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(nóng)作物（簡稱楊-農(nóng)）生態(tài)系統(tǒng)是一種高效的土地經(jīng)營方式。為了探究沿海楊樹-農(nóng)作物生態(tài)系統(tǒng)下土壤質(zhì)量以及農(nóng)作物生長生理的動(dòng)態(tài)變化，在江蘇省東臺(tái)市新曹農(nóng)場(chǎng)濱海鹽土條件下設(shè)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(gè)季節(jié)的土壤理化性質(zhì)，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(biāo)等，從而為蘇北沿海地區(qū)楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供系統(tǒng)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。結(jié)果表明，楊-農(nóng)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(jī)質(zhì)含量提高5.25%～21.06%;在垂直剖面上，楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)0～10 cm土層的養(yǎng)分含量影響較大;土壤理化性質(zhì)之間存在不同程度的相關(guān)性，其中土壤容重與pH值呈正相關(guān)，與其他指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，土壤有機(jī)質(zhì)含量與全氮、速效磷、速效鉀含量都表現(xiàn)出極顯著相關(guān)性。不同楊-農(nóng)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(nóng)生態(tài)系統(tǒng)高5～10百分點(diǎn)。楊樹純林生態(tài)系統(tǒng)下的光合有效輻射比楊-農(nóng)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(duì)濕度的變化差異顯著（P<0.05）。在各生態(tài)系統(tǒng)下，農(nóng)作物胞間CO2濃度與氣孔導(dǎo)度的日變化呈相反的趨勢(shì)，蒸騰速率日變化曲線和氣孔導(dǎo)度相似。

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

中圖分類號(hào)：S727.24;S181?? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2021）17-0193-09

收稿日期：2019-10-23

基金項(xiàng)目：江蘇省優(yōu)秀青年基金（編號(hào)：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(xiàng)目（編號(hào)：20119132158）;江蘇省農(nóng)業(yè)科技自主創(chuàng)新資金[編號(hào)：CX（17）1004-2];江蘇省高等學(xué)校協(xié)同創(chuàng)新計(jì)劃A項(xiàng)目;江蘇省高等學(xué)校優(yōu)先發(fā)展學(xué)術(shù)計(jì)劃;江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院優(yōu)秀科學(xué)家計(jì)劃。

作者簡介：馮淵圓（1992—），女，江蘇無錫人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，主要從事水土保持與生態(tài)修復(fù)、農(nóng)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(xué)和土壤污染生物修復(fù)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(guān)鍵。土壤質(zhì)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(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)環(huán)境保護(hù)[3]、土壤質(zhì)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(yīng)性極強(qiáng)。近年來，蘇北農(nóng)林生產(chǎn)中大量引種培育楊樹[5]?，F(xiàn)代林下經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展階段，典型林農(nóng)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(nóng)作物（簡稱楊-農(nóng)）生態(tài)系統(tǒng)根據(jù)生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)原理和方法，建立多個(gè)生物種群共存的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，空間上要求多層次，時(shí)間上要求多序列?？茖W(xué)開展楊-農(nóng)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(jìn)地上植被的生長發(fā)育[9]。關(guān)于蘇北沿海地區(qū)土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和改良方面，前人已經(jīng)進(jìn)行了大量研究[10-14]，但對(duì)蘇北沿海楊-農(nóng)復(fù)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(tái)市新曹農(nóng)場(chǎng)濱海鹽土條件下設(shè)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(gè)季節(jié)的土壤理化性質(zhì)，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(nóng)作物生理生態(tài)特性，從而為蘇北沿海地區(qū)楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展提供系統(tǒng)科學(xué)的理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于江蘇省東臺(tái)市新曹農(nóng)場(chǎng)（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(fēng)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(yàn)林為楊-農(nóng)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(yàn)林于2016年3月中旬種植，栽植時(shí)澆透定根水，2017年9月起測(cè)定楊樹和3種農(nóng)作物（花生、大豆和甘薯）的光合特性指標(biāo)及其環(huán)境因子。林分基本特征參數(shù)見表1。

1.2 測(cè)定方法

1.2.1 土壤理化性質(zhì)的測(cè)定 為使研究具有代表性，春、夏、秋 3個(gè)季節(jié)對(duì)應(yīng)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(diǎn)、東北角的 3 塊試驗(yàn)地，每個(gè)試驗(yàn)地面積為1 m2，挖取3個(gè)土壤剖面，按0～10、10～20、20～40 cm分層取樣，環(huán)刀土用于測(cè)定土壤含水量、容重和孔隙度，每層重復(fù) 3次。試驗(yàn)地內(nèi)采用梅花布點(diǎn)法取土，土樣混合均勻后采用四分法取部分樣品進(jìn)行室內(nèi)風(fēng)干過蹄，其中20目網(wǎng)蹄土樣用于測(cè)定pH值和速效磷含量，100目網(wǎng)篩土樣用于測(cè)定全氮、有機(jī)質(zhì)含量等土壤化學(xué)性質(zhì)。對(duì)土壤理化性質(zhì)的測(cè)定主要依據(jù)《森林土壤分析方法》《土壤農(nóng)化分析》中的相關(guān)說明進(jìn)行。其中，土壤容重、孔隙度的測(cè)定采用環(huán)刀法;土壤含水量的測(cè)定采用烘干法;土壤pH值的測(cè)定采用電位計(jì)法（土水質(zhì)量比為1.0 ∶2.5）;土壤有機(jī)質(zhì)含量的測(cè)定采用重鉻酸鉀外加熱法;土壤全氮含量的測(cè)定先用濃硫酸消煮后采用FIAstar 5000流動(dòng)注射儀分析法;土壤速效磷含量的測(cè)定采用 0.5 mol/L碳酸氧鈉浸提法;土壤速效鉀含量的測(cè)定采用雙酸浸提-火焰光度法。

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

1.2.3 各生態(tài)系統(tǒng)下農(nóng)作物光合特性及其環(huán)境因子的測(cè)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(cè)量系統(tǒng)（LI-COR，USA）對(duì)各生態(tài)系統(tǒng)下農(nóng)作物葉片的光合特性指標(biāo)及其環(huán)境因子進(jìn)行測(cè)定，每周測(cè)定1次，在測(cè)定日的08：00—18：00每隔2 h測(cè)定1次，每次選取3株健康生長的農(nóng)作物，每株選取相同部位且沒有病斑的3組葉片進(jìn)行測(cè)定，每組3張葉片，重復(fù)測(cè)定3次，取平均值進(jìn)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(duì)濕度和大氣CO2濃度，光合特性指標(biāo)主要包括農(nóng)作物的凈光合速率（Pn）、氣孔導(dǎo)度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）和蒸騰速率（Tr）。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析

使用Microsoft Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)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(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)下土壤物理性質(zhì)的影響

2.1.1 不同楊-農(nóng)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(shì)，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(nóng)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(gè)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(gè)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(guān)。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(nóng)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(nóng)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(shì)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(nóng)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(duì)照楊樹純林提高3.94%、2.67%、7.03%。

2.2 不同楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)下土壤化學(xué)性質(zhì)的變化

2.2.1 土壤pH值動(dòng)態(tài)變化 由圖4可知，春季楊樹純林土壤pH值總體趨勢(shì)是隨著土層深度的增加呈線性增加，0～20 cm土層3種楊-農(nóng)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(shì)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(nóng)生態(tài)系統(tǒng)。

2.2.2 土壤有機(jī)質(zhì)含量的動(dòng)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(jī)質(zhì)含量呈增加趨勢(shì);在相同季節(jié)，隨著土層深度的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量逐漸降低。在春季，楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)質(zhì)含量均大于楊樹純林，各生態(tài)系統(tǒng)土壤有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)含量偏高，0～10 cm 土層楊樹-大豆（YD）和楊樹-甘薯（YG）土壤有機(jī)質(zhì)含量相近，10～20 cm土層與20～40 cm土層楊樹-甘薯（YG）土壤有機(jī)質(zhì)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(jī)質(zhì)含量相近，楊樹-花生（YH）土壤有機(jī)質(zhì)含量依然最高。

2.2.3 土壤全氮含量的動(dòng)態(tài)變化 由圖6可知，各楊-農(nóng)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(gè)季節(jié)里楊-農(nóng)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(nóng)生態(tài)系統(tǒng)下土壤全氮含量達(dá)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(nóng)生態(tài)系統(tǒng)下土壤全氮含量整體較高，主要是因?yàn)殚g作期間進(jìn)行了人工施肥。

2.2.4 土壤速效磷含量的動(dòng)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(nóng)生態(tài)系統(tǒng)的土壤速效磷含量分別達(dá)到楊樹純林的1.67、1.96、1.99倍，10～40 cm土層各楊-農(nóng)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(dá)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(dòng)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(gè)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(duì)較高，表層土壤速效鉀含量最高可達(dá)166.88 mg/kg。

2.3 不同楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)土壤理化性質(zhì)相關(guān)性分析

由表2可以看出，土壤容重與pH值呈正相關(guān)，與其他指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)，土壤有機(jī)質(zhì)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(guān)（P<0.01），表明土壤養(yǎng)分的釋放主要來自于土壤有機(jī)質(zhì)的分解。

2.4 不同楊-農(nóng)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(nóng)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(yīng)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(nóng)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(dá)到60%，略高于楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)，可見間作物對(duì)林木的成活存在一定的負(fù)面影響，其中楊樹-大豆（YD）的負(fù)面影響最小，楊樹-花生（YH）的負(fù)面影響次之，楊樹-甘薯（YG）的負(fù)面影響相對(duì)最大。

2.5 不同楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境因子的影響

2.5.1 不同楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)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(shì)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(dá)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(nóng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)光合有效輻射的影響大于楊樹純林。

2.5.2 不同楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)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(shì)類似，總體上均呈現(xiàn)為先升高后降低的趨勢(shì)。06：00楊樹純林的氣溫稍低于楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)，06：00—12：00林地內(nèi)的氣溫隨著時(shí)間的延長逐漸增高，在14：00達(dá)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(nóng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)林內(nèi)氣溫具有一定的調(diào)節(jié)作用。

2.5.3 不同楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)大氣CO2濃度的影響 由圖11可以看出，各楊-農(nóng)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(nóng)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(nóng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)林地相對(duì)濕度的影響 由圖12可知，各楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)林地相對(duì)濕度日變化趨勢(shì)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(shí)，楊樹純林（CY）的相對(duì)濕度在4個(gè)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(duì)濕度在14：00時(shí)達(dá)到最低（45.53%），而楊樹-花生（YH）和楊樹-大豆（YD）林地的相對(duì)濕度在12：00時(shí)達(dá)到最低。楊樹純林（CY）在12：00時(shí)達(dá)到最低（36.45%），明顯低于楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)條件下的相對(duì)濕度。

2.6 不同楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)下農(nóng)作物的光合特性

2.6.1 農(nóng)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(nóng)作物葉片凈光合速率日變化呈不對(duì)稱的雙峰變化曲線，凈光合速率在10：00左右達(dá)到第1個(gè)峰值;之后12：00出現(xiàn)“午休”現(xiàn)象;隨后逐漸升高，在14：00時(shí)達(dá)到第 2個(gè)峰值，但略低于第 1個(gè)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(nóng)作物氣孔導(dǎo)度的日變化 由圖14可知，3種楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)的氣孔導(dǎo)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(nóng)作物葉片氣孔導(dǎo)度在08：00時(shí)達(dá)到最大值，在14：00時(shí)達(dá)到第2峰個(gè)值;楊樹-大豆（YD）生態(tài)系統(tǒng)中的農(nóng)作物葉片的氣孔導(dǎo)度分別在10：00、16：00達(dá)到第1、第2個(gè)峰值，該生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)作物葉片的氣孔導(dǎo)度達(dá)到峰值的時(shí)間與另外2個(gè)楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)中農(nóng)作物不一樣，這是由于氣孔導(dǎo)度對(duì)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(huì)對(duì)氣孔導(dǎo)度產(chǎn)生一定的影響。

2.6.3 農(nóng)作物胞間CO2濃度的日變化 由圖15可以看出，不同農(nóng)作物胞間CO2濃度表現(xiàn)出與氣孔導(dǎo)度變化相反的趨勢(shì)，總體上呈“W”形。胞間CO2濃度在早晨較高，隨著光照增強(qiáng)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(dǎo)致胞間CO2濃度開始下降，在10：00和14：00時(shí)達(dá)到最低;然后逐漸上升，18：00時(shí)達(dá)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(nóng)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(nóng)作物蒸騰速率的日變化 由圖16可以看出，楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)下農(nóng)作物葉片蒸騰速率日變化與氣孔導(dǎo)度日變化趨勢(shì)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(shí)達(dá)到第1個(gè)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(shí)達(dá)到第1個(gè)峰值，明顯低于另外2個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。3個(gè)生態(tài)系統(tǒng)均在14：00時(shí)達(dá)到第2個(gè)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(zhì)間存在著緊密而復(fù)雜的相關(guān)性。陳平研究發(fā)現(xiàn)，各試驗(yàn)地間土壤理化性質(zhì)存在顯著差異，楊糧間作地的土壤理化性質(zhì)優(yōu)于純農(nóng)業(yè)用地[15]。另外，土壤全氮含量、全磷含量、有機(jī)質(zhì)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(jié)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(zhì)[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(zhì)和表層土壤養(yǎng)分水平，從而促進(jìn)了杏樹生長[17]。與對(duì)照楊樹純林相比，楊-農(nóng)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(gè)季節(jié)均是對(duì)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(bǔ)充不足，該生態(tài)系統(tǒng)下土壤有機(jī)質(zhì)含量最低，這和沿海鹽土本身的性質(zhì)有關(guān)，楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)由于施肥作用相對(duì)有所改善[18]，作物的根系殘留和楊樹枯落物歸還復(fù)合系統(tǒng)使有機(jī)質(zhì)含量提高。

不同生態(tài)系統(tǒng)的林地土壤理化性質(zhì)存在差異的原因比較復(fù)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(zhì)地等[20]。林地土壤根系分布復(fù)雜，對(duì)土壤理化性質(zhì)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(jìn)一步分析土壤不同層次根系生長和微生物指標(biāo)，進(jìn)一步探討根系和土壤中的微生物對(duì)土壤理化性質(zhì)的具體影響。

遮陰可以改善系統(tǒng)內(nèi)林木和農(nóng)作物的生長環(huán)境[24-26]，但是大范圍的陰影也會(huì)對(duì)林地中的農(nóng)作物產(chǎn)生負(fù)面影響，主要是光照不足。宋西德等對(duì)楊農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)的研究表明，光照是影響農(nóng)作物生長和產(chǎn)量的主要因素之一，當(dāng)楊樹完全郁閉時(shí)，樹冠產(chǎn)生強(qiáng)度遮陰效果，林木遮蔽范圍內(nèi)的光照強(qiáng)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(shí)的遮蔽是影響大豆生長和光合特性的關(guān)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(yàn)分析3種楊-農(nóng)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(nóng)作物葉片光合作用的日變化情況，可以發(fā)現(xiàn)林地內(nèi)光輻射強(qiáng)度低，熱輻射較小，蒸發(fā)量、蒸騰量小，降低了農(nóng)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(nóng)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(dá)林冠以下，農(nóng)作物的光合作用也會(huì)影響林地內(nèi)微環(huán)境，相比于純林生態(tài)系統(tǒng)氣溫較低，林地內(nèi)氣溫增加較慢。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，楊-農(nóng)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(shí)楊-農(nóng)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(nóng)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(diào)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(dǎo)度保持在較高水平，利于空氣中CO2進(jìn)入氣孔，促進(jìn)光合作用。

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

4 結(jié)論

楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)下，林木和農(nóng)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(zhì)。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(shì)。在0～40 cm的土層中，隨著土層的加深，土壤含水量提高，楊-農(nóng)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(nóng)生態(tài)系統(tǒng)可使林地的土壤有機(jī)質(zhì)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(jīng)各個(gè)土層對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，楊-農(nóng)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)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(huì)影響農(nóng)作物生長生理動(dòng)態(tài)變化。楊-農(nóng)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(nóng)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(duì)濕度的變化趨勢(shì)與其相反。蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度之間存在密切關(guān)系，變化曲線趨勢(shì)相似，相關(guān)性分析結(jié)果表明，葉片蒸騰速率與氣孔導(dǎo)度呈顯著正相關(guān)關(guān)系，日均值變化趨勢(shì)基本一致。

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