全 文 ：西南喀斯特地区退耕还林 (草)模式对土壤
肥力质量演变的影响 3
龙　健1 3 3 　邓启琼1 　江新荣1 　刘 　方2 ,3
(1 贵州师范大学地理与生物科学学院 ,贵阳 550001 ;2 中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室 ,
贵阳 550002 ;3 贵州大学环境科学系 ,贵阳 550025)
【摘要】　采取 4 种不同退耕还林 (草)模式对喀斯特严重侵蚀区进行了 10 年定位治理 ,2003 年对各退耕
模式及相应对照的土壤理化学性质、土壤微生物、土壤酶活性、土壤呼吸进行研究. 结果表明 ,治理后土壤
细菌、真菌、放线菌数量及微生物总数明显增加 ,土壤水解性酶和氧化还原酶活性及土壤呼吸作用强度得
到显著加强 ,土壤养分贮量和速效养分供应强度得到明显改善 ,土壤肥力得到不同程度的恢复. 土壤综合
肥力评价表明 ,土壤综合肥力指标值 ( IFI)呈增长趋势. 因此 ,采用合适的生物措施 ,辅于必要的工程措施 ,
是改善喀斯特地区土壤肥力质量的有效途径之一.
关键词 　喀斯特地区 　退耕还林 (草) 　土壤肥力质量 　综合评价
文章编号 　1001 - 9332 (2005) 07 - 1279 - 06 　中图分类号 　S15411 　文献标识码 　A
Effects of different de2farming and reafforestation patterns on changes of soil fertility quality in karst region of
southwestern China. LON G Jian1 ,DEN G Qiqiong1 ,J IAN G Xinrong1 ,L IU Fang2 ,3 (1 College of Geography and
Biology Science , Guiz hou Norm al U niversity , Guiyang 550001 , China ;2 S tate Key L aboratory of Envi ronment
Geochemist ry , Geochemist ry Institute of Chinese Academy of Sciences , Guiyang 550002 , China ;3 Depart ment of
Envi ronment Science , Guiz hou U niversity , Guiyang 550025 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . , 2005 ,16 (7) :
1279～1284.
A ten2year fixed site harnessing was conducted in the severely eroded karst region of Ziyun County , Guizhou
Province by adopting four different de2farming and reafforestation patterns ,and the properties of soil chemistry ,
soil microbiology ,and soil enzymology after harnessing were determined in 2003. The results showed that the to2
tal amount of soil microbes and the individuals of bacteria ,fungi and actinomyces were increased obviously ,the ac2
tivities of soil hydrolytic and oxidoreductive enzymes and the soil respiration rate enhanced evidently ,and the
storage of soil nutrients as well as their supplying intensities promoted pronouncedly ,demonstrating that the soil
quality in all adopted patterns was improved in varying degrees. The values of soil integrated fertility index ( IFI)
had an increasing trend. Therefore ,proper biological measures and essential supplementary engineering measures
were effective in improving the soil fertility quality of severely degraded karst region.
Key words 　Karst region , De2farming and reafforestation , Soil fertility quality , Comprehensive evaluation.3 国家自然科学基金项目 (40361004) 和贵州省自然科学基金项目
(200423049)和贵州省优秀教育人才省长基金资助项目.3 3 通讯联系人.
2004 - 07 - 16 收稿 ,2004 - 11 - 23 接受.
1 　引 　　言
喀斯特 (岩溶) 地貌在我国广泛出露 ,集中分布
在以贵州为中心的西南地区 ,碳酸盐类岩石出露达
41105 ×104 km2 ,是世界上最大的喀斯特连续地
带[11 ] ,以二元结构为基本特征 (地表喀斯特景观单
元和地下喀斯特景观单元共同组成的一个密切联系
相互制约的双重结构体) ,形成了脆弱的生态环
境[16 ] .有近 1 ×108 人口 (包括壮、苗、布衣、侗、瑶、
彝等 31 个少数民族 ,人口 410 ×104) 生活在这里.
由于长期不合理的土地开发以及过度的垦殖 ,造成
水土流失严重 ,石漠化面积迅速扩大 ,生态环境日益
恶化. 据资料统计 ,贵州岩溶荒漠化土地正以平均每
年 508116 km2 的速度不断扩展[1 ] ,态势十分严峻 , 是我国实施西部大开发和“十五”扶贫攻坚的重点和难点之一[14 ] . 因此 ,治理水土流失是西南喀斯特地区生态环境改善的关键 ,也是扭转喀斯特生态环境恶化的主功点.目前 ,喀斯特生态环境综合治理已在一些地区展开 ,取得了一些宝贵经验 ,并有一些成功实例. 但由于喀斯特生态环境退化机理研究相对滞后 ,对于这些实践活动还缺乏理论的总结和思考 ,仍没有形成系统的认识. 虽然过去开展了一些关于喀斯特环境土壤方面的研究[15 ,18 ,21 ] ,但是在土壤发生、发展
应 用 生 态 学 报 　2005 年 7 月 　第 16 卷 　第 7 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,J ul. 2005 ,16 (7)∶1279～1284
及其土壤质量演变方面的研究相对较少[5 ,6 ] . 长期
以来 ,喀斯特脆弱生态区的耕地扩张和植被破坏一
直是政府、学术界和社会关注的焦点 ,“退耕还林
(草)”已成为政府的主要政策取向. 迄今为止 ,对于
喀斯特地区退耕还林 (草)措施对土壤质量的影响未
见报道. 研究不同退耕模式下土壤质量的演变规律
是建立科学的土壤质量调控体系的基础与前提 ,也
是现代土壤学研究的热点与前沿[13 ] . 前期研究表
明 ,喀斯特环境中土壤质量下降是喀斯特石漠化的
重要组成部分 ,也是影响岩溶地区生态环境恶化的
重要因子和制约农业可持续发展的主要方面[5 ] . 本
文通过不同退耕模式及对照地土壤微生物、土壤酶
活性、土壤理化性质的对比分析研究 ,试图揭示不同
退耕模式对土壤肥力质量恢复的影响 ,旨在为喀斯
特地区水土流失治理、合理利用土壤资源和西部大
开发的实施和推进提供理论依据及可能途径 ,这对
类似地区有一定参考价值.
2 　研究地区与研究方法
211 　自然概况
研究地位于贵州省安顺地区紫云县水塘镇境内 ,位于
107°52′～108°05′E ,25°09′～25°20′N ,属于典型亚热带喀斯
特地区. 海拔约 640～1 320 m ,年均温 1916 ℃, ≥10 ℃积温
5 76719 ℃;全年降雨量 1 177 mm ,其中约 90 %的降水集中
在 4～9 月 ;年均相对湿度 80 % ;年均霜日 713 d ;全年日照时
数 1 27218 h ,日照百分率 29 %. 属中亚热带季风湿润气候 ,
有利于林木生长. 区内主要出露岩石为纯质石灰岩和百云
岩 ,属裸露型喀斯特地貌 ,与常态地貌相比 ,生境复杂多样 ,
有石面、石沟、石洞、石槽、石缝、土面等多种小生境 ,其生态
因子变化很大. 土壤以黑色石灰土和棕色石灰土为主 ,土层
浅薄且不连续 ,剖面构型多为 AF2D 型、A2D 型. 地表水缺
乏 ,土体持水量低 ,土壤富钙和富盐基化 ,p H 615～810 ,有机
质含量高.
212 　研究方法
21211 退耕模式 　模式 Ⅰ(工程2植草措施) :试验地点位于
宗地. 1992 年条沟状整地 ,施足基肥 (农家有机肥) ,按一定
比例撒播黑麦草、圆果雀稗、金色狗尾草等近 10 个品种的草
种 ,第二年牧草全部覆盖林地 ,当时起到一定水土保持作用 ,
草地侵蚀量仅为裸地 1/ 9. 在 1998 年调查时 ,仅在沟边或相
对阴湿地带出现少量芒箕、圆果雀稗、小叶赤楠等 ,盖度 5 %
～10 % ,A + AB 层极薄 (约 1 cm 以下) . 模式 Ⅱ(工程2果木措
施) :试验地点位于水塘. 1991 年对原侵蚀地进行水平沟台
状整地 ,挖大穴 ,施基肥 ,1992 年种植板栗 ,每年抚育 2 次 ,
2000 年大面积结果 ,平均单产 150 kg ,1998 年调查时板栗长
势较好 ,出现狗尾草、马唐、颖果等草类 ,盖度达 70 % ,板栗
树冠下枯枝落叶达 412 kg·株 - 1 ,A + AB 层大约 1～3 cm. 模
式 Ⅲ(疏林补栽措施) :试验地点位于板当. 1991 年春在原侵
蚀地采用小水平沟整地 ,以有机肥和钙镁磷肥等为基肥 ,
1992 春季在马尾松林下种植胡枝子和紫穗槐 ,当年 5、8 月
及第二年 5 月追肥 3 次 (尿素) ,每年砍伐胡枝子和紫穗槐覆
盖林地 ,1998 年调查时 ,林地仍保留少量紫穗槐和胡枝子 ,
亦出现马唐、芒箕、地衣等植物 ,盖度 10 %左右 ,A + AB 层大
约 1～2 cm. 模式 Ⅳ(封山育林措施) :试验点位于离集镇较
远的分水岭地带 ,采取封山育林办法 ,由于人为破坏较少 ,林
木长势良好 ,林下植被主要为芒箕 ,盖度达 80 % ,A + AB 层
厚 10 cm 左右. 对照 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ为治理模式 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各相应点
的严重侵蚀地 (未治理) ,模式 Ⅳ的对照区 (即对照 Ⅳ) 未采取
封山育林治理区 ,各相应项目数值以对照 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的平均值
取之. 各试验地具体状况详见表 1.
表 1 　不同退耕模式区概况
Table 1 A survey of sample plot under different improving patterns
退耕模式
Improving patterns
坡度
Slope
(°)
坡向
Slope
direction
(°)
树龄
Tree
age
(yr)
密度
(株·hm - 2)
Density
(plant·hm - 2)
郁闭度
Canopy
density
树高
Height
(m)
胸径
Diameter
(cm)
模式 ⅠPattern Ⅰ 15 NW26 17 2540 0144 4125 4180
对照 ⅠCK Ⅰ 10 NW30 20 2310 0125 2110 3122
模式 ⅡPattern Ⅱ 14 SE25 13 2050 0155 5173 5141
对照 ⅡCKⅡ 14 SE45 15 765 0120 2131 2137
模式 ⅢPattern Ⅲ 15 SE34 16 2470 0175 7164 7107
对照 ⅢCKⅢ 15 SE37 16 2430 0118 3117 3113
模式 ⅣPattern Ⅳ 31 NW50 11 2620 0185 12176 6195
对照 ⅣCKⅣ 27 NW39 14 2515 0122 2155 3174
21212 试验布置与土样采集 　2002 年 4 月和 8 月 ,在各退耕
模式区邻近分别设置标准对照区 ,并对区内植物生长状况
(胸径、树高、密度、盖度、郁闭度)进行调查 ,取样时按 S 形布
点.模式 Ⅱ、Ⅲ由于采取小水平台状整地 ,进行了穴种植 ,故
按一定比例分别在穴内外取样 ,进行混合 ,以上取样点均为
10 个.
21213 分析方法 　微生物培养基和分离 :细菌 ,牛肉膏蛋白
胨琼脂平板表面涂布法 ;真菌 ,马丁氏 (Martin) 培养基平板
表面涂布法 ;放线菌 ,改良高氏 1 号合成培养基平板表面涂
布法. 硝化细菌 , Stephenson 培养基 MPN 法 ;亚硝化细菌 ,
MPN 法 ;固 N 细菌 ,阿西比 (Ashby) 无氮琼脂平板表面涂布
法 ;纤维素分解菌 ,表面涂布法 ;氨化细菌 ,蛋白胨琼脂表面
涂布法.
脲酶 ,苯酚钠比色法 ;蛋白酶 ,铜盐比色法 ;过氧化氢酶 ,
高锰酸钾滴定法 ;多酚氧化酶 ,碘量滴定法 ;磷酸酶 ,磷酸苯
二钠比色法 ;蔗糖酶 ,3 ,52二硝基水杨酸比色法 ;脱氢酶 ,比
色法.
土壤呼吸作用强度 :称取 20 g 新鲜土样于 500 ml 培养
瓶中 ,并将土壤均匀地平铺于底部 ,调节土壤含水量至田间
持水量的 60 %. 将一只 25 ml 小烧瓶放在培养瓶内的土壤
上 ,然后吸取 1 mol·L - 1的 NaOH 溶液 10 ml 放入其中 ,将培
养瓶加盖密封 ,隔 24 h 取出测定 CO2 释放的量. 土壤理化性
质分析参见文献 [8 ] .
21214 数据分析 　各退耕模式土壤肥力指标值按各样地取
平均值 ,土壤肥力综合指标值 ( IFI) 计算从土壤物理化学和
0821 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
生物学性质出发 ,选择具有代表性和对植物生长有主导性的
单项肥力指标[10 ,20 ] ,然后对选择指标采用 SAS8. 0 软件标准
化 ,并求出各肥力因子的相关矩阵 ,再利用 Genstat Rel5. 3
软件计算各肥力因子主成分贡献率和累计贡献率 ,以各主成
分特征贡献率为权重 ,加权计算各退耕模式的土壤肥力指标
值. 分析数据为 3 次分析数值的平均值.
3 　结果与分析
311 　不同退耕模式土壤微生物数量
喀斯特地区土壤遭到严重侵蚀后 ,土壤肥力严
重退化 ,但采取较为有效治理措施 (10 年后) ,土壤
肥力得到初步改善 ,这在土壤微生物数量上得到最
为明显的体现. 结果表明 (表 2) ,严重侵蚀地 (对照
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)土壤细菌、真菌和放线菌数量最低 ,其微
生物总数极低 (0131 ×105～0155 ×105 个·g - 1干
土) . 这与严重退化地的植被稀疏、有机质含量极低
相关. 经过退耕后 ,不同模式土壤细菌、真菌和放线
菌数量增加均较为明显 (表 2) . 土壤微生物数量高
低顺序是 :模式 Ⅳ> 模式 Ⅲ> 模式 Ⅱ> 模式 Ⅰ,模式
Ⅳ土壤微生物总数分别是模式 Ⅰ和其对照 Ⅳ的
2176 倍、41219 倍 ;模式 Ⅲ土壤细菌、真菌和放线菌
及微生物总数分别是相应对照 Ⅲ的 18010 倍、3115
倍和 1518 倍及 18417 倍. 经过治理后 ,土壤微生物
数量大幅度增加 ,这与治理后土壤中有机质和 p H
值增加有关. 由于土壤微生物积极参与土壤中物质
转化过程[3 ,6 ,7 ] ,其数量直接影响土壤供肥和保肥能
力.
　　由表 2 还可看出 ,不同退耕模式土壤氨化细菌、
硝化细菌数量增加明显 ,与对照相比 ,模式 ( Ⅰ、Ⅱ、
Ⅲ、Ⅳ)土壤氨化细菌数量增幅达 8819 %～9810 % ,
土壤硝化细菌数量增幅达 7318 %～8412 %. 土壤中
氨化细菌和硝化细菌直接参与分解土壤中有机态
N ,退耕后土壤中这两类土壤微生物数量增加 ,增强
了土壤的供 N 能力. 纤维素是组成森林枯枝凋落物
的主要成分 ,纤维素分解菌积极参与植物残体中纤
维素的分解[7 ] . 模式 Ⅳ土壤纤维素分解菌与模式 Ⅰ
和对照 Ⅳ相比分别增加了 4917 %和 8618 %(表 2) .
土壤纤维素分解菌数量增加 ,直接影响到植物残体
的转化速度 ,使土壤中难分解的植物残体积累量减
少. 土壤中自生固 N 作用是喀斯特森林土壤氮素的
重要来源之一[6 ] . 从表 2 可见 ,与对照相比 ,模式
( Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ) 土壤固 N 菌数量增幅达 73. 9 %～
8313 %.
由以上分析可见 ,喀斯特地区经退耕还林还草
后 ,土壤中易分解物质 (特别是 C、N 等) 的贮量提
高 ,参与 C、N 转化的氨化细菌、硝化细菌数量、固 N
菌数量明显增加 ;纤维素分解菌数量亦增加 ,更利于
分解土壤中的植物残体. 因此 ,随着退耕时间 (10
年)的推移 ,土壤环境愈来愈利于有益微生物繁殖和
活动 ,从而大大增强土壤中 C、N 营养元素的循环速
率和能量流动.
312 　不同退耕模式土壤酶活性和呼吸作用
土壤酶活性是土壤肥力的重要组成部分[2 ,3 ] .
研究酶活性强度将有助于了解土壤肥力状况和演
变 ,一般土壤有机残体分解强度差异可由土壤水解
酶活性强弱得到解释 ,而氧化还原酶活性则可用来
解释土壤中腐殖质再合成强度[17 ] . 分析结果表明
(表 3) ,侵蚀地 (对照 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ) 土壤各类酶活性和
土壤呼吸作用微弱 ,治理后土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白
酶活性均有明显加强 ,其中模式 Ⅳ以上各类酶活性
增加最为明显 ,其次为模式 Ⅲ,模式 Ⅰ最差. 模式 Ⅳ
的土壤脲酶、蔗糖酶和蛋白酶分别是其对照 Ⅳ的
510 倍、813 倍和 519 倍. 土壤蔗糖酶直接参与土壤
碳素循环 ,而蛋白酶则直接参与土壤中含 N 有机化
合物的转化. 严重退化地采取各种退耕模式后 ,以上
3 种水解酶活性明显增强 ,表明土壤中 C 和 N 营养
循环强度有较大程度提高 ,土壤肥力在不断恢复过
程中.
表 2 　不同退耕模式表层土壤微生物数量( number.g - 1soil)
Table 2 Amount of soil microbes in surface soil under different improving patterns
退耕模式
Improving
patterns
细 菌
Bacteria
( ×105)
真 菌
Fungi
( ×103)
放线菌
Actinomyces
( ×103)
总 数
Total
( ×105)
氨化细菌
Ammonifiers
( ×105)
硝化细菌
Nitrogen2fixing
bacteria( ×103)
纤维素分解菌
Cellulose decomposing
microbes( ×103)
固氮菌
Nitrogen2fixing
bacteria( ×103)
模式ⅠPattern Ⅰ 4714 6183 0164 4912 2187 0154 2815 0146
对照ⅠCKⅠ 0143 0141 0113 0155 0132 0113 616 0112
模式ⅡPattern Ⅱ 5016 12115 1197 5312 2164 0165 3017 0165
对照ⅡCKⅡ 0137 0136 0117 0131 0125 0117 513 0111
模式ⅢPattern Ⅲ 5914 14182 4110 6218 3105 0178 3811 0181
对照ⅢCKⅢ 0133 0147 0126 0134 0127 0120 618 0117
模式ⅣPattern Ⅳ 12315 9162 15215 13518 25137 1114 5617 1128
对照ⅣCKⅣ 0157 0140 0118 0137 0151 0118 715 0133
18217 期 　　　　　　　　龙 　健等 :西南喀斯特地区退耕还林 (草)模式对土壤肥力质量演变的影响 　　　　　　　　　　　
　　喀斯特地区土壤 P 普遍缺乏[9 ] ,往往成为林木
生长的限制因子 ,严重退化地 P 缺乏更为明显 ,而
土壤碱性磷酸酶酶促作用加速土壤有机磷的脱磷速
度 ,可提高 P 有效性[17 ] . 分析结果表明 (表 3) ,不同
治理措施土壤碱性磷酸酶活性提高较为明显 ,其中
模式 Ⅳ碱性磷酸酶活性是对照 Ⅰ的 511 倍 ,模式 Ⅲ
的是对照 Ⅲ的 311 倍 ,这对改善严重缺 P 的喀斯特
地区供 P 状况有积极意义. 从表 3 还可看出 ,采取不
同退耕措施后 ,过氧化氢酶和多酚氧化酶活性亦有
较大幅度的提高 ,如模式 Ⅳ过氧化氢酶和多酚氧化
酶活性分别是对照 Ⅱ的 616 倍和 519 倍 ,表明不同
退耕模式土壤氧化还原能力增强 ,从而有利于土壤
中某些有毒物质转化和土壤腐殖质形成.
表 3 　不同退耕模式土壤酶活性
Table 3 Enzymes activities in surface soil of different improving pat2
terns
退耕模式
Improving
patterns
A B C D E F G
模式 ⅠPattern Ⅰ 21953 1164 321617 11024 0135 3197 01089
对照 ⅠCKⅠ 11517 0183 151542 01321 0110 1105 01023
模式 ⅡPattern Ⅱ 31412 1187 301626 01986 0147 4128 01132
对照 ⅡCKⅡ 21263 0190 181851 01257 0111 1113 01024
模式 ⅢPattern Ⅲ 31828 2121 381216 11158 0153 5142 01175
对照 ⅢCKⅢ 11211 1105 211323 01377 0115 1120 01021
模式 ⅣPattern Ⅳ 71627 8154 731675 11625 0173 6171 01473
对照 ⅣCKⅣ 11520 1103 121538 01365 0116 1125 01025
A :脲酶 Urease (NH32N mg·g - 1) ;B :蔗糖酶 Sucrase (mg·g - 1) ; C :蛋白酶 Pro2
teinase (NH22N mg·100 g - 1 ) ; D :碱性磷酸酶 Phosphatase (phenol mg·100
g - 1) ; E :过氧化氢酶 Peroxidase (0. 1 mol·L - 1 KMnO4 ml·g - 1) ; F :多酚氧化
酶 Polyphenol oxidase (0101 mol·L - 1 I2ml·g - 1) ; G:土壤呼吸作用强度 Respi2
ration (mg CO2·20 g - 1·24 h - 1) .
　　土壤呼吸主要是由于土壤微生物、植物根系活
动及土壤动物活动来进行的[19 ,22 ] . 从表 3 可见 ,治
理后土壤呼吸作用强度均有明显增强 ,其中模式 Ⅳ
呼吸作用强度最大 ,其次为模式 Ⅲ,模式 Ⅰ最小. 模
式 Ⅳ土壤呼吸作用强度是其对照 Ⅳ的 1819 倍 ,模式
Ⅲ是对照 Ⅲ的 813 倍. 从以上分析可以看出 ,严重退
化喀斯特地区采取有效退耕措施后 ,土壤酶活性和
土壤呼吸作用强度明显提高 ,氧化代谢能力得到一
定程度改善.
313 　不同退耕模式土壤化学性质
喀斯特地区严重退化地 (对照 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)土层裸
露 ,土壤有机质、全 N 和全 P 含量均较低 ,速效养分
含量更是贫乏 (表 4) ,立地条件严重恶化 ,侵蚀地寸
草不生 (土地石漠化) ,土壤抗侵蚀性能很差 ,生境处
于恶性循环阶段 ,土壤质量日趋下降 ,单纯采取生物
措施进行治理相当困难. 分析结果表明 (表 4) ,采用
不同退耕措施 10 年后 ,林地土壤有机质、全 N、全 P
含量均有明显增加 ,其中模式 Ⅳ的土壤有机质、全 N
和全 P 含量分别是对照 Ⅰ的 611 倍、612 倍和 718
倍 ,模式 Ⅲ的土壤有机质、全 N 和全 P 含量分别是
对照的 Ⅲ的 511 倍、510 倍和 317 倍 ;土壤速效养分
亦有明显增加 ,其中模式 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ土壤速效 N 含量
分别是相应对照的 213 倍、3. 0 倍和 311 倍 ,土壤速
效 P 和 K亦有此趋势 (表 4) ,表明采用不同退耕模
式后 ,土壤营养元素供应容量和供应强度有一定程
度的改善. 从表 4 可见 ,退耕后土壤阳离子交换量均
有不同程度提高 ,其中模式 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ土壤阳离子交
换量分别是相应对照的 115 倍、117 倍和 212 倍 ,模
式Ⅳ的则是模式 Ⅰ的 114 倍 ,说明采用不同退耕措
施后 ,土壤保肥性能得到一定的改善.
　　土壤腐殖质化度 (胡敏酸总量/ 土壤全 C 量) 是
衡量土壤腐殖质品质优劣的标志之一[21 ] . 从表 4 可
见 ,对照地土壤胡敏酸含量极少 (痕量) ,经过治理
后 ,腐殖化度均有一定程度的提高 (表 4) ,其大小顺
序为模式 Ⅳ> 模式 Ⅲ> 模式 Ⅱ> 模式 Ⅰ> 对照 Ⅰ、
Ⅱ、Ⅲ,治理后土壤 HA/ FA 比值亦变大 ,说明治理
后 ,提高了土壤腐殖质品质.
314 　不同退耕模式土壤物理性质
土壤颗粒组成是构成土壤结构体的基本单元 ,
并与成土母质及其理化性状和侵蚀强度密切相
关[17 ] .分析结果表明 (表 5) ,喀斯特严重退化地 (对
照 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ) 土壤具有典型的粗骨性土壤特征 ,
表 4 　不同退耕模式表层土壤化学性质
Table 4 Chemical properties of surface soils under different improving patterns
退耕模式
Improving
patterns
p H
(1∶215) 有机质O. M
(g·kg - 1)
全 N
Total N
(g·kg - 1)
全 P
Total P
(g·kg - 1)
速效 N
Available N
(mg·kg - 1)
速效 P
Available P
(mg·kg - 1)
速效 K
Available K
(mg·kg - 1)
CEC
(cmol·
kg - 1)
腐殖质组成(g·kg - 1占土壤总有机碳量)
Humic composition(g·kg - 1 in total O.C.)
HA FA HA/ FA
模式ⅠPattern Ⅰ 7142 44172 4102 01188 13215 217 7215 19125 3312 28512 111
对照ⅠCKⅠ 7116 12138 1121 01045 5812 110 5813 13124 011 31113 010
模式ⅡPattern Ⅱ 6190 54157 5153 01202 14313 318 6311 21128 5514 42517 113
对照ⅡCKⅡ 7139 16131 1127 01078 4716 114 5512 12152 011 37016 010
模式ⅢPattern Ⅲ 7120 68135 6110 01284 26518 418 7111 25145 5217 36210 114
对照ⅢCKⅢ 7102 13144 1122 01077 8512 117 4715 11174 011 30915 010
模式ⅣPattern Ⅳ 7126 75158 7156 01350 27617 515 10910 27136 9112 24113 412
对照ⅣCKⅣ 7105 15142 1129 01067 9218 116 8713 15190 011 32318 010
2821 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　16 卷
< 01001 mm 粘粒含量很少 ,0105～01001 mm 粉粒
含量较高 ,细土部分的砂粒含量次于粉粒含量 ,高于
粘粒含量 ,说明土壤矿质胶体缺乏 ,土壤颗粒粗大紧
实 ,影响土壤团粒结构的形成. 经过 10 年治理后 ,退
耕模式 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ的土壤颗粒组成更加趋近于合
理 ,增加土壤通透性能 ,改善土壤物理性质.
表 5 　不同退耕模式表层土壤物理性质
Table 5 Physical properties of surface soils under different improving
patterns
退耕模式
Improving
patterns
颗粒组成
Particle size
distribution( %)
1～0105
mm
0105～01001
mm
<01001
mm
水稳性团聚体含量
Content of water stable
aggregates( %)
>5 mm >2 mm >0125 mm 团聚体破坏率Percent ofaggregatedestruction
( %)
模式 ⅠPattern Ⅰ 32165 54125 13110 1615 3314 7517 1313
对照 ⅠCKⅠ 43145 49139 7116 413 1315 5915 3217
模式 ⅡPattern Ⅱ 27144 54117 18139 2115 3516 7813 1216
对照 ⅡCKⅡ 40124 50122 9154 816 1112 6915 2014
模式 ⅢPattern Ⅲ 32121 53164 14115 2718 5614 7412 1113
对照 ⅢCKⅢ 41143 50104 8153 1413 4511 7016 2412
模式 ⅣPattern Ⅳ 30116 52149 17135 1716 4518 7713 814
对照 ⅣCKⅣ 39123 50145 10132 1213 4317 7210 1617
　　由表 5 还可看出 ,模式 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ各级水稳性
团聚体含量较高 ,大小团聚体所占比例较为适宜 ,其
中以 > 2 mm 团聚体占的比例最高 ,土壤结构性好 ;
而对照 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ各级水稳性团聚体含量较低 ,大小
团聚体的分配不合理 ,以 > 0125 mm 团聚体所占比
例最大 ,且团聚体从大到小所占比例逐渐增加的趋
势 ,土壤结构性差 ,部分样品中全部是 > 0125 mm
的水稳性团聚体 ,而较大团聚体遇水后几乎完全分
散. 这证明土壤正在砂化 (土地石质荒漠化) ,因为这
类土壤中 > 0125 mm 水稳性结构体有很大一部分
是由颗粒组成中的粗砂粒构成的. 土壤水稳性团聚
体数量表现为模式 Ⅳ> 模式 Ⅲ> 模式 Ⅱ> 模式 Ⅰ>
对照 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ,表明喀斯特地区退耕还林还草措施
明显提高了水稳性团聚体含量 ,增强土壤抗蚀性和
蓄水性 ,退耕后团聚体可在一定程度上得到恢复.
315 　不同退耕模式下土壤肥力质量综合评价
根据土壤肥力质量指标与植被生长因子密切相
关和对生态系统组成、物质和能量流动变化 ,以及管
理措施有较强敏感性原则[4 ] ,从土壤物理、化学和
生物学性质角度 ,选取土壤肥力综合评价指标 ,运用
因子分析 ,以各主成分特征贡献率为权重 ,加权计算
各立地土壤肥力综合指标值[10 ,20 ] .
　　从图 1 可以看出 ,不同退耕还林 (草) 模式土壤
IFI不一样. 模式 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ土壤 IFI 为 01524、
01674、01706、01905 , 分别是相应对照的 1510、
1410、1318、1411 倍. 可见 ,退耕后土壤肥力逐渐提
高 ,这是由于随着时间的推移 ,林 (草) 生长速度加
快 ,光照、土壤水分条件得到一定程度改善 ,凋落物
量增加 ,土壤养分逐渐积累. 同时 ,土壤酶活性和微
生物数量得到不同程度的恢复 ,有利于分解枯枝落
叶的真菌数量增加 ,导致凋落物分解速率加快. 而喀
斯特严重退化地 (对照 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)植被稀少 ,水土
流失严重 ,生态条件恶劣 ,生物与土壤间物质和能量
的交换能力减弱 ,自肥能力低 ,土壤肥力耗损十分严
重 ,故土壤肥力 IFI 值下降显著 (分别为 01035、
01048、01051、01064) .
图 1 　土壤综合肥力指标值 ( IFI)
Fig. 1 Soil intergrated fertility index ( IFI) .
A :模式ⅠPattern Ⅰ;B :对照ⅠCK Ⅰ;C :模式ⅡPattern Ⅱ;D :对照
ⅡCK Ⅱ; E :模式ⅢPattern Ⅲ; F :对照 ⅢCK Ⅲ; G:模式 Ⅳ Pattern
Ⅳ; H :对照ⅣCK Ⅳ.
4 　结 　　语
　　喀斯特区土壤侵蚀严重 ,表层土壤侵蚀殆尽 ,生
态系统急剧恶化 ,土壤肥力质量极差 ,植被自然恢复
相当困难 ,土壤处于逆向演替过程中 ,生态系统极为
脆弱. 采用不同退耕模式后土壤微生物数量、土壤酶
活性、土壤理化性质都获得明显改善. 采用工程措施
和生物措施相结合的方法对严重退化喀斯特生态系
统进行治理过程中 ,单纯种植牧草 ,其早期生长较
好 ,但基肥耗尽后 ,牧草难以继续生长. 采用较大规
模工程措施种植板栗或在马尾松林下套种胡枝子及
紫穗槐 ,林地土壤肥力恢复和林木生长较快 ,土壤生
态系统朝着良性循环方向发展. 而在离集镇 ,人为干
扰少的区域 ,采取封山育林 ,土壤肥力质量可得到明
显恢复. 因此 ,要根据土壤退化状况 ,采取工程和生
物措施结合 ,乔、灌、草一齐上 ,或封山育林 ,增加土
地覆盖率 ,促进植物生长 ,使喀斯特区生态环境进入
良性循环.
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作者简介 　龙 　健 ,男 ,1974 年生 ,博士 ,教授. 主要从事土
壤生态与土壤环境方向研究 ,发表论文 30 余篇 ,参编专著 1
部. E2mail :longjian22 @163. com
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