素以NO3--N为主。0-20cm土层,槐柏和枫柏混交林土壤DON含量显著高于柏木纯林和桤柏混交林。槐柏混交林土壤SMBN含量最高,枫柏混交林土壤微生物量氮含量最低。
4.本实验区域土壤磷素含量较低。农耕地土壤全磷含量最高。柏木纯林和混交林土壤有效磷含量在2.24mg.kg-1-6.67mg.kg-1之间。农耕地和刺槐混交林土壤中有效磷、SMBP含量、酸性和中性磷酸酶活性最高。且本实验区土壤磷酸酶以中性磷酸酶为主。
5.综合土壤碳、氮、磷素和土壤孑L隙度、持水量等肥力指标,对柏木纯林和混交林进行土壤肥力质量主成分分析,五个主成分占全部信息量的94.39%。柏木纯林和混交林上层土壤综合因子得分比较,槐柏混交林排名第一,其次为枫柏混交林,桤柏混交林次之,柏木纯林最低;下层土壤综合因子得分,槐柏最高,其次为枫柏混交林,桤柏混交林次之,柏木纯林最低。
上述结果综合表明:柏木混交林的水肥效益明显优于柏木纯林;枫柏、槐柏、桤柏三种混交林中,槐柏混交林水肥效益最好,可考虑为当地造林的优选混交树种。