馮淵圓 徐筱芃 陸海鷹 胡海波 邵宏波

摘要：蘇北沿海地區(qū)土地資源豐富，而楊樹-農作物（簡稱楊-農）生態(tài)系統(tǒng)是一種高效的土地經營方式。為了探究沿海楊樹-農作物生態(tài)系統(tǒng)下土壤質量以及農作物生長生理的動態(tài)變化，在江蘇省東臺市新曹農場濱海鹽土條件下設置楊樹純林（CY）、楊樹-花生（YH）、楊樹-大豆（YD）、楊樹-甘薯（YG）4種生態(tài)系統(tǒng)，研究各生態(tài)系統(tǒng)春、夏、秋3個季節(jié)的土壤理化性質，秋季不同生態(tài)系統(tǒng)的林地環(huán)境因子、林木生長性狀、作物光合特性指標等，從而為蘇北沿海地區(qū)楊-農生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供系統(tǒng)科學的理論基礎。結果表明，楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤含水量是楊樹純林的1.08～1.17倍，可使土壤有機質含量提高5.25%～21.06%;在垂直剖面上，楊-農生態(tài)系統(tǒng)對0～10 cm土層的養(yǎng)分含量影響較大;土壤理化性質之間存在不同程度的相關性，其中土壤容重與pH值呈正相關，與其他指標呈負相關，土壤有機質含量與全氮、速效磷、速效鉀含量都表現(xiàn)出極顯著相關性。不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)中林木生長狀況各不相同，其中楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)的林木成活率比楊-農生態(tài)系統(tǒng)高5～10百分點。楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)下的光合有效輻射比楊-農生態(tài)系統(tǒng)高14.54%～33.59%;各生態(tài)系統(tǒng)下的大氣CO2濃度的日變化差異不大，而氣溫和相對濕度的變化差異顯著（P<0.05）。在各生態(tài)系統(tǒng)下，農作物胞間CO2濃度與氣孔導度的日變化呈相反的趨勢，蒸騰速率日變化曲線和氣孔導度相似。

關鍵詞：蘇北沿海地區(qū);楊樹-農作物生態(tài)系統(tǒng);土壤理化性質;樹高;胸徑;光合特性;環(huán)境因子

中圖分類號：S727.24;S181?? 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2021）17-0193-09

收稿日期：2019-10-23

基金項目：江蘇省優(yōu)秀青年基金（編號：BK20200057）;國家林業(yè)和草原局長三角森林生態(tài)系統(tǒng)定位研究項目（編號：20119132158）;江蘇省農業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號：CX（17）1004-2];江蘇省高等學校協(xié)同創(chuàng)新計劃A項目;江蘇省高等學校優(yōu)先發(fā)展學術計劃;江蘇省農業(yè)科學院優(yōu)秀科學家計劃。

作者簡介：馮淵圓（1992—），女，江蘇無錫人，碩士，研究實習員，主要從事水土保持與生態(tài)修復、農林資源高效利用研究。E-mail：feng.yuanyuan@hotmail.com。

通信作者：胡海波，博士，教授，主要從事水土保持與林業(yè)生態(tài)工程研究，E-mail：huhb2000@aliyun.com;邵宏波，博士，研究員，主要從事植物逆境生物學和土壤污染生物修復研究，E-mail：shaohongbochu@126.com。

改善蘇北沿海生態(tài)環(huán)境，土壤和植物是關鍵。土壤質量是衡量土壤環(huán)境狀況的重要表現(xiàn)[1]，而光合作用是影響植物生長發(fā)育的重要生理過程[2]。選擇適生植被、組建復合生態(tài)系統(tǒng)，對環(huán)境保護[3]、土壤質量提升[4]和植株生長發(fā)育具有重要意義。

楊樹（Pterocarya stenoptera）是世界上分布最廣的樹種，其適應性極強。近年來，蘇北農林生產中大量引種培育楊樹[5]?，F(xiàn)代林下經濟迅速發(fā)展階段，典型林農生態(tài)系統(tǒng)作為提高效益的可行土地利用選擇正在被廣泛推廣[6]。楊樹-農作物（簡稱楊-農）生態(tài)系統(tǒng)根據生態(tài)經濟學原理和方法，建立多個生物種群共存的復合生態(tài)系統(tǒng)，空間上要求多層次，時間上要求多序列?？茖W開展楊-農生態(tài)系統(tǒng)，不僅可以有效改良土壤，提高土地利用率，還能增加生物多樣性[7-8]，促進地上植被的生長發(fā)育[9]。關于蘇北沿海地區(qū)土壤基礎數(shù)據和改良方面，前人已經進行了大量研究[10-14]，但對蘇北沿海楊-農復合生態(tài)系統(tǒng)下的土壤和作物研究較少。因此，本研究在江蘇省東臺市新曹農場濱海鹽土條件下設置楊樹純林（CY）、楊樹-花生（YH）、楊樹-大豆（YD）、楊樹-甘薯（YG）4種生態(tài)系統(tǒng)，研究不同生態(tài)系統(tǒng)春、夏、秋3個季節(jié)的土壤理化性質，秋季不同生態(tài)系統(tǒng)的林地環(huán)境因子、林木生長性狀、農作物生理生態(tài)特性，從而為蘇北沿海地區(qū)楊-農生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供系統(tǒng)科學的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于江蘇省東臺市新曹農場（32°56″～32°58″N、120°13″～120°24″E），地處濱海平原區(qū)，為亞熱帶與暖濕帶的過渡地帶，東臨黃海，屬于濕潤的季風氣候區(qū)，雨量充沛。多年平均氣溫 14.1 ℃，無霜期209 d，常年降水量1 068 mm。土壤多為濱海鹽土，表土含鹽量為0.20%～0.25%，pH值在8.0～9.5之間。

試驗林為楊-農生態(tài)系統(tǒng)，濱海鹽土條件下楊樹平均樹高為5.73 m，平均胸徑為29.85 mm，為3年生幼林，株行距為6 m×5 m。試驗林于2016年3月中旬種植，栽植時澆透定根水，2017年9月起測定楊樹和3種農作物（花生、大豆和甘薯）的光合特性指標及其環(huán)境因子。林分基本特征參數(shù)見表1。

1.2 測定方法

1.2.1 土壤理化性質的測定 為使研究具有代表性，春、夏、秋 3個季節(jié)對應選擇3月、6月、9月的中旬，選取不同生態(tài)系統(tǒng)下西南角、中心點、東北角的 3 塊試驗地，每個試驗地面積為1 m2，挖取3個土壤剖面，按0～10、10～20、20～40 cm分層取樣，環(huán)刀土用于測定土壤含水量、容重和孔隙度，每層重復 3次。試驗地內采用梅花布點法取土，土樣混合均勻后采用四分法取部分樣品進行室內風干過蹄，其中20目網蹄土樣用于測定pH值和速效磷含量，100目網篩土樣用于測定全氮、有機質含量等土壤化學性質。對土壤理化性質的測定主要依據《森林土壤分析方法》《土壤農化分析》中的相關說明進行。其中，土壤容重、孔隙度的測定采用環(huán)刀法;土壤含水量的測定采用烘干法;土壤pH值的測定采用電位計法（土水質量比為1.0 ∶2.5）;土壤有機質含量的測定采用重鉻酸鉀外加熱法;土壤全氮含量的測定先用濃硫酸消煮后采用FIAstar 5000流動注射儀分析法;土壤速效磷含量的測定采用 0.5 mol/L碳酸氧鈉浸提法;土壤速效鉀含量的測定采用雙酸浸提-火焰光度法。

1.2.2 楊樹生長指標的測定 用精度為1 cm的卷尺測定楊樹的樹高，用精度為0.02 mm的游標卡尺測定楊樹的胸徑，各測30株，計算樹高和胸徑的增長率：增長率=（測定值-初始值）/初始值，其中測定值為最終采樣時楊樹的樹高或胸徑，初始值為楊樹栽植時的樹高或胸徑。此外，于2017年10月調查楊樹的成活率。

1.2.3 各生態(tài)系統(tǒng)下農作物光合特性及其環(huán)境因子的測定 2017年9—10月選擇晴朗無云的天氣，利用Li-6400便攜式光合作用測量系統(tǒng)（LI-COR，USA）對各生態(tài)系統(tǒng)下農作物葉片的光合特性指標及其環(huán)境因子進行測定，每周測定1次，在測定日的08：00—18：00每隔2 h測定1次，每次選取3株健康生長的農作物，每株選取相同部位且沒有病斑的3組葉片進行測定，每組3張葉片，重復測定3次，取平均值進行分析。其中，環(huán)境因子參數(shù)包括光合有效輻射（PAR）、氣溫、相對濕度和大氣CO2濃度，光合特性指標主要包括農作物的凈光合速率（Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）。

1.3 數(shù)據統(tǒng)計和分析

使用Microsoft Excel 2013軟件進行數(shù)據處理和表格制作等，使用Sigmaplot 12.0和GraphPad Prism 8.0繪制圖片，采用SPSS 22.0軟件進行相關數(shù)據的統(tǒng)計與分析等。

2 結果與分析

2.1 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)下土壤物理性質的影響

2.1.1 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)下的土壤容重 由圖1可知，土壤容重隨著土層深度的增加總體呈現(xiàn)增大趨勢，同一土層土壤容重表現(xiàn)為楊樹純林（CY）>楊樹-大豆（YD）>楊樹-花生（YH）>楊樹-甘薯（YG）。在脫鹽土條件下，楊樹純林的土壤容重變化范圍為1.436～1.493 g/cm3。

2.1.2 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)下土壤含水量 由圖2可知，土壤含水量隨著土層加深逐漸提高。在各個土層中，不同生態(tài)系統(tǒng)土壤含水量總體存在顯著差異。楊樹-大豆（YD）土壤含水量在各個土層均保持最高水平;楊樹-花生（YH）土壤含水量在0～10 cm土層略高于楊樹-甘薯（YG），在10～40 cm土層相反，這可能與作物根系位置有關。土壤平均含水量表現(xiàn)為楊樹-大豆（YD，20.925%）>楊樹-花生 （YH，19.901%）>楊樹-甘薯（YG，19.274%）>楊樹純林（CY，17.876%），楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤含水量是楊樹純林的1.08～1.17倍。

2.1.3 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)下土壤孔隙度 由圖3可知，不同生態(tài)系統(tǒng)下土壤孔隙度總體趨勢與土壤容重相反，隨著土層深度的增加逐漸減小，0～40 cm 土層各生態(tài)系統(tǒng)下土壤孔隙度差異明顯，楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤孔隙度明顯高于楊樹純林。3 種生態(tài)系統(tǒng)的平均土壤孔隙度分別比對照楊樹純林提高3.94%、2.67%、7.03%。

2.2 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)下土壤化學性質的變化

2.2.1 土壤pH值動態(tài)變化 由圖4可知，春季楊樹純林土壤pH值總體趨勢是隨著土層深度的增加呈線性增加，0～20 cm土層3種楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤pH值變化不明顯。夏季和秋季楊樹純林土壤pH值隨著土層深度增加而增加的速度減緩，0～40 cm? 土層中楊樹-花生（YH）和楊樹-甘薯（YG）土壤pH值變化趨勢相近。20～40 cm土層中楊樹-大豆（YD）土壤pH值較0～20 cm土層在春季增加0.38，夏季增加0.21，秋季增加0.10。楊樹純林土壤pH值明顯高于楊-農生態(tài)系統(tǒng)。

2.2.2 土壤有機質含量的動態(tài)變化 由圖5可知，在相同土層中，隨著季節(jié)的變化，土壤有機質含量呈增加趨勢;在相同季節(jié)，隨著土層深度的增加，土壤有機質含量逐漸降低。在春季，楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤有機質含量均大于楊樹純林，各生態(tài)系統(tǒng)土壤有機質含量表現(xiàn)為楊樹-花生（YH）>楊樹-大豆（YD）>楊樹-甘薯（YG）>楊樹純林（CY）。在夏季，楊樹-花生（YH）土壤有機質含量偏高，0～10 cm 土層楊樹-大豆（YD）和楊樹-甘薯（YG）土壤有機質含量相近，10～20 cm土層與20～40 cm土層楊樹-甘薯（YG）土壤有機質含量差異不大。在秋季，0～40cm土層楊樹-大豆（YD）和楊樹-

甘薯（YG）土壤有機質含量相近，楊樹-花生（YH）土壤有機質含量依然最高。

2.2.3 土壤全氮含量的動態(tài)變化 由圖6可知，各楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤全氮含量隨土層深度的增加而降低。春、夏、秋 3個季節(jié)里楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤全氮含量明顯高于楊樹純林。在春季，0～20 cm土層中全氮含量最高的是楊樹-花生（YH），20～40 cm土層中楊樹-大豆（YD）的土壤全氮含量最高。在夏季，0～10 cm土層中楊-農生態(tài)系統(tǒng)下土壤全氮含量達到楊樹純林（CY）的1.28～1.38倍，10～20 cm土層中楊樹-大豆（YD）和楊樹-甘薯（YG）的土壤全氮含量接近，20～40 cm土層中土壤全氮含量表現(xiàn)為楊樹-大豆（YD，0.580 g/kg）>楊樹-甘薯（YG，0.525 g/kg）>楊樹-花生（YH，0.480 g/kg）>楊樹純林（CY，0.418 g/kg）。在秋季，0～10 cm土層中楊樹-花生（YH）、楊樹-大豆（YD）、楊樹-甘薯（YG）的土壤全氮含量分別是楊樹純林的1.38、1.29、1.32倍，10～20 cm土層中楊樹-花生（YH）的土壤全氮含量較其他生態(tài)系統(tǒng)偏高。楊-農生態(tài)系統(tǒng)下土壤全氮含量整體較高，主要是因為間作期間進行了人工施肥。

2.2.4 土壤速效磷含量的動態(tài)變化 由圖7可以看出，各種生態(tài)系統(tǒng)下的土壤速效磷含量在同一季節(jié)隨著土層深度的增加逐漸降低，在0～10 cm土層中土壤速效磷含量隨著季節(jié)的變化差異明顯，10～40 cm土層各種生態(tài)系統(tǒng)土壤速效磷含量在春夏2季差異不顯著，而在秋季顯著減少。春季 0～10 cm土層中3種楊-農生態(tài)系統(tǒng)的土壤速效磷含量分別達到楊樹純林的1.67、1.96、1.99倍，10～40 cm土層各楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤速效磷含量情況一致，表現(xiàn)為楊樹-大豆（YD）>楊樹-甘薯（YG）>楊樹-花生（YH）>楊樹純林（CY）。在夏季，楊樹-大豆（YD）土壤速效磷含量在0～40 cm土層中較高，最高達到22.86 mg/kg。秋季0～10 cm 土層各種生態(tài)系統(tǒng)土壤速效磷含量分別是楊樹純林（CY）的1.71、1.97、2.16倍，10～20 cm土層間作土壤速效磷含量表現(xiàn)為楊樹-花生（YH）>楊樹-甘薯 （YG）>楊樹-大豆（YD），20～40 cm土層中楊樹-大豆（YD）的土壤速效磷含量高于其他生態(tài)系統(tǒng)。

2.2.5 土壤速效鉀動態(tài)變化 由圖8可知，土壤速效鉀含量隨著土層深度的加深而逐漸降低， 隨著季節(jié)的變化先下降后提高。春季各個土層土壤速效鉀含量表現(xiàn)為楊樹-甘薯（YG）>楊樹-大豆（YD）>楊樹-花生（YH）>楊樹純林（CY）;夏季 0～10 cm土層中楊樹-花生（YH）的土壤速效鉀含量和楊樹純林（CY）相近，10～20 cm楊樹-花生（YH）和楊樹-大豆（YD）的土壤速效鉀含量相近，20～40 cm土層土壤速效鉀含量表現(xiàn)為楊樹-甘薯（YG）>楊樹-花生（YH）>楊樹-大豆（YD）>楊樹純林（CY）。秋季0～20 cm土層楊樹-花生（YH）的土壤速效鉀含量相對較高，表層土壤速效鉀含量最高可達166.88 mg/kg。

2.3 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤理化性質相關性分析

由表2可以看出，土壤容重與pH值呈正相關，與其他指標呈負相關，土壤有機質含量與全氮含量、速效磷含量、速效鉀含量都表現(xiàn)出極顯著正相關（P<0.01），表明土壤養(yǎng)分的釋放主要來自于土壤有機質的分解。

2.4 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)林木生長狀況

各生態(tài)系統(tǒng)下林木生長狀況如表3所示，各楊-農生態(tài)系統(tǒng)下樹高增長率差異不明顯，但是呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，即楊樹純林（CY）>楊樹-大豆（YD）>楊樹-花生（YH）>楊樹-甘薯（YG）;相應地，各生態(tài)系統(tǒng)下的胸徑增長率差異也不明顯，依然表現(xiàn)為楊樹純林（CY）>楊樹-大豆（YD）>楊樹-花生（YH）>楊樹-甘薯（YG）。各楊-農生態(tài)系統(tǒng)下林木的成活率在50%～55%之間，楊樹純林的林木成活率達到60%，略高于楊-農生態(tài)系統(tǒng)，可見間作物對林木的成活存在一定的負面影響，其中楊樹-大豆（YD）的負面影響最小，楊樹-花生（YH）的負面影響次之，楊樹-甘薯（YG）的負面影響相對最大。

2.5 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)對環(huán)境因子的影響

2.5.1 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)對光合有效輻射的影響 由圖9可知，光合有效輻射的日變化趨勢總體一致，呈兩低一高的單峰曲線變化。06：00光合有效輻射在0左右，之后逐漸升高，12：00出現(xiàn)峰值，之后開始下降，18：00降至223.42～334.95 μmol/（m2·s）。光合有效輻射總體上表現(xiàn)為楊樹純林（CY）>楊樹-花生（YH）>楊樹-大豆（YD）>楊樹-甘薯（YG）。08：00—10：00，楊樹純林（CY）、楊樹-花生（YH）、楊樹-大豆（YD）、楊樹-甘薯（YG）的光合有效輻射上升幅度分別達82.66%、83.40%、103.67%、130.50%;10：00—12：00，楊樹-花生（YH）和楊樹-大豆（YD）、楊樹-甘薯（YG）光合有效輻射差異不明顯。楊-農生態(tài)系統(tǒng)對光合有效輻射的影響大于楊樹純林。

2.5.2 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)對林地氣溫的影響 由圖10可以看出，各生態(tài)系統(tǒng)氣溫日變化與光合有效輻射變化趨勢類似，總體上均呈現(xiàn)為先升高后降低的趨勢。06：00楊樹純林的氣溫稍低于楊-農生態(tài)系統(tǒng)，06：00—12：00林地內的氣溫隨著時間的延長逐漸增高，在14：00達到最高值，之后逐漸降低。

氣溫日平均值表現(xiàn)為楊樹純林（CY，31.00 ℃）>楊樹-大豆（YD，29.89 ℃）>楊樹-花生（YH，29.42 ℃）>楊樹-甘薯（YG，28.73 ℃），可見楊-農生態(tài)系統(tǒng)對林內氣溫具有一定的調節(jié)作用。

2.5.3 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)對大氣CO2濃度的影響 由圖11可以看出，各楊-農生態(tài)系統(tǒng)下大氣CO2濃度變化不大，1 d之中變化范圍在364.25～446.76 μmol/mol之間，各楊-農生態(tài)系統(tǒng)之間差異不明顯，均保持較低水平。

2.5.4 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)對林地相對濕度的影響 由圖12可知，各楊-農生態(tài)系統(tǒng)林地相對濕度日變化趨勢基本一致，與氣溫的變化規(guī)律恰好相反，呈現(xiàn)“U”形曲線。06：00時，楊樹純林（CY）的相對濕度在4個生態(tài)系統(tǒng)中最低，為54.73%;而楊樹-花生（YH）和楊樹-甘薯（YG）的較高。楊樹-甘薯（YG）林地的相對濕度在14：00時達到最低（45.53%），而楊樹-花生（YH）和楊樹-大豆（YD）林地的相對濕度在12：00時達到最低。楊樹純林（CY）在12：00時達到最低（36.45%），明顯低于楊-農生態(tài)系統(tǒng)條件下的相對濕度。

2.6 不同楊-農生態(tài)系統(tǒng)下農作物的光合特性

2.6.1 農作物凈光合速率的日變化 由圖13可知，各生態(tài)系統(tǒng)下農作物葉片凈光合速率日變化呈不對稱的雙峰變化曲線，凈光合速率在10：00左右達到第1個峰值;之后12：00出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象;隨后逐漸升高，在14：00時達到第 2個峰值，但略低于第 1個峰值;然后又逐漸下降。楊樹-甘薯（YG）葉片的凈光合速率最大，楊樹-花生（YH）葉片的凈光合速率次之。

2.6.2 農作物氣孔導度的日變化 由圖14可知，3種楊-農生態(tài)系統(tǒng)的氣孔導度呈雙峰曲線，楊樹-花生（YH）和楊樹-甘薯（YG）生態(tài)系統(tǒng)中的農作物葉片氣孔導度在08：00時達到最大值，在14：00時達到第2峰個值;楊樹-大豆（YD）生態(tài)系統(tǒng)中的農作物葉片的氣孔導度分別在10：00、16：00達到第1、第2個峰值，該生態(tài)系統(tǒng)中農作物葉片的氣孔導度達到峰值的時間與另外2個楊-農生態(tài)系統(tǒng)中農作物不一樣，這是由于氣孔導度對環(huán)境因子的變化十分敏感，影響光合作用的其他因素也會對氣孔導度產生一定的影響。

2.6.3 農作物胞間CO2濃度的日變化 由圖15可以看出，不同農作物胞間CO2濃度表現(xiàn)出與氣孔導度變化相反的趨勢，總體上呈“W”形。胞間CO2濃度在早晨較高，隨著光照增強和氣溫不斷升高，葉片光合速率加快，消耗的二氧化碳更多，導致胞間CO2濃度開始下降，在10：00和14：00時達到最低;然后逐漸上升，18：00時達到最高值。楊樹-花生、楊樹-大豆和楊樹-甘薯生態(tài)系統(tǒng)下各農作物葉片胞間CO2濃度日均值分別為242.99、244.79、266.45 mmol/m2。

2.6.4 農作物蒸騰速率的日變化 由圖16可以看出，楊-農生態(tài)系統(tǒng)下農作物葉片蒸騰速率日變化與氣孔導度日變化趨勢基本一致，呈雙峰曲線。楊樹-花生（YH）和楊樹-甘薯（YG）的葉片蒸騰速率在08：00時達到第1個峰值，且兩者差異不明顯;楊樹-大豆（YD）的葉片蒸騰速率在10：00時達到第1個峰值，明顯低于另外2個生態(tài)系統(tǒng)。3個生態(tài)系統(tǒng)均在14：00時達到第2個峰值，楊樹-花生（YH）的蒸騰速率分別比楊樹-大豆（YD）、 楊樹-甘薯（YG）顯著高15.79%、7.05%（P<0.05）。

3 討論

各土壤理化性質間存在著緊密而復雜的相關性。陳平研究發(fā)現(xiàn)，各試驗地間土壤理化性質存在顯著差異，楊糧間作地的土壤理化性質優(yōu)于純農業(yè)用地[15]。另外，土壤全氮含量、全磷含量、有機質含量等均隨土層深度的加深而降低，而土壤容重和pH值則隨土層深度的加深而提高。楊亞東等的研究結果表明，燕麥與大豆和綠豆間作顯著改變了土壤的理化性質[16]。另外姜黎等研究發(fā)現(xiàn)，杏樹間作苜蓿有效改善了干旱區(qū)果園的土壤理化性質和表層土壤養(yǎng)分水平，從而促進了杏樹生長[17]。與對照楊樹純林相比，楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤容重和孔隙度均有所改善，特別是楊樹-大豆，改良效果表現(xiàn)為楊樹-大豆（YD）>楊樹-花生（YH）>楊樹-甘薯（YG）>楊樹純林（CY）。各個季節(jié)均是對照楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)下的土壤養(yǎng)分含量最低，可見楊樹人工林養(yǎng)分消耗較多，補充不足，該生態(tài)系統(tǒng)下土壤有機質含量最低，這和沿海鹽土本身的性質有關，楊-農生態(tài)系統(tǒng)由于施肥作用相對有所改善[18]，作物的根系殘留和楊樹枯落物歸還復合系統(tǒng)使有機質含量提高。

不同生態(tài)系統(tǒng)的林地土壤理化性質存在差異的原因比較復雜[19]，除了生物因素的直接影響，也包括非生物因素的間接影響，如土壤溫濕度、土壤質地等[20]。林地土壤根系分布復雜，對土壤理化性質影響較大，微生物活性、數(shù)量和群落組成之間存在較大差異[21-23]。今后將進一步分析土壤不同層次根系生長和微生物指標，進一步探討根系和土壤中的微生物對土壤理化性質的具體影響。

遮陰可以改善系統(tǒng)內林木和農作物的生長環(huán)境[24-26]，但是大范圍的陰影也會對林地中的農作物產生負面影響，主要是光照不足。宋西德等對楊農生態(tài)系統(tǒng)的研究表明，光照是影響農作物生長和產量的主要因素之一，當楊樹完全郁閉時，樹冠產生強度遮陰效果，林木遮蔽范圍內的光照強度甚至大幅降低[27]。范元芳等研究發(fā)現(xiàn)，玉米與大豆帶狀間作時的遮蔽是影響大豆生長和光合特性的關鍵因素[28]。段志平等研究發(fā)現(xiàn)，間作系統(tǒng)中隨著樹齡和樹冠體積的增大，遮陰造成的弱光脅迫成為影響間作物生長發(fā)育的重要因素，尤其是在小麥灌漿期[29]。本試驗分析3種楊-農生態(tài)系統(tǒng)和楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)下林地微環(huán)境和農作物葉片光合作用的日變化情況，可以發(fā)現(xiàn)林地內光輻射強度低，熱輻射較小，蒸發(fā)量、蒸騰量小，降低了農作物的蒸騰速率，使林地小氣候環(huán)境向著有利于林木和農作物生長的方向改變[30]。太陽直接輻射受林木遮擋，不能完全到達林冠以下，農作物的光合作用也會影響林地內微環(huán)境，相比于純林生態(tài)系統(tǒng)氣溫較低，林地內氣溫增加較慢。

本試驗結果表明，楊-農生態(tài)系統(tǒng)的林地氣溫普遍低于楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)，但是06：00時楊-農生態(tài)系統(tǒng)林地氣溫稍高于楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)，這是由于農作物葉片被阻擋，使地面積蓄的熱量不易向空間散發(fā)，較多地保留在下層空間，從而起到了調節(jié)氣溫的良好作用[31]。中午前后氣孔仍能正常開放，氣孔導度保持在較高水平，利于空氣中CO2進入氣孔，促進光合作用。

另外，本試驗在田間條件下對作物的光合作用進行測定，分析外界環(huán)境和不同物種對光合作用的影響，發(fā)現(xiàn)環(huán)境因子和農作物生理因子并非孤立存在，而是相互作用的[32]。農作物凈光合速率的差異是外界生態(tài)環(huán)境與農作物內在生理機能以不同程度的影響力相互作用的結果。楊-農生態(tài)系統(tǒng)中農作物的地上部分和地下部分也存在一定的相關性，今后可進一步探討地下部分與地上部分的聯(lián)系。

4 結論

楊-農生態(tài)系統(tǒng)下，林木和農作物的生長發(fā)育過程、枯落物的分解和植物根系的死亡等因素可以改善土壤理化性質。隨著土層的加深，土壤容重逐漸提高，總孔隙度逐漸降低，兩者變化大體呈現(xiàn)相反趨勢。在0～40 cm的土層中，隨著土層的加深，土壤含水量提高，楊-農生態(tài)系統(tǒng)土壤含水量是楊樹純林的1.08～1.17倍。相較于楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)，楊-農生態(tài)系統(tǒng)可使林地的土壤有機質含量提高5.25%～21.06%。楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)下，土壤全氮和速效鉀含量較低，經各個土層對比可以發(fā)現(xiàn)，楊-農生態(tài)系統(tǒng)對0～10 cm土層的養(yǎng)分含量影響最大。另外，植株的遮陰作用會影響農作物生長生理動態(tài)變化。楊-農生態(tài)系統(tǒng)的光合有效輻射比楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)低14.54%～33.59%。楊-農生態(tài)系統(tǒng)的林地氣溫普遍低于楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)，相對濕度的變化趨勢與其相反。蒸騰速率與氣孔導度之間存在密切關系，變化曲線趨勢相似，相關性分析結果表明，葉片蒸騰速率與氣孔導度呈顯著正相關關系，日均值變化趨勢基本一致。

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