半干旱黄土丘陵区纯林土壤腐殖质异化特征及与其他性质的关系

纯林长期生长或多代连栽必然会导致土壤腐殖质含量和构成发生异化,探究这种异化特征及其与土壤其他性质的关系可以为纯林管理或混交改造提供科学依据。通过对半干旱黄土丘陵区南泥湾林场8种典型纯林土壤腐殖质及其他性质进行系统检测,结果表明:(1)侧柏林土壤腐殖质含量最高(34.61 g/kg),腐殖化程度和稳定性一般;白榆和白桦林土壤的腐殖质含量中等(19.69—23.58 g/kg)、腐殖化程度和稳定性最佳;茶条槭和小叶杨林土壤的腐殖质含量(20.59—22.53 g/kg)和构成均为中等水平;油松、沙棘和刺槐林土壤的腐殖质质量较低(11.77—13.81 g/kg),且腐殖化程度较低,稳定性相对最差;(2)与胡敏酸含量存在显著相互促进作用(P<0.05)的土壤性质为CEC、N、微生物量和蛋白酶活性(相关系数0.769—0.926,下同),存在显著相互抑制作用的为有效Cu(-0.793);与富啡酸存在显著相互促进作用的为N、CEC、微生物量、蔗糖酶和磷酸酶活性(0.836—0.955),存在显著相互抑制作用的为有效Cu(-0.822);与胡敏素存在显著相互促进作用的为N、CEC、微生物量、磷酸酶活性和有效Zn(0.766—0.951),存在显著相互抑制作用的为脱氢酶活性(-0.784)。(3)腐殖质构成与其他性质的相关性均不显著(P>0.05),其中相对有利于提高胡敏酸/腐殖酸含量之比的土壤性质为蛋白酶、蔗糖酶和过氧化氢酶活性,而不利的是脱氢酶活性;相对有利于提高胡敏酸/富啡酸含量之比的为速效K、CEC和脲酶活性,而不利的是脱氢酶活性。(4)总体而言土壤腐殖质含量较之腐殖质构成与其他性质之间具有更大的相关性;向土壤增施N肥可以促进腐殖质的形成,增加K肥则有利于腐殖质构成的改善,而通过混交改造或增加林下植被是促进纯林土壤腐殖质化过程和解决土壤退化的根本措施。

渭北残塬沟壑区牧草枯落物对油松和侧柏纯林土壤极化的修复效应

纯林对土壤养分的选择性利用和单一枯落物的特殊影响是导致人工林土壤极化的重要原因,利用牧草枯落物施肥或直接营造林草复合植被是防治和修复纯林土壤极化的最快捷且有效的措施。针对渭北残塬沟壑区的油松(Pinus tabuliformis)和侧柏(Platycladus orientalis)人工纯林,在前期关于土壤极化的研究基础上,通过7种常见豆科牧草枯落物与林地腐殖质层土壤的混合培养试验,研究不同牧草枯落物对针叶纯林土壤极化的修复效应,以此作为选择适宜修复牧草种的依据。结果表明:对油松纯林土壤,苜蓿(Medicago sativa)具有明显的综合修复效应,其次为红豆草(Onobrychis viciaefolia),可作为与油松复合种植的优选牧草,而胡枝子(Leapedeza bicolor)、毛苕子(Vicia villosa)和沙打旺(Astragalus adsurgens)造成土壤性质一定的衰退;对侧柏纯林土壤,红豆草具有明显的综合修复效应,其次为苜蓿和草木樨(Melilotus officinalis),可作为与侧柏复合种植的优选牧草,而毛苕子和小冠花则造成土壤性质一定的衰退。

陕北黄土丘陵区牧草枯落物对针叶纯林土壤极化的修复效应

针对陕北半湿润黄土丘陵区的侧柏、油松和落叶松等针叶纯林,在前期关于土壤极化研究的基础上,通过采集林地腐殖质层土壤与7种不同牧草枯落物进行混合分解培养,研究不同牧草枯落物对针叶纯林土壤的修复效应,以此作为选择适宜修复牧草种的依据。结果表明:(1)针对侧柏纯林土壤,苜蓿等7种牧草对于速效钾含量,苜蓿、胡枝子、沙打旺、小冠花和草木樨对于蛋白酶活性的负向极化具有显著缓减作用。(2)针对油松纯林土壤,7种牧草对于碱解氮含量,毛苕子、苜蓿和草木樨对于有效磷含量,苜蓿对于蔗糖酶活性的负向极化均有显著缓减作用。(3)针对落叶松纯林土壤,胡枝子和红豆草对于碱解氮含量,苜蓿、红豆草、小冠花和毛苕子对于有效磷含量,除苜蓿和毛苕子外的其他牧草对于有机质含量,苜蓿以外其他牧草对于磷酸酶活性的负向极化均具有显著缓减作用。(4)综合主成分分析表明,对侧柏纯林土壤综合修复效果较好的依次为沙打旺、小冠花、胡枝子和毛苕子;对于油松纯林土壤综合修复效果较好的依次为苜蓿、小冠花和草木樨;对于落叶松纯林土壤综合修复效果较好的依次为苜蓿、草木樨和红豆草。

黄土高原利用牧草枯落物防治刺槐纯林土壤极化的效应

以黄土高原广泛分布的人工刺槐(Robinia pseudoacia)纯林为研究对象,通过采集林地腐殖质土壤并与7种常见豆科牧草的枯落物进行120d混合分解培养试验,分析牧草枯落物对刺槐纯林土壤性质的改良和土壤极化的防治效应。结果表明:对于黄土丘陵区(黄陵)刺槐纯林土壤,苜蓿(Medicago sativa)具有明显的改良作用,其次为草木樨(Melilotus officinalis);而胡枝子(Leapedeza bicolor)具有明显的恶化作用,其次为毛苕子(Vicia villosa)、红豆草(Onobrychis viciifolia)和沙打旺(Astragalus adsurgens);对于黄土残塬沟壑区(淳化)刺槐纯林土壤,草木樨和沙打旺具有明显的改良作用,其次为毛苕子;而小冠花(Coronilla varia)具有明显的恶化作用,其次为红豆草。