植被对土壤的影响表现在植物根系对土壤的挤压、穿插和分割作用；死亡根系和枯枝落叶产生的有机质及根际分泌物对土壤性质的影响等方面(牛西午等，2003；吴彦等，1997；Amiotti et al., 2000; Dan et al., 1999)。柠条是锦鸡儿属(Caragana)植物栽培种的通称，为豆科灌木类植物，分布于黄土高原、河西走廊等地，具有强大的防风固沙和保持水土能力，同时又是优质的灌木饲料植物资源，具有较高的生态经济价值，是我国北方农牧交错带具有极大推广应用价值的灌木树种(牛西午，2003; Su et al., 2003)。对黄土丘陵区柠条林改良士壤性质的研究结果不尽相同，牛西午等(2003)研究认为当柠条林生长到一定树龄后，就会出现部分营养元素的亏缺。刘增文等(1997)研究认为，柠条林地土壤养分状况与生长年限关系不大。王生芳等(1998)研究认为，4龄以下柠条林地为消耗性土壤。许多学者就黄土丘陵区不同植被类型和覆盖度减少水士流失，改良土壤性质，增强土壤抗蚀性和抗冲性，提高土地生产潜力方面进行了研究(李香兰，1992；王国梁等，2002；刘国彬，1997；侯扶江等，2002；胡斌等，2002；常庆瑞等，1999；薛泉宏，1995；李瑞雪，1995)。本文以宁夏固原的黄土高原综合治理上黄试验示范区为例，研究不同林龄灌木林(柠条)对士壤质量的影响，以阐明其改良土壤的效益，为我国柠条的大面积种植和利用提供科学依据。

1 研究区概况

该项研究在中国科学院、水利部水土保持研究所上黄生态试验站(宁夏固原)进行。该站位于黄土高原中部的黄土丘陵半干旱区(106°26′—106°30′E，35°59′—36°02′N)。年均降水量420 mm，年均气温7 ℃，干燥度1.55~2.0，属半干旱中温带向暖温带过渡季风气候，无霜期152 d。试区沟坡地占90%，平缓台地仅占8%，且51%的土地坡度在15~20°之间，总土地面积7.6 km²。土壤为黄绵土，植被为森林草原。

上黄试验区从1982年建点开始，进行了土地利用结构优化模式的设计与实施，已经有20年的历史。“六五”期间大力种草种树，1987年人工草地面积达到135 hm²。“七五”后期由于气候干旱，加之社会经济等复杂原因，人工草地衰败后，未能恢复，但53.3 hm²人工灌木林已旺盛生长起来，成为稳定的放牧基地。“八五”期间新造柠条灌木林66.7 hm²，使林草覆盖率达5 8.18%。

2 材料与方法 2.1 试验地概况

自“六五”期间—“八五”初，上黄试验区对治理范围内的各种土地类型(牧荒坡)进行了全面的规划，分别于1984和1994年栽植以柠条(Caragana korshinskii)、沙棘(Hippophae rhamnoides)、山桃(Prunus daridiana)为主的灌木“三料”林(吴钦孝等，1989；程积民等，1995)。本试验地位于站内油坊峁东坡中部、立地条件相对一致的18和8年生2个林龄柠条林，面积分别约为100 hm²和80 hm²。坡度为15~23°，海拔约1 650 m，造林前为荒坡地，土壤性质相对一致。柠条林丛距为1.2 m，隔坡为4 m。18年生试验柠条林平均冠幅105.9 cm×89.2 cm，高108.3 cm，地径12.16 mm, 分枝数34个，鲜质量1.04 kg。8年生柠条林平均冠幅98.1 cm×86.3 cm，高98.8 cm，地径10.22 mm，分枝数28个，鲜质量1.02 kg。林下草本植物有长芒草(Stipa bungeana)、阿尔太狗哇花(Aster altaicus)、茭蒿(Artemisia giraldii)、百里香(Thymus mongolicus)等。

2.2 样品采集与分析方法

本研究选取坡度、坡向等条件相对一致的成年(18年生)和幼年(8年生)柠条林，于2002年8月在研究区采集土壤样品。在18和8年生柠条林地，分别选取3丛能够代表柠条林生长状况的植株，在每丛植株冠层下，按照离根系远近环形多点采集混合样品。由于相邻的土地类型主要为坡耕地，而且坡耕地土壤性质相对稳定，因此同时采集耕地土样作为对照。表 1所列数据是平均值与3个重复的标准差。

土壤理化性质及酶活性参考标准方法进行(吴松荫，1986；南京农业大学，1985；中国科学院南京土壤研究所，1981)。有机质：重铬酸钾法；碱解氮：扩散吸收法；速效磷：碳酸氢钠法；速效钾：火焰光度法；全氮：硒粉-硫酸铜消化法；全磷：钼锑抗比色法；阳离子交换量：EDTA-铵盐快速法；pH值：水土比1:1电极法测定；团聚体及微团聚体：用比重计法测定质地与微团聚体，用改进的Yoder法测定水稳性团聚体；脲酶活性：比色法，用N H₄-N mg·kg^-1(38 ℃，3 h)表示; 蔗糖酶活性：比色法，以葡萄糖mg·kg^-1 (37℃，24 h)表示；碱性磷酸酶活性：磷酸苯二钠比色法，以P₂O₅ mg·kg^-1(37℃，24 h)表示；过氧化氢酶活性：滴定法，以0.1 N KMnO₄ mL·g^-1土的滴定量表示。样品分析中化学和物理性质重复2次，土壤酶活性重复3次。

3 结果与分析 3.1 土壤物理性质改良作用

土壤机械组成在土壤形成和其农业利用中具有重要意义，土地退化的重要标志之一就是土壤质地砂粒化，改良和培肥土壤的主要内容也是改变土壤质地(常庆瑞等，1999)。由表 1可知：供试土壤的粘粒含量18年生林地>8年生林地>对照耕地，其中0~20 cm土层18年生林地较8年生林地高62.34 g·kg^-1，20~40 cm土层差别不大。粉粒含量18年生林地略低于8年生林地，0~20 cm土层两者相差55.34 g·kg^-1，20~40 cm土层两者相差0.33 g·kg^-1；且林地均高于耕地。砂粒则相反，18年生林地 < 8年生林地 < 对照耕地，8年生林地高出18年生林地14.33 g·kg^-1。表明植被的生长发育稳定了成土环境，有利于粘粒的形成和聚集。

土壤结构性能是评价土壤质量高低和诊断土地退化程度的重要指标之一，它主要通过团聚体和微团粒组成来反映。不同林龄下土壤结构性能如表 2、3。大于0.25 mm水稳性团聚体数量18年生林地>8年生林地>对照耕地，其中0~20 cm土层18年生林地较8年生林地高31.4 g·kg^-1，20~40 cm土层高2.3 g·kg^-1；水稳性团聚体增加的主要部分是5 mm以上的大粒径团聚体，各层分别增加73.0和18.3 g·kg^-1，占总增加量的67.4%和59.0%。表层0~20 cm大于0.25 mm团粒含量18年生林地和8年生林地较耕地分别增加了4.6%和14.1%，可见植被恢复前期对团聚体改良效果显著。随林龄增加，改良土壤相对效益降低。将 < 0.001 mm的微团粒与粘粒相比较，可发现林地土壤在水中的稳定性明显好于坡耕地，分散系数18年生林地 < 8年生林地 < 对照耕地，表明植被生长提高了土壤抗侵蚀能力，土壤抗蚀性和抗冲性有所增强。

3.2 土壤化学性质改良作用

柠条作为豆科灌木，根部大量的根瘤菌可以固定空气中的游离态氮，增加土壤含氮量，加之柠条枝叶茂盛，枯落物多，可以增加土壤有机质和全氮，起到培肥地力的作用(牛西午等，2003)。由表 4可见，18年生林地有机质及其他土壤养分含量较8年生林地有不同程度的增加。土壤有机质、速效氮、速效钾含量均为18年生林地>8年生林地>对照耕地，18年生林地与8年生林地相比，0~20 cm土层增加量分别是1.6 g·kg^-1，5.4 mg·kg^-1和11.53 mg·kg^-1，分别增加了13.79%、17.91%、11.82%；而20~24 cm土层仅分别增加有机物质0.1 g·kg^-1，速效氮13.5 mg·kg^-1，速效钾21.1 mg·kg^-1，增加了1.15%、48.91%和37.81%。速效磷含量在0~20 cm和20~40 cm都相差不大，pH、密度18年生林地 < 8年生林地 < 对照耕地，其中0~20 cm土层密度18年生林地比8年生林地降低更多，差值分别是50和10 kg·m^-3；20~40 mm土层18年生林地比8年生林地分别下降10和60 kg·m^-3。

土壤酶是土壤肥力高低的重要标志之一，在促进土壤有机质和某些矿质化合物转化，特别是在碳、氮、磷等重要营养元素的生物学循环中有重要作用(胡斌等，2002)。由表 5可以看出，18年生林地与8年生林地较耕地来讲，土壤酶活性有不同程度的增加，脲酶、蔗糖酶活性表现为18年生林地>8年生林地>耕地，中性磷酸酶活性表现为幼年林地>成年林地>耕地，过氧化氢酶活性则表现为在不同林龄与耕地之间差别不大的现象。其中脲酶活性成年林较幼年林地表层增加了8.3 mg·kg^-1，表下层则增加了20.4 mg·kg^-1。蔗糖酶活性成年林地表层几乎是耕地表层的2倍。可见植被恢复对土壤脲酶、蔗糖酶活性有明显的促进作用，对中性磷酸酶与过氧化氢酶活性的影响则较小。

4 结论与讨论

柠条是干旱半干旱黄土丘陵区的主要灌木树种，其根系属轴根型分蘖类型，有很强的穿透力，根系生长过程中疏松了土壤，物理条件得到改善，更有利于柠条的生长(牛西午等，2003)。黄土丘陵区土壤贫瘠，养分有效性差，柠条却能旺盛生长，其机理初步判定是由于根系分泌的有机酸降低了根际pH，活化了根际土壤难溶性养分，提高了养分有效性，加之根系极其发达，保证了柠条即使在贫瘠的土壤也能旺盛生长，表现出极强的生态适宜性。柠条林可明显提高土壤中有机质、速效氮和速效钾的含量。土壤有机质、速效氮、速效钾含量18年生林地较8年生林地0~ 20 cm土层分别增加了13.79%、17.91%、11.82%。速效磷含量在0~20 cm和20~40 cm都相差不大，pH、密度18年生林地 < 8年生林地 < 对照耕地。18年生林地与8年生林地土壤脲酶、蔗糖酶活性有不同程度的增加，对中性磷酸酶与过氧化氢酶活性的影响则较小。粘粒含量0~20 cm土层18年生林地较8年生林地高62.34 g·kg^-1，20~40 cm土层18年生林地与8年生林地差别不大，表明柠条林的生长发育稳定了成土环境，有利于粘粒的形成和聚集。表层0~20 cm大于0.25 mm的团粒含量成年林地和8年生林地较耕地分别增加了4.6%和14.1%，分散系数18年生林地 < 8年生林地 < 对照耕地，说明植被恢复前期对团聚体改良效果显著。