2.2 林木枝条对宁夏沙化土壤养分特性及作物生长的影响

2.2.1材料与方法

2.2.1.1试验设计

试验设计在2.1试验方案的基础上进行，并在2.1试验后进行，供试材料与处理及试验地点亦同2.1。

本试验仍采用PVC管制成的容器进行上述土壤的培养。试验在四周透风、顶部由白色塑料遮盖的试验棚中进行。试验分为2个阶段，第1阶段：2014年4月初—10月底，供试土壤试验环境同2.1，即试验时模拟土壤自然环境，先将内径为15 cm的外桶埋入20 cm深度的沙土中，然后装有供试土壤的内径为10 cm的内桶置于其中。试验初期，每个PVC桶施4 g尿素（CO（NH2）2）、2 g磷酸二氢钾（KH2PO4）。试验期间，所有PVC桶每10 d浇水相当于10 mm降雨量，浇水总量相当于当地该时期的降雨量，且为防止浇水造成土壤盐分的积累，所浇水为蒸馏水。此阶段培养土壤7个月以降低C∶N比，为后期植物的正常生长提供有利条件。第2阶段：10月后，由于气温的降低，所有PVC桶移至温室，同时为缩短试验的周期，每个PVC桶选择种植8粒春小麦（Triticum aestivum）种子。同时，PVC桶浇水量改为所有处理按对照田间持水量的70%左右浇水，定期称量水分变化，以保持所有PVC桶的水分基本一致。所浇水仍为蒸馏水。试验期间，温室的温度在15℃~20℃之间。春小麦发芽一定的阶段后，每个PVC桶保留5株长势良好的小麦幼苗做后期观测。

2.2.1.2测定指标与方法

（1）土壤呼吸的测定。土壤呼吸（SR）利用Li-8100A土壤呼吸测定系统（LI-COR, Lincoh, NE, USA）原位测定。测定前24 h，在PVC桶外部安装一直径为15 cm的PVC圈（PVC collar）。土壤呼吸的测定在7月份进行，且在浇水10 mm后连续测定10 d。测定时间为8:00—11:00。

（2）土壤化学特性与微生物活性的测定。小麦收获后PVC桶中所有的土壤倒进一干净的容器中，将土壤充分混匀，然后约500 g土壤风干且过0.5 mm筛后做土壤化学特性的分析。另取约500 g过2 mm筛后储藏于4℃的冰箱做微生物特性分析。

土壤pH值、EC值、有机碳（SOC）、全氮（TN）、全磷（TP）、全钾（TK）、碱解氮（AN）、速效磷（AP）、速效钾（AK）均采用常规法测定（鲍士旦，2000）；有效铁（AFe）、锰（AMn）、锌（AZn）和铜（ACu）采用原子吸收法测定（Tejadaet et al.,2006）。

微生物量碳（MC）和微生物量氮（MN）熏蒸浸提法测定（Sparling and West,1988）；脲酶活性（URA）采用McGarity和Myers 方法测定（McGarity and Myers,1967）；过氧化氢酶活性（CTA）采用KMnO4滴定法测定（Zhan et al.,2010）；纤维素酶活性采用（CLA） 3,5-二硝基水杨酸测定（Wu et al.,2015）。

（3）春小麦生长响应的测定。在春小麦抽穗期进行各项指标的测定。小麦旗叶的光合速率（Pn）、气孔导度（gs）及蒸腾速率（E）利用Li-Cor LI-6400便携式光合仪（Li-Cor, Inc., Lincoln, NE, USA）测定，叶室规格为0.25 L。光合指标的测定在上午9:00—11:00进行，CO2在400 μmol/L左右，光强设置为1000 μmol/m2·s（Li et al.,2010）。叶面积利用Li-Cor 3100A测定（Megonigal et al.,2005）。

叶绿素含量采用叶绿素含量测定仪CCM-200（Opti-Sciences Inc., USA）测定，以相对叶绿素含量SPAD值表示；利用卷尺测定小麦株高，同时记录下每个PVC桶每株小麦的分蘖数。收获春小麦地上和地下部分全株，并在80℃烘干24 h后称重，记录下小麦地上地下生物量，并计算出全株生物量和地下生物量/地上生物量的比值。

2.2.1.3数据分析

同一处理类型中不同处理间的土壤化学性质指标、微生物特性指标和春小麦生长响应指标均采用Duncan法做方差分析；采用Pearson相关分析确定土壤化学性质与微生物特性间的相关关系。以上统计均采用SPSS 19.0（SPSS Inc. Chicago, IL, USA）。显著水平设为P<0.05。春小麦生长特征与土壤化学性质及微生物特性间的关系采用Canoco 5.0 for Windows（Microcomputer Power, Ithaca, NY, USA）做冗余分析（Redundancy analyses, RDAs）与作图（Braak and Smilauer,2002）。

2.2.2结果与分析

2.2.2.1施用林木枝条对土壤化学性质的影响

（1）混施林木枝条对土壤化学性质的影响。混施包括林木枝条在内的不同来源有机物料对研究区沙化土壤化学性质的影响大致可以分为3类情况（表2-8）。第1类情况：与CK相比，混施各类有机物料后总体上会提高土壤pH值、有机碳含量、全氮含量、有效磷含量、速效钾含量和有效锰含量，其中以处理WS和PB对养分的提高幅度表现出较大的趋势；第2类情况：混施有机物料总体上会降低土壤水解氮含量、有效锌含量和有效铜含量，但其中CM与CK相比对水解氮的影响不显著（P>0.05）, CM与CK相比提高了有效锌含量（P<0.05），同时CM与CK相比又显著降低了有效铜的含量（P<0.05）；第3种情况：混施有机物料总体上对EC值、全钾含量、有效铁含量、碳氮比和碳磷比影响不明显，但其中CM显著提高了土壤EC值（绝对差值达1074 μS/cm） （P<0.05），而且CM处理下土壤的碳氮比显著低于CK（P<0.05）、而碳磷比与CK相比不显著（P>0.05）；第4种情况为特殊情况，即混施不同有机物料对土壤某些化学指标影响差异较大，主要表现为CM、WS和PB与CK相比显著提高了土壤全磷含量（P<0.05），而其他有机物料对土壤全磷含量影响不显著（P>0.05）。总体而言，CM、WS和PB在提高土壤养分方面的效果优于其他有机物料，但是CM同时却大幅度提高了土壤EC值含量，即提高了土壤盐分的含量，但无论如何杨树枝条PB在短期的试验中即表现出明显的提高沙化土壤养分的特性。

（2）混施不同比例杨树枝条对土壤化学性质的影响。混施不同比例杨树枝条对土壤化学性质的影响表现出明显的规律性（表2-9）。首先，随着沙化土壤中杨树枝条比例的增加土壤的pH值、有机碳含量、全氮含量、全磷含量、有效磷含量、速效钾含量、有效铁、有效锰、有效锌含量及碳磷比值均出现递增趋势；而土壤EC值、全钾含量、水解氮含量和有效铜含量却出现随杨树枝条比例的增加而减小的趋势；但碳氮比值未出现随杨树枝条比例的增加而增加或减小的规律。

（3）杨树枝条不同施用方式对土壤化学性质的影响。从表2-10可以看出，杨树枝条不同施用方式对土壤化学性质的影响其表现可以分为2种情况：表施的效应（包括UBM和GBM）和混施的效应（包括GBI和GBI+UBM），其中GBI和GBI+UBM仅在少数几个指标间表现出较大差异。杨树枝条表施对土壤化学性质的影响结果显示：不论杨树枝条直接表施（UBM）还是粉碎后进行表施（GBM），二者与CK相比均提高了沙化土壤pH值，但降低了EC值、水解氮含量、速效钾含量、有效铁含量、有效锰含量、有效锌含量和有效铜含量；但二者对土壤有机碳含量、全氮含量、全磷含量、全钾含量、碳氮比及碳磷比影响不显著（P>0.05）。总之，二者具有降低土壤某些营养元素的作用。二者间进行比较发现，仅存在GBM处理下水解氮含量显著高于UBM（P<0.05），而碳氮比显著低于UBM（P<0.05），说明GBM处理下对土壤氮素的消耗低于UBM。混施效应不同于表施效应，土壤中混施杨树枝条后可以提高土壤pH值、有机碳含量、全氮含量、全磷含量、有效铁含量、有效锰含量、碳氮比和碳磷比；但降低了EC值、全钾含量、水解氮含量和有效铜含量，而对有效磷含量及有效锌含量影响不显著（P>0.05）；所不同的是，GBI与CK相比显著增加了速效钾含量（P<0.05），而GBI+UBM显著降低了速效钾含量（P<0.05）。另外，GBI和GBI+UBM相比，其全钾含量、水解氮含量及有效铜含量亦显著高于GBI+UBM。

混施和表施措施总体比较发现，土壤混施杨树枝条对土壤养分含量具有提高效应，而表施具有降低效应，而当在混施的基础上表施杨树枝条时（即GBI+UBM），土壤某些养分会出现降低现象。

2.2.2.2施用林木枝条对土壤微生物特性的影响

（1）混施林木枝条对土壤化学微生物特性的影响。表2-11显示，土壤混施林木枝条与其他不同有机物料后均具提高土壤呼吸速率、微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性的效果；但是除了CM显著提高了土壤脲酶活性外，其他有机物料具有降低脲酶活性的趋势。虽然所有有机物对表征微生物特性的指标具有相同的效应，但有机物料间的效应并不一致。总的说来，CM对促进脲酶效果明显，WS对土壤呼吸、微生物量碳和过氧化氢酶活性效果明显，LB对微生物量碳和微生物量氮效果明显， GB对微生物量碳、微生物量氮和纤维素酶活性的效果明显。

（2）混施不同比例杨树枝条对土壤化学微生物特性的影响。混施不同比例杨树枝条对土壤化学微生物特性影响的规律明显（表2-12），即随着杨树枝条混施比例的增加，土壤呼吸、微生物碳、微生物氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性亦随着增加，而脲酶活性随着杨树枝条混施比例的增加而减小，但2%～11%间的变化差异不显著（P>0.05）。

表2-11混施不同有机物料对土壤微生物活性的影响

Table 2-11 Effects of incorporated different organic materials on soil microbial activity

表2-12混施不同比例杨树枝条对沙化土壤微生物活性的影响

Table 2-12 Effects of incorporated different proportion of poplar branches on sandy soil microbial activity

（3）杨树枝条不同施用方式对土壤化学微生物特性的影响。杨树枝条不同施用方式对土壤化学微生物特性的影响可以分为2种情况（表2-13）：表施的效应（包括UBM和GBM）和混施的效应（包括GBI和GBI+UBM）。林木枝条表施对土壤微生物特性的结果显示：不论杨树枝条直接表施（UBM）还是粉碎后进行表施（GBM），二者均具有提高土壤呼吸和脲酶活性的趋势，而对微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性影响均不显著（P>0.05）。混施杨树林木枝条的结果显示：GBI和GBI+UBM均均有提高土壤呼吸速率、微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性的趋势，但均将低了脲酶活性。以上结果总体上表明，表施林木枝条可以提高脲酶活性，而混施林木枝条则会降低脲酶活性。

表2-13杨树枝条不同施用方式对土壤微生物活性的影响

Table 2-13 Effects of different amended patterns used poplar branches on soil microbial activity

2.2.2.3施用林木枝条下土壤化学性质与微生物特性间的相关分析

（1）混施不同林木枝条与其他有机物料下土壤化学性质与微生物特性间的相关分析。混施林木枝条与其他不同有机物料下土壤化学性质与微生物特性间的如表2-14所示，土壤呼吸同pH、有机碳、全氮、有效磷及碳磷比正相关，而与EC、水解氮、有效锌负相关，与其他化学性质指标间相关不显著（P>0.05）；微生物量碳与有机碳、全氮、碳磷比间亦正相关，而与有效铁、有效锌间负相关，与其他化学性质指标间相关不显著（P>0.05）；微生物量氮与pH、有效磷间正相关，与有效铜间负相关，与其他化学性质指标间相关不显著（P>0.05）；脲酶活性与EC、全磷、水解氮和有效磷间正相关，而与pH、有机碳、碳氮比及碳磷比间负相关，与其他化学性质指标间相关不显著（P>0.05）；过氧化氢酶活性与pH、有机碳、全氮及碳磷比间正相关，与水解氮、有效锌和有效铜间负相关，与其他化学性质指标间相关不显著（P>0.05）；纤维素酶活性与pH、有效锰和碳磷比间正相关，与EC、水解氮间负相关，与其他化学性质指标间相关不显著（P>0.05）。但总体分析，脲酶活性与EC、全磷、水解氮和有效锌间正相关，而与pH、有机碳、碳氮比及碳磷比间负相关；其他表征微生物特性的指标与脲酶活性有相反趋势，这些指标与pH、有机碳、全氮、有效磷、有效锰和碳磷比间存在正相关关系，而与EC、水解氮、有效铁、有效锌及有效铜间负相关关系。

（2）混施不同比例杨树枝条下土壤化学性质与微生物特性间的相关分析。表2-15显示，混施不同比例杨树枝条下土壤化学性质与微生物特性间关系明显，总体表现为土壤呼吸、微生物碳、微生物氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性与pH、有机碳、全氮、全磷、全钾、有效铁、有效锰、有效锌、碳氮比及碳磷比间为正相关关系，与EC、水解氮间为负相关关系，与其他化学性质指标间相关不显著（P>0.05）；脲酶活性基本与土壤呼吸、微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性的情况相反，即其与pH、有机碳、全氮、全磷、有效磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效铜间为负相关关系，而与EC、全钾、水解氮、有效铁、有效锰及碳磷比间为正相关关系，与其他化学性质指标间相关不显著（P>0.05）。

表2-14混施不同有机物料下土壤化学性质与微生物特性间的相关分析

Table2-14 The coefficients between chemical properties and microbial activities under incorporated different organic materials

（3）杨树枝条不同施用方式下土壤化学性质与微生物特性间的相关分析。表2-16显示，杨树枝条不同施用方式下土壤化学性质与微生物特性间关系与表2-14及表2-15类似。总体而言，土壤呼吸、微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性与pH、有机碳、全氮、全磷、有效磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效锌、有效铜及碳磷比间存在正相关关系，而与EC、全钾、水解氮间为负相关关系；脲酶活性与土壤呼吸、微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性的情况基本相反，即脲酶活性与有机碳、全氮、全磷、速效钾、有效铁、有效锰、有效锌、有效铜及碳磷比间为负相关关系，而仅与全钾为正相关关系，虽然亦与水解氮为正相关关系，但相关性不显著（P>0.05）。

2.2.2.4施用林木枝条对作物生长的影响

表2-15混施不同比例杨树枝条下土壤化学性质与微生物特性间的相关分析

Table 2-15 The coefficients between chemical properties and microbial activities under incorporated different proportion of poplar branches

（1）混施不同林木枝条与其他有机物料对作物生长的影响。混施林木枝条与其他不同有机物料对春小麦生长的影响如表2-17所示。就春小麦的光合特性而言，土壤混施7种有机物料均具有促进小麦光合作用的效果，但总体上以混施4种林木枝条PB、LB、EB和GB对春小麦光合速率、气孔导度、蒸腾速率及叶绿素含量的提高最为明显，且多达到显著水平（P<0.05），但4种林木枝条间的对春小麦光合速率、气孔导度、蒸腾速率及叶绿素含量影响的差异均不显著（P>0.05）。除WS对春小麦叶绿素含量的影响达到显著水平外（P<0.05）, CM、WS和RH对春小麦光合速率、气孔导度、蒸腾速率及叶绿素含量的影响均不显著（P>0.05）。

表2-16杨树枝条不同处理方式下土壤化学性质与微生物特性间的相关分析

Table 2-16 The coefficients between chemical properties and microbial activities under different amended patterns used poplar branches

就春小麦的形态变化而言，土壤混施7种有机物料均显著促进了小麦株高的增加（P<0.05），其中WS、PB、LB、EB显著高于其他3种有机物料（P<0.05），但4者间差异不显著（P>0.05）。WS和LB还显著促进了春小麦的分蘖（P<0.05），但二者间差异不显著（P>0.05），其他5种有机物料对春小麦的分蘖也无显著影响（P>0.05）。RH对春小麦地上干重、根系干重、总干重均无显著影响（P>0.05）; WS对春小麦根系干重无显著影响（P>0.05）；其他有机物料均显著促进了春小麦地上干重、根系干重和总干重的积累（P<0.05）。总体而言，4种林木枝条和WS均能有效促进春小麦生物量的积累，但5种材料间变化规律不明显。

（2）混施不同比例杨树枝条对作物生长的影响。混施不同比例杨树枝条对春小麦生长表现出比较明显的影响规律（表2-18）。对春小麦光合特性而言，随着沙化土壤中混施杨树枝条比例的增加，春小麦的光合速率、气孔导度、蒸腾速率及叶绿素含量出现先升高后降低的规律，峰值出现在2%或者5%的混施比例，即2%或5%或2%～5%之间的混施比例对春小麦光合作用的促进效果最明显。

对于形态指标，2%～5%的混施比例均显著增加了春小麦的株高（P<0.05），但2%～5%间差异不显著（P>0.05）。随着混施比例的增加，分蘖数出现先升高而降低的趋势，在5%时有最大值（1.57）。就地上干重、根系干重、总干重及根冠比，总体是均表现出混施杨树枝条促进了春小麦生物量的积累、增加了根冠比。虽然生物量在5%时有最大值，但是2%～5%间的差异多不显著（P>0.05）。

（3）杨树枝条不同施用方式对作物生长的影响。表2-19显示，除了UBM、GBM和GBI处理的根冠比与CK差异不显著（P>0.05）, GBI和GBI+UBM与CK间的分蘖数差异不显著外（P>0.05）,4种杨树枝条的施用方式均显著提高了春小麦的光合作用和生物量的积累（P<0.05）。但UBM、GBM、GBI和GBI+UBM间对春小麦的光合特性及生物量积累的影响有所不同。总体而言，GBM和GBI+UBM对春小麦光合作用的效果均优于UBM和GBI。对株高而言，GBI+UBM的效果最佳；对分蘖而言，GBM的效果最佳。对于生物量，杨树枝条的4种施用方式间对地上干重、根系干重、总干重及根冠比影响的差异均不明显。

2.2.2.5土壤化学性质与微生物特性对作物生长影响的冗余分析

（1）混施林木枝条与其他不同有机物料下的冗余分析。图2-3显示，在混施不同有机物料下，表征春小麦生长的各项指标总体上和土壤的有效锌、脲酶活性、全磷、碳氮比、EC、有效铜、水解氮和全钾负相关，且其中与水解氮的负相关性最强，而与全磷和碳氮比的负相关性最弱；表征春小麦生长的各项指标总体上和土壤性质的其他指标呈正相关关系，其中与土壤呼吸、微生物量碳、过氧化氢酶活性、pH、全磷及碳磷比关系最强，与速效钾和有效铁相关性最弱。

（2）混施不同比例杨树枝条下的冗余分析。图2-4显示，在混施不同比例杨树枝条下，表征春小麦生长的各项指标总体上和土壤的全钾、有效铜、EC值、脲酶活性和水解氮呈负相关，且其中与全钾、EC值、脲酶活性和水解氮相关性最强，与有效铜相关性弱；表征春小麦生长的各项指标总体上和土壤性质的其他指标呈正相关关系，但与其中的土壤呼吸、微生物量氮、纤维素酶活性、有机碳、有效铁、有效锰及碳磷比间相关性强，与其他指标相关性弱。

图2-3混施不同有机物料下春小麦生长特性与土壤性质间的冗余分析

Fig.2-3 Redundancy analyses（RDAs）calculated from soil properties and spring wheat growth under incorporated different organic materials

注：实线向量为土壤质量，虚线向量为春小麦生长特性。向量越长代表土壤因子越重要，土壤向量与春小麦向量夹角的余弦值代表土壤性质与春小麦生长之间的相关系数。土壤向量与春小麦向量同方向表明具有较强正相关，反方向表明具有较强负相关，垂直表明不相关。Pn光合速率；Gs气孔导度；E蒸腾速率；SPAD叶绿素含量相对值；Height株高；Tiller分蘖数；Shoot biomass地上干重；Root biomass根系干重；Total biomass总干重；R/T根冠比；EC电导率；SOC有机碳；TN全氮；TP全磷；TK全钾；AN水解氮；AP有效磷；AK速效钾；AFe有效铁；AMn有效锰；AZn有效锌；ACu有效铜；SOC/TN碳氮比；SOC/TP碳磷比；SR土壤呼吸；MC微生物碳；MN微生物氮；URA脲酶活性；CTA过氧化氢酶活性；CLA纤维素酶活性。下同。

Note:Solid liner present soil properties, dashed liner present spring wheat growth indices. The longer the vector is the moreimportant the soil property. The correlation between thevariables is illustrated by the cosine of the angle between twovectors. Vectors pointing in nearly the same direction indicate ahigh positive correlation, vectors pointing in opposite directions have a high negative correlation, and vectors crossing atright angles are related to a near zero correlation. The same bellow.

（3）杨树枝条不同施用方式下的冗余分析。图2-5显示，在杨树枝条不同施用方式下，表征春小麦生长的各项指标总体上和土壤的脲酶活性、全钾、水解氮、EC、有效铜、有效锌、速效钾呈负相关关系，其中与水解氮和EC间相关性最强，与其他指标相关性弱；表征春小麦生长的各项指标总体上和土壤性质的其他指标呈正相关关系，但其中与pH值相关性最强。

图2-4混施不同比例杨树枝条下春小麦生长特性与土壤性质间的冗余分析

Fig.2-4 Redundancy analyses（RDAs）calculated from soil properties and spring wheat growth under incorporated different proportion of poplar branches

综合上述结果分析，在3种处理类型中，春小麦的生长均与EC值、全钾、水解氮、有效铜和脲酶活性呈负相关关系，而且与其中的水解氮负相关性最强；而春小麦的生长均与pH值、除脲酶活性之外表征微生物特性的指标及其他养分含量间呈正相关。

2.2.3讨论

2.2.3.1混施林木枝条对土壤养分特性及作物生长影响

本研究显示，土壤混施林木枝条与其他不同有机物料后对土壤的养分含量的影响均存在差异。总体分析，7种有机物料均可以提高土壤多数的养分含量，但仅除CM和CK相比对水解氮含量的影响不显著外，其他6种有机物料的混施均普遍对水解氮含量、有效锌含量和有效铜含量具有降低趋势。从微生物特性的变化角度分析，7种有机物料混施到沙化土壤中后，均具有提高土壤呼吸速率、微生物碳含量、微生物氮含量、过氧化氢酶活性及纤维素酶活性，但亦除CM显著提高了脲酶活性外，其他有机物料均具有降低脲酶活性的趋势。以上结果反映出微生物特性的变化与养分变化规律是一致的，因为脲酶活性与氮素特别是水解氮的含量是正相关的，脲酶活性可以表征氮素的矿化和释放程度（丁少男等，2015；郭俊娒等，2016）。根据脲酶活性和水解氮的变化说明土壤中添加CM可以提高土壤中植物可利用有效氮素的含量，但是添加其他6种含C/N高的有机物料后，激发了土壤微生物大量固定土壤氮素，造成土壤中植物可利用有效氮素的匮乏，将不利于植物的生长（Tu et al.,2006; Stark et al.,2008；陈兴丽等，2009），同时也有可能造成一些微量元素如有效锌含量和有效铜含量的匮乏。但从春小麦生长的表现看，即使土壤中水解氮出现减少的趋势，但是并未影响春小麦的生长，反而各有机物料处理下的春小麦生长更旺盛，出现春小麦和水解氮、有效铜、脲酶活性等指标负相关的情况，这说明有2种情况存在：①土壤中的氮素虽然出现减少趋势，但存量足以维持春小麦的生长，未出现微生物大量竞争氮素导致植物缺氮的情况；②水解氮的减少也可能是植物快速生长消耗所致。即使如此，推测长期不施氮会出现土壤缺氮致使植物缺氮的现象。研究结果还显示，CM处理下的土壤其水解氮含量未出现减少，且脲酶活性显著提高，但春小麦的生长优势不及其他有机物料处理，其主要原因是牛粪含盐量高（即EC值大），导致沙化土壤EC值远远高于对照，出现烧苗现象，进而是春小麦生长表现不及其他有机物料处理下的春小麦。另外，从微生物活性和土壤养分含量间的相关性分析结果看，有机物料的添加有效促进了土壤微生物的活性，进而提高了微生物对有机物料的分解速率，最终使得土壤养分含量得以提升，二者间呈正相关变化。

图2-5杨树枝条不同施用方式下春小麦生长特性与土壤性质间的冗余分析

Fig.2-5 Redundancy analyses（RDAs）calculated from soil properties and spring wheat growth different amended patterns used poplar branches

综合7种有机物料对研究区沙化土壤性质及春小麦生长的影响，杨树枝条（PB）和槐树枝条（LB）同小麦秸秆（WS）在改良沙化土壤方面效果最佳，为林木枝条特别是常见的杨树枝条的资源化利用改良土壤提高了理论依据，可以从根据不同地域资源获得性方面因地制宜地进一步开展沙化土壤改良的研究和应用。

2.2.3.2混施不同比例杨树枝条对土壤养分特性及作物生长影响

混施不同比例杨树枝条对土壤的化学性质和微生物特性的影响规律明显。就养分而言，随着杨树枝条混施不同比例的增加土壤的pH值和多数的养分含量呈增加趋势，但同样地出现了水解氮含量和有效铜含量减小的趋势，该结果充分说明沙化土壤混施有机物具有降低土壤水解氮的趋势，并随着混施比例的增加水解氮的降低趋势亦增加。从微生物变化角度分析，随着杨树枝条混施比例的增加，土壤呼吸、微生物碳、微生物氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性亦随着增加，而脲酶活性随着杨树枝条混施比例的增加而减小，与水解氮的变化规律一致，结合土壤化学性质和微生物活性间的相关分析结果，进一步说明土壤混施有机物降低了土壤水解氮含量。但从春小麦的生理生长状况看，5%的混施比例对春小麦的生长促进效果最明显，这与土壤养分和微生物特性规律有所不同。综合以上结果，5%杨树枝条混施比例效果最佳。

2.2.3.3杨树枝条不同施用方式对土壤养分特性及作物生长影响

如果将杨树枝条不同施用方式分为表施措施（包括UBM和GBM）和混施措施（包括GBI和GBI+UBM），则混施和表施措施做总体比较发现，土壤混施杨树枝条对土壤养分含量具有提高效应，而表施具有降低效应，而当在混施的基础上表施林木枝条时（即GBI+UBM），土壤某些养分会出现降低现象。另外，表施具有提高土壤呼吸和脲酶活性的趋势，而对微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性影响均不显著；而混施均有提高土壤呼吸速率、微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性的趋势，但均降低了脲酶活性。以上结果推测，虽然表施林木枝条降低了土壤水解氮含量，但是由于提高了脲酶活性，可能随着时间的推移该处理下土壤的水解氮含量可能也会逐步升高。从对春小麦生长的影响分析，4种杨树枝条的施用方式均提高了春小麦的光合作用和生物量的积累，但GBM和GBI+UBM的效果均优于UBM和GBI，特别是GBM具有促进春小麦分蘖的作用，分析原因GBM一方面可能对土壤的水分保持能力较佳，同时又对水解氮含量的降低程度不及混施，而GBI+UBM对土壤多数养分含量的提高优于其他处理，同时杨树枝条的表施对土壤水分的保持能力也优于不施。

2.2.4结论

林木枝条同其他有机物料混施土壤后均可以提高土壤多数的养分含量，但仅除CM和CK相比对水解氮含量的影响不显著外，其他6种有机物料的混施均普遍对水解氮含量、有效锌含量和有效铜含量具有降低趋势。7种有机物料混施到沙化土壤中后，均具有提高土壤呼吸速率、微生物碳含量、微生物氮含量、过氧化氢酶活性及纤维素酶活性，但亦除CM显著提高了脲酶活性外，其他有机物料均具有降低脲酶活性的趋势。从春小麦生长的表现看，4种林木枝条和WS均能有效促进春小麦生物量的积累，但5种材料间变化规律不明显。综合7种有机物料对沙化土壤性质及春小麦生长的影响，以杨树枝条（PB）和槐树枝条（LB）同小麦秸秆（WS）在改良沙化土壤方面效果最佳。

随着杨树枝条混施比例的增加，土壤的pH值和多数的养分含量呈增加趋势，但水解氮含量和有效铜含量出现减小的趋势；随着杨树枝条混施比例的增加，土壤呼吸、微生物碳、微生物氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性亦随着增加，而脲酶活性随着杨树枝条混施比例的增加而减小；从春小麦的生理生长状况看，随着杨树枝条混施比例的增加，春小麦的光合生理及形态指标出现先升高后降低的趋势，在2%和5%处理下有最大值，但总体上以5%的混施比例对春小麦的生长促进效果最明显。

土壤混施杨树枝条（包括UBM和GBM）对土壤养分含量具有提高效应，而表施（包括GBI和GBI+UBM）具有降低效应，而当在混施的基础上表施林木枝条时（即GBI+UBM），土壤某些养分会出现降低现象。表施具有提高土壤呼吸和脲酶活性的趋势，而对微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性影响均不显著；但混施均有提高土壤呼吸速率、微生物量碳、微生物量氮、过氧化氢酶活性和纤维素酶活性的趋势，却均将低了脲酶活性。4种杨树枝条的施用方式均提高了春小麦的光合作用和生物量的积累，但GBM和GBI+UBM的效果均优于UBM和GBI，特别是GBM具有促进春小麦分蘖的作用。

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