農(nóng)田防護林作為一種再生資源性林種，可以降低風(fēng)速、控制土壤侵蝕、塑造農(nóng)田景觀、創(chuàng)建生物棲息環(huán)境，對保護農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)以及維護農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡具有重要意義［1］。目前，中國已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大的林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)國家［2］，其中包括著名的“三北”防護林和長江中上游防護林建設(shè)。川中丘陵區(qū)為典型淺狀丘陵地貌，該區(qū)的防護林是長江中上游防護林的組成部分，主要以柏木(Cupressusfunebris)為主體。已有研究表明，防護林對風(fēng)沙的控制作用顯著，并且能改善農(nóng)田微環(huán)境［3］。目前，國內(nèi)對防護林研究的主要目的已經(jīng)從防風(fēng)固沙轉(zhuǎn)變?yōu)楦牧纪寥篮透纳妻r(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)［2，4］。防護林在增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)效益的同時，也具有一定的脅迫作用［5－6］。由于受土壤生物生命活動和人類生產(chǎn)活動的影響，土壤有機碳(SOC)數(shù)量處于不斷變化中，是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最活躍的部分之一［7］。目前關(guān)于防護林的研究多集中在干旱和沿海地區(qū)，討論重點集中在防護林建設(shè)、防護效應(yīng)及其對小氣候的影響等方面［8－9］，對于林下農(nóng)田土壤有機碳的研究相對較少。筆者就川中丘陵區(qū)典型農(nóng)田土壤有機碳及其分布特征進行研究，探討柏木防護林對農(nóng)田土壤有機碳的影響，為川中丘陵區(qū)農(nóng)田邊坡防護林的建設(shè)和改造提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于四川盆地中北部的鹽亭縣(北緯30°58'31″～31°29'40″，東經(jīng)105°12'17″～105°43'20″)。該縣地貌以丘陵和低山為主，海拔400～600m，氣候類型屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫17.3℃，極端最高氣溫40℃，極端最低氣溫－5.1℃，多年平均降水量825.5mm。土壤以紫色土和水稻土為主，分別占全縣耕地面積的72.8%和23.26%［10］。農(nóng)作物以水稻、玉米、小麥和油菜為主，其中旱地多實行油菜－玉米輪作。鹽亭縣于1970年代大規(guī)模滅荒造林，并采用初植密度6000～12000株•hm－2的高密度方式，以解決用材燒柴問題。最初營造的林分為榿柏混交林，后期由于各種環(huán)境因素和柏木生長的絕對優(yōu)勢，混交樹種中榿木大部分死亡，全縣90%以上為純柏木林。

1.2試驗設(shè)計

在鹽亭縣林山鄉(xiāng)金線村小流域內(nèi)選擇有柏木防護林和無柏木防護林的旱地為試驗樣地，在2種樣地中同時選擇2種不同種植制度(油菜－玉米輪作和玉米單作)進行區(qū)組配對試驗，共計4種處理:有邊坡防護林的油菜－玉米地(A)、有邊坡防護林的玉米地(B)、無邊坡防護林的油菜-玉米地(C)和無邊坡防護林的玉米地(D)。樣地采用同樣的施肥制度，即在每年春季種植時施肥，施肥量折合為N150.0kg•hm－2，P2O590.0kg•hm－2，K2O54.1kg•hm－2，前茬留田。農(nóng)田土壤平均pH值8.83，全氮0.62g•kg－1，全磷0.64g•kg－1，全鉀18.42g•kg－1，堿解氮42.29mg•kg－1，有效磷4.16mg•kg－1，速效鉀71.39mg•kg－1。于2011年4月20日，在樣地A和B中，從防護林到農(nóng)田中央0、2和5m處進行樣點布設(shè);在樣地C和D中，從農(nóng)田邊緣到農(nóng)田中央0、2和5m處進行樣點布設(shè)。每塊樣地不同距離樣點設(shè)3個重復(fù)，每個樣點分別采集0～10和＞10～20cm深度土樣。2011年9月20日再次以同樣的方式采集土樣，此時樣地A和C在油菜收獲后改種玉米，樣地B和D進行玉米留茬。對所采集的土壤樣品分別測定有機碳和微生物量碳(Cmic)含量。土壤有機碳含量采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法)測定［11］，微生物量碳含量采用熏蒸提取(容量分析法)測定［12］。

1.3數(shù)據(jù)處理

采用單因素方差分析(ANOVA)對不同處理、不同距離樣點土壤有機碳和微生物量碳含量進行比較，采用多因素方差分析比較防護林和輪作措施對土壤有機碳和微生物量碳含量的影響。所有數(shù)據(jù)采用SPSS13.0軟件處理，采用Excel2003軟件作圖。

2結(jié)果與分析

2．1土壤有機碳含量的分布特征

圖1為2011年4月20日4種樣地土壤有機碳含量的分布情況。從圖1可以看出，樣地A和B土壤有機碳含量高于樣地C和D。土壤有機碳含量的垂直變化明顯，總體上0～10cm土層有機碳含量高于＞10～20cm土層。水平方向上，輪作之前(4月20日)，樣地A和B土壤表層(0～10cm)有機碳含量隨著與防護林距離的縮短而減小，距柏木防護林0m處土壤有機碳含量顯著低于5m處(P＜0.05)。對于＞10～20cm土層而言，與防護林不同距離土壤有機碳含量無顯著差異(P＞0.05)。對于沒有邊坡防護林的樣地C和D，水平方向上土壤有機碳含量變化趨勢不明顯，除樣地C＞10～20cm土層以外，與農(nóng)田邊緣不同距離處土壤有機碳含量差異均未達顯著水平(P＞0.05)。由圖2可見，樣地A和B土壤有機碳含量隨著與柏木防護林距離縮短而減少，距防護林5m處0～10cm土層有機碳含量分別為9.85和9.46g•kg－1，顯著高于0和2m處;距防護林0m處＞10～20cm土層有機碳含量顯著低于5m處(P＜0.05)。樣地C和D中，與農(nóng)田邊緣不同距離處土壤有機碳含量差異均未達顯著水平(P＞0.05)。總體來看，邊坡防護林對農(nóng)田土壤有機碳含量的水平分布具有顯著影響。

2．2土壤微生物量碳含量的分布特征

圖3為4月20日不同處理樣地土壤微生物量碳含量的分布情況。從圖3可以看出，樣地A和B中，0～10cm土層微生物量碳含量隨著與柏木防護林距離的縮短而減小，距防護林5m處土壤微生物量碳含量顯著高于0和2m處(P＜0.05);但對于＞10～20cm土層，與防護林不同距離處土壤微生物量碳含量無顯著差異(P＞0.05)。說明邊坡防護林對表層土壤微生物量碳含量的影響較大。無防護林的樣地C和D中，與農(nóng)田邊緣不同距離處土壤有機碳含量差異均未達顯著水平(P＞0.05)。由圖4可見，9月20日，由于土壤溫度等因素的影響，各樣地土壤微生物量碳含量均有不同程度增加。總體來看，樣地A和B土壤微生物量碳含量高于樣地C和D。樣地A和B中，0～10和＞10～20cm土層微生物量碳含量總體表現(xiàn)為隨與邊坡防護林距離縮短而降低，距防護林5m處土壤微生物量碳含量顯著高于0m處(P＜0.05)。樣地C和D中，與農(nóng)田邊緣不同距離處土壤有機碳含量差異均未達顯著水平(P＞0.05)。