全 文 ：第 21卷　第 6期
1999 年 11月
北 京 林 业 大 学 学 报
JOURNAL OF BEIJING FORESTRY UNIVERSITY
Vol.21 , No.6
Nov., 1999
长白山北部林区云冷杉林下土壤的研究＊
韩景军＊＊　　罗菊春
(北京林业大学森林资源与环境学院 , 100083 ,北京;第一作者男 , 28岁 ,硕士)
摘要　该文通过标准地调查与土样测定 ,分析了长白山北部林区云冷杉林下土壤的理化性质 、营
养元素含量 、土壤酶活性 、土壤微生物种类和数量 , 并与相同立地条件下的人工落叶松林进行对
比.结果表明 ,长白山北部林区各类型云冷杉林下土壤理化性质 、养分含量 、土壤酶与土壤微生物
数量相差不大 ,原始林稍高 , 人工落叶松林下土壤养分含量 、土壤酶与土壤微生物数量相对云冷杉
林较低.提出了保护与发展云冷杉林的措施.
关键词　长白山北部 , 云冷杉林 , 土壤酶 , 土壤微生物
中图分类号　S714
1999-02-01收稿
＊中国科学院长白山森林生态系统定位研究站开放课题基金与国家自然科学基金(39700021)资助项目
＊＊现在中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所工作(100091 , 北京)
Study on Soil Under Spruce-fir Forests in North Changbai Mountains
Han Jing jun　Luo Juchun
(College of Forest Resources and Environm ent , Beijing For.Univ., 100083 , P.R.China)
ABSTRACT　Through sample plots invest ig ation and soil sampling analy sis , the paper discusses
spruce-fir fo rests soil physical and chemical properties , nutrient content , soil enzymes and soil
microorganisms amount in north Changbai Mountains compared with soil under planted larch for-
est.The results show that there is no much dif ference on soil phy sical and chemical properties ,
nutrient content , soil enzymes and soil microo rganism amount under different types of spruce-fir
forests in north Changbai Mountains.In all the spruce-f ir forests , the above mentioned indica-
tors quantity of primi tive spruce-fir fo rest is higher than those of other types.The soil nutrient
content , soil enzymes and soil microorg anism amount under planted larch forest are low er than
those of spruce-fi r forests.In the end , the authors put fo rw ard some suggestions on protecting
and developing spruce-fir forests in this region.
KEYWORDS　north Changbai Mountains , spruce-fi r forest , soil enzyme , soil microorganism
云冷杉林是由云杉属(Picea)和冷杉属(Abies)的树种组成的常绿 、阴暗 、潮湿的森林群落
的总称[ 1] .云冷杉林广泛分布于欧亚大陆和北美[ 2 ,3] .云冷杉林是我国分布最广的森林类型之
一.它分布于我国东北山地(小兴安岭 、长白山及张广才岭)、华北山地(五台山 、燕山 、吕梁山 、
太行山)、秦巴山地(秦岭 、大巴山)、蒙新山地(阿尔泰山 、天山 、祁连山 、贺兰山 、阴山)以及青藏
DOI :10.13332/j.1000-1522.1999.06.007
高原的东缘及南缘山地(横断山脉 、念青唐古拉山和喜马拉雅山脉).在台湾的山地也有少量天
然云冷杉林的分布.目前在浙南和桂北山地也相继发现了残存的冷杉林.
该文选择长白山北部林区的云冷杉林作为研究对象 ,并与人工落叶松林做对比 ,详细地调
查林下土壤的状况 ,为云冷杉林的合理开发与保护做些基础性工作.
1　试验地概况
试验地选在吉林省汪清林业局金沟岭实验林场 ,地理位置为东经 130°10′,北纬 43°22′.林
区地貌属低山丘陵 ,海拔为300 ～ 1 200 m ,坡度10°～ 25°,个别陡坡在 35°以上.全区四面环山 ,
属长白山系老爷岭山脉雪岭支脉.全年平均气温为 4 ℃左右 ,1月份平均在 -32 ℃左右 ,7月
份平均在 22 ℃左右.年降水量 600 ～ 700 mm ,且多集中在 7月份.早霜从 9月中旬开始 ,晚霜
延至翌年 5月末 ,生长期为120 d.本区属汪清县东北中低山灰化土灰棕壤区 ,海拔 800 ～ 1 000
m为棕色针叶林土 ,沟谷是草甸土 、泥炭土 、沼泽土或冲积土 ,结构一般为粘壤土类 ,粒状结构 ,
湿松 ,根系多 ,平均厚度 40 cm .从该地区植被垂直分布来看 ,300 m以下为苔草群落;300 ～ 400
m为苔草群落和疏林;400 ～ 600 m 为阔叶红松(Pinus koraiensis)林;600 ～ 800 m 为以红松为
主的针阔混交林 ,红松 、云冷杉占 40%～ 60%;800 ～ 1 000 m基本上是以云冷杉为主的阔叶云
冷杉林 ,云冷杉占组成的 70%;1 000 ～ 1 300 m 为云冷杉林 , 多形成纯林.全区总面积共
16 286 hm2.在全部林分中 ,臭冷杉(Abies nephrolepis)和云杉(Picea sp.)所占蓄积组成最多 ,
将近 40%,是本区分布最多的树种.
2　研究方法
通过踏查与选设标准地 ,调查各个不同类型云冷杉林的优势种 、立地条件 ,依据优势种的
不同与立地条件的差异将云冷杉林划分成不同林型.为进行对比分析 ,选设了一定数量的阔叶
树林及人工落叶松林.每个林型都挖 1 ～ 2个剖面 ,详细记载各层次土壤的一般理化性状 ,如颜
色 、质地 、湿度 、紧实度 、根量 、石砾含量 、pH 值 、容重 、含水量等 ,并分层取土样 ,带回室内进行
分析.根据其营养元素含量 、酶活性 、微生物含量等的不同 ,结合植物种类与数量的变化 ,分析
土壤状况的差异及其对云冷杉林的影响.
3　结果与分析
3.1　土壤理化性质
森林土壤的理化性质 、肥力状况是森林生产力高低的制约因素之一[ 4] .表 1是几个典型地
段土壤的基本情况(表 2 ,3 , 4中剖面的位置与林型同表 1).
3.2　土壤肥力
从有机质含量(表 2)来看 ,20号云冷杉原始林(105)和混阔叶树的山地云冷杉林(102)最
高 ,其次是第 1代人工落叶松林(103 ,104),混红松的山地云冷杉林(101)和第 2代人工落叶松
林(106)最低.全 N 的消长和有机质含量变化一样 ,决定于有机质的积累和分解强度.全氮量
在 0.1 g·kg-1以下立地较差 ,大于 0.3 g·kg-1则较高[ 5 ,6] .
从表 2看 ,枯枝落叶层的全 N量以混红松的山地云冷杉林为最多 ,人工落叶松林及 20号
云冷杉原始林次之 ,混阔叶树的山地云冷杉林最少.但腐殖质层的全氮量又以混阔叶树的山地
云冷杉林为最多 ,人工落叶松林及 20号云冷杉原始林次之 ,混红松的山地云冷杉林最少.总体
来看 ,立地条件都较好.速效 P 是衡量土壤 P素供应的指标 ,在 10 ～ 15 mg·kg-1时一般树种均
36 北　京　林　业　大　学　学　报 第 21卷　
表 1　不同林型土壤理化性质
TABLE 1　The soil particula te composition , quality and pH value on different forest types
剖面
编号
位置
与林型
层
次
颗　　粒　　组　　成/ %
1.0～
0.5 mm
0.5～
0.25 mm
0.25～
0.05 mm
0.05～
0.01 mm
0.01～
0.005 mm
0.005～
0.001 mm
小于
0.001 mm
质地 pH 值
101
45林班
Ⅵ-21标地
混红松的山地
云冷杉林
0
A 1
B
C
　
6
6
11
　
5
7
9
　
34
20
24
　
31
30
25
　
7
16
13
　
7
13
11
　
10
8
7
　
中壤土
中壤土
中壤土
5.41
5.7
5.31
5.19
102
23林班
96标 3
混阔叶树的
山地云冷杉林
0
A 1
BC
C
　
7
7
12
　
5
5
11
　
23
32
27
　
37
19
3
　
12
16
13
　
9
1
17
　
7
20
7
　
中壤土
轻壤土
砂壤土
6.59
5.26
5.45
5.81
103
49林班
人工落叶松林
(1961年造)海
拔 810 m
0
A 1
B
C
　
9
5
10
　
8
4
7
　
32
10
19
　
19
34
25
　
10
16
13
　
9
17
13
　
13
14
13
　
中壤土
重壤土
中壤土
4.83
5.22
5.35
5.35
104
38林班
人工落叶松林
(1964年造)海
拔 715 m
0
A 1
B
C
7
7
8
6
6
8
25
20
21
29
19
26
14
18
13
14
16
12
5
14
12
中壤土
重壤土
中壤土
5.29
5.56
5.58
5.48
105
44林班
20标地
云冷杉原始林
0
A 1
B
C
9
12
16
5
8
12
28
31
20
24
14
26
12
11
8
15
14
11
7
10
7
中壤土
中壤土
轻壤土
6.08
5.19
5.64
5.77
106
56林班人工落
叶松林(1962
年造 , 1988年
皆伐后新造)
0
A 1
B
C
10
12
14
7
10
12
33
29
24
24
17
21
4
12
12
12
13
11
10
7
6
中壤土
中壤土
轻壤土
6.12
5.55
5.79
5.93
能正常生长 ,达到 50 mg·kg-1时 ,对多数树种都已足够[ 6 ,7] .表 3表明各个林分类型速效 P 含
量相差不大.枯枝落叶层都在 100 mg·kg-1以上 ,A1 腐殖质层速效 P 含量在15 mg·kg-1以上 ,
只有第 2代的人工落叶松林含量较低.速效 K 小于 50 mg·kg-1时较低[ 6] .混红松的山地云冷
杉林中速效 K含量只有 48 mg·kg-1 ,其它都在70 mg·kg-1以上 ,第 2代的人工落叶松林更是
多达 152 mg·kg-1.总体上看 ,各林型土壤有机质含量 、营养元素含量比较接近 ,人工落叶松林
略低 ,尤其是第 2代人工落叶松林.
3.3　土壤酶
土壤酶是土壤中具有生物活性的蛋白质 ,它与土壤微生物一起推动着土壤的生物化学过
程 ,同时在营养物质的转化过程中起着重要的作用 ,并对土壤肥力的演化具有重要影响.过氧
化氢酶活性与土壤呼吸强度有关 ,能酶促过氧化氢分解为水和分子氧的反应 ,过氧化氢是在生
物呼吸过程和有机物质的生物化学氧化反应中产生的 ,对生物体有害[ 8] .多酚氧化酶是表征土
壤腐殖质化程度的专性酶 ,其活性与胡敏酸 、富里酸的比值相关.它参与腐殖质组分芳香族有
机化合物的转化.在空气存在的情况下酶促酚氧化成醌 ,而醌在适宜条件下 ,与氨基酸和肽缩
合 ,形成最初的胡敏酸分子[ 8 ,9] .表 3中列出了各个剖面不同层次的过氧化氢酶与多酚氧化酶
的数量对比.从表 3来看 ,过氧化氢酶的数量各林型基本相近 ,第 2代的人工落叶松林略少一
37第 6期 韩景军等:长白山北部林区云冷杉林下土壤的研究
些.多酚氧化酶的数量以第 2代人工落叶松林为最高 ,但不排除有取样误差的影响 ,其它林型
的多酚氧化酶数量基本接近.从土壤酶数量来看 ,各个林型的土壤差别也不大.
表 2　不同林型土壤肥力状况
TABLE 2　The soil fer tility on different forest types
剖面
编号
层
次
有机质/
(g·kg -1)
速效 K/
(mg·kg -1)
速效 P/
(mg·kg -1)
全 N/
(g·kg -1)
干土
比/ %
101
0
A 1
B
C
43.86
5.80
2.64
0.68
48.53
22.79
13.19
9.98
132.38
22.51
12.50
9.70
7.39
1.28
1.04
0.15
38.85
74.24
78.37
　
102
0
A 1
BC
C
65.05
8.12
2.36
1.51
75.97
15.63
14.38
8.12
147.56
34.82
13.61
9.05
2.02
2.16
0.50
0.40
38.81
78.76
80.65
　
103
0
A 1
B
C
63.57
6.12
2.51
1.13
72.78
17.02
5.84
3.92
112.48
15.39
8.95
5.70
7.08
1.66
0.64
0.60
37.73
72.84
81.09
　
104
0
A 1
B
C
57.80
7.00
2.71
1.11
89.50
12.27
7.01
8.77
142.26
18.58
10.74
8.05
4.98
2.05
0.83
0.20
45.53
74.9
80.93
　
105
0
A 1
B
C
67.00
7.87
2.48
0.96
87.07
7.62
4.89
5.20
145.32
18.23
9.44
7.00
5.62
1.75
0.62
0.33
38.56
74.81
80.82
　
106
0
A 1
B
C
50.85
10.32
1.50
0.71
152.11
8.18
7.43
7.18
102.90
15.67
8.58
5.26
5.75
1.93
0.72
0.17
67.06
77.47
82.21
　
表 3　不同林型土壤酶数量
TABLE 3　The number of soil enzyme
on different fo rest types
剖面
编号
层
次
过氧化氢酶/
(mL·g -1·h-1)
多酚氧化酶/
(mL·g-1·h-1)
101
0
A 1
B
C
0.29
0.13
0.04
0.01
0.54
1.27
0.29
0.04
102
0
A 1
BC
C
0.31
0.15
0.03
0.01
0.24
1.81
0.51
0.09
103
0
A 1
B
C
0.28
0.14
0.02
0.01
0.24
1.7
0.85
0.03
104
0
A 1
B
C
0.29
0.15
0.04
0.02
0.26
2.54
0.63
0.12
105
0
A 1
B
C
0.32
0.01
0.02
0.01
0.11
1.68
0.51
0.03
106
0
A 1
B
C
0.27
0.06
0.01
0.01
1.72
2.49
0.68
0.04
3.4　土壤微生物
土壤微生物作为土壤中物质转化和分解的重要参与者 ,其数量的多少与土壤中养分含量
的高低关系密切 ,微生物数量多 ,土壤中养分含量也高.土壤微生物的变化与土壤生物活性密
切相关.一般来说 ,土壤微生物含量的多少直接或间接地影响着土壤生物活性的强弱[ 10 ,11] .表
4中列出了土壤中不同层次各种微生物的含量.
土壤微生物组成中细菌是数量最多的一个类群 ,占绝对优势.这说明在一定的土壤环境条
件下 ,对土壤生物活性起决定作用的微生物是细菌[ 10] .一般测得的绝大多数是腐生性中温好
氧和兼性嫌气菌 ,此类微生物在土壤有机质和无机物质的转化过程中起着巨大的作用.如细菌
可分解土壤中的有机残体;细菌代谢产生的有机酸 ,可提高土壤养分的有效性;细菌起固 N作
用;细菌对盐类的吸收和代谢作用 ,可维持表层土壤中营养元素的平衡.从表 4来看 , 20 号原
始云冷杉林(105)中细菌数量最多 ,然后是 1964年造的人工落叶松林(104),混红松的山地云
冷杉林(101),混阔叶树的山地云冷杉林(102)和 1961年造的人工落叶松林(103)相差不多 ,第
2代人工落叶松林(106)最少.真菌参与土壤有机质分解和腐殖质合成过程 ,由于具有耐酸及
能低温下发育的特点 ,故在酸性的森林土壤中起着重要的作用[ 10] .105 中真菌数量最多 ,
103次之 ,然后是 101 ,102 ,104 ,106最少.放线菌和土壤肥力及植物病害防治关系密切.放线菌
38 北　京　林　业　大　学　学　报 第 21卷　
较耐干旱 ,积极参与土壤有机质的分解 ,常出
现在有机残体分解的后期 ,当细菌和真菌都停
止发育时 , 才开始在半腐熟的有机质上生
长[ 10] .在放线菌的代谢过程中 ,也会产生一些
特殊的有机物质 ,如生长刺激物质 、维生素 、抗
菌素等.104中放线菌数量最多 , 105次之 ,然
后是 102 和 103 , 101更少些 , 106 最少.综合
来看 ,只有第 2代人工落叶松林微生物数量较
少 ,其它林型相差不多 ,云冷杉林略高.所以本
地区应大力培育混红松和珍贵阔叶树的云冷
杉林 ,落叶松林采伐后不宜再造落叶松 ,应更
换其它树种以改善土壤[ 11] .
4　结论与建议
本地区云冷杉林下土壤理化性质 、养分含
量 、土壤酶数量 、土壤微生物数量相差不大 ,原
始林略高.人工落叶松林下土壤养分含量 、土
壤酶数量 、土壤微生物数量相对云冷杉林来说
表 4　不同林型干土中微生物的数量　个·g-1
TABLE 4　The number of microorganism in 1g dry soil
on different forest types
剖面编号 层次 细菌 真菌 放线菌
101
0
A
B
3 175 000
130 200
76 560
187 000
13 560
3 062
78 080
24 690
5 253
102
0
A
B
1 804 000
241 000
32 240
191 500
17 690
1 219
95 340
52 480
2 604
103
0
A
B
1 414 000
732 20
88 790
260 600
13 770
2 487
96 230
37 980
2 055
104
0
A
B
4 230 000
250 000
14 950
161 800
11 880
1 874
724 800
38 720
3 027
105
0
A
B
39 900 000
322 000
32 170
298 200
11 270
1 258
406 300
16 930
1 773
106
0
A
B
855 000
271 100
104 600
81 080
10 280
1 156
41 260
18 930
87 180
较低 ,尤其是第 2代更低些.第 1代落叶松采伐后不应连作落叶松 ,并应采取措施恢复地力.云
冷杉林在其所在的地区起着重要的保持水土 、涵养水源 、维护生态平衡的作用 ,对其开发利用
不能以破坏生态环境为代价[ 12 , 13] .在脆弱的生态环境带 ,如谷地 、沼泽 、陡坡 、河流沿岸 ,应该
大力保护与管理好现有的云冷杉林与其它阔叶林 ,使其发挥越来越重要的作用 ,同时注意营造
适合发展的人工林 ,不断改善恶化了的自然环境 ,为生产的发展和人民生活水平的提高提供一
个良好的自然环境.
参 考 文 献
1　吉林森林编辑委员会.吉林森林.长春:吉林科学技术出版社 , 1988.178～ 194
2　S tephen H S , Burton V B.Forest Ecology.New York:John W illy & Sons , 1980.107～ 250
3　李景文.森林生态学(第 2版).北京:中国林业出版社 , 1994
4　Jerry S O.森林生态系统生产力.见:植物生态学译丛(第 4集).北京:科学出版社 , 1982.83～ 96
5　阎德仁.落叶松人工林土壤肥力变化的研究.生态学杂志 , 1993 , 12(3):8～ 10
6　阎德仁 , 王晶莹.落叶松人工林土壤养分含量变化的研究.内蒙古林业科技 , 1996(3 , 4):99～ 102
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定位站主编.森林生态系统研究(第 4卷).北京:中国林业出版社 , 1984.19～ 24
8　阎德仁 , 刘永军 , 任延琴.落叶松人工林土壤生物活性的研究.内蒙古林业科技, 1996(3 , 4):89～ 92
9　Borm ann F H , Likens G E.Pattern and Process in a Forested Ecosystem.New York:Springer-Verlag , 1994.103～ 136
10 阎德仁 ,刘永军 ,王晶莹 ,等.落叶松人工林土壤肥力与微生物含量的研究.东北林业大学学报 , 1996, 20(3):46～ 50
11 阎德仁 , 刘永军 , 刘永宏.落叶松人工林土壤肥力与防治地力衰退趋势的研究.内蒙古林业科技 , 1996(3 , 4):93～ 98
12 刘壮飞 , 孙秉衡 , 张锐 , 等.长白山森林资源开发与管理.北京:中国林业出版社 , 1985.1～ 23
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(责任编辑　赵　勃)
39第 6期 韩景军等:长白山北部林区云冷杉林下土壤的研究