全 文 ：不同人工林生态系统林地土壤质量评价 3
黄　宇1 ,2 　汪思龙1 3 3 　冯宗炜2 　高　洪1 　王清奎1 　胡亚林1 　颜绍馗1
(1 中国科学院会同森林生态试验站 ,会同 418307 ;2 中国科学院生态环境研究中心 ,北京 100085)
【摘要】　利用定位研究方法 ,综合比较了第 2 代连栽杉木纯林、杉木与阔叶树混交林以及阔叶纯林 3 种人
工林生态系统对林地土壤质量的影响. 结果表明 ,与连栽杉木纯林相比 ,在杉阔混交和阔叶树轮栽两种经
营模式下 ,土壤养分含量增加 ,物理性状改善 ,土壤生物活性提高. 利用土壤质量评价体系在对土壤功能评
价的基础上 ,直观评价了 3 种经营模式的土壤质量状况. 在研究区内 ,杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽
的水分有效性、养分有效性和根系适宜性以及最终的土壤质量指数均处于中等水平 ,而连栽杉木林的水分
有效性、养分有效性和根系适宜性较差 ,土壤质量指数处于较低水平. 总有机 C、阳离子交换量和微生物生
物量 C 与其它土壤理化性质和生物学性质之间明显相关 ,可将其作为研究区土壤质量的指示指标 ;土壤
微生物生物量 C、N、P 与土壤总有机 C、土壤全 N、土壤全 P 含量之间也存在较好的相关性.
关键词 　杉木 　混交林 　土壤质量评价 　土壤功能
文章编号 　1001 - 9332 (2004) 12 - 2199 - 07 　中图分类号 　S71815 　文献标识码 　A
Soil quality assessment of forest stand in different plantation esosystems. HUAN G Yu1 ,2 , WAN G Silong1 ,
FEN G Zongwei2 , GAO Iong1 ,WAN G Qingkui1 ,HU Yalin1 , YAN Shaokui1 (1 Huitong Ex perimental S tation of
Forest Ecology , Chinese Academy of Sciences , Huitong 418307 , China ; 2 Depart ment of Systems Ecology , Re2
search Center f or Eco2Envi ronmental Sciences , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100085 , China) . 2Chin. J .
A ppl . Ecol . ,2004 ,15 (12) :2199～2205.
After a clear2cutting of the first generation Cunninghamia lanceolata plantation in 1982 ,three plantation ecosys2
tems ,pure Michelia m acclurei stand ( PMS) ,pure Chinese2fir stand ( PCS) and their mixed stand ,were estab2
lished in spring 1983 ,and their effects on soil characteristics were evaluated by measuring some soil physical ,
chemical ,microbiological and biochemical parameters. After 20 years’plantation ,all test indices showed differ2
ences among different forest management models. Both PMS and MCM had a favorable effect on soil fertility
maintenance. Soil quality assessment showed that some soil functions ,e. g. ,water availability ,nutrient availabili2
ty ,root suitability and soil quality index were all in a moderate level under the mixed and pure PMS stands ,
whereas in a relatively lower level under successive PCS stand. The results also showed that there existed close
correlations between soil total organic C ( TOC) ,cation exchange capacity (CEC) ,microbial biomass2C (Cmic)
and other soil physical ,chemical and biological indices. Therefore , TOC ,CEC and Cmic could be used as the indica2
tors in assessing soil quality in this study area. In addition ,there were also positive correlations between soil mi2
crobial biomass2C and TOC ,soil microbial biomass2N and total N ,and soil microbial biomass2P and total P in the
present study.
Key words 　Cunninghamia lanceolata , Mixed forest , Soil quality assessment , Soil function.3 中国科学院知识创新工程重要方向项目 ( KZCX32SW2418)和中国
科学院知识创新工程资助项目 ( KZCX22406) .3 3 通讯联系人.
2004 - 03 - 09 收稿 ,2004 - 07 - 11 接受.
1 　引 　　言
杉木 ( Cunni ngham ia lanceolata) 是我国亚热带
常绿阔叶林区特有的重要速生用材树种 ,分布在我
国南方的 16 个省 (区) ,面积超过 7 ×106 hm2 ,约占
整个人工林面积的 24 % ,在我国森林蓄积量和木材
生产中占有极其重要的地位[7 ,9 ] . 出于经济效益原
因 ,杉木连栽现象非常严重. 研究表明 ,杉木连栽导
致水土流失加剧、生物多样性下降、地力衰退、病虫
害增加等[4 ,9 ,17 ,23 ,24 ] . 针对人工林地力衰退现状及
其机理 ,林业生态学家和经营工作者提出了营造针
阔混交林的解决途径 , 并进行了大量的研究工
作[10 ,11 ,13 ,22 ] . 我国关于杉阔混交模式的研究始于
20 世纪 80 年代初. 经过 20 多年来的研究积累 ,取
得了积极的成果 ,为杉木人工林持续经营奠定了理
论基础. 本研究在前人工作基础上 ,进一步探讨了不
同经营模式对林地土壤质量的影响. 采用 Hussain
等[15 ]的土壤质量评价体系 ,将土壤功能划分为水分
有效性 (water availability ,WA) 、养分有效性 ( nutri2
ent availability ,NA) 和根系适宜性 ( root suitability ,
应 用 生 态 学 报 　2004 年 12 月 　第 15 卷 　第 12 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Dec. 2004 ,15 (12)∶2199～2205
RS)三大类 ,在对土壤功能评价的基础上 ,直观定量
地评价林地土壤质量 ,就不同经营模式对林地土壤
的物理性质、化学性质和生物学性质的影响进行准
确评价 ,以客观地了解经营模式对土壤的影响程度 ,
为杉木人工林的可持续利用提供直接依据 ,并为亚
热带区域人工林生态系统土壤质量指标的选定和系
统的质量评价提供参考.
2 　研究地区与研究方法
211 　研究地区概况
本研究在中国科学院会同森林生态试验站进行 . 该站位
于我国湖南省西部的会同县 (109°36′E ,26°51′N) ,属于典型
的亚热带湿润气候 ,年平均气温 1615 ℃,1 月平均气温 415
℃,7 月平均气温 2715 ℃,年降水量 1 200～1 400 mm ,年蒸
发量1 100～1 300 mm ,相对湿度在 80 %以上 ,林地土壤为
山地红黄壤.
1982 秋第 1 代人工杉木林皆伐后 ,1983 年春设置了 3
种人工林生态系统 :杉木纯林 ( PCS) 、火力楠 ( Michelia m ac2
clurei) 纯林 ( PMS)和杉木与火力楠的针阔混交林 (MCM) . 3
种人工林树种种植密度均为 2 000 株·hm - 2 . 针阔混交林的
杉木与阔叶树的比例为 8∶2. 在整个试验过程中 ,除调查与
取样外 ,未包括人为的干扰.
212 　土样采集与测定
2003 年 6 月 ,分别在 3 种林型采用多点法取 0～10 cm
表层土壤 ,混合制样供室内分析. 用于土壤生物学性状分析
的土样同期采取 ,置于 4 ℃的冰箱中备用.
全氮含量采用凯氏法 ;全磷含量采用氢氧化钠碱熔2钼
锑抗比色法 ;全钾含量采用火焰光度法 ;有机质含量采用重
铬酸钾法 ;水解 N 含量测定采用扩散法 ;速效 P 含量测定采
用碳酸氢钠法 ;速效 K含量测定采用醋酸铵提取2火焰光度
法 ;阳离子交换量 (CEC)采用醋酸铵法 ;p H 值采用酸度计测
定 ;土壤容重、孔隙度测定采用环刀法 ;土壤机械组成采用比
重计法 ;水稳性团聚体采用湿筛法 [2 ] . 土壤脲酶 (UR) 采用扩
散法 ;土壤蛋白酶 ( PR) 、酸性磷酸酶 (AP) 和脱氢酶 (DH) 采
用比色法 ;土壤过氧化氢酶 (CA) 采用滴定法 ;土壤呼吸强度
采用碱石灰吸收法 [12 ] .
土壤微生物量 C (Cmic) 、N (Nmic) 采用氯仿熏蒸2K2 SO4
提取测定[18 ] . 称取 4 份预培养土样 (每份 25 g) ,其中 2 份直
接用 015 mol·L - 1 K2 SO4 提取 (300 r·min - 1振荡 30 min) ;另
2 份在真空干燥器内用氯仿熏蒸 24 h. 熏蒸的土样除去氯仿
后立即提取 ;再取提取液与 10 ml 2 %六偏磷酸钠混合后用
Phoenix28000 碳自动分析仪 ( Tekmar2Dohrmann 生产) 分析
提取有机碳. 另取 20 ml 提取液 ,加 CuSO4 和浓硫酸消化后
采用流动注射仪分析提取 N. 以熏蒸土样与不熏蒸土样提取
的有机 C、N 的差值分别乘以转换系数 KC ( 2122) 或 KN
(2122)计算土壤微生物量 C、N.
土壤微生物量 P ( Pmic) 采用熏蒸培养2NaHCO3 提取测
定[18 ] .称取 4 份预培养土样 (每份 410 g) ,其中 2 份直接用
015 mol·L - 1 NaHCO3 (p H 815) 提取 ;另外 2 份熏蒸提取. 采
用比色法测定提取液中的 P ,同时用外加无机 P 的方法测定
P 的提取回收率. 以熏蒸土样与不熏蒸土样提取 P 的差值并
校正提取回收率后 ,乘以转换系数 KP (215) 计算土壤微生
物量 P.
代谢熵或呼吸熵 (qCO2)是土壤呼吸强度与微生物 C 的
比值 ,用 mg CO22C·h - 1·g - 1微生物 C 表示 ;微生物熵 (Cmic :
Corg)是微生物 C 与总有机 C 的比值.
213 　土壤质量评价
采用 Hussain 等[15 ]的方法 ,参照赵其国等[29 ]对整个红
壤地区不同利用方式下土壤状况的调查和张华等 [28 ]的热带
地区农场尺度土壤质量评价体系 ,结合亚热带区域红黄壤地
区人工林生态系统下土壤性质的实际情况进行了修改 (主要
是土壤质量评价指标以及各指标的权重) . 本评价体系将土
壤分为水分有效性 ( WA) 、养分有效性 (NA) 和根系的适宜
性 (RS)三方面的功能.
　　土壤质量评价指标标准化的标准评分函数 ( Standard
Scoring Function ,SSF) 见图 1 ;土壤质量评价体系中的土壤
功能和指标权重以及土壤质量评价指标的阈值和各指标对
应的标准评分方程分别见表 1 和表 2. 土壤各项功能指数以
及最终的土壤质量指数 (SQ I)计算为 :
图 1 　土壤质量评价指标标准化的标准评分方程
Fig. 1 Standard scoring function ( SSF) used for normalization of soil
quality indicators.
表 1 　土壤质量评价体系中的土壤功能和指标权重
Table 1 Weights of soil functions and indicators in soil quality assess2
ment
土壤
功能
Function
功能权重
Weight
function
指　标
Indicator
指标权重
Indicator
WA 0140 水稳性团聚体Aggregate stability 0135
容重 Bulk density 0135
总有机 C Total organic C 0115
粘粒含量 Clay content 0115
NA 0140 总有机 C Total organic C 0125
p H 0120
CEC 0125
有效 P Available P 0110
有效 K Available K 0110
微生物C含量 Microbial biomass C 0110
RS 0120 土层厚度 Soil thickness 0130
容重 Bulk density 0130
粘粒含量 Clay content 0120
p H 0110
总有机 C Total organic C 0110
0022 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
表 2 　土壤质量评价指标的阈值和标准评分函数
Table 2 Threshold limits and standard scoring function ( SSF) for soil quality indicators
指标
Indicator
SSF L a Ba U a B1a Oa B2a 土壤功能
Soil function
土层厚度 Soil thickness(cm) 1 20 60 100 - - - RS
水稳性团聚体 Aggregate stability ( %) 1 15 30 70 - - - WA
容重 Bulk density (g·m - 3) 3 110 115 210 - - - WA ,RS
粘粒含量 Clay content ( %) 2 10 - 50 20 30 40 WA ,RS
p HH2O 2 315 - 915 513 615 717 NA ,RS
CEC(cmol·kg - 1) 1 10 15 25 - - - NA
总有机 C Total organic C(g·kg - 1) 1 5 15 30 - - - WA ,NA ,RS
有效 P Available P(mg·kg - 1) 2 510 - 150 15 30 100 NA
有效 K Available K(mg·kg - 1) 2 30 - 525 85 175 450 NA
微生物 C Microbial biomass C(mg·kg - 1) 1 100 300 500 - - - NA
L :下限 Lower limit ;B :基准值 Baseline level ;U :上限 Upper limit ;B1 :较低基准值 Lower baseline level ;O :最适值 Optimum level ;B2 :较高基准值
Uupper baseline level.
　　WA = 0135 ×水稳性团聚体 + 0135 ×容重 + 0115 ×总有
机 C + 0115 ×粘粒含量
　　NA = 0125 ×总有机 C + 0120 ×p H + 0125 ×CEC + 0110
×有效 P + 0110 ×有效 K + 0110 ×微生物 C 含量
RS = 0130 ×容重 + 0130 ×土层厚度 + 0120 ×粘粒含量
+ 0110 ×p H + 0110 ×总有机 C
SQ I = 0140MA + 0140NA + 0120RS
3 　结果与分析
311 　不同人工林生态系统对林地土壤物理性状的
影响
土壤容重是土壤紧实度的敏感性指标 ,也是表
征土壤质量的一个重要参数[1 ,25 ] . 由表 3 可见 ,杉
木2火力楠混交林与火力楠纯林土壤容重比杉木纯
林有不同程度的降低. 这主要是由于土壤颗粒组成
的不同而致. 已有研究表明 ,土壤容重与土壤颗粒组
成之间有着紧密的联系[14 ] . 土壤孔隙是土壤通气和
水分渗透的一个重要指数 ,能影响土壤与大气之间
水和气体的交换以及植物体对土壤中水分和养分的
吸收[27 ,29 ] . 在本研究中 ,混交林和阔叶纯林总孔隙
度和非毛管孔隙度均比杉木纯林高 ,但其间的差异
未达到显著水平. 随着林地土壤孔隙状况的改善 ,土
壤贮水量和自然含水量都有所提高 ,林地小气候环
境也厢应得到改善 ,对植物的生长以及土壤中微生
物活性等都有极大的促进作用. 与杉木纯林相比较 ,
> 0125 mm 水稳性团聚体在杉木2火力楠混交林与
火力楠纯林下分别提高了 11 %和 18 %. 随着土壤中
砂砾含量增加以及粘粒含量的降低 ,混交林和阔叶
纯林林地土壤质地得到改善. 可以预测 ,林龄愈长 ,
土壤质地的改善会愈明显.
表 3 　土壤容重、孔隙度与土壤机械组成 3
Table 3 Soil bulk density , porosity and soil particle size distribution
容　重
Bulk
density
(g·cm - 3)
总孔隙度
Total
porosity
( %)
毛管孔隙度
Capillary
porosity
( %)
非毛管孔隙度
Non2capillary
porosity
( %)
水稳性团聚体
> 0125 mm
wet sieved
aggregate stability
( %)
砂　砾
Sand
( %)
粉　粒
Silt
( %)
粘　粒
Clay
( %)
土层厚度
Soil
thicknes
(cm)
PMS 1113 a 56142 a 46186 a 9156 a 78143 a 38160 a 24171 a 36169 a 114 a
MCM 1118 a 55188 a 47169 a 8119 ab 73165 ab 34176 a 19112 a 46112 a 106 a
PCS 1123 a 54167 a 47143 a 7124 b 66127 b 30140 a 21180 a 47180 a 97 a3 同列不同字母表示 5 %显著水平 Values in the same columns that do not contain the same letters are significantly different at the 5 % level. 下同
The same below.
312 　不同人工林生态系统对林地土壤化学性状的
影响
土壤有机质是土壤质量的一个指示指标[5 ,6 ,8 ] .
在本研究中 ,总有机 C 含量是火力楠纯林 > 杉木2火
力楠混交林 > 杉木纯林 (表 4) ,但其间没有显著差
异. 全 N 和全 P 含量在 3 种人工林生态系统下的表
现同总有机 C 基本一致. 混交林和阔叶林土壤 p H
稍有上升 ,对酸雨的缓冲能力增强. 混交林和阔叶林
土壤 CEC 同杉木纯林相比 ,分别提高了 23 %和
11 % ,表明林地土壤养分提高. 混交林和阔叶林土壤
总有机 C 和其它养分含量的提高主要是由于凋落
物输入的量比杉木纯林大. 在森林生态系统中 ,土壤
有机质的积累主要受凋落物和细根的影响[19 ] . 对于
混交林来讲 ,树种之间可能存在的相互作用是土壤
养分提高的又一个因素. 杉木凋落物纤维、半纤维含
量较高矿物质以及其它元素含量相对较低 ,导致凋
落物难以分解. 这可能是引起连栽杉木林地土壤退
化的一个主要原因[30 ] . 而混交林中凋落物多样性增
102212 期 　　　　　　　　　　　　　黄 　宇等 :不同人工林生态系统林地土壤质量评价 　　　　　　　　　　　
表 4 　土壤养分含量
Table 4 Soil nutrient content
总有机 C
Total organic C
(g·kg - 1)
全 N
Total N
(g·kg - 1)
全 P
Total P
(g·kg - 1)
有效 P
Available P
(mg·kg - 1)
速效 K
Available K
(mg·kg - 1)
p HH2O CEC(cmol·kg - 1)
盐基饱和度
Base saturation
( %)
PMS 22133 a 1197 a 0126 a 716 a 11012 a 4195 a 11107 a 27162 a
MCM 21180 a 1194 a 0124 a 618 a 9714 a 5113 a 12128 a 30140 a
PCS 21149 a 1185 a 0121 a 512 b 7615 b 4177 a 9197 a 24156 a
加 ,加速了有机质的分解以及其它养分的矿化和积
累[30 ] .阔叶纯林能较好地保持土壤肥力 ,主要是凋
落量大 ,释放的养分多 ,从而加快了整个系统的养分
循环.
313 　不同人工林生态系统对林地土壤生物学性状
的影响
31311 对林地土壤微生物量与呼吸强度的影响 　土
壤微生物是土壤有机质和养分循环和转化的动力 ,
也是土壤养分的储存库 ,对土壤中养分的转化和供
应起着极其重要的作用[18 ] . 由表 5 可以看出 ,不同
人工林生态系统对土壤微生物量的影响极大. 混交
林和阔叶林土壤微生物生物量 C 含量显著高于杉
木纯林 ( P < 0101) ,可能是混交林和阔叶林两个系 统有机质输入大且矿质养分含量也高. 由图 2 可以看出 ,土壤微生物生物量 C 与土壤总有机 C 含量呈密切的正相关 ( R2 = 017091 , P < 0101) . 这同有关研究结果基本一致[18 ,26 ] ,表明土壤微生物生物量 C可作为林地土壤有机 C 含量的一个指示指标. 土壤微生物生物量 N、P 含量表现出与土壤微生物生物量 C 同样的趋势 :杉木纯林显著低于混交林和阔叶林 ( P < 0101) ,而且土壤微生物生物量 N 与土壤全N ( R2 = 017772 , P < 0101) 、微生物生物量 P 与土壤全 P ( R2 = 016153 , P < 0101) 之间均存在着正相关性 (图 3) . 因土壤微生物量对外界影响反应更灵敏 ,所以通常可作为土壤质量的一个重要指示指标.
表 5 　土壤微生物量与呼吸强度
Table 5 Microbial biomass and basal respiration
微生物量 C
Microbial
biomass C
(mg·kg - 1DW)
微生物量 N
Microbial
biomass N
(mg·kg - 1 DW)
微生物量 P
Microbial
biomass P
(mg·kg - 1 DW)
呼吸强度
Basal respiration
(mg CO22C·g - 1
DW·d - 1)
微生物熵
Microbial
quotient
(Cmic : Corg)
代谢熵
Metabolic
quotient
(qCO2)
PMS 645 a 114 a 22 a 3714 a 4144a 1157 a
MCM 584 a 98 a 17 a 3416 a 4112 a 1160 a
PCS 430 b 56 b 12 b 2813 b 3108 b 1178 a
图 2 　土壤总有机 C 含量与微生物 C 含量的相关性
Fig. 2 Relationship between soil total organic C and microbial biomass C.
　　土壤呼吸强度常被用作土壤微生物活性的一个
重要指标[25 ] . 混交林和阔叶林土壤呼吸强度显著高
于杉木纯林 ( P < 0101) ,可能是由于混交林和阔叶
林两个生态系统存在一个相对较大的、易分解的碳
基库[26 ] . 微生物熵 ( Cmic : Corg) 是土壤有机质变化
的一个指示指标 ,甚至将其识为土壤质量的一个参
数.如果土壤正在退化 ,微生物 C 库下降的速度将
大于有机 C 的下降 ,因而微生物熵随之降低[3 ,14 ] .
本研究中 ,混交林和阔叶林 Cmic : Corg大于连栽杉木
林 ,表明杉木纯林土壤中易为生物降解的有机质含
量相对较少. 代谢熵 ( qCO2) 是表征土壤微生物生
物活性的一个敏感指标 ,在一个较稳定和成熟的生
图 3 　土壤养分含量与微生物生物量的相关性
Fig. 3 Relationship between soil nutrient content and microbial biomass.
2022 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　15 卷
态系统内往往表现出一个较低的值. 代谢熵在 3 种
经营模式中以杉木纯林最高 ,混交林和阔叶林稍低.
这可能与杉木纯林有机 C 含量处于较低水平有关.
31312 对林地土壤酶活性的影响 　土壤酶活性是维
持土壤肥力的一个潜在性指标[20 ] . 脱氢酶活性能够
较全面反映土壤微生物的氧化特性 ,是土壤微生物
生物活性的一个指示指标[28 ] ;脲酶、蛋白酶 (都是水
解酶) 直接参与土壤中含 N 有机化合物的转化 ,其
活性强度常用来表征土壤 N 供应程度[25 ] ;酸性磷
酸酶 (水解酶)能加速土壤有机林的脱磷速度 ,从而
提高磷的有效性[27 ] ;过氧化氢酶是细胞内的一种氧
化还原酶 ,在微生物细胞体外仍能保持其活性 ,所以
常作为土壤生物活性的一个评定指标[21 ] . 在 3 种人
工林生态系统中 ,混交林和阔叶林 5 种酶活性都高
于连栽杉木林 (表 6) ,其间的差异均达显著水平 ( P
< 0101 或 P < 0105) . 这表明混交林和阔叶林土壤
中 C、N 和 P 营养物质循环强度比杉木纯林大 ,有机
残体分解速度亦比杉木纯林的快. 特别是混交林和
阔叶林土壤酸性磷酸酶活性的提高 ,对缺 P 红黄壤
树木和其它植物的生长非常有利. 混交林和阔叶林
土壤酶活性的增强可能与其土壤中相对较高的矿质
养分含量紧密相关[8 ] .
314 　土壤 TOC、CEC、Cmic与其它土壤理化性状和
生物学性状间的相关关系
　　表 7 与表 8 表明 ,土壤中总有机 C、阳离子交换
量和微生物生物量 C 几乎与所有测定的土壤酶活
性和理化性质之间都存在显著的相关性 ( P < 0101
或 P < 0105) . 这同众多研究结果基本一致[18 ,26 ] . 因
此 ,可以把土壤总有机 C、阳离子交换量和微生物生
物量 C 作为亚热带红黄壤地区人工林地土壤质量
的指示指标. 另外 ,有研究表明 ,土壤总有机 C、阳离
子交换量和微生物生物量 C 与土壤颗粒组成紧密
相关. 但在本研究中 ,这种相关性表现不很明显. 统
计分析还表明 ,土壤微生物生物量 N、P 与许多土壤
理化性状和生物学性状之间存在密切相关. 因此 ,在
土壤质量评价中 ,未将土壤微生物生物量 N、P 与其
它土壤性质之间的相关性列出. 但作者认为 ,在土壤
质量评价体系中所选择的土壤指标非常有限 ,既然
表 6 　土壤酶活性
Table 6 Enzyme activities of soils
脱氢酶
Dehydrogenase
(μg TPF·g - 1
DW soil·d - 1)
脲　酶
Urease
(μmol NH3·g - 1
DW soil·h - 1)
蛋白酶
Protease
(μmol NH3·g - 1
DW soil·h - 1)
过氧化氢酶
Catalase
(μmol KMnO4·g - 1
DW soil·h - 1)
酸性磷酸酶
Acid phosphatase
(μg P2nitrophenol·g - 1
DW soil·h - 1)
PMS 25713 a 0182 a 1172 a 8219 a 13817 a
MCM 28315 a 0169 a 1158 a 9711 a 11613 a
PCS 19410 b 0155 b 1114 b 5414 b 9416 b
表 7 　土壤 TOC、CEC、微生物 C与酶活性之间的相关关系
Table 7 Correlation coeff icients bet ween TOC,CEC,Cmic and enzyme activities
TOC CEC Cmic DH UR PR CA AP
TOC 1
CEC 01597 3 3 1
Cmic 01709 3 3 01649 3 3 1
DH 01524 3 3 01604 3 3 01492 3 3 1
UR 01463 3 3 01566 3 3 01541 3 3 01501 3 3 1
PR 01430 3 01602 3 3 01479 3 3 01398 3 01446 3 3 1
CA 01354 3 01385 3 01463 3 3 01331 3 01224 01355 3 1
AP 01411 3 01415 3 01385 3 01327 3 01257 01367 3 01348 3 　13 P < 0105 ; 3 3 P < 0101 下同 The same below.
表 8 　土壤 TOC、CEC与理化性质间的相关关系
Table 8 Correlation coeff icients bet ween TOC,CEC,Cmic and physico2chemical properties
　 TOC 　 CEC 　Cmic 　总孔隙度
　Total
　porosity
　全 K
　Total K
　全 N
　Total N
　全 P
　Total P
容　重
Bulk
density
TOC 1
CEC 01597 3 3 1
Cmic 01709 3 3 01649 3 3 1
总孔隙度 Total porosity 01485 3 3 01503 3 3 01112 1
全 K Total K 01309 3 01341 3 01366 3 01116 1
全 N Total N 01547 3 3 01493 3 3 01384 3 01235 01337 3 1
全 P Total P 01531 3 3 01475 3 3 01329 3 010851 01174 01396 3 1
容重 Bulk density - 01389 3 - 01364 3 - 01344 3 - 01486 3 3 - 01103 - 01374 3 - 01351 3 1
302212 期 　　　　　　　　　　　　　黄 　宇等 :不同人工林生态系统林地土壤质量评价 　　　　　　　　　　　
土壤的生物学性质对人类活动的影响和外界环境条
件的改变反映更敏感 ,所以在土壤质量评价时 ,须重
点地考虑土壤的生物学性质 (包括土壤微生物生物
量 N、P) . 这也是当今土壤质量评价体系普遍存在
的一个缺陷.
315 　土壤功能与土壤质量评价
　　由图 4 可见 ,土壤水分有效性、养分有效性和根
系适宜性以及林地土壤质量大体上处于中等水平状
态 (各项指数均在 015 作用波动) . 从不同人工林生
态系统的角度比较 ,土壤水分有效性、养分有效性和
根系适宜性的评价值都是混交林和阔叶林大于连栽
杉木纯林 ;其中混交林和阔叶林养分有效性的得分
相等 ,此评价结果同林地土壤养分实际供应状况基
本一致. 这从土壤各养分的测定值得以反映. 就最终
的土壤质量指数来看 ,阔叶纯林 (0162) > 针阔混
交林 (0157) > 杉木纯林 (0140) ,表明针阔混交或
阔叶树轮栽两种人工林生态系统能对林地土壤质量
的维持产生积极的影响 ,而杉木连栽会导致土壤质
量下降 ,不利于持续的土地生产力. 在本研究中 ,阔
叶树轮栽模式的林地土壤质量指数稍高于针阔混交
模式 ,但并不能由此推断阔叶树轮栽模式对地力的
维持效果一定比针阔混交模式好 ,因为本研究所选
择的试验对象仅有 20 年的林龄 ,而不同林龄对土壤
的影响差异较大. 事实上 ,如果从土壤肥力、小气候
环境、土地生产力以及经济效益几个方面综合考虑 ,
针阔混交模式较阔叶树轮栽模式更为可取 ,也更容
易推广.
图 4 　3 种人工林生态系统下林地土壤功能和质量指数
Fig. 4 Soil function and soil quality index under three management mod2
els.
Ⅰ1PMS ; Ⅱ1MCM ; Ⅲ1PCS.
4 　结 　　论
411 　杉木与阔叶树混交以及阔叶树轮栽两种人工
林生态系统能增加土壤养分含量 ,改善土壤物理性
状 ,提高土壤生物活性 ,从而维持或提高林地土壤质
量 ,达到杉木人工林生态系统可持续经营的目的. 如
果从土壤肥力、小气候环境、土地生产力以及经济效
益几个方面综合考虑 ,针阔混交模式较阔叶树轮栽
模式更为可取 ,也更易推广.
412 　土壤有机 C、阳离子交换量和微生物生物量 C
与土壤其它理化性质和生物学性质之间有着较好的
相关性 ,可作为研究区林地土壤质量的指示指标.
413 　土壤微生物生物量 C、N 和 P 分别与土壤总
有机 C、土壤全 N、土壤全 P 之间存在着较好的相关
性 ,所以土壤微生物生物量 C、N 和 P 可指示此研究
区土壤 C、N、P 的供应状况. 同时 ,其对人类活动以
及外景环境条件的改变反映比土壤理化性质更敏
感 ,所以在土壤质量评价体系中 ,可把土壤生物学性
质 (包括土壤酶活性) 作为重要的参数来考虑. 这在
以后构建或完善土壤质量评价体系时应重点探讨.
414 　在土壤功能评价基础上 ,利用土壤质量评价体
系直观地评价了土壤质量状况. 在研究区内 ,杉木与
阔叶树混交以及阔叶树轮栽两种人工林生态系统的
水分有效性、养分有效性和根系适宜性 3 项土壤功
能指标以及最终的土壤质量指数均处于中等水平 ,
而连栽杉木林的水分有效性、养分有效性和根系适
宜性较差 ,土壤质量指数处于较低水平. 评价结果与
实地观测基本一致.
致谢 　承蒙中国科学院沈阳应用生态研究所陈楚莹研究员、
中国科学院生态环境研究中心欧阳志云和王效科研究员指
导.
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作者简介 　黄 　宇 ,男 ,1974 年生 ,博士 ,主要从事区域开
发、生态系统管理以及环境生态学研究 ,发表论文 20 多篇.
E2mail :huangcosmos @163. com
502212 期 　　　　　　　　　　　　　黄 　宇等 :不同人工林生态系统林地土壤质量评价