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经过长期植树造林，近年来四川省东部地区植被得以恢复，不同林分构成的植被和土壤生态系统功能受到广泛关注[1]。华蓥市的人工林多为同龄纯林，结构和功能单一，易退化成脆弱和不稳定的生态系统。同时，因土层薄，肥力差，水土资源空间不匹配，当地土地退化，生态防护效果不够显著[2]。土壤团聚体作为土壤颗粒的聚合体和土壤肥力的物质基础，对提高林地土壤抗蚀能力具有重要作用[3]。良好的团聚体能充分协调土壤水、气、热和养分的循环，为植被生长创造良好的条件[4]。土壤团聚体的组成和稳定性是衡量土壤结构和品质的主要指标[5]，水稳定性团聚体的数量则是判定土壤品质好坏的重要指标之一[6]。通过测定土壤团聚体的稳定性及粒径组成可以间接量化土壤的可蚀性能力[7]。目前，关于不同林分团聚体稳定性的影响因素方面已经有大量研究，LARS等[8]和CHUKWUEBUKA等[9]指出：土壤有机碳能够将直径较小的土壤颗粒粘结成较大的土壤颗粒。有研究[10-12]表明：土壤总孔隙度、毛管孔隙度、非毛管孔隙度的减少会显著增加土壤团聚体的稳定性，土壤有机碳含量能够促进土壤团聚过程及其稳定性。而谢贤健等[1]研究发现：土壤容重增加会恶化土壤团聚体稳定性，减弱土壤抗蚀能力，土壤中的速效钾含量对团聚体水稳性的保持、供应和转化能力具有重要作用。总体来说，土壤理化性质与团聚体稳定性密切相关，不同土壤类型决定其成土母质和土壤质地有所差异，使得这些研究结果不尽相同。此外，有关于渠江东岸川东平行岭谷区传统的人工经济林与近自然经营模式林分下土壤理化性质差异、土壤团聚体稳定性和土壤抗蚀性的关系的研究相对较少，无法满足提升该地区植被恢复和土壤保持服务功能的需要。研究林地水稳性团聚体稳定性及其影响因素对于调节林地土壤抗蚀能力，提升土壤服务功能具有重要价值。本研究选取该地区5种典型林分(柏木Cupressus funebris纯林、杉木Cunninghamia lanceolata纯林、马尾松Pinus massoniana -檵木Loropetalum chinense混交林、马尾松-杉木混交林、近自然经营杉木纯林)，探究不同林分下土壤理化性质对团聚体稳定性和抗蚀能力的影响，有助于了解该地区土壤理化性质和土壤团聚体稳定性规律，为当地植被合理利用和水土流失治理提供参考依据。
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研究区处于四川省华蓥市(30°25′21″N，106°50′02″E)，地处四川盆地东缘，属于亚热带湿润性季风气候，四季分明，夏长雨多，年降水量1 200.0 mm，热量充足，年平均气温15.0~23.0 ℃，市内海拔为206.7~1 704.0 m。华蓥市西部地势偏低，多为丘陵，又以低丘为主，深丘较少，其间散布着一些平坝、台地。土壤肥沃，灌溉便利，是主要的农耕区。土壤类型以紫色土为主，土壤层发育完整，人为干扰较少。植被资源丰富，主要植被类型有亚热带常绿阔叶林、常绿落叶阔叶混交林、针阔叶混交林、常绿针叶林、针叶混交林、竹林、灌丛及人工植被。以马尾松、杉木、柏木、湿地松Pinus elliottii、柳杉Cryptomeria fortunei等树种组成的针叶林占华蓥市森林面积的96.9%，成为华蓥市典型的人工林。
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2019年7−9月，在华蓥市天池国有林场狮子垴管护区，选取具有代表性的5种典型林分：柏木纯林(BM)、马尾松-杉木混交林(MS)、马尾松-檵木混交林(MJ)、杉木纯林(SC)、近自然经营杉木纯林(SCZ)。近自然经营是以森林的整个生命周期为时间设计单元，以目标树的标记和择伐，以及天然更新为主要技术特征，以永久性森林覆盖、多功能经营和多种产品生产为目标的森林经营体系。近自然经营的具体经营措施包括①间伐：至少2次间伐，第1次间伐年龄为10 a，强度为10~15 m3·hm−2；第2次间伐强度为25~40 m3·hm−2。②择伐：选择大约 400~600株，平均间距4~5 m，包括潜在的阔叶树。③皆伐和补植：皆伐 20 m×20 m 区域，补植枫香Liquidambar formosana、樟树Cinnamomum camphora、盐肤木Rhus chinensis等阔叶树，保留下层和中间层，促进阔叶树生长。本研究中除近自然经营杉木纯林外，其他4种林分均为以人工更新为主中国传统的森林抚育经营模式。样地调查和土壤样品采集时，每种林分设置3个重复样地(20 m×20 m)，每个样地内按“S”形选择5个土壤采集样点，除去土壤表层覆盖的枯枝落叶层，挖取0~15、15~30 cm层土壤，装入塑料饭盒中，带回实验室，挑除其中的杂草、石块，风干后用于测量土壤团聚体和化学性质。使用环刀采取原状土壤，每层沿土壤剖面均匀采集3份，取其平均值作为该土壤层指标测定值，共选取90份土样，带回实验室称量烘干，测定土壤孔隙度、含水量等物理指标。环刀的容积为100 cm3，高为5.0 cm，直径为5.5 cm。样地基本情况见表1。
表 1 样地基本情况
Table 1. Basic situation of the sample plot
林分类型 纬度(N) 经度(E) 海拔/m 坡度/(°) 坡向/(°) 树高/m 胸径/cm 郁闭度 柏木纯林(BM) 30°25′17″ 106°49′59″ 518 25 西偏北10 1.80 1.98 未郁闭 马尾松-杉木混交林(MS) 30°26′15″ 106°50′43″ 1 100 31 东偏南10 15.60 31.38 0.76 近自然经营杉木纯林(SCZ) 30°18′06″ 106°47′45″ 1 409 33 北偏西10 14.30 20.51 0.85 马尾松-檵木混交林(MJ) 30°26′12″ 106°50′47″ 575 33 东偏南10 16.40 19.21 0.83 杉木纯林(SC) 30°18′28″ 106°47′47″ 1 133 33 东偏南70 15.80 32.37 0.72 -
土壤有机碳采用重铬酸钾外加热氧化法测定，土壤速效磷采用0.5 mol·L−1碳酸氢钠浸提、钼锑抗比色法测定，土壤速效钾采用四苯硼钠比浊法测定；土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度等采用环刀法测定[13]。土壤大团聚体质量百分比(WSA，粒径＞0.25 mm)、平均质量直径(MWD，单位为mm，用湿筛团聚体粒级计算)和土壤可蚀性因子K值参照文献[14-15]计算。
不同的平均质量直径对应不同的团聚体稳定性等级。平均质量直径大于2.00 mm代表团聚体非常稳定，为1.30~2.00 mm代表团聚体稳定，为0.80~1.30 mm代表团聚体中度稳定，为0.40~0.80 m代表不稳定，为0~0.40 mm代表团聚体非常不稳定[16]。
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利用Excel 2010和SPSS 24.0进行数据统计分析，采用Origin 9.0软件作图。冗余分析(RDA)采用的是Canoco 5.0软件。采用单因素方差分析(one-way ANOVA)及多重比较LSD(least-significant difference)进行差异性分析。显著性水平均为0.05。
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图1A表明：在0~15 cm土层，柏木纯林和近自然经营杉木纯林中粒径大于5.00 mm的团聚体质量百分比最大，分别为23.56%和22.80%，马尾松-檵木混交林中最低，为8.49%。马尾松-杉木混交林和杉木纯林粒径大于5.00 mm团聚体质量百分比分别为14.94%和13.67%。粒径大于5.00、2.00~1.00、1.00~0.50 mm的团聚体质量百分比，不同林分之间无显著差异。柏木纯林、马尾松-杉木混交林和近自然经营杉木纯林的团聚体质量百分比，随粒径减小总体变化趋势为先增加后减少再增加，马尾松-檵木混交林变化趋势为先增加后减少。在15~30 cm土层中(图1B)，5种林分团聚体质量百分比随粒径减小总体变化趋势与0~15 cm土层基本相同。柏木纯林和近自然经营杉木纯林水稳性团聚体质量百分比显著高于其他3种林分(P＜0.05)。2个土层中，柏木纯林、杉木纯林和近自然经营杉木纯林团聚体质量百分比最大值均在2.00~5.00 mm粒级内，最小值出现在0.25~0.50 mm。马尾松-檵木混交林最大值则出现在0.25~0.50 mm粒级内，最小值出现在大于5.00 mm。相关研究表明：直径小于0.25 mm的微团聚体是构成大团聚体的基础，在很大程度上决定了土壤团聚体的数量，土壤微团聚体的质量百分比和分布对土壤物理性质具有重要影响。由图1可知：在0~15 cm土层中，马尾松-檵木混交林小于0.25 mm团聚体粒级的质量百分比大于其他4种林分，为22.93%，近自然经营杉木纯林的质量百分比最低，为9.88%。15~30 cm土层中，小于0.25 mm的团聚体质量百分比马尾松-檵木混交林最高，为22.70%，柏木纯林最低，为9.77%。说明相比于柏木纯林、杉木纯林和马尾松-杉木混交林，马尾松-檵木混交林不利于土壤水稳性大团聚体的形成。
图 1 不同林分类型不同土层各粒径团聚体质量百分比
Figure 1. Mass percentage of aggregates in different soil layers of different forest types
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由表2可知：2个土层中，大团聚体质量百分比基本在77%以上，在0~15 cm土层的平均质量直径(MWD)分布状况表现为柏木纯林最大，马尾松-檵木混交林最小。根据团聚体稳定性分级，柏木纯林和近自然经营杉木纯林为非常稳定，马尾松-檵木混交林为稳定，马尾松-杉木混交林、马尾松-檵木混交林和杉木纯林三者之间差异不显著。15~30 cm土层内平均质量直径表现为杉木纯林最大，表明杉木纯林土壤团聚体非常稳定，马尾松-檵木混交林土壤团聚体最小，表明马尾松-檵木混交林团聚体稳定。综合2个土层，马尾松-檵木混交林土壤水稳性团聚体稳定性最差，柏木纯林土壤水稳性团聚体最稳定，各林分表层和亚表层土壤水稳性团聚体平均质量直径变化规律不明显。
表 2 不同林分类型土壤水稳性团聚体稳定性
Table 2. Stability of soil water-stable aggregates of different forest types
土层深
度/cm林分类型 平均质量
直径/mm大团聚体
质量百分比/%土层深
度/cm林分类型 平均质量
直径/mm大团聚体
质量百分比/%0~15 柏木纯林 2.60±0.41 a 89.43±3.63 b 15~30 柏木纯林 2.06±0.12 a 88.14±4.65 a 马尾松-杉木混交林 1.43±0.56 b 80.75±7.98 a 马尾松-杉木混交林 2.37±0.13 b 85.19±3.78 a 马尾松-檵木混交林 1.29±0.09 b 77.09±4.28 a 马尾松-檵木混交林 1.77±0.11 a 81.24±1.40 ab 杉木纯林 1.70±0.32 b 82.93±7.27 ab 杉木纯林 2.49±0.19 b 93.72±1.44 a 近自然经营杉木纯林 2.51±0.68 a 90.12±3.51 b 近自然经营杉木纯林 1.81±0.12 a 87.54±5.34 a 说明：不同小写字母表示同一土层不同林分间差异显著(P＜0.05) -
土壤可蚀性(K值)是土壤抗蚀能力大小的一个相对综合的指标。土壤可蚀性越大，土壤抗蚀能力越弱；土壤可蚀性越小，抗蚀能力越强。由图2可知：表层土壤的抗蚀能力均比亚表层强，且不同林分上下层土壤的变化趋势基本相同。2个土层中近自然经营杉木纯林和马尾松-杉木混交林的土壤可蚀性显著高于其他林分(P＜0.05)。0~15 cm土层中，近自然经营杉木纯林土壤抗蚀能力最强，土壤可蚀性为0.023，马尾松-檵木混交林土壤抗蚀能力最弱，为0.048；15~30 cm土层中，近自然经营杉木纯林土壤可蚀性最小，为0.026，近自然经营杉木纯林土壤可蚀性最大，为0.050。综合2个土层可知：土壤抗蚀能力从大到小依次为近自然经营杉木纯林、柏木纯林、杉木纯林、马尾松-杉木混交林、马尾松-檵木混交林，这说明近自然经营模式能够提高林地土壤抗蚀性能。调查发现，柏木纯林林下灌草和苔藓植物丰富，密集的植被根系产生的胶结物质能够把小颗粒的土壤粘结成较大的土壤颗粒，从而使得柏木纯林比其他林分更有利于提高土壤抗蚀能力。
图 2 不同林分不同土层土壤可蚀性变化
Figure 2. Changes in K values of different forest types and different soil layers
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表3可见：在0~15 cm土层不同林分土壤容重表现为近自然经营杉木纯林显著小于其他4种林分(P＜0.05)，而近自然经营杉木纯林的非毛管孔隙度显著大于另外4种林分，土壤有机碳质量分数在不同林分间表现为近自然经营杉木纯林显著大于柏木纯林、马尾松-杉木混交林和马尾松-檵木混交林(P＜0.05)，而近自然经营杉木纯林和杉木纯林之间无明显差异；不同林分速效钾质量分数从大到小依次为近自然经营杉木纯林、柏木纯林、杉木纯林、马尾松-檵木混交林、马尾松-杉木混交林，其中近自然经营杉木纯林和马尾松-杉木混交林差异显著(P＜0.05)。15~30 cm土层内，近自然经营杉木纯林和杉木纯林的非毛管孔隙度显著大于其他3种林分(P＜0.05)，毛管孔隙度和总孔隙度表现为近自然经营杉木纯林显著大于柏木纯林(P＜0.05)，土壤有机碳质量分数表现为近自然经营杉木纯林显著大于马尾松-杉木混交林和马尾松-檵木混交林(P＜0.05)。马尾松-杉木混交林的速效钾质量分数显著小于其他林分类型。毛管持水量在2个土层中表现为近自然经营杉木纯林显著大于其他4种林分类型，而速效磷质量分数在不同林分间差异不显著。
表 3 土壤基本理化性质
Table 3. Basic physical and chemical properties of soil
土层/
cm林分 容重/
(g·cm−3)非毛管孔
隙度/%毛管孔
隙度/%总孔
隙度/%毛管持水量/
(g·kg−1)土壤有机碳/
(g·kg−1)速效磷/
(mg·kg−1)速效钾/
(mg·kg−1)0~15 柏木纯林 1.30 a 3.00 b 44.89 a 47.89 a 345.98 b 32.38 b 31.30 a 97.56 ac 马尾松-杉木混交林 1.44 ab 3.76 b 34.48 a 38.23 a 255.31 b 29.76 b 35.01 a 70.94 b 马尾松-檵木混交林 1.46 a 4.96 b 33.42 a 38.38 a 230.80 b 30.17 b 29.88 a 76.84 ab 杉木纯林 1.20 a 4.37 b 38.93 a 43.31 a 313.08 b 40.74 ab 37.56 a 91.55 abc 近自然经营杉木纯林 0.93 b 7.61 a 47.25 a 54.85 a 505.79 a 52.74 a 25.37 a 117.65 a 15~30 柏木纯林 1.44 a 2.60 b 42.87 b 45.47 b 302.63 a 37.16 ab 29.00 a 92.92 a 马尾松-杉木混交林 1.45 a 3.69 b 38.30 ab 42.01 b 282.42 a 31.39 b 30.13 a 77.81 b 马尾松-檵木混交林 1.40 a 4.05 b 40.63 ab 44.68 b 290.84 a 33.20 b 28.51 a 89.58 a 杉木纯林 1.26 a 6.31 a 40.93 ab 47.24 b 331.51 a 43.13 ab 36.22 a 94.89 a 近自然经营杉木纯林 0.99 b 7.59 a 57.78 a 55.38 a 601.41 b 54.18 a 41.41 a 109.81 a 说明：不同小写字母表示同一土层不同林分间差异显著(P＜0.05) -
图3冗余分析(RDA)结果表明：研究区土壤理化性质对团聚体稳定性的累积解释量达95.64%。轴1土壤理化性质对团聚体稳定性的累积解释量为52.97%，前2个轴(轴1和轴2)土壤理化性质对团聚体稳定性的累积解释量为83.85%。土壤理化性质与团聚体稳定性的相关度累积解释量为99.89%。土壤有机碳、毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量和速效钾与团聚体平均质量直径(MWD)之间呈显著正相关(P＜0.05)。土壤容重与平均质量直径之间呈显著负相关(P＜0.05)。土壤可蚀性因子与土壤容重呈显著正相关(P＜0.05)，与毛管孔隙度、总孔隙度、毛管持水量和速效钾显著负相关(P＜0.05)。土壤有机碳、总孔隙度和速效磷相比其他土壤理化性质对土壤团聚体的影响更重要。水稳性团聚体稳定性指标平均质量直径与土壤可蚀性因子显著负相关(P＜0.05)。土壤有机碳、总孔隙度和速效钾越大，土壤容重越小，土壤水稳性团聚体越稳定，土壤抗蚀能力越强。
图 3 土壤理化性质与团聚体稳定性的RDA排序
Figure 3. RDA ranking of soil physical and chemical properties and aggregate stability
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土壤团聚体的水稳定性与土壤侵蚀关系密切[17]，水稳定性团聚体含量越大，表明土壤结构稳定性越好[18]。本研究表明：柏木纯林和近自然经营杉木纯林水稳性大团聚体质量百分比最高，马尾松-檵木混交林最低，说明马尾松-檵木混交不利于水稳性大团聚体的形成。土壤水稳性团聚体含量，特别是≥0.25 mm 团聚体含量是反映土壤抗蚀性的最佳指标之一[19]。本研究发现：5种林分的≥0.25 mm水稳性团聚体质量百分比均在77%以上，说明5种林分土壤结构较好，抗蚀能力强。直径＜0.25 mm的微团聚体是构成团聚体的基础，土壤微团聚体质量百分比和分布对土壤物理性质具有重要影响。张文旭等[20]研究表明：近熟林转变为成熟林后，土壤团聚体中土壤大粒径微团聚体含量先增加后减少，小粒径微团聚体含量先减少后增加。本研究中，柏木纯林多为未郁闭的幼龄林，这可能是造成柏木纯林土壤团聚体粒级分布及其稳定性显著区别于其他林分的原因。此外，坡向与海拔通过分配降水和太阳辐射，影响植被分布和土壤理化性质，从而导致土壤抗蚀性的异质性[21]。本研究2个土层中马尾松-檵木混交林土壤微团聚体的质量百分比最大，这与吕宸等[22]对川西高寒草甸土壤团聚状况随海拔增加而降低的研究结论有所不同。这可能与植被类型和马尾松-檵木混交林在低海拔、半阳坡处分配降水和太阳辐射的差异，从而造成了植被分布和土壤理化性质的差异，进而导致土壤团聚状况的异质性有关。
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土壤团聚体平均质量直径越大，表明土壤团聚体的团聚度高，稳定性强，土壤结构与质量越好[23]。团聚体的平均质量直径分级结果表明：柏木纯林和近自然经营杉木纯林土壤团聚体结构最稳定。本研究发现：土壤团聚体平均质量直径呈现近自然经营杉木纯林显著大于马尾松-檵木混交林，表明近自然经营杉木纯林土壤水稳性团聚体较其他4种人工林稳定，土壤抗侵蚀能力也较强。这是由于近自然经营杉木纯林与其他林分相比，郁闭度较高，凋落物较多。凋落物是产生有机质的重要来源，有机质能促进水稳定性团聚体含量和稳定性的增加[24]。而凋落物分解为微生物生存和繁殖提供了养分，这些微生物本身或生理活动的分泌物对土壤有胶结作用，可将较小的土壤颗粒粘聚成较大的团聚体，从而提高团聚体的稳定性[25]。此外，不同林地海拔高度和坡向的差异也会造成土壤团聚体稳定性和抗蚀性的差异，且阳坡由于强烈的冷热交替作用，土壤结构特征相较于阴坡随海拔高度的变化具有更加明显的分异特征[21]。本研究中，土壤团聚体稳定性和抗蚀性较强的近自然经营杉木纯林海拔高度最高，柏木纯林海拔最低，这说明海拔对土壤团聚体稳定性和抗蚀性的影响可能存在阈值。王进等[26]研究表明：原生灌木林地大团聚体(＞0.25 mm)含量显著高于荒草地。这解释了柏木纯林郁闭度虽然不高，但是由于与其他林地相比柏木林地内原生灌木和苔藓丰富，植被覆盖度高，林地土壤水分较为充足，使得微生物群落大量繁殖。微生物通过分解作用形成多糖等胶结物质，从而促进了微小团聚体形成较大的团聚体[27]。丰富的林下灌草植被等会在土壤中产生大量的根系，根系所产生的分泌物可作为土粒团聚的胶结剂，配合须根的穿插和缠绕，提高了水稳性大团聚体(＞1.00 mm)比例，从而增加水稳性团聚体稳定性[28]。
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土壤团聚体平均质量直径和土壤可蚀性是表明团聚体稳定性的2个指标。土壤团聚体稳定性的大小除与土壤有机质、土壤含水量和土壤孔隙度有关外，还受到立地条件、植被类型和人类活动等环境的影响[29]。土壤有机碳质量分数与土壤团聚体平均质量直径呈显著正相关。该结果与聂富育等[30]的研究结论一致。土壤中的有机碳主要来源于凋落物和动植物残体的分解，分解产生的大量腐殖质对土壤颗粒具有粘结作用，而亚表层的土壤有机碳主要来源于表层有机碳的淋溶和迁移[31]。凋落物的数量与分解速率是不同林分间土壤有机碳存在差异的主要原因。王清奎等[32]研究表明：土壤容重及非毛管孔隙度相比其他土壤理化性质对土壤团聚体的影响更为重要。这与本研究的土壤容重、速效钾和总孔隙度更重要且土壤团聚体平均质量直径与土壤容重呈显著负相关关系，与速效钾和总孔隙度呈显著正相关的结论有所差异。原因可能是土壤理化性质对粒径较小的微团聚体影响更大，改变了团聚体的稳定性。土壤团粒和团粒之间孔隙较大有利于空气流通，团粒内部以持水毛管孔隙占绝对优势，这种孔隙状况为土壤水、肥、气、热的协调创造了良好的条件。土壤总孔隙度越大，容纳水分和空气的能力就会越强，有利于根系发育。速效钾是包括土壤中水溶态钾和交换性钾的总和，它的特点是能够直接被作物吸收利用，是作物获得高产的保证。此外，植被自身生长过程也会提高土壤中速效钾质量分数。速效钾质量分数的增加与促进团聚体的形成有很大的关系。总的来说，速效钾、土壤有机碳和土壤总孔隙度越大，土壤容重越小，水稳性团聚体稳定性越高，土壤抗蚀性能越好。
本研究通过分析传统经营模式林分与近自然经营模式林分下土壤理化性质变化对土壤水稳性团聚体和土壤抗蚀能力的影响，结合土壤可蚀性指标K值和土壤团聚体平均质量直径对不同林分土壤结构稳定性和抗蚀性进行整体评价，但忽略了地形和气候等立地条件因子的影响。此外，林下微生境和林分密度等也会对研究结果产生一定的影响。因此，后续研究可以结合生境类型和植被状况分析土壤理化性质对土壤团聚体稳定性和抗蚀性的影响，以期更全面地探究在近自然经营与传统经营模式下该地区森林土壤理化性质对团聚体稳定性和抗蚀性的作用机制。
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5种林分间土壤水稳性团聚体稳定性差异显著。柏木纯林和近自然经营杉木纯林土壤团聚体的平均质量直径显著高于其他林分，且5种林分2个土层的土壤大团聚体质量百分比均为77%~93%，总体表明近自然经营杉木纯林和柏木纯林团聚体最稳定，而马尾松-檵木混交林团聚体稳定性最差。说明相对于杉木纯林和马尾松-杉木混交林，近自然经营林分比传统经营模式的林分土壤团聚体更稳定，而传统经营模式林地中柏木纯林土壤团聚体最稳定。
土壤理化性质对团聚体稳定性的累积解释量达95.64%。速效钾、土壤有机碳和土壤总孔隙度与土壤团聚体平均质量直径显著正相关，与土壤可蚀性呈负相关，土壤容重与可蚀性呈正相关，与土壤团聚体平均质量直径呈显著负相关。2个土层中，近自然经营杉木纯林的速效钾、土壤有机碳和土壤总孔隙度均高于其他林分，土壤容重均小于其他林分。说明近自然经营杉木纯林土壤结构较其他林分更好，土壤水稳性团聚体更加稳定，土壤抗蚀能力较强。
Soil aggregate stability and anti-erodibility of typical forest stands in Huaying mountain area
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摘要:
目的 探究四川省华蓥市典型林分下土壤团聚体稳定性变化特征及其影响因素，为阐明该地区团聚体组成及其稳定性机制提供理论依据。 方法 选取华蓥市山区5种典型林分(柏木Cupressus funebris纯林、杉木Cunninghamia lanceolata纯林、马尾松Pinus massoniana-檵木Loropetalum chinense混交林、马尾松-杉木混交林、近自然经营杉木纯林)为研究对象，通过测定林分表层(0~15 cm)和亚表层(15~30 cm)土壤理化性质，分析土壤理化性质对团聚体变化特征和土壤抗蚀性的影响。 结果 ①5种典型林分土壤大团聚体质量百分比为77%~93%，且不同林分间平均质量直径(MWD)和土壤可蚀性存在显著差异(P＜0.05)，其平均质量直径柏木林最大(2.33 mm)，马尾松-檵木混交林最小(1.53 mm)。土壤可蚀性从大到小依次为近自然经营杉木纯林、柏木林、杉木纯林、马尾松-杉木混交林、马尾松-檵木混交林。②冗余分析表明：速效钾、土壤总孔隙度和土壤有机碳与平均质量直径呈显著正相关(P＜0.05)，与土壤可蚀性呈显著负相关(P＜0.05)；土壤容重与平均质量直径呈显著负相关性(P＜0.05)，与土壤可蚀性呈显著正相关(P＜0.05)。 结论 5种典型林分中，柏木林和近自然经营杉木纯林土壤水稳性团聚体最稳定、抗侵蚀性强，马尾松-檵木混交林土壤水稳性团聚体稳定性最低。传统经营模式下柏木林地土壤团聚体更稳定，土壤抗蚀性更强；近自然经营模式有利于土壤团聚体稳定性和土壤抗蚀性的提高。图3表3参32 Abstract:Objective The objective of this study is to explore the characteristics and influencing factors of soil aggregate stability under typical forest stands in Huaying City, Sichuan Province, so as to provide theoretical basis for elucidating the composition and stability mechanism of soil aggregates in this area. Method Five typical stands (Cupressus funebris pure forest, Cunninghamia lanceolata pure forest, Pinus massoniana-Loropetalum chinense mixed forest, P. massoniana-C. lanceolata mixed forest, and near natural C. lanceolata pure forest) were selected as the research objects. The soil physical and chemical properties of the surface layer (0−15 cm) and subsurface layer (15−30 cm) of the stands were measured to analyze the effects on aggregate change characteristics and soil erosion resistance. Result (1) The contents of soil macroaggregates in five typical stands were 77%−93%, with significant differences in mean weight diameter (MWD) and soil erodibility (K) among different stands (P＜0.05). The MWD value of C. funebris forest was the largest (2.33 mm, and that of P. massoniana-L. chinense mixed forest was the smallest(1.53 mm). The K values of soil erodibility from large to small followed the order of near natural C. lanceolata pure forest, C. funebris forest, C. lanceolata pure forest, P. massoniana-C. lanceolata mixed forest, and P. massoniana-L. chinense mixed forest. (2) Redundancy analysis (RDA) showed that available potassium, total porosity and organic carbon were significantly positively correlated with MWD and negatively correlated with K value, and soil bulk density was significantly negatively correlated with MWD and positively correlated with K value. Conclusion Among the five typical stands, C. funebris and near natural C. lanceolata pure forest have the highest stability of soil water stable aggregates and strong erosion resistance, while P. massoniana-L. chinense mixed forest displays the lowest stability of soil water stable aggregates. Under the traditional management mode, the soil aggregate of C. funebris is more stable and soil anti-erodibility is stronger. The near natural management mode is conducive to the improvement of soil aggregate stability and soil anti-erodibility. [Ch, 3 fig. 3 tab. 32 ref.] -
Key words:
- stand /
- aggregate /
- soil physical and chemical properties /
- erosion resistance /
- average mass diameter
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香榧Torreya grandis ‘Merrillii’是榧树Torreya grandis中的优良变异经人工选育的优良品种[1]，是中国特有的珍贵经济干果树种[2]。随着人们生活水平的提高，以香榧为代表的健康休闲类坚果消费需求不断增加，市场不断扩大[3]。近年来，浙江省香榧产业发展迅速，平均每年增长面积达3 127 hm2，10余年来种植面积增长了140%[4]。但当前的香榧林地种植模式较为粗犷，在长期的栽培、繁育过程中，存在较多问题。如为了提高产量，大量施肥，施肥结构不合理，导致环境受到污染[5]；林区土壤养分受人为活动影响明显，人工成本高，香榧吸收土壤养分所需时间长[6]；通过栽培措施，香榧产量有所增多，但种实品质下降，树体的生长也受到影响[7]。每年6—9月是香榧的种实充实期，种实体积无明显变化，光合作用的产物主要用于种仁发育和内部物质积累[8]。生产上为了避免引起“反青”现象，在香榧种实充实期不施用肥料，但是，在实践中发现不及时补充营养元素会对香榧树体后期生长以及香榧种实的品质产生影响。为提高香榧种实品质，在保证相对一致的生产管理条件下，本研究以香榧种实充实期补肥作为切入点，对香榧种实的外观性状以及营养品质开展研究。研究结果可为筛选优良商品叶面肥，提高香榧种实品质提供理论和生产依据。
1. 材料与方法
1.1 试验区概况
试验区位于浙江省杭州市临安区畈龙村香榧基地(31°19′46′′N，120°43′27′′E)，亚热带季风气候，气候总体特征为四季分明，空气湿润，雨量丰沛，光照充足。年平均气温为17.1 ℃，极端最高气温为39.4 ℃，极端最低气温为−10.4 ℃，年平均降水量为1706.5 mm，年平均相对湿度为80%，年平均风速为1.6 m·s−1。试验样地0~20 cm土壤中全氮、全磷和全钾的质量分数分别为1.96、0.96、9.95 g·kg−1。样地香榧年产量约为350 kg，每年施肥以复合肥和猪粪为主。
1.2 试验方法
选取香榧基地内立地条件、株高、结实量基本一致的40株15年生香榧为研究对象，在香榧种实充实期(2021年6—8月)喷施叶面肥。设置清水对照 (ck)，氨基酸水溶肥 (处理A，活性氨基酸100.0 g·L−1、有机质130.0 g·L−1、锌15.0 g·L−1、硼5.0 g·L−1)，黄腐酸水溶肥 (处理F，黄腐酸 500.0 g·kg−1、腐殖酸700.0 g·kg−1、有机质750.0 g·kg−1、氧化钾120.0 g·kg−1)，活力钾水溶肥 (处理K，钾400.0 g·kg−1、氮110.0 g·kg−1、磷 40.0 g·kg−1、镁20.0 g·kg−1、硼2.5 g·kg−1、锌1.5 g·kg−1)，高力钙水溶肥 (处理CA，钙195.0 g·L−1、硼+锌+铁10.0 g·L−1、镁5.0 g·L−1)，液体硼水溶肥 (处理B，硼150.0 g·L−1、锌1.0 g·L−1)，微量元素水溶肥 (处理W，铁75.0 g·kg−1、锌30.0 g·kg−1、硼20.0 g·kg−1、镁12.0 g·kg−1、锰12.0 g·kg−1、铜2.0 g·kg−1、钼+钴1.0 g·kg−1)，大量元素水溶肥 (处理D，氮250.0 g·kg−1、磷80.0 g·kg−1、钾200.0 g·kg−1、硼+锌4.0 g·kg−1) 8个处理，稀释1 000倍施用，隔20 d喷1次，连续喷施3次，每个处理喷施5株；选择天气晴朗的10:00前或17:00后完成喷施，以叶片和果面滴水为度。叶面肥购于深圳市杜高生物新技术有限公司。
1.3 生理指标测定
于2021年9月中上旬香榧种实开裂后，分别在每株样树的东西南北4个方向随机采集成熟香榧鲜种实60颗，置于干冰中带回实验室，置于−40 ℃冰箱保存。测完种实表型后将其置于阴凉通风处，等待假种皮自然开裂，用于后续研究。测定内容包括种核纵径、种核横径、核形指数(种核纵径/种核横径)、单核质量、出核率、种仁纵径、种仁横径、仁形指数(种仁纵径/种仁横径)、单仁质量、出仁率及种仁油脂质量分数、蛋白质质量分数、淀粉质量分数、可溶性糖质量分数、脂肪酸组成、矿质元素质量分数共16个种实性状指标[9]。翌年3—5月统计成花强度、膨大率和坐果率。
1.3.1 种实外形指标测定
用精度为0.01 cm的电子游标卡尺测量种核和种仁的纵横径；用万分之一电子天平测量单核质量和单仁质量。
1.3.2 油脂、蛋白质、淀粉、可溶性糖质量分数和脂肪酸组分测定
油脂质量分数参照GB/T 14772—2008《食品中粗脂肪的测定》测定；蛋白质质量分数用凯氏定氮法测定；淀粉和可溶性糖质量分数参照蒽酮比色法测定；脂肪酸组分根据GB 5009.168—2016《食品中脂肪酸的测定》测定，将提出的油进行甲酯化，采用峰面积归一化法测定脂肪酸相对含量。
1.3.3 元素质量分数测定
用硫酸-过氧化氢(H2SO4-H2O2)联合消煮法消煮待测样品，氮和磷质量分数采用凯氏定氮法和钼锑抗比色法测定；用硝酸-过氧化氢(HNO3-H2O2)联合消煮法消煮待测样品，钾、铜、锌、铁、锰、钙、镁的质量分数采用ICPA-PRO电感耦合等离子体质谱仪测定。
1.3.4 成花强度测定
于2022年5月统计每株样树上部、中部、下部共20根1年生枝的花芽及叶芽的数量，并计算成花强度=(花芽数量/总芽数量)×100%。
1.3.5 膨大率和坐果率测定
于2022年3月统计每株样树上10根枝条的第2代果实数量，从5月开始隔5~10 d统计1次种实数量，直到7月初共统计6次。膨大率=(每次膨大种实数量/ 3月种实数量)×100%，坐果率=(每次种实数量/ 3月种实数量)×100%。
1.4 数据统计与分析
所有数据均测定3个以上生物学重复，取平均值。利用Excel 2022和SPSS 25.0进行数据整理与统计分析，利用单因素方差分析比较不同叶面肥处理下香榧种实之间存在的差异，运用最小显著性差异法进行多重比较，使用主成分分析法对香榧种实品质进行综合评价，采用Graph Pad Prism制图。
2. 结果与分析
2.1 不同叶面肥处理对香榧种实形态指标的影响
由表1可知：处理A和处理F对于香榧种实的核形指数、单核质量、单仁质量较对照均有显著(P＜0.05)提高；处理D的单仁质量较对照显著(P＜0.05)增加了9.5%；处理CA对于香榧种实出仁率的影响比其他叶面肥显示出更大的优势，比对照增加了3.3%。
表 1 不同叶面肥处理下香榧种实形态指标的比较Table 1 Comparison of morphological indexes under different foliar fertilizer treatments of seeds in T. grandis‘Merrillii’处理 核形指数 单核质量/g 出核率/% 仁形指数 单仁质量/g 出仁率/% ck 1.844±0.071 b 1.833±0.257 b 20.027±0.647 ab 2.228±0.086 ab 1.209±0.071 b 66.009±0.345 c A 2.001±0.093 a 2.013±0.207 a 21.720±0.944 a 2.233±0.144 a 1.357±0.099 a 67.742±0.651 b F 1.979±0.042 a 1.993±0.105 a 18.923±0.211 bc 2.225±0.053 ab 1.333±0.056 a 66.864±0.993 bc K 1.927±0.040 ab 1.904±0.107 ab 19.386±0.828 bc 2.179±0.056 ab 1.296±0.074 ab 67.184±0.804 b B 1.961±0.105 ab 1.952±0.277 ab 18.059±0.724 c 2.192±0.125 ab 1.291±0.198 ab 66.947±0.947 bc CA 1.962±0.072 ab 1.939±0.083 ab 19.520±0.864 b 2.231±0.088 a 1.321±0.057 ab 68.197±0.218 a W 1.936±0.083 ab 1.906±0.152 ab 21.403±0.455 a 2.070±0.093 b 1.276±0.104 ab 66.981±0.645 bc D 1.944±0.035 ab 1.970±0.065 ab 19.952±0.614 b 2.190±0.038 ab 1.324±0.047 a 67.230±0.932 b 说明：数据为均值±标准差。同一列的不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)。 2.2 不同叶面肥处理对香榧种实品质指标的影响
2.2.1 不同叶面肥处理对香榧种实油脂、蛋白质、淀粉、可溶性糖质量分数的影响
由图1可知：处理D、处理A、处理K的香榧种实油脂质量分数分别为53.202%、53.003%和52.151%，比对照分别增加了12.3%、11.9%和10.1%；处理K的香榧种实的蛋白质质量分数为24.937%，比对照增加了13.6%，同时处理B和处理A的香榧种实蛋白质质量分数分别为23.615%和23.362%，较对照分别显著(P＜0.05)增加了7.6%和6.4%；处理A、处理K和对照间的香榧种实淀粉质量分数无显著差异，但显著(P＜0.05)低于其他处理，最低的是处理A ，为5.467%，低于对照1.9%；处理A和处理D对香榧种实可溶性糖质量分数产生显著(P＜0.05)促进作用，分别为4.257%和4.530%，与对照相比分别增加8.9%和15.9%。
图 1 不同叶面肥处理对香榧种实品质的多重比较Figure 1 Multiple comparison of seed quality of T. grandis‘Merrillii’with different foliar fertilizer treatments2.2.2 不同叶面肥处理对香榧种实脂肪酸相对含量的影响
由表2可知：香榧种实中所含脂肪酸多为硬脂酸、棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、花生一烯酸、花生二烯酸、金松酸这8种脂肪酸，其中不饱和脂肪酸(油酸、亚油酸、亚麻酸、花生一烯酸、花生二烯酸、金松酸)的相对含量远远高于饱和脂肪酸(硬脂酸、棕榈酸)。脂肪酸中亚油酸的相对含量最高(39.512%~43.900%)，其次是油酸(35.254%~38.172%)、金松酸(7.591%~8.797%)、棕榈酸(6.706%~8.985%)，亚麻酸相对含量最低，为0.279%~0.330%，可见香榧种实中的不饱和脂肪酸主要是亚油酸和油酸。
表 2 不同叶面肥处理下香榧种实脂肪酸组成和相对含量Table 2 Composition and contents and fatty acid under different foliar fertilizer treatments of seeds in T. grandis‘Merrillii’处理 相对含量/% 棕榈酸 硬脂酸 油酸 亚油酸 亚麻酸 ck 8.985±0.106 g 3.528±0.107 e 38.172±3.327 a 39.512±2.915 d 0.279±0.008 d A 8.451±0.115 e 2.927±0.127 d 35.254±2.426 e 42.364±2.700 b 0.291±0.013 cd F 7.965±0.222 d 2.297±0.019 ab 36.658±2.457 bc 42.412±2.858 b 0.287±0.009 d K 8.627±0.323 f 3.147±0.237 d 37.246±2.431 b 40.570±3.552 c 0.330±0.016 a B 6.822±0.413 b 2.505±0.214 bc 36.848±1.673 bc 42.973±2.907 b 0.301±0.014 bc CA 7.045±0.375 c 2.622±0.327 c 36.910±1.781 bc 42.606±3.682 b 0.301±0.017 bc W 6.897±0.408 b 2.397±0.112 bc 35.862±1.535 de 43.950±3.648 a 0.303±0.022 bc D 6.706±0.636 a 2.158±0.313 a 36.479±2.298 cd 43.974±3.358 a 0.307±0.025 b 处理 相对含量/% 花生一烯酸 花生二烯酸 金松酸 饱和脂肪酸 不饱和脂肪酸 ck 0.452±0.021 b 1.480±0.130 b 7.591±0.868 e 12.513±2.303 g 87.487±5.826 g A 0.472±0.057 b 1.446±0.110 b 8.797±0.334 a 11.377±2.341 e 88.623±6.141 e F 0.476±0.043 b 1.462±0.115 b 8.442±0.503 bc 10.262±2.309 d 89.738±7.509 d K 0.543±0.045 a 1.478±0.186 b 8.060±1.046 d 11.774±2.558 f 88.226±6.007 f B 0.496±0.044 ab 1.543±0.093 b 8.513±1.034 bc 9.327±1.628 b 90.673±7.933 b CA 0.453±0.062 b 1.721±0.080 a 8.342±0.987 c 9.666±1.703 c 90.334±8.103 c W 0.444±0.012 b 1.528±0.096 b 8.619±0.923 ab 9.294±1.522 b 90.706±7.841 b D 0.457±0.030 b 1.592±0.142 ab 8.328±0.720 c 8.864±0.950 a 91.136±8.058 a 说明：数据为均值±标准差。同列的不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)。 棕榈酸、硬脂酸和油酸相对含量在对照中最高。棕榈酸和硬脂酸相对含量在处理B和处理W间无显著差异，但它们与其他处理间差异显著(P＜0.05)，处理D相对含量最低；油酸相对含量在处理F、处理B、处理CA处理间无显著差异，但它们与其他处理间差异显著(P＜0.05)，处理A相对含量最低；亚油酸相对含量在处理W、处理D间无显著差异，但显著(P＜0.05)高于其他处理；亚麻酸和花生一烯酸相对含量在处理K中显著(P＜0.05)高于其他处理，其他处理之间无显著差异；处理A的亚麻酸相对含量显著(P＜0.05)高于其他处理，其他处理之间无显著差异；金松酸相对含量最高的是处理A，最低的是对照处理。饱和脂肪酸相对含量最低，不饱和脂肪酸相对含量最高的是处理D。从不饱和脂肪酸相对含量来讲，处理D、处理W、处理B、处理CA处理优于其他处理，尽管各脂肪酸成分不同。
2.2.3 不同叶面肥处理对香榧种仁元素质量分数的影响
香榧种仁中含有丰富的营养元素。从表3可以看出：氮元素质量分数为51.050~54.645 g·kg−1，镁元素质量分数为4.595~5.188 g·kg−1，铁元素质量分数为45.718~68.594 mg·kg−1。氮、镁、铁元素质量分数最高的均为处理A的香榧种仁，比对照分别增加了6.9%、11.6%、5.8%。铜元素质量分数为17.874~22.911 mg·kg−1，锰元素质量分数为27.497~35.295 mg·kg−1，铜、锰质量分数最高的均为处理F的香榧种仁，比对照分别增加了3.9%、28.3%。磷元素质量分数为6.139~6.728 g·kg−1，钙元素质量分数0.706~0.879 g·kg−1，磷和钙质量分数最高的均为处理CA的香榧种仁，比对照分别增加了9.6%和14.0%。
表 3 不同叶面肥处理下香榧种仁营养元素质量分数Table 3 The element contents of kernel under different foliar fertilizer treatments in T. grandis‘Merrillii’处理 氮/(g·kg−1) 磷/(g·kg−1) 钾/(g·kg−1) 钙/(g·kg−1) 镁/(g·kg−1) 铜/(mg·kg−1) ck 51.108±3.197 d 6.139±0.084 f 12.118±0.523 bcd 0.771±0.083 cd 4.649±0.123 bc 22.055±2.148 b A 54.645±2.105 a 6.463±0.370 c 11.704±1.638 cd 0.849±0.089 ab 5.188±0.319 a 19.630±1.800 c F 52.135±2.729 c 6.393±0.251 d 12.078±1.442 cd 0.706±0.096 e 4.886±0.324 abc 22.911±0.469 a K 53.531±1.831 b 6.437±0.281 c 11.631±1.354 d 0.799±0.032 cd 4.937±0.528 ab 19.363±1.644 c B 52.328±2.384 c 6.454±0.121 c 13.006±0.295 a 0.755±0.107 d 4.595±0.381 c 22.114±1.521 b CA 53.362±1.259 b 6.728±0.287 a 12.677±0.556 ab 0.879±0.074 a 5.047±0.276 a 18.645±1.501 d W 51.050±0.650 d 6.231±0.269 e 12.215±1.537 bc 0.814±0.053 bc 4.662±0.327 bc 17.874±2.282 e D 52.044±3.550 c 6.647±0.225 b 12.102±0.511 bcd 0.846±0.092 ab 5.037±0.255 a 22.053±2.801 b 处理 锌/(mg·kg−1) 铁/(mg·kg−1) 锰/(mg·kg−1) 大量元素/(g·kg−1) 微量元素/(mg·kg−1) ck 66.105±5.100 e 64.822±6.952 a 27.502±4.345 f 74.894±4.101 d 181.484±9.545 a A 68.349±6.403 b 68.594±6.443 a 30.355±5.294 cd 78.854±4.521 a 186.803±11.940 a F 66.848±6.474 d 57.447±2.518 bc 35.295±5.500 a 76.198±4.941 c 182.501±8.961 b K 69.018±2.521 ab 48.187±4.199 de 32.720±1.890 b 77.328±4.126 b 169.288±9.254d B 63.794±5.787 f 61.254±6.337 b 30.903±4.788 c 77.138±3.287 b 178.065±10.432 c CA 67.500±4.953 c 45.718±1.005 e 30.140±2.407 d 78.586±2.460 a 162.003±8.865 f W 66.510±5.612 de 52.337±6.876 cd 27.497±1.880 f 74.973±2.936 d 164.218±9.650 f D 70.271±5.607 a 58.194±2.229 bc 29.113±3.293 e 76.675±4.634 c 179.412±7.930 c 说明：数据为均值±标准差。同一列的不同小写字母表示不同处理间差异显著(P＜0.05)。 2.2.4 不同叶面肥处理对香榧种实翌年成花强度的影响
如图2所示：处理A、处理F、处理CA、处理D对于花芽比例的提升均有一定作用，且差异显著(P＜0.05)，其中处理A的成花强度(47.415%)和处理CA的成花强度(47.058%)显著(P＜0.05)高于其他处理，较对照分别提高了18.0%和17.1%；次之为处理D的成花强度(44.805%±3.549%)和处理F的成花强度(44.258%±1.375%)，较对照分别提高11.5%和10.1%；处理W的成花强度(37.680%±2.332%)最低，比对照减少6.2%。
图 2 香榧种实翌年成花强度Figure 2 Flowering intensity of T. grandis‘Merrillii’seeds in the next year2.2.5 不同叶面肥处理对香榧种实第2年膨大率和坐果率的影响
从图3可以看出：5月13—19日香榧种实的膨大率在波动中呈上升趋势，5月19—23日处理B膨大率仍在继续上升，而其他处理则开始下降；5月23日至6月13日对照和处理K的膨大率先上升后下降，而其他处理则持续下降，在7月1日左右趋于平稳，其中处理CA的下降趋势较其他处理较为平缓。
图 3 不同叶面肥处理下香榧种实膨大率和坐果率Figure 3 Expansion and fruit-setting rates under different foliar fertilizer treatments of seeds in T. grandis‘Merrillii’对香榧种实7月坐果率进行多重比较分析发现：处理A 的坐果率(15.625%)显著(P＜0.05)高于其他处理，比对照增加了23.4%，其次是处理CA(14.037%)和处理B (13.507%)，比对照分别提高了10.9%和6.7%；最低的是处理F(4.831%)，低于对照61.8%。
2.3 香榧种实品质评价的综合得分
由表4可知：15项指标经主成分分析后提取出5个主成分，特征值均大于1.000，累计方差贡献率为91.701%，说明前5个主成分所含有原本15项指标91.701%的信息。根据主成分分析结果对影响香榧种实品质的各方面因素进行综合评价，利用公式计算综合得分(F)：F=0.3892F1+0.2184F2+ 0.1410F3+0.1025F4+0.0660F5，综合主成分F值越高，综合品质表现越好。由表5可见：处理A的综合评分最高，说明喷施氨基酸肥可有效改善香榧种实的品质。此外，处理CA、处理D的香榧种实品质的也受到显著影响，说明钙肥和大量元素肥也可有效改善香榧种实的品质。
表 4 主成分因子载荷矩阵Table 4 Load matrix of principal component factor指标 主成分 指标 主成分 F1 F2 F3 F4 F5 F1 F2 F3 F4 F5 核形指数 0.911 −0.235 −0.182 0.111 −0.231 可溶性糖质量分数 −0.141 0.204 0.847 0.310 −0.101 单核质量 0.871 −0.109 −0.196 0.358 −0.236 不饱和脂肪酸相对含量 0.364 −0.729 −0.217 0.074 0.298 出核率 0.084 −0.156 0.736 0.409 0.082 金松酸相对含量 0.744 −0.482 0.029 0.218 −0.203 仁形指数 0.292 0.851 −0.367 0.133 0.142 大量元素质量分数 0.893 0.352 0.065 −0.260 0.063 单仁质量 0.947 −0.119 −0.083 0.154 −0.163 微量元素质量分数 −0.174 0.623 −0.059 0.685 −0.284 出仁率 0.894 −0.105 0.114 −0.265 0.284 成花强度 0.844 0.442 −0.152 0.085 0.182 油脂质量分数 0.661 0.093 0.618 −0.090 0.094 坐果率 0.314 0.561 0.356 −0.039 0.429 蛋白质质量分数 0.234 0.014 0.403 −0.671 −0.556 特征值 6.227 3.494 2.256 1.640 1.055 淀粉质量分数 −0.125 −0.904 0.148 0.257 0.228 累计贡献率 38.918 60.753 74.855 85.104 91.701 表 5 喷施叶面肥后香榧种实的综合评分Table 5 Comprehensive evaluation of T. grandis‘Merrillii’seeds after spraying foliar fertilizer处理 F1 F2 F3 F4 F5 F 排名 ck −4.803 2.456 0.201 0.604 0.601 −1.203 7 A 8.532 1.661 1.599 1.234 −0.584 3.997 1 F 0.614 −0.514 −2.829 1.056 −0.914 −0.224 5 K −0.909 0.624 1.029 −2.176 −1.250 −0.378 6 B 0.501 0.089 −1.156 −0.694 −0.455 −0.050 4 CA 5.531 0.188 −0.857 −1.346 1.895 2.060 2 W −4.334 −3.806 1.152 0.130 0.008 −2.341 8 D 2.052 −0.698 0.862 1.191 0.699 0.936 3 3. 讨论
叶面施肥在现代农业中发挥着重要作用，可以改善植物因土壤肥吸收不足而缺乏营养的状况，从而提高肥料的利用效率，但叶面施肥对果实品质的影响存在差异[10]。唐岩等[11]对苹果Malus pumila的研究发现：喷施叶面肥能显著增加苹果果实可溶性固形物和挥发性物质的种类和质量分数，降低可滴定酸。李秋利等[12]研究发现：叶面喷施山梨醇和蔗糖促进了桃Prunus persica果实着色，增加果实可溶性固形物，有利于整体提升桃果实品质。刘松忠等[13]研究发现：对叶片喷施氨基酸肥可显著提高黄金梨Pyrus pyrifolia ‘Hwangkumbae’果实的总糖、蔗糖、果糖和葡萄糖质量分数，降低总酸及苹果酸、酒石酸质量分数。
香榧种实油脂、蛋白质、淀粉、可溶性糖质量分数以及脂肪酸组成是影响香榧种实品质的重要指标。香榧中蛋白质、油脂质量分数越高，淀粉质量分数越低，香榧种实的口感就会越细腻香脆[14]。叶面喷施适量的氨基酸肥对香榧种实的核形指数、单核质量等有显著的促进效果，且在7种处理中效果最为显著；对于油脂、蛋白质、可溶性糖质量分数的增加和淀粉质量分数的减少也有显著作用。这可能是叶面肥的喷施使得枝叶角质层所含的羟基与氨基酸产生强亲和性[15]，将叶片角质层软化渗入营养元素，补充香榧种实在充实期生长发育所需要的营养成分，改善种实品质，促进树体生长发育[16]。同样，叶面追肥时施用氨基酸水溶肥也有效提高了玉米Zea mays[17]、小白菜Brassica campestris[18]、棉花Gossypium hirsutum[19]等的生长指标，增强叶片的光合作用和养分转化，从而实现增产增收。
钙是细胞壁的重要组成部分，同时也是细胞膜的保护剂，可以增强膜结构的稳定性[20]。此外，钙离子作为植物细胞内的第二信使具有调节细胞内部多种生理活动的功能[21]。有研究表明：叶面喷施钙肥可以快速为植物补充钙素，能有效提高作物坐果率、产量与品质，防止裂果并延长果实的储藏期[22−23]。叶面喷施糖醇螯合钙肥不仅显著增加了香榧种实的仁形指数和出仁率，增加花生二烯酸的合成，提高香榧种实内磷元素和镁元素的质量分数，还能促进翌年树体的花芽分化，为开花结实提供更多养分，显著增加膨大率和坐果率，促进香榧幼果的快速膨大，减少僵果、落果，增加产量。该结果与叶面施钙在辣椒Capsicum annuum[24−25]、荔枝Litchi chinensis[26]和苹果[27]等水果中的应用效果一致。
大量元素水溶肥能明显提高香榧种实的单仁质量、油脂质量分数和可溶性糖质量分数，对其他特性也有显著影响。可能是由于本研究使用的大量元素水溶肥除基本的氮、磷、钾元素外还含有硼、锌元素，具备比较均衡全面的养分，这些元素具有不同的生理功能并进行相互作用，促进树体生长发育。其中硼元素促进植物体内碳水化合物的合成、运输和代谢，显著增加果实的单果质量，有效减少果实机械损伤[28]；锌元素作为各种酶类(超氧化物歧化酶、乙醇脱氢酶、碳酸酐酶、RNA 聚合酶等)的成分或活化剂，可激活光合作用中与碳代谢有关的多种酶，使之向蔗糖合成途径转移[29]。
4. 结论
从本研究结果可知：氨基酸水溶肥处理的综合评分最高，说明喷施氨基酸肥可有效改善香榧种实的品质；此外，大量元素水溶肥对于香榧种实品质的提升有显著的影响，钙肥可以显著影响香榧树体花芽分化、膨大坐果。在生产实践中应根据果树的生长状况进行复合施肥，将叶面肥混合使用，效果可能更佳。
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图 1 不同林分类型不同土层各粒径团聚体质量百分比
Figure 1 Mass percentage of aggregates in different soil layers of different forest types
图 2 不同林分不同土层土壤可蚀性变化
Figure 2 Changes in K values of different forest types and different soil layers
图 3 土壤理化性质与团聚体稳定性的RDA排序
Figure 3 RDA ranking of soil physical and chemical properties and aggregate stability
表 1 样地基本情况
Table 1. Basic situation of the sample plot
林分类型 纬度(N) 经度(E) 海拔/m 坡度/(°) 坡向/(°) 树高/m 胸径/cm 郁闭度 柏木纯林(BM) 30°25′17″ 106°49′59″ 518 25 西偏北10 1.80 1.98 未郁闭 马尾松-杉木混交林(MS) 30°26′15″ 106°50′43″ 1 100 31 东偏南10 15.60 31.38 0.76 近自然经营杉木纯林(SCZ) 30°18′06″ 106°47′45″ 1 409 33 北偏西10 14.30 20.51 0.85 马尾松-檵木混交林(MJ) 30°26′12″ 106°50′47″ 575 33 东偏南10 16.40 19.21 0.83 杉木纯林(SC) 30°18′28″ 106°47′47″ 1 133 33 东偏南70 15.80 32.37 0.72 
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表 2 不同林分类型土壤水稳性团聚体稳定性
Table 2. Stability of soil water-stable aggregates of different forest types
土层深
度/cm林分类型 平均质量
直径/mm大团聚体
质量百分比/%土层深
度/cm林分类型 平均质量
直径/mm大团聚体
质量百分比/%0~15 柏木纯林 2.60±0.41 a 89.43±3.63 b 15~30 柏木纯林 2.06±0.12 a 88.14±4.65 a 马尾松-杉木混交林 1.43±0.56 b 80.75±7.98 a 马尾松-杉木混交林 2.37±0.13 b 85.19±3.78 a 马尾松-檵木混交林 1.29±0.09 b 77.09±4.28 a 马尾松-檵木混交林 1.77±0.11 a 81.24±1.40 ab 杉木纯林 1.70±0.32 b 82.93±7.27 ab 杉木纯林 2.49±0.19 b 93.72±1.44 a 近自然经营杉木纯林 2.51±0.68 a 90.12±3.51 b 近自然经营杉木纯林 1.81±0.12 a 87.54±5.34 a 说明：不同小写字母表示同一土层不同林分间差异显著(P＜0.05)
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表 3 土壤基本理化性质
Table 3. Basic physical and chemical properties of soil
土层/
cm林分 容重/
(g·cm−3)非毛管孔
隙度/%毛管孔
隙度/%总孔
隙度/%毛管持水量/
(g·kg−1)土壤有机碳/
(g·kg−1)速效磷/
(mg·kg−1)速效钾/
(mg·kg−1)0~15 柏木纯林 1.30 a 3.00 b 44.89 a 47.89 a 345.98 b 32.38 b 31.30 a 97.56 ac 马尾松-杉木混交林 1.44 ab 3.76 b 34.48 a 38.23 a 255.31 b 29.76 b 35.01 a 70.94 b 马尾松-檵木混交林 1.46 a 4.96 b 33.42 a 38.38 a 230.80 b 30.17 b 29.88 a 76.84 ab 杉木纯林 1.20 a 4.37 b 38.93 a 43.31 a 313.08 b 40.74 ab 37.56 a 91.55 abc 近自然经营杉木纯林 0.93 b 7.61 a 47.25 a 54.85 a 505.79 a 52.74 a 25.37 a 117.65 a 15~30 柏木纯林 1.44 a 2.60 b 42.87 b 45.47 b 302.63 a 37.16 ab 29.00 a 92.92 a 马尾松-杉木混交林 1.45 a 3.69 b 38.30 ab 42.01 b 282.42 a 31.39 b 30.13 a 77.81 b 马尾松-檵木混交林 1.40 a 4.05 b 40.63 ab 44.68 b 290.84 a 33.20 b 28.51 a 89.58 a 杉木纯林 1.26 a 6.31 a 40.93 ab 47.24 b 331.51 a 43.13 ab 36.22 a 94.89 a 近自然经营杉木纯林 0.99 b 7.59 a 57.78 a 55.38 a 601.41 b 54.18 a 41.41 a 109.81 a 说明：不同小写字母表示同一土层不同林分间差异显著(P＜0.05)
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