農(nóng)田防護(hù)林作為一種再生資源性林種，可以降低風(fēng)速、控制土壤侵蝕、塑造農(nóng)田景觀、創(chuàng)建生物棲息環(huán)境，對(duì)保護(hù)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)以及維護(hù)農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡具有重要意義［1］。目前，中國已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大的林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)國家［2］，其中包括著名的“三北”防護(hù)林和長江中上游防護(hù)林建設(shè)。川中丘陵區(qū)為典型淺狀丘陵地貌，該區(qū)的防護(hù)林是長江中上游防護(hù)林的組成部分，主要以柏木(Cupressusfunebris)為主體。已有研究表明，防護(hù)林對(duì)風(fēng)沙的控制作用顯著，并且能改善農(nóng)田微環(huán)境［3］。目前，國內(nèi)對(duì)防護(hù)林研究的主要目的已經(jīng)從防風(fēng)固沙轉(zhuǎn)變?yōu)楦牧纪寥篮透纳妻r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)［2，4］。防護(hù)林在增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)效益的同時(shí)，也具有一定的脅迫作用［5－6］。由于受土壤生物生命活動(dòng)和人類生產(chǎn)活動(dòng)的影響，土壤有機(jī)碳(SOC)數(shù)量處于不斷變化中，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的部分之一［7］。目前關(guān)于防護(hù)林的研究多集中在干旱和沿海地區(qū)，討論重點(diǎn)集中在防護(hù)林建設(shè)、防護(hù)效應(yīng)及其對(duì)小氣候的影響等方面［8－9］，對(duì)于林下農(nóng)田土壤有機(jī)碳的研究相對(duì)較少。筆者就川中丘陵區(qū)典型農(nóng)田土壤有機(jī)碳及其分布特征進(jìn)行研究，探討柏木防護(hù)林對(duì)農(nóng)田土壤有機(jī)碳的影響，為川中丘陵區(qū)農(nóng)田邊坡防護(hù)林的建設(shè)和改造提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川盆地中北部的鹽亭縣(北緯30°58'31″～31°29'40″，東經(jīng)105°12'17″～105°43'20″)。該縣地貌以丘陵和低山為主，海拔400～600m，氣候類型屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫17.3℃，極端最高氣溫40℃，極端最低氣溫－5.1℃，多年平均降水量825.5mm。土壤以紫色土和水稻土為主，分別占全縣耕地面積的72.8%和23.26%［10］。農(nóng)作物以水稻、玉米、小麥和油菜為主，其中旱地多實(shí)行油菜－玉米輪作。鹽亭縣于1970年代大規(guī)模滅荒造林，并采用初植密度6000～12000株•hm－2的高密度方式，以解決用材燒柴問題。最初營造的林分為榿柏混交林，后期由于各種環(huán)境因素和柏木生長的絕對(duì)優(yōu)勢，混交樹種中榿木大部分死亡，全縣90%以上為純柏木林。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在鹽亭縣林山鄉(xiāng)金線村小流域內(nèi)選擇有柏木防護(hù)林和無柏木防護(hù)林的旱地為試驗(yàn)樣地，在2種樣地中同時(shí)選擇2種不同種植制度(油菜－玉米輪作和玉米單作)進(jìn)行區(qū)組配對(duì)試驗(yàn)，共計(jì)4種處理:有邊坡防護(hù)林的油菜－玉米地(A)、有邊坡防護(hù)林的玉米地(B)、無邊坡防護(hù)林的油菜-玉米地(C)和無邊坡防護(hù)林的玉米地(D)。樣地采用同樣的施肥制度，即在每年春季種植時(shí)施肥，施肥量折合為N150.0kg•hm－2，P2O590.0kg•hm－2，K2O54.1kg•hm－2，前茬留田。農(nóng)田土壤平均pH值8.83，全氮0.62g•kg－1，全磷0.64g•kg－1，全鉀18.42g•kg－1，堿解氮42.29mg•kg－1，有效磷4.16mg•kg－1，速效鉀71.39mg•kg－1。于2011年4月20日，在樣地A和B中，從防護(hù)林到農(nóng)田中央0、2和5m處進(jìn)行樣點(diǎn)布設(shè);在樣地C和D中，從農(nóng)田邊緣到農(nóng)田中央0、2和5m處進(jìn)行樣點(diǎn)布設(shè)。每塊樣地不同距離樣點(diǎn)設(shè)3個(gè)重復(fù)，每個(gè)樣點(diǎn)分別采集0～10和＞10～20cm深度土樣。2011年9月20日再次以同樣的方式采集土樣，此時(shí)樣地A和C在油菜收獲后改種玉米，樣地B和D進(jìn)行玉米留茬。對(duì)所采集的土壤樣品分別測定有機(jī)碳和微生物量碳(Cmic)含量。土壤有機(jī)碳含量采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定［11］，微生物量碳含量采用熏蒸提取(容量分析法)測定［12］。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用單因素方差分析(ANOVA)對(duì)不同處理、不同距離樣點(diǎn)土壤有機(jī)碳和微生物量碳含量進(jìn)行比較，采用多因素方差分析比較防護(hù)林和輪作措施對(duì)土壤有機(jī)碳和微生物量碳含量的影響。所有數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件處理，采用Excel2003軟件作圖。

2結(jié)果與分析

2．1土壤有機(jī)碳含量的分布特征

圖1為2011年4月20日4種樣地土壤有機(jī)碳含量的分布情況。從圖1可以看出，樣地A和B土壤有機(jī)碳含量高于樣地C和D。土壤有機(jī)碳含量的垂直變化明顯，總體上0～10cm土層有機(jī)碳含量高于＞10～20cm土層。水平方向上，輪作之前(4月20日)，樣地A和B土壤表層(0～10cm)有機(jī)碳含量隨著與防護(hù)林距離的縮短而減小，距柏木防護(hù)林0m處土壤有機(jī)碳含量顯著低于5m處(P＜0.05)。對(duì)于＞10～20cm土層而言，與防護(hù)林不同距離土壤有機(jī)碳含量無顯著差異(P＞0.05)。對(duì)于沒有邊坡防護(hù)林的樣地C和D，水平方向上土壤有機(jī)碳含量變化趨勢不明顯，除樣地C＞10～20cm土層以外，與農(nóng)田邊緣不同距離處土壤有機(jī)碳含量差異均未達(dá)顯著水平(P＞0.05)。由圖2可見，樣地A和B土壤有機(jī)碳含量隨著與柏木防護(hù)林距離縮短而減少，距防護(hù)林5m處0～10cm土層有機(jī)碳含量分別為9.85和9.46g•kg－1，顯著高于0和2m處;距防護(hù)林0m處＞10～20cm土層有機(jī)碳含量顯著低于5m處(P＜0.05)。樣地C和D中，與農(nóng)田邊緣不同距離處土壤有機(jī)碳含量差異均未達(dá)顯著水平(P＞0.05)。總體來看，邊坡防護(hù)林對(duì)農(nóng)田土壤有機(jī)碳含量的水平分布具有顯著影響。

2．2土壤微生物量碳含量的分布特征

圖3為4月20日不同處理樣地土壤微生物量碳含量的分布情況。從圖3可以看出，樣地A和B中，0～10cm土層微生物量碳含量隨著與柏木防護(hù)林距離的縮短而減小，距防護(hù)林5m處土壤微生物量碳含量顯著高于0和2m處(P＜0.05);但對(duì)于＞10～20cm土層，與防護(hù)林不同距離處土壤微生物量碳含量無顯著差異(P＞0.05)。說明邊坡防護(hù)林對(duì)表層土壤微生物量碳含量的影響較大。無防護(hù)林的樣地C和D中，與農(nóng)田邊緣不同距離處土壤有機(jī)碳含量差異均未達(dá)顯著水平(P＞0.05)。由圖4可見，9月20日，由于土壤溫度等因素的影響，各樣地土壤微生物量碳含量均有不同程度增加。總體來看，樣地A和B土壤微生物量碳含量高于樣地C和D。樣地A和B中，0～10和＞10～20cm土層微生物量碳含量總體表現(xiàn)為隨與邊坡防護(hù)林距離縮短而降低，距防護(hù)林5m處土壤微生物量碳含量顯著高于0m處(P＜0.05)。樣地C和D中，與農(nóng)田邊緣不同距離處土壤有機(jī)碳含量差異均未達(dá)顯著水平(P＞0.05)。