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刺槐能源林以收获生物质能源为经营目标。短轮伐期、高生物质量的产出对能源林林地土壤肥力的消耗是能源林培育与经营面临的重要问题,为验证刺槐能源林对土壤地力衰退的影响,论文以河南洛宁吕村林场培育的刺槐能源林为研究对象,选取未平茬利用的22年生的第一代林(D1),经过首次平茬利用后由根桩萌生形成的第二代林(D2)和由第二代林再次平茬后萌生形成的第三代林(D3)为试验监测林分,在试验林地内采用定期定点挖取土壤剖面,室内测定土壤理化性质指标和土壤微生物成分等为基础评价各代刺槐能源林土壤肥力变化特征,以期为刺槐能源林的培育与经营提供理论指导。研究取得的结论如下: (1)刺槐能源林可以改善土壤物理性质。刺槐能源林林地土壤容重、土壤孔隙性、土壤水分指标表现的物理性状总体表现为刺槐林改良土壤质地和结构,使土壤更加疏松、通气和水分效果更加显著。相同土层深度下,土壤容重表现为表层土壤容重CK>D2>D1>D3,在0-20 cm处,D1比荒地低6.6%,D2比荒地低3.3%,,D3比荒地低9.9%。在20-40 cm处,D1比荒地低5.2%,D2比荒地高3.2%,,D3比荒地低7.8%。在40-60 cm处,D1比荒地低3.1%,D2比荒地高6.2%,,D3比荒地低9.9%。土壤孔隙性表现为相同土层深度,在0-20 cm处,D1比荒地高8.7%,D2比荒地高4.3%,,D3比荒地高13.1%。在20-40 cm处,D1比荒地高7.1%,D2比荒地低4.4%,,D3比荒地高10.7%。在40-60 cm处,D1比荒地高4.7%,D2比荒地低0.9%,,D3比荒地高15.3%。土壤水分表现为相同土层深度下,在0-20 cm处,D1比荒地高26.6%,D2比荒地高26.0%,,D3比荒地高29.5%。在20-40 cm处,D1比荒地高40.7%,D2比荒地高31.5%,,D3比荒地高28.9%。在40-60 cm处,D2比荒地高36.7%,,D3比荒地高32.0%。距树干不同距离时,刺槐林能改善土壤物理性质,各代刺槐林之间差异不显著。 (2)土壤化学性质方面,在土层深度与距树干不同距离上均表现出刺槐林能改善土壤化学性质。刺槐林地与荒地土壤pH差异不显著,均呈现弱酸性。相同土层深度下,土壤有机质,全氮,速效氮呈现D3>D2>D1>CK,差异显著。土壤有机质表现为在0-20 cm处,D1比荒地高11.4%,D2比荒地高57.6%,,D3比荒地高71.5%。在20-40 cm处,D1比荒地高25.1%,D2比荒地高66.5%,,D3比荒地高91.2%。在40-60 cm处,D1比荒地高332%,,D2比荒地高72.5%,D3比荒地高96.5%。全氮含量表现为在0-20 cm处,D1比荒地高2.1%,D2比荒地高54.2%,,D3比荒地高70.8%。在20-40 cm处,D1比荒地高25.6%,D2比荒地高71,8%,,D3比荒地高94.9%。在40-60 cm处,D1比荒地高34.3%,,D2比荒地高74.3%,D3比荒地高97.1%。速效氮表现为在0-20 cm处,D1比荒地高13.5%,D2比荒地高54.7%,,D3比荒地高58.7%。在20-40 cm处,D1比荒地高28.2%,D2比荒地高70.7%,,D3比荒地高94.8%。在40-60 cm处,D1比荒地高35.6%,,D2比荒地高74.2%,D3比荒地高98.6%。土壤磷含量变异系数比较大,相同深度下,全磷,速效磷含量变化空间分布有所不同。全磷表现为在0-20 cm处,D1比荒地高2.1%,D2比荒地高54.2%,,D3比荒地高70.8%。在20-40 cm处,D1比荒地高25.6%,D2比荒地高71.8%,,D3比荒地高94.9%。在40-60 cm处,D1比荒地高34.3%,,D2比荒地高74.3%,D3比荒地高97.1%。速效磷表现为在0-20 cm处,D1比荒地高16.0%,D2比荒地高59.4%,,D3比荒地高69.8%。在20-40 cm处,D1比荒地低32.6%,D2比荒地高4.1%,,D3比荒地高55.4%。在40-60 cm处,D1比荒地高23.1%,,D2比荒地高17.9%,D3比荒地高71.8%。速效钾表现为在0-20 cm处,D1比荒地高25.7%,D2比荒地高82.2%,,D3比荒地高43.6%。在20-40 cm处,D1比荒地高11.9%,D2比荒地高59.8%,,D3比荒地高41.5%。在40-60 cm处,D1比荒地高11.9%,,D2比荒地高57.2%,D3比荒地高33.8%。树木对土壤养分具有“表聚效应”,土壤表层与深层土壤差异显著,有机质、速效氮、全氮、全磷、速效磷和速效钾等养分含量指标随土壤深度增加而不断降低。 (3)土壤生物学性质方面,微生物PLFA总含量呈现D3>D2>D1>CK,不同分子标记的微生物也呈现出了不同的规律性,土壤微生物PLFA含量在不同林地均有明显的垂直分布规律。研究发现,随着土壤深度的增加,微生物含量呈下降趋势,土壤表层集中了大量的土壤微生物,表层土壤向中层土壤下降趋势明显。土壤微生物多样性呈现D3>D2>D1>CK,均匀度更高。 (4)综合分析各代刺槐能源林林地土壤的理化性状和微生物特征,可以得出刺槐能源林可以提高土壤肥力,为刺槐的多代连作可持续经营,改善地力衰退现象的研究提供了有效的技术支持和理论指导。