黃土高原油松人工林對土壤酶活性及微生物的影響.pdf

1、油松作為黃土高原地區(qū)的先鋒樹種，因其具有耐寒、耐旱和耐貧瘠的特性而被作為主要的人工作林樹種廣泛栽植。前期對油松的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，油松造林后隨著林齡的增加土壤理化性質(zhì)會發(fā)生一系列變化，這些變化對土壤的微生物活性，土壤酶活性都會產(chǎn)生深刻的影響，進(jìn)而影響林木的生長和幼苗更新。但是這方面的研究還很欠缺，尤其是有關(guān)影響機(jī)制的研究。本研究旨在揭示油松人工林對土壤酶活性和微生物生的影響及其季節(jié)變化，為油松人工林的可持續(xù)管理提供依據(jù)。
　　本研究的

2、研究地點(diǎn)位于黃土高原子午嶺林區(qū)的富縣和尚塬林場。分別選擇8年生(PF8)、22年生(PF22)和42年生(PF42)的油松人工林，以及大約70年林齡的油松天然次生林(NSF)。每種類型林分設(shè)置3個20m×20m的標(biāo)準(zhǔn)樣地.在標(biāo)準(zhǔn)樣地內(nèi)按照S型采集土壤樣品。土壤樣品主要測定土壤理化性質(zhì)，土壤酶活性和土壤微生物量碳氮等三方面的指標(biāo)。幼苗更新選擇成熟人工林(PF42)和天然次生林(NF)進(jìn)行調(diào)查。
　　研究發(fā)現(xiàn)林齡和季節(jié)對除全氮以外的其

3、他土壤指標(biāo)均有顯著的影。土壤pH、全氮、有機(jī)碳和全磷含量在夏季最高，而土壤碳氮比在秋季最高。土壤理化性質(zhì)在油松人工林不同階段的變化規(guī)律不同。比如，土壤容重、溫度、硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、全氮、全磷和速效磷含量隨林齡增長而下降;而土壤含水量孔隙度、全鉀、速效鉀和有機(jī)碳隨林齡增加而逐漸提高。油松天然次生林土壤營養(yǎng)元素的含量均高于油松人工林，隨季節(jié)的變化規(guī)律是夏季和秋季高于春季和冬季。
　　油松林土壤微生物量碳和氮含量均表現(xiàn)為夏季高于秋季、春季

4、和冬季.其原因可以理解為:植物在夏季具有較強(qiáng)的光合能力，促使根系分泌更多的碳水化合物，進(jìn)而激發(fā)土壤微生物的活性增強(qiáng)。油松人工林土壤微生物量碳含量在8年林地最低，在22年林地達(dá)到最高值，而到42年時有所下降。油松人工林土壤微生物量碳的含量從8年到22年迅速提高，而到PF42又有所下降說明土壤微生物量碳的累積主要在油松人工林的幼齡林到中齡林階段。土壤微生物量氮含量卻隨年齡增長而下降。土壤微生物量氮的持續(xù)下降的原因主要是溫帶森林土壤氮較高的礦

5、化率和淋溶作用。土壤微生物量碳和氮含量在天然次生林均高于不同林齡的人工林，而Cmic/Nmic、 Cmic/SOC、和Nmic/TN在天然次生林均低于不同林齡人工林。對于油松人工林，Cmic/SOC和Nmic/TN值在22年林地最高。
　　土壤蔗糖酶、堿性磷酸酶、脲酶和過氧化物酶的活性在植物光合作用活性達(dá)到峰值的夏季均高于其他季節(jié)。土壤脲酶和蔗糖酶活性在四個季節(jié)均有顯著差異，堿性磷酸酶活性在春季和夏季有顯著差異。此外，土壤脲酶、蔗

6、糖酶和堿性磷酸酶在油松人工林不同林齡階段均有顯著的變化。比如，脲酶活性隨林齡的增長而降低，堿性磷酸酶活性隨林齡的增長而提高，然而蔗糖酶活性在22年的林地達(dá)到最高，到42年時有所下降。與人工林相比，土壤脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性在天然次生林相對較高。土壤微生物活性與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性在不同季節(jié)的表現(xiàn)不盡相同。在春季，所測四種酶活性指標(biāo)均與土壤理化性質(zhì)存在顯著相關(guān)性。然而，土壤理化性質(zhì)與過氧化物酶活性在夏季和秋季無顯著相關(guān)性，與蔗糖酶、

7、脲酶和堿性磷酸酶存在顯著相關(guān)性。土壤微生物量氮和全氮在四個季節(jié)均有顯著的相關(guān)性，而土壤微生物量碳和有機(jī)碳在冬季沒有顯著相關(guān)性，在其他三個季節(jié)有顯著相關(guān)。
　　42年生油松人工林林下幼苗數(shù)量為244株/375m2，其中10年以上的幼苗占大約4％。而天然次生林的幼苗數(shù)量為547株/375m2，其中年齡大于10的幼苗數(shù)量占16％。天然次生林林下幼苗更新能力明顯強(qiáng)于油松人工林。說明油松天然次生林相比人工林可為幼苗的生長發(fā)育提供較好的生境和

8、土壤條件。通過冗余分析可知，掉落物厚度層、植物覆蓋度、pH、土壤含水量、土壤有機(jī)碳、氨態(tài)氮、速效磷、全磷、速效鉀、全鉀、脲酶、蔗糖酶、微生物量碳、微生物量氮等因子與油松幼苗更新顯著相關(guān)，揭示了油松林發(fā)育過程中，土壤特征對幼苗更新有非常重要的影響。
　　綜上所述，油松林土壤理化性質(zhì)、微生物量碳、微生物量氮、土壤酶活性隨季節(jié)變化和林齡的增長均有顯著的變化(p＜0.05)。土壤微生物量碳和氮含量在夏季和秋季顯著高于春季和冬季。隨著林玲變

9、化土壤微生物量碳在油松人工林不同發(fā)育階段實(shí)現(xiàn)上升后下降，土壤微生物量氮隨著林玲下降。土壤脲酶、堿性磷酸酶、蔗糖酶和過氧化物酶活性在夏季顯著高于其他季節(jié)。與油松人工林相比，天然次生林土壤脲酶、堿性磷酸酶和蔗糖酶活性較高。土壤微生物活性與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性在不同季節(jié)的表現(xiàn)不盡相同。土壤微生物量氮和全氮在四個季節(jié)均有顯著的相關(guān)性，而土壤微生物量碳和有機(jī)碳在冬季沒有顯著相關(guān)性，在其他三個季節(jié)有顯著相關(guān)。林下幼苗更新數(shù)量和年齡結(jié)構(gòu)多樣性在油松天