全 文 ：湿地松混交林地土壤养分、微生物和酶活性的研究 3
薛　立1 3 3 　陈红跃1 　邝立刚2
(1 华南农业大学林学院 , 广州 510642 ;2 山西省林业科学研究院 ,太原 030012)
Soil nutrient , microorganism and enzyme activity in Pinus elliottii mixed stands. XU E Li , CHEN Hongyue
and KUAN GLiguang2 (1 College of Forest ry , South China A gricultural U niversity , Guangz hou 510642 , Chi2
na ;2 S hanxi Forest Science Research Institute , Taiyuan 030021 , China) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,2003 ,14 (1) :
157～159.
Soil nutrients , microorganisms and enzyme activities in mixed stands of Castanopsis f issa ×Pinus elliottii and
Schim a w allichii ×Pinus elliottii were studied. The results showed that compared with pure Pinus elliottii
stand , Pinus elliottii mixed stands could increase organic matter content and improve the nutrient status of soil ,
especially for available nutrients of soil. The amounts of bacteria , actinomyces and enzyme activity in Pinus el2
liottii mixed stand were higher than those in pure Pinus elliottii stand , whereas their fungi amount was lower
than the latter.
Key words 　Pinus elliottii , Mixed stand , Soil nutrient , Microorganism , Enzyme activity.
文章编号 　1001 - 9332 (2003) 01 - 0157 - 03 　中图分类号 　S714 　文献标识码 　A
3 国家教委留学回国人员启动基金资助项目 ( [ 1999 ]363) .3 3 通讯联系人.
2000 - 12 - 10 收稿 ,2001 - 08 - 18 接受.
1 　引 　　言
土壤养分、微生物和酶是森林生态系统的重要组成成
分. 土壤养分含量对林木生长有重要影响. 土壤微生物参与
土壤的物质循环和能量转化 [16 ] , 而土壤酶参与土壤的许多
重要的生物化学过程和物质循环 [18 ] , 二者一起推动着土壤
的代谢过程 , 影响着林木生长. 长期以来 , 有关森林土壤养
分、微生物和酶的研究受到广泛重视[4 ,6～20 ] . 黎蒴栲 ( Cas2
tanopsis f issa) 、红荷 ( Schim a w allichii) 和湿地松 ( Pinus el2
liottii)是我国南方重要的用材树种 , 但是关于黎蒴栲 ×湿地
松及红荷 ×湿地松混交林的土壤养分、微生物和酶的研究尚
未见报道. 20 世纪 70 年代华南农业大学林学院在其试验林
地营造了湿地松纯林 ,后来改造成为黎蒴栲 ×湿地松和红荷
×湿地松混交林. 本文通过分析这 2 种混交林的土壤养分、
微生物和酶的状况 ,并与湿地松纯林对比 ,为合理利用土壤
养分和科学造林提供依据.
2 　研究地区与研究方法
　　研究地区位于广州市天河区 , 113°18′E , 23°06′N ,属于
南亚热带季风气候 ,温暖多雨 ,夏长冬短. 年均温、最冷月 (1
月)和最热月 (8 月)月均温分别为 21. 8 ℃、13. 3 ℃和 28. 1 ℃.
年降雨量 1714. 4mm ,4～9 月的降雨量占年降雨量的 82 %.
年平均相对湿度 79 %. 试验林营造前 ,原有的亚热带季风常
绿阔叶林受严重破坏而变为马尾松 ( Pinus m assoniana) 疏
林.试验林地为低矮丘陵 , 海拔约 40m ,土壤为花岗岩发育
而成的低丘赤红壤 ,土层深厚.
　　马尾松疏林长期生长引起土壤肥力下降 ,同时松毛虫害
严重 ,因而被砍伐 ,改种湿地松. 后来在部分湿地松纯林中引
入阔叶树种 ,形成针阔混交林. 湿地松纯林营造于 1973 年 ,
1982 年部分湿地松林被间伐 2/ 3 ,分别引进黎蒴栲和红荷 ,
形成黎蒴栲与湿地松混交林 (混交比例为 1 行湿地松 ,2 行
黎蒴栲)和红荷与湿地松混交林 (混交比例为 1 行湿地松 ,2
行红荷) ,面积分别为 3. 0 和 2. 0hm2 . 随着林木的生长 ,红荷
与湿地松混交林中红荷的树高超过湿地松 ,混交的 2 种树种
的种间矛盾激化 ,湿地松因为光照不足而大量死亡. 湿地松
纯林主要林下植被有芒箕 ( Dicranopteris dichotom a) 和桃金
娘 ( Rhodomyrtus tomentosa) . 黎蒴栲与湿地松混交林主要林
下植被有芒箕和称星木 ( Ilex asprella) 等. 红荷与湿地松混
交林主要林下植被有芒箕和梅叶冬青 ( Ilex w ilsonii) 等. 试
验林的基本特征见表 1.
表 1 　试验林的基本特征
Table 1 Basic characteristics of experimental stands
林分
Stands
树种
Species
林龄
Age
(yr. )
密度
Density
(trees·
hm - 2)
胸径
DBH
(cm)
树高
Height
(m)
A 湿地松 Pinus elliottii 26 1667 9. 0 8. 3
B 黎蒴栲 Castanopsis f issa 17 1605 8. 1 8. 6
湿地松 Pinus elliottii 26 2100 10. 9 8. 8
C 红荷 Schi ma w allichii 17 1305 13. 9 8. 2
湿地松 Pinus elliottii 26 105 10. 1 7. 3
A :湿地松纯林 Pure Pinus elliottii stand ;B :黎蒴栲 ×湿地松混交林
Castanopsis f issa ×Pinus elliottii stand ; C : 红荷 ×湿地松混交林
Schi ma w allichii ×Pinus elliottii stand. 下同 The same below.
　　1999 年在试验林中设置面积为 20m ×20m 的样地 ,测
定样地内林木的胸径和树高. 用常规方法采取 0～40cm 处
的土样 ,带回实验室分析. 将水土以 2. 5∶1 混合后用 p H 计
应 用 生 态 学 报 　2003 年 1 月 　第 14 卷 　第 1 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Jan. 2003 ,14 (1)∶157～159
测土壤 p H ;有机质用重铬酸钾容量法测定 ;全 N 用半微量
凯氏法测定 ;用氢氧化钠碱熔法将土壤样品溶融后提取待测
液 ,用钼蓝比色法测全 P ,火焰光度计测全 K;碱解 N 用碱解
扩散法测定 ;用 0. 5 mol·L - 1的碳酸氢钠提取土壤样品后 ,用
钼蓝比色法测速效 P ;用 1mol·L - 1的中性醋酸钠提取土壤
样品后 ,用火焰光度计测速效 K. 土壤微生物计数用稀释平
板法. 纤维素分解酶用硫代硫酸钠滴定法测定 ;过氧化氢酶
用高锰酸钾滴定法测定 ;脲酶用扩散法测定.
3 　结果与分析
311 　土壤 p H 值和养分
　　湿地松纯林和混交林的土壤化学性质列于表 2. 与湿地
松纯林地相比 , 混交林林地土壤的 p H 有所增加 ,有机质含
量有显著增加 ,达到纯林的 1. 7 倍以上. 湿地松纯林凋落叶
灰分少 ,含树脂、单宁等酸性物质 ,造成土壤酸性较强 , 而混
交林中的阔叶树种的凋落叶在一定程度上缓和了土壤的酸
性. 由于针叶纯林对土壤有机质的影响较弱 [5 ] ,改为针阔混
交林后 ,显著增加了土壤有机质 ,有利于林木的生长.
　　与湿地松纯林地相比 , 除了黎蒴栲 ×湿地松混交林地
的全 P 增幅较小外 , 混交林地有机质和各种养分含量大幅
增加. 湿地松纯林地养分贫乏 ,改种针阔混交林后 ,土壤养
分含量明显增加的原因为阔叶树的枝叶凋落量大 ,养分含量
高 , 能在短期内比针叶树的凋落枝叶更快地分解 ,以养分的
形式淋溶渗入到土壤中 [1 ] ,从而提高了土壤肥力. 黎蒴栲 ×
湿地松混交林的全 N 增幅显著大于红荷 ×湿地松混交林 ,
这可能与其土壤有机质含量高于后者有关. 黎蒴栲 ×湿地
松混交林的全 K和速效 P 含量高于红荷 ×湿地松混交林 ,
而其全 P 和碱解 N 含量低于后者. 2 种混交林的速效 K 含
量几乎相等. 以《土壤资源调查》[3 ]中的土壤养分含量标准判
断 ,湿地松纯林土壤的有机质和各种养分含量偏低 , 混交林
林地土壤的有机质含量较高 ,全 N、碱解 N 和速效 P 含量达
到中等水平 ,而全 P、全 K和速效 K含量虽然比湿地松纯林
地大幅增加 ,但是仍然偏低 (处于 5～6 级) ,特别是混交林地
土壤的速效 K含量仅处于最低的第 6 级.
表 2 　土壤化学性质
Table 2 Chemical properties of soil
林分
Stand
土　层
Soil layer
(cm)
p H 有机质
Organic matter
(g·kg - 1)
全 N
Total N
(g·kg - 1)
全 P
Total P
(g·kg - 1)
全 K
Total K
(g·kg - 1)
碱 解 N
Alkali2hydr
olyzable N
(mg·kg - 1)
速 效 P
Available P
(mg·kg - 1)
速 效 K
Available K
(mg·kg - 1)
A 0～40 4. 06 11. 54 0. 56 0. 31 3. 45 36. 15 2. 50 13. 29
B 0～40 4. 25 22. 89 1. 13 0. 36 9. 84 84. 53 5. 60 17. 60
C 0～40 4. 46 19. 71 0. 73 0. 50 6. 47 99. 23 4. 50 17. 80
312 　土壤微生物
　　土壤微生物数量直接影响土壤的生物化学活性及土壤
养分的组成与转化 [7 ] , 是土壤肥力的重要指标之一. 湿地松
混交林地的细菌和放线菌数量显著高于湿地松纯林地 ,而其
真菌数量小于后者 (表 3) . 由于各林地细菌占微生物数量的
80 %以上 ,湿地松混交林地的微生物数量高于湿地松纯林
地. 细菌生存适宜的 p H 为中性和微碱性 , 放线菌在酸性强
的土壤中生长不良. 湿地松纯林地比湿地松混交林地酸性
强 (表 2) ,细菌和放线菌发育受影响 ,因而数量较少. 真菌能
在酸性较强的生活环境中发育. 湿地松纯林地细菌和放线
菌的数量减少有利于真菌得到更多的营养 , 因而湿地松纯
林地的真菌数量比湿地松混交林地大.
表 3 　土壤微生物及酶活性
Table 3 Soil microorganism and enzyme activity
林分
Stand
土层
Soil
layer
(cm)
微生物
Microorganism
( ×104·g - 1
Dry soil)
细　菌
Bacteria
( ×104·g - 1
Dry soil)
真　菌
Fungi
( ×104·g - 1
Dry soil)
放线菌
Actinomyces
( ×104·g - 1
Dry soil)
脲 酶
Urease
(NH4 +2N
mg·kg - 1·d - 1)
过氧化氢酶
Catalase (0. 1mol·L - 1
KMnO4 mg·
kg - 1·h - 1)
纤维素分解酶
Cellulolytic enzyme
(0. 1 mol·L - 1
Na2S2O3
mg·kg - 1·d - 1)
A 0～40 14. 48 12. 70 1. 45 0. 33 30. 5 5. 0 6. 4
B 0～40 16. 31 13. 50 0. 84 1. 97 246. 1 5. 7 13. 4
C 0～40 24. 25 23. 40 0. 41 0. 44 129. 4 5. 8 21. 8
313 　土壤酶活性
　　土壤酶催化土壤中的一切生物化学反应 ,对土壤肥力有
重要影响. 脲酶能分解有机物 ,促其水解成氨和 CO2 [4 ] . 脲酶
活性呈现黎蒴栲 ×湿地松混交林地 > 红荷 ×湿地松混交林
地 > 湿地松纯林地. 过氧化氢酶的活性表征土壤腐质化强
度大小和有机质积累程度 [19 ] . 2 种混交林地的过氧化氢酶的
活性几乎相等 , 均大于湿地松纯林地. 纤维素分解酶活性为
红荷 ×湿地松混交林地 > 黎蒴栲 ×湿地松混交林地 > 湿地
松纯林地. 土壤酶活性和土壤肥力有密切关系. 湿地松混交
林地有机质和各种养分含量高 , 因而其各种土壤酶活性均
大于湿地松纯林地.
4 　结 　　论
411 　与湿地松纯林相比 ,黎蒴栲 ×湿地松及红荷 ×湿地松
针阔混交林显著增加了有机质和土壤养分. 湿地松混交林
地有机质含量高 ,导致微生物活动旺盛 ,酶活力增加 ,加速有
机质分解 ,使各种养分比湿地松纯林地大幅增加 ,表明阔叶
树种改善土壤肥力的作用明显. 因此 ,湿地松混交林可以防
止地力衰退 ,促进林木生长.
412 　湿地松混交林地的细菌和放线菌数量显著高于湿地松
851 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　　　　　14 卷
纯林地 ,而其真菌数量小于后者. 由于细菌是微生物数量的
主要组成者 ,因而湿地松混交林地的微生物数量大于湿地松
纯林地. 细菌在阔叶分解中比较活跃 ,而真菌在针叶分解中
起着重要的作用.
413 　湿地松混交林地的脲酶、过氧化氢酶和纤维素分解酶
的活性大于湿地松纯林地 ,表明土壤肥力对酶活性有重要影
响.
414 　林地的速效 K含量低 ,可能是林木生长的限制因子. 施
以适量的钾肥可增加林地的速效 K含量 ,促进林木生长.
参考文献
1 　Chen C2R(陈楚莹) ,Wang K2P (王开平) ,Zhang J2W (张家武) ,
et al . 1988. Nutrient accumulation ,distribution and cycling in Chi2
nese fir2Homana mixed forest ecosystem. Chin J Ecol (生态学杂
志) ,7 (4) :7～13 (in Chinese)
2 　Chen C2R(陈楚莹) , Zhang J2W (张家武) , Zhou C2L (周崇莲) .
1990. Researches on improving the quality of forest land and the
productivity of artificial Cunninghamia lanceolata stands. Chin J
A ppl Ecol (应用生态学报) ,1 (2) :97～106 (in Chinese)
3 　Chen H2W (陈焕伟) , Zhang F2R (张凤荣) ,Liu L2M (刘黎明) .
1997. Soil Resource Survey. Beijing : China Agricultural University
Press. 181 (in Chinese)
4 　Chen H2J (陈 　峻) ,Li C2H (李传涵) . 1993. Soil enzyme activity
and soil fertility in Cunninghamia lanceolata plantations. For Res
(林业科学研究) ,6 (3) :321～326 (in Chinese)
5 　Chen J2L (陈金林) , Yu Y2C(俞元春) ,Luo R2Y(罗汝英) . 1998.
Nutrient status of soils under Cunninghamia lanceolata , Pinus
massoniana and Castanopsis eyrei stands. For Res (林业科学研
究) ,11 (6) :586～591 (in Chinese)
6 　Den S2J (邓仕坚) , Zhang J2W (张家武) , Chen C2R (陈楚莹) .
1994. Effect of pure and mixed stands on soil physical and chemical
properties. Chin J A ppl Ecol (应用生态学报) ,5 (2) :126～132 (in
Chinese)
7 　Jiao R2Z (焦如珍) , Yang C2D(杨承栋) , Tu X2N (屠星南) . 1997.
The change of undergrowth ,soil microorganism ,enzyme activity and
nutrient in different developing stage of the Chinese fir plantation.
For Res (林业科学研究) ,10 (4) :373～379 (in Chinese)
8 　Lei R2D (雷瑞德) , Dang K2L (党坤良) , Zhang S2X (张硕新) .
1997. Effect of a L ari x principis2rupprechtii forest plantation on
soil in middle zone of south2facing slope of the Qinling Mountains.
Sci S ilvae Sin (林业科学) ,33 (5) :463～470 (in Chinese)
9　Li C2H (李传涵) , Wang C2R (王长荣) , Zhao B (赵 斌) . 1991.
Characteristics of soil microflora and mechanism of high yield Popu2
l us tomentosa and Robinia pseudoacacia mixed stand in Jianghan
Plain and Yellow River Plain. For Res (林业科学研究) ,4 (supp . ) :
321～326 (in Chinese)
10 　Sun C2L (孙翠玲) , Guo Y2W (郭玉文) , Tong C2R (佟超然) .
1997. A study on the soil enzyme activities in various poplar mixed
stands. Sci S ilvae Sin (林业科学) ,33 (6) :488～496 (in Chinese)
11 　Wang S2L (汪思龙) ,Liao L2P (廖利平) , Yu X2J (于小军) . 2000.
Changes of nutritional nitrogen and phosphorus during ecological
restoration of degraded Chinese fir plantation soil. Chin J A ppl Ecol
(应用生态学报) ,11 (supp . ) :185～190 (in Chinese)
12 　Xu J2W(许景伟) ,Wang W2D(王卫东) ,Li C(李　成) . 2000. The
correlation among soil microorganism , enzyme and soil nutrient in
different types of mixed stands of Pinus thunbergii . J Beiji ng For
U niv (北京林业大学学报) ,22 (1) : 51～55 (in Chinese)
13 　Yang C2D (杨承栋) ,Jiao R2Z (焦如珍) , Shen W2D (盛炜彤) .
1999. Change of soil properties under slash pine in Dagangshan ,
Jiangxi Province. For Res (林业科学研究) ,12 (4) :392～397 (in
Chinese)
14 　Yang Y2S(杨玉盛) , Yu S2T (俞新妥) ,Lin X2F (林先富) . 1993.
Studies on the soil fertility in the agroforestry pattern of Chinese fir
with L itsea cubeba and crop . Sci S ilvae Sin (林业科学) ,29 (2) :97
～103 (in Chinese)
15 　Zhang D2H(张鼎华) , Ye Z2F(叶章发) , Fan B2Y(范必有) . 2001.
Influence of thinning on soil fertility in artificial forests. Chin J A p2
pl Ecol (应用生态学报) ,12 (5) :672～676 (in Chinese)
16 　Zhang P (张 　萍) . 1995. Ecological distribution and biochemical
properties of soil microorganisms in secondary forests in Xishuang2
banna. Chin J Ecol (生态学杂志) ,14 (1) :21～26 (in Chinese)
17 　Zhao L2S (赵林森) , Wang J2L (王九龄) . 1995. Research on rela2
tions between growth effect and soil enzyme activities and soil nutri2
ent factors in mixed poplar and black locust plantations. J Beiji ng
For U niv (北京林业大学学报) ,17 (4) :1～8 (in Chinese)
18 　Zheng W2J (郑文教) ,Wang L2M (王良睦) ,Lin P(林　鹏) . 1995.
Soil enzymatic activity in the subtropical rain forest in Hexi ,Fujian.
Chin J Ecol (生态学杂志) ,14 (6) :16～20 (in Chinese)
19　Zheng Y2S (郑郁善) , Huang B2L (黄宝龙) . 1998. A study on
biomass and soil fertility in the mixed stands of Michelia f ujiansis
and Chinese fir . J Nanjing For U niv (南京林业大学学报) , 22
(2) :49～52 (in Chinese)
20 　Zhou X2J (周学金) ,Luo R2Y(罗汝英) , Ye J2Z(叶镜中) . 1991.
Effect of continuous cropping with Chinese fir upon soil nutrients
and its feedback. J Nanjing For U niv (南京林业大学学报) , 15
(3) :44～49 (in Chinese)
作者简介 　薛 　立 ,男 ,1958 年生 ,博士 ,副教授 ,从事林分密
度和自然稀疏及林木养分研究 ,在国内外刊物上发表论文 30
多篇 ,其中 7 篇被 SCI 收录. E2mail :forxue @scau. edu. cn
9511 期 　　　　　　　　　　　薛 　立等 :湿地松混交林地土壤养分、微生物和酶活性的研究