桉樹人工林復合經營對土壤酶活性的影響

孫乾秋 杜 俊 文 慧 陳恩長

（1安順市林業科技推廣站 貴州 安順 561000；2安順市森林和草原防火中心 貴州 安順 561000；3貴州省貴陽市不動產登記中心 貴州 貴陽 550025）

安順市地處黔中區域，為典型的喀斯特巖溶山區，喀斯特面積占全市國土面積的77.82%，自然生態條件較為脆弱，石漠化嚴重。為提高森林覆蓋率，大力發展速生豐產林基地建設，安順市鎮寧縣大力發展桉樹種植，積極培育速生豐產林。但有報道稱，桉樹因其生物學、生態學特性和全樹利用特點，逐漸引發了生物多樣性減少、林下植被少、生態系統穩定性差、生產力下降等問題。安順市鎮寧縣近年大力發展桉樹產業，種植面積不斷增加，而如何維持桉樹人工林地地力，減少病蟲害發生，防止土壤養分消耗，解決和處理好桉樹人工林發展和生態問題是當前最為急迫的事情。大量研究表明，農林復合經營能夠有效緩解桉樹人工林引起的系列問題，能有效改善桉樹人工林土壤生態環境。因此，通過在桉樹人工林下間作豌豆、蔥、蒜、白菜、蘿卜等5種農作物，在營建的不同農林復合經營模式下，觀察根際土壤酶活性的變化范圍，探討復合經營與桉樹純林中的土壤性狀，篩選出適合作物根際土壤生態環境的最佳復合經營模式。

1 材料與方法

1.1 研究區概況。研究區域位于貴州省鎮寧布依族苗族自治縣簡嘎鄉(東經105°52′12″～105°59′24″，北緯25°25′19″～25°32′24″)，該地處于貴州省西南部與分水嶺之間，域內地勢以丘陵為主，北高南低，平均海拔600 m，屬亞熱帶濕潤季風氣候，冬無嚴寒，夏無酷暑，雨熱同季，年平均氣溫20℃左右，年平均降水量1 026 mm，相對濕度80%，全年無霜期，土壤以砂頁巖、砂巖、石灰巖上發育的黃壤為主。

1.2 研究方法

1.2.1 試驗設計。試驗以不同農林復合模式類型為水平的單因素進行設計，在株行距為2 m×3 m的桉樹行間套種植物。試驗共6個處理，分別為間種5種植物和1個無間種空白對照，每處理3次重復，共18個小區，每個小區面積為20 m×30 m。

1.2.2 農林復合經營模式營建。試驗地的桉樹為2018年種植，品種為廣林9號，行間距2 m×3 m，林分密度110株/畝。設6種復合經營模式：桉樹—豌豆、桉樹—蔥、桉樹—蒜、桉樹—白菜、桉樹—蘿卜5種農林復合經營模式，以及桉樹純林(對照)。選擇交通便利、管理措施、林木生長和立地條件相對較好的人工林種植區進行間作，2020年6月開始清理林地、整地，9月在林下種植農作物。

1.2.3 樣品采集及指標測定。在間作農作物生長旺盛的時候，在每個模式中選擇1個樣點，采集根際土，用于測定土壤蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、堿性磷酸酶、過氧化氫酶。用3，5-二硝基水楊酸比色法測定蔗糖酶，靛酚比色法測定脲酶，茚三比色法測定蛋白酶，磷酸苯二鈉比色法測定堿性磷酸酶，高錳酸鉀滴定法測定過氧化氫酶。

1.3 數據處理。釆用Excel對數據進行整理，用SPSS統計軟件進行方差分析，用Duncan差異顯著性來作判定，然后用Sigma Plot做柱狀圖。

2 結果與分析

2.1 桉樹人工林農林復合經營對土壤蛋白酶的影響。蛋白酶能水解各種蛋白質以及肽類等化合物為氨基酸，土壤中的蛋白酶活性與土壤中氮素營養的轉化狀況有極其重要的關系。從圖1可知，不同農林復合經營模式土壤蛋白酶活性強弱關系為：桉樹—蘿卜(0.56 μmol/g/min)＞桉樹—蒜(0.53 μmol/g/min)＞桉樹—蔥(0.46 μmol/g/min)＞桉樹 —豌豆(0.43μ mol/g/min)＞桉樹—白菜(0.42 μmol/g/min)=桉 樹純 林(0.42 μmol/g/min)，各模式間存在極顯著差異(P＜0.01)，土壤蛋白酶活性分別比桉樹純林提高34.2%、26.2%、8.4%、3.5%、0%。可以看出，在桉樹人工林下間作作物后，根際土壤蛋白酶活性高于桉樹純林的土壤蛋白酶活性，不同間作模式下根際土壤蛋白酶活性不一樣。

2.2 桉樹人工林農林復合經營對土壤脲酶的影響。脲酶是一種分解含氮有機質的水解酶，其活性反映了土壤中有機氮向有效態氮的轉化能力和土壤無機氮的供應能力。從圖2可知，各復合經營模式下土壤脲酶活性強弱關系為：桉樹—蒜(16.68 μmol/g/min)＞桉樹—白菜(15.23 μmol/g/min)＞桉樹—蔥(14.91 μmol/g/min)＞桉樹—豌豆(14.31 μmol/g/min)＞桉樹—蘿卜(12.36 μmol/g/min)＞桉樹純林(10.68 mol/g/min)，各模式間存在極顯著差異(P＜0.01)，間作模式下土壤脲酶活性分別比桉樹純林提高了89.9%、85.8%、79.5%、62.3%、55.5%。桉樹人工林復合經營可以使土壤中脲酶活性發生較大變化，尤其以蒜、白菜、蔥的復合經營模式土壤脲酶活性活躍程度最高。

2.3 桉樹人工林農林復合經營對土壤蔗糖酶的影響。土壤蔗糖酶源于植物根系和微生物的胞外酶，對增加土壤中能被植物和微生物利用的易溶性營養物質有著重要的作用，能表征土壤微生物學活性強度，是評價土壤熟化程度、土壤肥力水平的一個指標。從圖3可知，各模式間土壤的蔗糖酶活性強弱關系為：桉樹—蔥(10.29 μmol/g/min)＞桉樹—豌豆(10.21 μmol/g/min)＞桉樹—蘿卜(10.08 μmol/g/min)＞桉樹—蒜(9.25μmol/g/min)＞桉樹—白菜(8.14μmol/g/min)＞桉樹純林(5.77 μmol/g/min)，各模式間土壤的蔗糖酶活性分別比桉樹純林提高56.1%、42.6%、39.6%、34.0%、15.7%。間作后，在增加土層中植物根系的同時，較為發達的根系中土壤微生物的種類和數量增加了，不同程度的提高了土壤中蔗糖酶活性，增加了土壤中易溶性營養物質。

2.4 桉樹人工林農林復合經營對土壤堿性磷酸酶的影響。堿性磷酸酶是催化有機磷礦化的酶，其活性的高低直接影響著土壤中有機磷的分解轉化及其生物有效性，是評價土壤磷素生物轉化方向與強度的指標。從圖4可知，各模式的土壤堿性磷酸酶活性之間的存在差異顯著，其強弱關系為：桉樹—蒜(0.66 μmol/g/min)＞桉樹—蘿卜(0.62 μmol/g/min)＞桉樹—白菜(0.59 μmol/g/min)＞桉 樹 純林(0.52 μmol/g/min)＞桉 樹 — 豌 豆(0.48 μmol/g/min)＞桉樹—蔥(0.47 μmol/g/min)，各模式間存在極顯著差異(P＜0.01)，各模式的土壤堿性磷酸酶活性分別比桉樹純林提高26.6%、20.1%、13.6%、-8.1%、-9.4%。桉樹—豌豆、桉樹—蔥模式土壤堿性磷酸酶活性比桉樹純林都低，可能是豌豆、蒜與桉樹根系爭奪土壤水肥所致。

2.5 桉樹人工林農林復合經營對土壤過氧化氫酶的影響。過氧化氫酶是一種氧化還原酶，其活性可以反映土壤呼吸強度。從圖5可知，各模式間土壤的過氧化氫酶活性強弱關系為：桉樹—蒜(126.73 μmol/g/min)＞桉 樹—豌 豆(124.05 μmol/g/min)＞桉 樹—蔥(119.84 μmol/g/min)＞桉樹—白菜(108.32 μmol/g/min)＞桉樹—蘿卜(103.77 μmol/g/min)＞桉樹純林(66.75 μmol/g/min)，各模式間存在極顯著差異(P＜0.01)，各模式間土壤過氧化氫酶活性分別比桉樹純林提高78.3%、76.9%、74.7%、60.3%、41.0%。

3 結論

在桉樹人工林間作豌豆、蔥、蒜、白菜、蘿卜的復合經營模式中，除了桉樹—豌豆、桉樹—蔥模式下土壤酸性磷酸酶活性比桉樹純林要低，其它模式下的土壤蛋白酶、脲酶、蔗糖酶、過氧化氫酶和酸性磷酸酶活性均比桉樹純林要高，總體來看，桉樹人工林下間作能有效提高土壤酶活性。間作不同的農作物，其土壤酶活性變化不一樣，其中桉樹—蒜和桉樹—蘿卜復合經營模式對改變土壤酶活性的效果最佳。蒜為蔥屬植物，具有大量的須根，肉質鱗莖，能刺激微生物大量的繁殖，刺激土壤酶的釋放，且具有濃烈的味道，能抑制許多不利真菌和細菌的生長，改善土壤環境；豌豆屬于豆科植物，其本身的固氮作用可以產生根際效益，有利于提高土壤酶活性，所以在桉樹人工林間作豆科和蔥屬植物。綜上所述，在桉樹人工林下間作合適的農作物可以使根際土壤酶活性發生改變，并逐步改善種植區域根際土壤中的生態環境。