董佳林 賀建虎 朱洪濤

摘要為探究紫穗槐（Amorphafruticosa）在黑土修復(fù)區(qū)的生態(tài)效益及灌叢內(nèi)、外土壤腐殖質(zhì)（Humicsubstance，HS）特征，對賓縣典型黑土修復(fù)區(qū)種植1年、5年、7年、10年、16年的紫穗槐灌叢內(nèi)、外土壤與自然恢復(fù)模式（CK）下的土壤理化性質(zhì)及腐殖質(zhì)特征進(jìn)行了分析，并探討了它們之間的關(guān)系。結(jié)果表明：在種植第16年時土壤三相比R值為25.16，顯著優(yōu)于自然恢復(fù)區(qū)的28.28，種植區(qū)灌叢內(nèi)土壤整體優(yōu)于灌叢外土壤。與自然恢復(fù)模式相比pH從8.00降低至6.27，有機(jī)碳（Soilorganiccarbon，SOC）從20.84g.kg-1增加至62.60g.kg-1，腐殖酸碳（totalsoilhumicacidcarbon，HAcC）從5.36g.kg-1增加至23.54g.kg-1，腐殖質(zhì)總碳（Humicsubstancecarbon，HSC）從9.96g.kg-1增加至36.36g.@kg-1，灌叢內(nèi)、外土壤差異顯著，富集率為41.61％、55.56％和55.52％；該地區(qū)胡敏素碳（Humincarbon，Hu-C）占土壤腐殖質(zhì)總碳的主要部分，灌叢內(nèi)種植7年（Y7）及以上土壤胡敏酸碳含量、灌叢內(nèi)種植5年（Y5）及以下富里酸碳（Fulvicacidcarbon，F(xiàn)A-C）含量次之，灌叢外土壤除種植16年（Y16）外，富里酸碳含量均低于灌叢內(nèi)含量；該地區(qū)5種種植年齡的有機(jī)碳、腐殖酸碳、腐殖質(zhì)總碳與胡敏酸碳、土壤毛管孔隙度（SCP）、總孔隙度（STP）兩兩間呈顯著正相關(guān)（P<0.05），有機(jī)碳與pH、土壤容重呈顯著的負(fù)相關(guān)（P<0.05）。研究證明，在黑土修復(fù)區(qū)的恢復(fù)中，可以通過適當(dāng)施有機(jī)肥及向土壤中增添沙子等增加孔隙度的方式影響土壤腐殖質(zhì)的形成，以改善土壤結(jié)構(gòu)與肥力。

關(guān)鍵詞紫穗槐；黑土恢復(fù)；理化性質(zhì)；腐殖質(zhì)

中圖分類號：S793.2;S714.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.02.001

SoilRemediationEffectandHumusCharacteristicsofAmorphafruticosaBushinBlackSoilRemediationArea

DongJialin，HeJianhu，ZhuHongtao

（SchoolofForestry，NortheastForestryUniversity，Harbin150040，China）

AbstractInordertoexploretheecologicalbenefitsofAmorphafruticosaintheblacksoilrestorationarea，thephysicalandchemicalpropertiesandhumuscharacteristicsofthesoilinsideandoutsidetheAmorphafruticosabushplantedfor1，5，7，10and16yearsinthetypicalblacksoilrestorationareaofBinxiancountyandthesoilunderthenaturalrestorationmodewereanalyzed，andtherelationshipbetweenthesoilphysicalandchemicalpropertieswasdiscussed.Theresultsshowedthatinthe16thyearofplanting，thesoilthree-phaseratioRvaluewas25.16，whichwassignificantlybetterthan28.28inthenaturalrestorationarea.Thesoilintheshrubintheplantingareawasbetterthanthatoutsidetheshrub.Comparedwiththenaturalrestorationmode，thepHdecreasedfrom8.00to6.27，theorganiccarbonincreasedfrom20.84g.kg-1to62.60g.kg-1，thehumicacidcarbonincreasedfrom5.36g.kg-1to23.54g.kg-1，andthetotalhumuscarbonincreasedfrom9.96g.kg-1to36.36g.kg-1.Thedifferencebetweenthesoilinsideandoutsidethebushwassignificant，andthenutrientenrichmentrateswere41.61%，55.56%and55.52%.Humincarbonaccountedforthemainpartoftotalsoilhumuscarboninthisarea.Humicacidcarboncontentofsoilcultivatedforsevenyearsandaboveintheshrubtookthesecondplace，fulvicacidcarboncontentofsoilcultivatedforsevenyearsandbelowintheshrubwassubsequenttotheformer，andfulvicacidcarboncontentofsoiloutsidetheshrubwaslessthanthatintheshrubexceptwhichwascultivatedforsixteenyears.Organiccarbon，humicacidcarbon，totalhumuscarbonandhumicacidcarbon，soilcapillaryporosityandtotalporosityofthefiveplantingagesinthisareaweresignificantlypositivelycorrelated（P<0.05），whileorganiccarbonwasnegativelycorrelatedwithpHandsoilbulkdensity（P<0.05）.Theresearchprovesthatintherestorationofblacksoilrestorationarea，theformationofsoilhumuscanbeaffectedbyapplyingorganicfertilizerandaddingsandtothesoiltoincreaseporosity，inordertoimprovethesoilstructureandfertility.

KeywordsAmorphafruticosa;blacksoilremediation;physicalandchemicalproperties;humus

土壤腐殖質(zhì)作為有機(jī)質(zhì)的主體占土壤有機(jī)質(zhì)總質(zhì)量的50%～75%，是土壤肥沃程度的主要影響因素，因其含有多種疏水基、親水基和游離基官能團(tuán)，所以具有很強(qiáng)的膠體性質(zhì)和化學(xué)活性，使其構(gòu)建良好的土壤結(jié)構(gòu)、幫助土壤提高供肥、保肥能力，在增強(qiáng)土壤對環(huán)境突變和污染的緩沖能力等方面發(fā)揮著重要作用[1-3]。

黑土區(qū)土地含有豐富的有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)，理化性質(zhì)良好，含有植物所需的各種營養(yǎng)元素，是一種非常適合植物生長的土壤[4，5]。但是由于不合理的開墾利用方式和對黑土區(qū)缺乏合理的保護(hù)措施，使黑土土質(zhì)疏松，抵抗侵蝕的能力減弱[6]，導(dǎo)致東北黑土地區(qū)土壤逐漸被侵蝕，大片黑土區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)和腐殖質(zhì)出現(xiàn)不同程度的下降。我國黑土區(qū)土壤侵蝕面積高達(dá)21.60萬km2，其中水蝕和風(fēng)蝕面積分別為13.82萬和7.78萬km2[7]。土壤長期被侵蝕導(dǎo)致了我國黑土區(qū)的黑土厚度年均下降0.3～2mm[8]。典型黑土區(qū)部分土壤侵蝕比較嚴(yán)重的縣市，20多年來土壤有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)含量以每年1.35%的速度下降[9]。土壤有機(jī)質(zhì)及腐殖質(zhì)的含量下降，致使黑土的物理和化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化，使土體易板結(jié)，吸水透氣能力減弱，供肥能力大大降低[10]。

近年來，運(yùn)用植物長期保護(hù)和修復(fù)受侵蝕土壤成為最為有效且可持續(xù)的方法之一。在修復(fù)土壤的植物選擇上就變得尤為重要。根據(jù)調(diào)查，與固氮菌共生產(chǎn)生固氮根瘤菌的植物對受侵蝕土壤的修復(fù)比非固氮植物效果更好。這是因為固氮植物的生長速度較快，通過調(diào)落物、廢棄物和根系分泌物向土壤中輸送的碳較多導(dǎo)致固氮植物的土壤有機(jī)碳含量較高[11]。根據(jù)研究表明，使用固氮植物修復(fù)的地區(qū)表層土有機(jī)質(zhì)含量比非固氮植物修復(fù)區(qū)高40%～50%[12]。因此，在土壤修復(fù)中常常利用固氮植物改良土壤[13]。

紫穗槐（Amorphafruticosa）為豆科落葉灌木，是一種多年生優(yōu)良綠肥，具有優(yōu)秀的抗風(fēng)、抗旱、耐瘠、耐澇、耐寒等能力[14-16]，植株生長速度快，生長期長，萌蘗性強(qiáng)，根系廣，側(cè)根多，根系易與固氮菌形成根瘤，改土作用強(qiáng)，還具有觀賞和經(jīng)濟(jì)價值，因此是改善土壤侵蝕、恢復(fù)土壤肥力的首選樹種。

1研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于黑龍江省哈爾濱市賓縣城西4.5km處的水土保持科技示范園，地理坐標(biāo)為45°45′36″N，127°25′48″E，總面積50.48hm2，地處黑龍江省典型的中部丘陵漫崗區(qū)。屬寒溫帶大陸性氣候區(qū)，季節(jié)性特征明顯，年平均氣溫4.4℃，降水量570mm，無霜期146d。土壤類型以黑土為主。植被類型主要為落葉闊葉喬木、常綠喬木、灌木和草本。

主要喬木種有紅皮云杉（Piceakoraiensis）、樟子松（Pinussylvestrisvar.mongolica）、青楊（Populuscathayana）、旱柳（Salixmatsudana）等，主要灌木種有紫穗槐（Amorphafruticosa）、茶條槭（Acerginnala）、紫丁香（Syringaoblata）等。

1.2樣地設(shè)置與土樣采集

2021年10月1日，在賓縣水土保持科技示范園區(qū)選取坡度平緩、地形地貌相似，鄰近分布，環(huán)境因子基本一致，立地條件基本相同，撫育、施肥等管理措施相同，長勢良好且無病蟲害的紫穗槐修復(fù)區(qū)內(nèi)5個種植年份（Y1、Y5、Y7、Y10、Y16）的紫穗槐灌叢內(nèi)、外的土壤和自然恢復(fù)模式下的土壤（CK）為研究對象，每種株齡設(shè)置5塊標(biāo)準(zhǔn)地（每塊標(biāo)準(zhǔn)地10m×10m）。

在每塊不同株齡的標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)隨機(jī)選取3株中等大小紫穗槐樣株進(jìn)行土樣采集，在距灌叢中心10～30cm處取0～20cm表層土壤為灌叢內(nèi)土壤，灌叢范圍以外取0～20cm表層土壤為灌叢外土壤，將每塊標(biāo)準(zhǔn)地采集的相同株齡的灌叢內(nèi)、外表層土壤分別混合取樣，且用環(huán)刀取原狀土供測土壤物理性質(zhì)。

1.3樣品處理與測定

采集的土樣帶回實驗室平鋪在干凈紙上，把土塊壓碎，挑出石塊、根系等雜物之后放在室內(nèi)陰涼通風(fēng)處自然風(fēng)干，將風(fēng)干后的土壤碾碎，過60目篩（0.25mm孔徑），剩余土壤根據(jù)試驗需要過100目篩（0.149mm），分別裝入密封袋中保存。環(huán)刀采集的原狀土則直接用來進(jìn)行土壤各項物理性質(zhì)的測量。

容重、田間持水量、毛管持水量采用環(huán)刀法測定，土壤含水率采用恒溫箱烘干法測定，pH使用電位法（土水比1∶2.5）測定。土壤有機(jī)碳、腐殖質(zhì)總碳采用K2Cr2O7-H2SO4消化法測定。腐殖酸總碳、胡敏酸碳用0.1mol.L-1Na4P2O7和0.1mol.L-1NaOH浸提劑提取后水浴蒸干，使用K2Cr2O7-H2SO4消化法測定。

1.4數(shù)據(jù)處理及分析

富集率（enrichmentratio，ER）表示土壤對養(yǎng)分的富集程度。

ＥＲ＝灌叢內(nèi)養(yǎng)分含量－灌叢外養(yǎng)分含量灌叢外養(yǎng)分含量×100%

土壤三相比，其公式為：

R=｜0.4×（X-50）2+（Y-25）2+0.6×（Z-25）2｜

X=100×（1-土壤孔隙度）

Y=100×土壤含水率

Z=100×（土壤孔隙度-土壤含水率）

式中，R為所測土壤樣品三相比與適宜狀態(tài)下土壤三相比在空間距離上的差值；X為所測土壤樣品固相的數(shù)值；Y為所測土壤樣品液相的數(shù)值；Z為所測土壤樣品氣相的數(shù)值；0.4為土壤固相數(shù)據(jù)所占有的權(quán)重；0.6為土壤氣相數(shù)據(jù)所占有的權(quán)重。R值越小，土壤結(jié)構(gòu)越接近理想狀態(tài)[17]。

使用Excel2010軟件進(jìn)行基本數(shù)據(jù)處理，使用Origin2018軟件和R語言繪圖，使用SPSS22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計檢驗。

2結(jié)果與分析

2.1灌叢內(nèi)、外土壤物理性質(zhì)變化

不同種植年份對土壤物理性質(zhì)的改變不同，由圖1可知，在種植1年的灌叢內(nèi)、外土壤容重發(fā)生略微改變，與自然恢復(fù)模式（CK）相比變化不明顯（P>0.05）。種植5、7、10、16年時土壤容重有明顯改善（P<0.05），灌叢內(nèi)土壤容重CK>Y1>Y7>Y10>Y5>Y16，灌叢外土壤容重Y1>CK>Y7>Y10>Y16>Y5。除Y1外的其他年份灌叢內(nèi)土壤容重均小于灌叢外土壤，且有明顯差異（P<0.05）。

表1為不同種植年份土壤持水量和土壤三相比R值，由表1可知，Y10灌叢外土壤自然含水量最高（22.65％），Y7灌叢內(nèi)土壤自然含水量最低（18.53％），各年灌叢內(nèi)、外之間土壤含水量均有明顯差異（P<0.05），Y10灌叢內(nèi)與灌叢外相差最大（3.42％）。而毛管、田間、飽和3種持水能力除Y1的灌叢外土壤與自然恢復(fù)模式（CK）差異不顯著（P>0.05）外，其余均隨修復(fù)年份增加呈顯著性增強(qiáng)（P<0.05）。

其中毛管持水量灌叢內(nèi)土壤中Y16最大（50.17％）、灌叢外土壤中Y10最大（36.12％），與自然恢復(fù)模式（CK）相比分別提升22.69％、8.64％。Y16灌叢內(nèi)、外田間持水量最大（37.92％、28.42％），與自然恢復(fù)模式（CK）相比提升15.10％、5.63％。飽和持水量灌叢內(nèi)Y16最高（53.84％）、灌叢外Y10最高（39.94％），與自然恢復(fù)模式（CK）相比分別提升25.22％、11.32％。各年土壤的3種持水能力灌叢內(nèi)、外之間差異明顯（P<0.05），均表現(xiàn)為灌叢內(nèi)>灌叢外。

土壤三相比R值可以反映土壤結(jié)構(gòu)狀態(tài)，從表1中可知灌叢內(nèi)土壤R值從CK（28.28）降低至Y16（25.16），灌叢外土壤R值降低至Y7（26.49），均與CK有顯著性差異（P<0.05），從持水能力及R值看，種植紫穗槐對土壤結(jié)構(gòu)具有改善效果，種植年份越長改善越明顯。

土壤孔隙度同樣也是反映土壤結(jié)構(gòu)緊實度，是衡量土壤結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)。由圖2可以看出，種植紫穗槐的不同年份對土壤總孔隙度有不同程度改善，灌叢內(nèi)土壤孔隙度>灌叢外土壤孔隙度。土壤非毛管孔隙度與年份未見明顯相關(guān)趨勢，而毛管孔隙度與年份呈現(xiàn)出現(xiàn)明顯正相關(guān)系，灌叢內(nèi)Y16土壤毛管孔隙度最大（47.69％），Y16>Y7>Y5>Y10>Y1>CK，灌叢外Y10土壤最大（42.70％），Y10>Y16>Y7>Y5>Y1>CK，灌叢內(nèi)與灌叢外土壤僅部分年份出現(xiàn)明顯差異（P<0.05）。

2.2灌叢內(nèi)、外土壤化學(xué)性質(zhì)與養(yǎng)分變化

各年份之間的灌叢內(nèi)、外土壤化學(xué)性質(zhì)差異明顯，從表2可以看出，各年份灌叢內(nèi)土壤pH均低于灌叢外土壤，其中Y5的灌叢內(nèi)與灌叢外土壤差異最大，相差0.95，灌叢內(nèi)土壤pH與自然恢復(fù)模式（CK）相比最低降至6.27，CK>Y1>Y5>Y7>Y16>Y10，灌叢外土壤pH與自然恢復(fù)模式（CK）相比最低降至6.75，CK>Y5>Y1>Y16>Y10>Y7。

各年份的灌叢內(nèi)、外有機(jī)碳（SOC）、腐殖酸碳（HAcC）、腐殖質(zhì)總碳（HSC）含量均表現(xiàn)為與年份呈正相關(guān)性，灌叢內(nèi)土壤顯著大于灌叢外土壤（P<0.05），灌叢內(nèi)土壤有機(jī)碳（SOC）、腐殖酸碳（HAcC）、腐殖質(zhì)總碳（HSC）含量最大值為62.60、23.54和36.36g.kg-1，灌叢外土壤最大值為43.6、15.7和25.31g.kg-1，兩位置均與CK3種碳含量20.84、5.36和9.96g.kg-1相比有顯著性提高（P<0.05），有機(jī)碳（SOC）、腐殖酸碳（HAcC）、腐殖質(zhì)總碳（HSC）的富集程度在5種年份中先升高后降低，最大富集程度分別為Y7（55.56）、Y10（75.73）、Y7（55.52），有機(jī)碳富集程度：Y7>Y10>Y16>Y5>Y1，腐殖酸碳富集程度：Y10>Y5>Y7>Y16>Y1，腐殖質(zhì)碳富集程度：Y7>Y10>Y16>Y5>Y1。

2.3灌叢內(nèi)、外土壤腐殖質(zhì)組成

該地區(qū)土壤腐殖質(zhì)組分含量及其結(jié)構(gòu)特征分別如圖3和圖4所示，位置相同，腐殖質(zhì)含量的順序為Y16>Y10>Y7>Y5>Y1>CK；5個年份均表現(xiàn)出灌叢內(nèi)土壤腐殖質(zhì)含量顯著高于灌叢外土壤腐殖質(zhì)含量（P<0.05），說明該區(qū)域紫穗槐種植時間長短決定了土壤腐殖質(zhì)含量的多少，且對灌叢內(nèi)土壤的影響高于灌叢外土壤。

土壤胡敏酸碳（HA-C）含量為13.25～1.90g.kg-1，位置相同的土壤HA-C含量順序為Y16>Y10>Y7>Y5>Y1，且灌叢內(nèi)土壤HA-C均顯著高于灌叢外土壤（P<0.05），與CK相比，僅Y1灌叢外土壤HA-C含量差異不顯著。土壤富里酸碳（FA-C）含量為10.29～3.39g.kg-1，土壤FA-C含量表現(xiàn)為灌叢內(nèi)土壤Y16>Y10>Y7≈Y5>Y1，灌叢外土壤Y16>Y10>Y7>Y5>Y1，Y1灌叢內(nèi)與灌叢外土壤FA-C含量差異不顯著，且均與CK相比沒有明顯提升（P>0.05）。

土壤胡敏素（HM-C）含量為12.82～4.36g.kg-1，灌叢內(nèi)土壤HM-C含量呈現(xiàn)與時間正相關(guān)系，灌叢外土壤HM-C含量與時間沒有明顯相關(guān)趨勢。

灌叢內(nèi)土壤（HA-C）/（FA-C）值呈現(xiàn)先升高后降低趨勢，在Y7及以上年份均大于1，灌叢外土壤中只有Y16（HA-C）/（FA-C）值大于1，除Y1灌叢外土壤，兩位置（HA-C）/（FA-C）值均比自然恢復(fù)模式（HA-C）/（FA-C）值高且差異顯著（P<0.05）。

2.4土壤腐殖質(zhì)含量及影響因素

該地區(qū)土壤理化性質(zhì)與腐殖質(zhì)特征的相關(guān)性分析如圖5所示。腐殖酸總碳（HAcC）、腐殖物質(zhì)總碳（HSC）、胡敏酸碳（HAC）、有機(jī)碳（SOC）、土壤毛管孔隙度（SCP）、總孔隙度（STP）兩兩之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系（P<0.05，r=0.57～0.84），與土壤容重（SBD）呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.05，r=-0.63～-0.75），pH與土壤毛管孔隙度（SCP）、總孔隙度（STP）、有機(jī)碳（SOC）、胡敏酸碳（HAC）呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系（P<0.05，r=-0.55～-0.75），與土壤容重（SBD）呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。富里酸（FAC）則與腐殖酸總碳（HAcC）、胡敏酸（HAC）、腐殖物質(zhì)總碳（HSC）呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系（P<0.05，r=0.61～0.86），與孔隙度、pH等理化性質(zhì)相關(guān)性不顯著（P>0.05）。

SCP為土壤毛管孔隙度、STP為總孔隙度、SBD為土壤容重、pH為土壤酸堿度、SOC為有機(jī)碳、HAcC土壤腐殖酸總碳、HAC為土壤胡敏酸碳、FAC為土壤富里酸碳、HMC為土壤胡敏素碳、HSC為土壤腐殖質(zhì)總碳

3討論

3.1種植年份與土壤物理性質(zhì)的關(guān)系

前人研究證明，在土壤恢復(fù)區(qū)種植植物可以明顯改變土壤的結(jié)構(gòu)特征及土壤性質(zhì)，且不同的植物由于其生物特征不同，對土壤的影響也不同[18]。本研究把5個種植年齡的紫穗槐灌叢內(nèi)、外土壤與自然恢復(fù)模式（CK）下的土壤對比發(fā)現(xiàn)，使用紫穗槐作為黑土恢復(fù)區(qū)修復(fù)樹種對土壤的改善作用較為明顯，種植16年的紫穗槐根系發(fā)達(dá)，分布廣，地上凋落物多，土壤容重明顯比種植年份短的土壤小，且顯著低于自然恢復(fù)區(qū)，土壤毛管孔隙度表現(xiàn)為種植16年灌叢內(nèi)、外均明顯高于未種植區(qū)。這與陳建宇[19]對林下植被與土壤容重關(guān)系的研究中發(fā)現(xiàn)植物的生長可以減小土壤容重，增加土壤孔隙度，尤其是對表層土壤作用明顯一致。

土壤持水能力主要受土壤總孔隙度、毛管孔隙度、容重、有機(jī)質(zhì)、生物量、枯落物、腐殖質(zhì)層等的影響[20]，本試驗對比不同種植年份的3種土壤持水能力，發(fā)現(xiàn)毛管持水量、田間持水量與飽和持水量3種土壤持水能力除種植第1年的灌叢外土壤與自然恢復(fù)區(qū)相比略微改變外，其余均與自然恢復(fù)區(qū)存在明顯差異，5種生長年份之中種植16年與種植10年時持水能力達(dá)到最高，這是因為紫穗槐萌蘗性強(qiáng)，根系廣，側(cè)根多，生長快，導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)疏松，另外，植物枯落物對土壤物理性質(zhì)的影響也非常顯著[21]，植物枯落物覆蓋在土壤表面，可以有效地保護(hù)地表土壤抵抗雨水滴濺和風(fēng)蝕，改善土壤結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)持水能力[22]。

3.2土壤pH、有機(jī)碳和腐殖質(zhì)碳的變化

在土壤的化學(xué)性質(zhì)研究中普遍認(rèn)為，土壤pH的變化是由于根系呼吸作用釋放CO2形成H2CO3及在離子的主動吸收和根細(xì)胞分泌質(zhì)子與有機(jī)酸所致[23]。本研究發(fā)現(xiàn)種植紫穗槐后土壤pH下降，且灌叢內(nèi)土壤的pH相比灌叢外有較大差異，隨著種植年份增加，pH呈現(xiàn)降低的趨勢。土壤的有機(jī)碳、腐殖碳含量呈現(xiàn)出與pH變化趨勢相反的現(xiàn)象，土壤有機(jī)碳是土壤的重要組成部分，影響、制約土壤性質(zhì)，同時還是土壤微生物生命活動所需能量的來源[24]，腐殖質(zhì)則是土壤有機(jī)質(zhì)存在的主要形態(tài)，是有機(jī)質(zhì)經(jīng)過微生物分解轉(zhuǎn)化所形成的一種構(gòu)造復(fù)雜的高分子化合物。二者的含量是評價土壤肥力和土壤質(zhì)量的一項重要指標(biāo)。

本試驗中種植區(qū)與自然恢復(fù)區(qū)對比有機(jī)碳、腐殖酸碳、腐殖質(zhì)碳含量有明顯增加，種植16年后3種碳含量提升2倍以上，且灌叢內(nèi)土壤均顯著高于灌叢外，平均富集率為41.61％、57.25％、43.43％。因為自然恢復(fù)區(qū)常年為稀疏雜草覆蓋，水土流失嚴(yán)重，礦化、硝化、反硝化作用及氨揮發(fā)等生物化學(xué)過程加快，有機(jī)質(zhì)腐殖化過程緩慢，腐殖質(zhì)難以大量累積[25]，這種顯著的富集效應(yīng)也說明根系的生長、死亡和地上部分的落葉枯枝是土壤有機(jī)物質(zhì)的主要來源之一[26]。在與土壤其他性質(zhì)的相關(guān)系數(shù)熱力圖中發(fā)現(xiàn)，土壤pH與孔隙度、有機(jī)碳含量等呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān)，這也說明根系的死亡和地上部分的落葉枯枝改善了土壤的有機(jī)環(huán)境和微生物活性，對pH降低起到了很大作用。

3.3土壤腐殖質(zhì)組成變化及影響因素

在土壤腐殖質(zhì)中，胡敏酸是土壤腐殖質(zhì)重要組成部分，其含量及特性在一定程度上反映腐殖質(zhì)類型及性質(zhì)，研究普遍認(rèn)為，胡敏酸占土壤腐殖質(zhì)總碳比例越高，腐殖酸品質(zhì)越好，土壤質(zhì)量就越好[27，28]。本試驗中自然恢復(fù)的對照組土壤胡敏酸占土壤腐殖質(zhì)總碳比僅為19.54％，遠(yuǎn)低于劉育紅等[29]認(rèn)為在不同草甸植被下胡敏酸占土壤腐殖質(zhì)總碳的47.99%～56.98%和楊繼松等[30]發(fā)現(xiàn)三江平原典型濕地泥炭層土壤胡敏酸占土壤腐殖質(zhì)總碳比例高于35%。在經(jīng)過16年紫穗槐植物修復(fù)，灌叢內(nèi)部土壤胡敏酸含量占土壤腐殖質(zhì)總碳比例達(dá)到36.44%，并影響了灌叢周邊土壤，使灌叢外土壤胡敏酸含量達(dá)到34％。

土壤腐殖質(zhì)形成過程中，植物的枯落物等輸入土壤先形成芳構(gòu)化、縮合程度較高及分子量較大的胡敏酸，然后在微生物作用下分裂成結(jié)構(gòu)相對簡單、分子量較小的富里酸，因此，（HA-C）/（FA-C）值在一定程度上可以反映土壤腐殖質(zhì)穩(wěn)定性，值越大，腐殖質(zhì)聚合程度越高，穩(wěn)定性越好，肥力越高[31]。種植紫穗槐5年以上的灌叢內(nèi)土壤（HA-C）/（FA-C）值均大于1，最大值為1.33，自然恢復(fù)區(qū)土壤（HA-C）/（FA-C）值僅在0.41左右，Y16以下灌叢外土壤的（HA-C）/（FA-C）值均小于1，灌叢外土壤（HA-C）/（FA-C）值與年份呈正相關(guān)系的趨勢，在第16年時灌叢外土壤（HA-C）/（FA-C）值接近灌叢內(nèi)土壤，可能是灌叢外土壤枯落物量少，腐殖質(zhì)形成的胡敏酸相對較少，多集中于富里酸合成階段[31]，導(dǎo)致土壤（HA-C）/（FA-C）值小，隨著灌叢內(nèi)的部分枯落物因外力遷移至灌叢外區(qū)域，使得灌叢外枯落物增多，（HA-C）/（FA-C）值逐漸增加。

從相關(guān)系數(shù)熱力圖中可以看出，影響土壤腐殖質(zhì)碳、腐殖酸碳的顯著原因是有機(jī)質(zhì)碳、土壤孔隙度和土壤容重，土壤容重與土壤有機(jī)碳、腐殖質(zhì)碳、胡敏酸碳三者呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)，土壤孔隙度與三者呈顯著正相關(guān)，說明在一定程度上增加土壤的孔隙度，可以使土壤有機(jī)碳、土壤腐殖質(zhì)碳、土壤胡敏酸碳顯著增加，進(jìn)而使土壤穩(wěn)定性增加，土壤肥力得到明顯改善。土壤pH與有機(jī)碳和胡敏酸呈顯著負(fù)相關(guān)，可能是由于土壤pH呈堿性時，有利于SOC礦質(zhì)化，不利于SOC腐質(zhì)化形成分子量較大的胡敏酸，進(jìn)而導(dǎo)致其土壤肥力下降[32]。

4結(jié)論

種植紫穗槐1年時的灌叢外土壤各項指標(biāo)與未種植區(qū)相比變化不明顯或無變化，種植紫穗槐1年以上灌叢內(nèi)、外土壤的各項指標(biāo)中除了土壤容重與土壤pH小于未修復(fù)區(qū)外，其余各項指標(biāo)均明顯大于未種植修復(fù)區(qū)，灌叢內(nèi)與灌叢外土壤特性存在顯著差異，灌叢內(nèi)土壤優(yōu)于灌叢外，均明顯好于未種植區(qū)，說明種植紫穗槐在土壤結(jié)構(gòu)優(yōu)化和有機(jī)物質(zhì)含量增加方面起到了很好的改良效果，不僅對種植區(qū)域有明顯的改良作用，而且這種改良效果可以影響周邊的土壤，使其呈現(xiàn)了次于灌叢內(nèi)土壤的優(yōu)化，在受侵蝕的黑土區(qū)恢復(fù)中發(fā)揮了重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]XuY，WangK，ZhouQ，etal.Effectsofhumusonthemobilityofarsenicintailingsoilandthethiol-modificationofhumus[J].Chemosphere，2020，259：127403

[2]周紅，何歡，肖蒙，等.云南省森林土壤腐殖質(zhì)組分特征及影響因素[J].土壤學(xué)報，2021，58（4）：1008-1017

[3]衛(wèi)芯宇，楊玉蓮，吳福忠，等.凍融環(huán)境下亞高山森林凋落葉添加對土壤腐殖質(zhì)動態(tài)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2019，30（7）：2257-2266

[4]王文娟，張樹文，方海燕.東北典型黑土區(qū)坡溝侵蝕耦合關(guān)系[J].自然資源學(xué)報，2012，27（12）：2113-2122

[5]沈波，范建榮，潘慶賓，等.東北黑土區(qū)水土流失綜合防治試點工程項目概況[J].中國水土保持，2003（11）：11-12

[6]張晨琛.黑龍江賓縣土地利用變化與土壤侵蝕研究[D].長春：東北師范大學(xué)，2012

[7]水利部.中國水土保持公報（2020）[R].北京：2021

[8]YueYu，KeliZhang，LiangLiu，etal.Estimatinglong-termerosionandsedimentationrateonfarmlandusingmagneticsusceptibilityinnortheastChina[J].Soil&TillageResearch，2019，187：41-49

[9]張少良，張興義，劉曉冰，等.典型黑土侵蝕區(qū)不同耕作措施的水土保持功效研究[J].水土保持學(xué)報，2009，23（3）：11-15

[10]姜蕓，王軍，張莉.東北典型黑土區(qū)侵蝕溝形態(tài)及分布特征[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2020，36（7）：157-165

[11]HoogmoedM，CunninghamSC，BakerP，etal.N-fixingtreesinrestorationplantings：Effectsonnitrogensupplyandsoilmicrobialcommunities[J].SoilBiology&Biochemistry，2014，77：203-212

[12]WangFaming，LiZhian，XiaHanping，Effectsofnitrogen-fixingandnon-nitrogen-fixingtreespeciesonsoilpropertiesandnitrogentransformationduringforestrestorationinsouthernChina[J].SoilScience&PlantNutrition，2010，56：2，297-306

[13]SprentJI，ParsonsR.Nitrogenfixationinlegumeandnon-legumetrees[J].FieldCropsResearch，

2000，65：183-196

[14]趙軍，趙和平，張志峰.優(yōu)良飼料樹種——紫穗槐[J].當(dāng)代畜禽養(yǎng)殖業(yè)，2001（8）：32

[15]段然.紫穗槐育苗技術(shù)分析[J].新農(nóng)業(yè)，2021（9）：20

[16]王文兵.紫穗槐育苗及造林技術(shù)[J].鄉(xiāng)村科技，2020，11（35）：77-78

[17]于淑婷，趙亞麗，王育紅，等.輪耕模式對黃淮海冬小麥—夏玉米兩熟區(qū)農(nóng)田土壤改良效應(yīng)[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，50（11）：2150-2165

[18]胡嬋娟，郭雷.植被恢復(fù)的生態(tài)效應(yīng)研究進(jìn)展[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報，2012，21（9）：1640-1646

[19]陳建宇.杉木林下植被生物量與土壤容重關(guān)系的研究[J].福建林業(yè)科技，2000，27（4）：56-60

[20]周擇福，李昌哲.北京九龍山不同植被土壤水分特征的研究[J].林業(yè)科學(xué)研究，1994，7（1）：48-53

[21]黎基松.王耀輝.森林生態(tài)知識[M]．北京：中國林業(yè)出版社，1986

[22]楊吉華，張永濤，孫明高，等.石灰?guī)r丘陵土壤旱作保水技術(shù)的研究[J].水土保持學(xué)報.2000，14（3）：62-66

[23]戴開結(jié)，沈有信，周文君，等.云南松根際pH與不同磷水平下云南松幼苗根際pH變化[J].西北植物學(xué)報，200525（12）：2490-2494

[24]楊惠敏，王冬梅.草-環(huán)境系統(tǒng)植物碳氮磷生態(tài)化學(xué)計量學(xué)及其對環(huán)境因子的響應(yīng)研究進(jìn)展[J].草業(yè)學(xué)報，2011，20（2）：244-252

[25]楊寧，鄒冬生，楊滿元，等.衡陽紫色土丘陵坡地不同植被恢復(fù)階段土壤酶活性特征研究[J].植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2013，19（6）：1516-1524

[26]張學(xué)利，楊樹軍.章古臺固沙林主要樹種根際土壤性質(zhì)研究[J].中國沙漠，2004（1）：72-76.

[27]盛煒彤，楊承棟，范少輝.杉木人工林的土壤性質(zhì)變化[J].林業(yè)科學(xué)研究，2003，16（4）：377-385

[28]ANDERSONDW，PAULEA.Organo-mineralcomplexesandtheirstudybyradiocarbondating[J].SoilScienceSocietyofAmericaJournal，1984，48（2）：298-301

[29]劉育紅，裴海昆.高寒草甸植被土壤腐殖質(zhì)組成及性質(zhì)的研究[J].土壤通報，2004，35（5）：563-567

[30]楊繼松，于君寶，劉景雙，等.三江平原典型濕地土壤腐殖質(zhì)的剖面分布及其組成特征[J].土壤通報，2006，37（5）：865-869

[31]楊滿元，楊寧.紫色土丘陵坡地5種土地利用方式土壤腐殖物質(zhì)特征比較[J].草地學(xué)報，2021，29（10）：2303-2308.

[32]魏孝榮，邵明安，高建倫.黃土高原溝壑區(qū)小流域土壤有機(jī)碳與環(huán)境因素的關(guān)系[J].環(huán)境科學(xué)，2008，29（10）：2879-2884

收稿日期：2022-11-10

基金項目：國家重點科技研發(fā)項目（2021YFD150070506）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項目（2572020DR02）

作者簡介：董佳林（1996-），男，黑龍江黑河人，在讀碩士，現(xiàn)從事森林植物資源研究.