全 文 ：林业科技开发 2014 年第 28 卷第 2 期 59
doi:10． 13360 / j． issn． 1000－8101． 2014． 02． 015
间伐对重阳木人工林土壤微生物量碳氮和酶活性影响
陈信力，刁娇娇，郑婷，王艳平，关庆伟* ，王晶，邱雷
(南京林业大学森林资源与环境学院，南京 210037)
摘 要:以太仓市 20 年生重阳木人工林为研究对象，研究了间伐 4 a后的重阳木人工林土壤微生物量碳氮含量以
及土壤脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性的变化。结果表明: 间伐显著降低了土壤 pH 值、表层
土( 0 ～ 10 cm) C /N、亚表层土( 10 ～ 20 cm) 可溶性碳含量，增大了亚表层土壤微生物量碳含量和微生物量碳占总碳
的比例，对微生物量氮无显著改变;间伐显著减小了过氧化氢酶活性，增大了亚表层脱氢酶活性，消除了蔗糖酶活
性在不同土层之间的显著差异。
关键词:间伐;微生物量;酶活性;重阳木人工林
Influences of thinning on microbial biomass carbon and nitrogen and enzymatic activity of Bischofia
polycarpa plantations∥CHEN Xinli，DIAO Jiaojiao，ZHENG Ting，WANG Yanping，GUAN Qingwei，WANG Jing，
QIU Lei
Abstract:This study was conducted to evaluate the influences of thinning on soil microbial carbon(MBC)，nitrogen(MBN)
and enzyme activities(dehydrogenase，catalase，urease，acid phosphatase and sucrase)in a 20-year Bischofia polycarpa
plantations in TaiCang，Jiangsu． The results showed that，compared with the control plots，soil C /N in the surface soil(0 ～
10 cm) ，dissolved organic carbon(WSOC)in the subsurface soil(10 ～ 20 cm)and pH in both two soil depths decreased
by means of thinning measure． At soil depth of 10 ～ 20 cm，thinning increased MBC and MBC /TC，whereas MBN had not
changed significantly after thinning． Thinning inhibited catalase activity in both two soil depths and dehydrogenase activity
in subsurface soil significantly，while the difference of sucrase activity between surface and subsurface soil was eliminated
after thinning．
Key words:thinning;microbial biomass;enzymatic activity;Bischofia polycarpa plantations
Author’s address:College of Forest Ｒesources and Environment，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037，China
收稿日期:2013－09－17 修回日期:2013－10－14
基金项目:国家林业公益性行业科研专项“提高城市森林固碳能力的
关键技术研究与示范”(编号:201104075);江苏高校优势学科建设工
程项目资助(PAPD)。
作者简介:陈信力(1989 －)，男，硕士生，研究方向森林生态学。通讯
作者:关庆伟，男，教授。E-mail:guanjapan999@ yahoo． com． cn
土壤微生物量碳氮和酶活性是评价土壤微生物活
性的重要指标，参与土壤中有机质转化和养分循环，常
被用来作为不同土壤利用方式造成的土壤物理和化学
特性变化的早期指标。而大量研究表明，不同的森林
经营措施能够显著改变林下土壤微生物量碳氮和酶活
性。胡亚林等［1］的研究结果表明了不同凋落物组成
对土壤微生物量碳和脲酶、脱氢酶、蔗糖酶活性有显
著影响;杨凯等［2］研究发现幼龄林土壤微生物量碳
氮优于成熟林;杨芳等［3］则发现施加不同氮素含量
的肥料能显著改变雷竹林林下土壤微生物量碳含量。
间伐作为一种重要的森林经营技术，能够改变林
下的湿度、养分和光照条件［4］，显著提高林下生物多
样性［5］，改变林下气候［6］，从而直接或者间接地改变
了土壤特性。土壤有效养分驱动着土壤的长期生产
力，维持着森林的结构和功能，间伐后大量有机质的
去除和林下植被的改变往往能够改变土壤养分状
况［7－9］。土壤养分状况的改变往往带来土壤微生物
和酶活性的改变，但是对于森林经营措施尤其是间伐
对于土壤微生物量碳氮和酶活性的研究却很少且无
一致的结论。Poff［10］认为间伐致使土壤板结，造成了
微生物活性的下降，Giai 等［11］的研究则证明间伐增
强了土壤磷酸酶的活性，对几丁质酶、酚氧化酶及微
生物量无显著影响。
研究显示太仓市近年来土壤日趋酸化，有机质增
长缓慢，有机磷和速效钾均处于较低水平［12］。本研
究以太仓市重阳木人工林为研究对象，研究了间伐
4 a后的林分土壤微生物量碳氮和酶活性的状况，为评
价间伐对森林土壤环境的影响，维护重阳木人工林的
正常生长，改善太仓市土壤质量提供一定的科学依据。
1 研究地概况
研究地位于江苏省太仓市，地处北纬 31°20 ～
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
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31°45，东经 120°58 ～ 121°20，属长江三角洲冲积平
原，全境地势平坦，自东北向西南略呈倾斜。东部为沿
江平原，西部为低洼圩区。太仓属北亚热带南部季风
性湿润气候区，四季分明。历年年平均气温15． 5℃，降
水量 1 078． 1 mm，日照 1 960． 9 h，无霜期 226 d。气
候与地形条件有利于形成植物种类丰富、长势优良的
森林覆盖区域。近些年来由于受自然以及人为因素
的影响，植被遭破坏，生态多样性受到很大影响。
2 试验方法
2． 1 样地设置
样地位于沿江高速公路太仓段两侧的绿色通道
重阳木人工林内，面积为 0． 9 hm2，林龄为 15 a。在林
分踏查和标准地调查基础上，随机设置两种处理(表
1)。一种依据伐密留疏、伐小留大、伐掉病腐木保留
健康木的原则，于 2009 年采用单株间伐的方式建立
强度为 50%的间伐样地;另一种不作任何处理，视作
对照。每个处理重复 3 次，共设置了固定样地 6 块，
每块样地面积 20 m ×20 m，且不同区组之间，以及同
一区组不同处理之间的间隔均为 5 m。统计样地内
乔木株数(直径≥5 cm)，通过每木检尺实测胸径和
树高(表 1)。
表 1 重阳木人工林生长状况
处理 林龄
林分密度 /
(株·hm －2)
平均胸径 /
cm
平均树高 /
m
平均冠幅 /
m2 郁闭度
CK 15 1 113 13． 57 9． 12 4． 35 × 4． 65 0． 80
间伐 15 556 11． 79 9． 90 3． 10 × 3． 50 0． 50
2． 2 土壤理化性质、微生物量碳氮及酶活性测定
于 2013 年 6 月在各样地采样，采样时在每块样
地中按 S 形随机选取 8 ～ 10 个采样点，按 0 ～ 10 cm
(表层)、10 ～ 20 cm(亚表层)分层取样，立即放入 0℃
储存箱内，当天带回实验室，放入冰箱冷冻保存。
所有土壤样品捡去残根及凋落物过 2 mm 筛后，
一部分保存于 4℃冰箱用于土壤微生物量碳氮和水
溶性有机碳的处理，一部分风干处理用于理化性质和
酶活性的测定。pH 测定采用 pH 计测定(V水 ∶ V土 =
2． 5∶ 1);土壤风干后过 0． 075 mm土筛采用元素分析
仪(Vario Element Ⅲ，德国)测定土壤总有机碳和全
氮含量;新鲜土壤样品用去离子水(V水 ∶ V土 = 5∶ 1)浸
提，震荡 45 min 后 4 000 r /min 离心 15 min，经 0． 45
μm滤膜过滤后采用 TOC －VCPN 自动分析仪(岛津，
日本)测定土壤水溶性有机碳(WSOC);土壤微生物
量碳氮(MBC，MBN)采用氯仿熏蒸－K2SO4 提取法测
定，新鲜土壤 5 g在氯仿熏蒸 24 h 后和未熏蒸样品 5
g采用 K2SO4 溶液(V水 ∶ V土 = 5∶ 1)浸提，震荡 45 min
后 4 000 r /min离心 15 min，经 0． 45 μm 滤膜过滤后
用 TOC－VCPN分析仪测定。
微生物量碳 =(熏蒸后土壤提取碳 －未熏蒸土
壤提取碳)/0． 38，微生物量氮 =(熏蒸后土壤提取氮
－未熏蒸土壤提取氮)/0． 54［13］。
土壤脱氢酶活性测定采用红四氮唑比色法;脲酶
活性测定采用靛酚比色法;蔗糖酶活性测定采用水杨
酸比色法;碱性磷酸酶的测定采用对硝基苯磷酸二钠比
色法;过氧化氢酶活性测定采用紫外分光光度法［14－16］。
2． 3 数据分析
通过 Microsoft Excel分析整理不同处理的数据，
得到土壤 pH、总有机碳、全 N、WSOC、MBC、MBN 及
脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性的平
均值和标准误差。使用 SPSS中单因素分析结合 LSD
检验分析不同处理和土层的土壤理化性质和微生物
特性的差异性。
3 结果与分析
3． 1 间伐对重阳木人工林土壤化学性质的影响
间伐对重阳木人工林土壤化学性质的影响如表
2 所示。间伐显著影响了土壤 pH，水溶性有机碳样
地 pH值为 7． 50 ～ 7． 88，偏碱性，与对照样地相比，间
伐显著增大了表层及亚表层土壤的 pH 值。间伐降
低了土壤中的总有机碳含量，间伐后表层土和亚表层
土中总有机碳分别只有对照样地的 79． 7% 和
99． 1%。同时间伐增大了 N 含量，表层和亚表层土
壤中全 N分别增大了 11． 7%和 23． 5%，但是均无显
著影响;间伐显著降低了亚表层土壤中的 WSOC 含
量，对表层土壤无显著影响。
表 2 间伐对重阳木人工林土壤化学性质的影响
土层深度 /
cm 处理 pH
总有机碳 /
(g·kg － 1)
全 N/
(g·kg － 1)
WSOC/
(mg·kg － 1)
0 ～ 10
CK 7． 88 ± 0． 03 a 12． 92 ± 1． 64 a 1． 62 ± 0． 18 a 416． 9 ± 79． 4 ab
间伐 7． 69 ± 0． 06 b 9． 98 ± 0． 85 ab 1． 81 ± 0． 31 ab 346． 6 ± 50． 6 ab
10 ～ 20
CK 7． 83 ± 0． 05 a 9． 18 ± 1． 10 b 1． 19 ± 0． 02 b 401． 6 ± 28． 0 a
间伐 7． 50 ± 0． 12 b 8． 11 ± 1． 16 ab 1． 47 ± 0． 27 ab 307． 7 ± 46． 7 b
注:不同小写字母表示 0． 05 水平差异显著，下同。
不同土层之间的 pH和 WSOC 无显著变化，总有
机碳和全 N存在显著差异。对照样地中表层土总有
机碳、全 N 含量均显著高于亚表层，高达 12． 92 g /kg
和 1． 62 g /kg，间伐后表层土总有机碳、全 N含量虽然
仍高于亚表层，但没有显著差异。
3． 2 间伐对重阳木人工林土壤微生物量碳氮的影响
间伐对重阳木人工林土壤微生物量碳氮的影响
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2014 年第 28 卷第 2 期 61
如图 1 所示。间伐显著改变了土壤微生物量碳，对土
壤微生物量氮无影响。间伐后土壤微生物量碳含量
有所增大，表层与亚表层分别为对照样地的 109． 5%
和 213． 7%，但是间伐只在亚表层显著增大了土壤微
生物量碳。间伐降低了土壤中微生物量氮的含量，亚
表层对照样地含量最高，为 47． 25 mg /g，间伐样地最
低，为 11． 4 mg /g。对照样地中表层土微生物量氮含
量低于亚表层，间伐后情况则相反。
对照样地表层土壤微生物量碳显著大于亚表层，
微生物量氮无显著差异。间伐样地不同土层之间微
生物量碳氮均无显著差异。
间伐显著改变了土壤微生物量碳占总有机碳的
比例(微生物量碳 /总碳)，对土壤微生物量氮占总 N
比例(微生物量氮 /总氮)无影响。间伐后土壤微生
物量碳比例有所增大，表层与亚表层分别为对照样地
的 130． 0%和 211． 2%，但是只有在亚表层间伐样地
微生物量碳比例显著大于对照样地。间伐降低了土
壤中微生物量氮的比例，亚表层对照样地微生物量氮
比例最高，为 3． 8%，表层间伐样地最低，为 2． 38%。
表层土微生物量氮比例低于亚表层。间伐前后不同
土层之间微生物量碳氮比例均无显著变化(图 2)。
图 1 间伐对土壤微生物量碳氮的影响 图 2 间伐对土壤微生物量碳氮分配比例影响
3． 3 间伐对重阳木人工林土壤酶活性的影响
间伐对重阳木人工林土壤酶活性的影响如表 3
所示。间伐增大了土壤脱氢酶活性，表层和亚表层分
别增大了 11． 0%和 39． 4%，在亚表层间伐显著增大
了土壤脱氢酶的活性，并且对照样地表层土脱氢酶活
性显著大于亚表层。间伐后脲酶活性降低，对照样地
表层土脲酶活性最高，为 230． 15 μg /(g·d)，亚表层土
壤间伐样地脲酶活性最低，只有 188． 53 μg /(g·d)，但
是不同处理不同土层之间都不存在显著差异。间伐
显著降低了土壤过氧化氢酶的酶活性，在表层与亚表
层分别降低了 12． 4%和 10． 0%，但是在不同土层之
间不存在显著差异。间伐后土壤碱性磷酸酶活性在
表层土降低，亚表层提升，但是变化都不显著，不同土
层酶活性在间伐前后均存在显著差异，对照样地表层
土壤碱性磷酸酶活性最强，为 1． 44 mg /(g·h)，亚表
层最弱，为 0． 83 mg /(g·h)。间伐降低了表层土蔗糖
酶活性，增大了亚表层土壤蔗糖酶的酶活性，但是均
不存在显著差异。对照样地表层土壤蔗糖酶活性显
著大于亚表层，但是间伐后这一差异消失。
表 3 间伐对重阳木人工林土壤酶活性的影响
土层深度 / cm 处理
脱氢酶 /
(μg·g － 1·d －1)
脲酶 /
(μg·g － 1·d －1)
过氧化氢酶 /
(mg·g － 1·20min －1)
碱性磷酸酶 /
(mg·g － 1·h －1)
蔗糖酶 /
(mg·g － 1·d －1)
0 ～ 10
CK 392． 7 ± 68． 3 a 230． 15 ± 13． 84 a 2． 23 ± 0． 14 a 1． 44 ± 0． 08 a 10． 50 ± 3． 35 a
间伐 435． 6 ± 91． 6 a 201． 45 ± 50． 27 a 1． 97 ± 0． 12 b 1． 28 ± 0． 22 a 7． 55 ± 0． 61 ab
10 ～ 20
CK 125． 1 ± 13． 8 b 200． 01 ± 40． 01 a 2． 25 ± 0． 07 a 0． 83 ± 0． 40 b 3． 15 ± 0． 88 b
间伐 174． 6 ± 3． 6 a 188． 53 ± 26． 31 a 2． 03 ± 0． 03 b 0． 85 ± 0． 14 b 5． 63 ± 3． 25 ab
4 讨 论
土壤微生物量是土壤有机质中最活跃的部分，只
占土壤总碳 1% ～3%的土壤微生物量碳和 1% ～ 5%
土壤总氮的微生物量氮是土壤有效养分重要的源和
汇，参与了土壤中 C、N和 P的转化，对土壤养分的保
护至关重要［11，17－18］。间伐显著降低了重阳木人工林
土壤微生物量碳和微生物量碳占总有机碳的比例，对
微生物量氮无显著影响，这与 Hassett 等［19］、Lindo
等［20］对间伐后白杨人工林和寒带针叶林及阔叶林的
研究结果是一致的，与 Thibodeau等［21］对于间伐后香
脂冷杉的结果是不同的，可能是由于不同地理位置，
不同树种或者间伐时间不同引起的差异。Mendham
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
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等［22］研究证明间伐后桉树残留有机体在第 1 年显著
增大了土壤微生物量碳，但在 5 a 后显著下降。间伐
4 a后重阳木人工林微生物量碳的下降并且主要集中
在亚表层，可能是由于间伐后土壤细根产量的减少降
低了供给微生物消耗的有机碳来源。Haron 等［23］于
1998 年就研究证明根系对于土壤 C 的影响往往超过
凋落物。间伐后植物需氮量降低，土壤 N 素提高却
并没有引起土壤微生物量 N 的增大，这和 Giai 等［11］
研究结果是一致的。可能是由于间伐后土壤微生物
长期生存在 N 饱和条件下，不再受 N 素限制，Giai
等［11］对于间伐橡木林证明了这一点;也可能是由于
凋落物数量的减少导致植物对土壤 N 归还降低，从
而影响了土壤微生物量氮的含量。王春阳等［24］证明
增大凋落物能显著增大土壤微生物量氮含量。
间伐显著降低了土壤过氧化氢酶活性，这与李国
雷等［25］研究结果是一致的，而郝俊鹏等［26］则认为间
伐增大了马尾松人工林土壤过氧化氢酶活性。过氧
化氢酶是土壤中广泛存在的酶，参与了生物呼吸、生
物代谢过程以及动植物分泌物和残体的分解，破坏对
生物体有毒的过氧化氢［16］。土壤过氧化氢酶活性的
降低可能是由于凋落物的减少降低了对地表温湿度
的保护，研究表明土壤过氧化氢酶活性与温度和湿度
有很强的相关性［27］，植物体中同样含有过氧化氢酶，
间伐后重阳木数量和凋落物的降低也可能导致过氧
化氢酶活性的降低。
间伐后土壤脱氢酶活性显著增大，脱氢酶在土壤
中促进有机物脱氢氧化，起着氢的中间传递体的作
用，其活性高低可以看作是土壤微生物活性和功能多
样性的重要指标［28－30］。酶活性的增大可能是由于间
伐后地面光照增强，土壤温度增大，促进了有机质的
分解，增大了土壤微生物量碳，从而影响了微生物的
活性，提高脱氢酶活性。
本研究对间伐 4 a 后的重阳木人工林土壤微生
物量碳氮及土壤酶活性进行研究，发现间伐显著影响
了土壤微生物量和酶活性。间伐后土壤酶活性显著
下降，结合土壤理化性质可知间伐前的森林密度
(1 113 株 /hm2)更加适合重阳木人工林的生长，提供
土壤肥力，而土壤微生物量的增加可能是由于间伐后
土壤养分的提高而导致的。本研究没有考虑到季节、
不同间伐年份和气候对土壤酶活性和微生物量的影
响，有待进一步进行研究讨论。
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应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
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( 责任编辑 史 洁
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
)
doi:10． 13360 / j． issn． 1000－8101． 2014． 02． 016
基于 USLE的苏南山丘区水土流失面源污染监测
彭桂兰1，姚国鹏2，林杰2，张金池2* ，吴玉敏3
(1．南京市水利局，南京 210036;2．南京林业大学 森林资源与环境学院;3．南京市江宁区水利局)
收稿日期:2013－07－30 修回日期:2013－11－08
基金项目:国家林业行业专项(编号:201104055);江苏省科技厅项目
(编号:ZMT－1－KT01)。
作者简介:彭桂兰(1954 －)，女，工程师，主要从事水土保持和农田水
利工作。通讯作者:张金池，男，教授。E-mail:nfujczhang@ sina． com
摘 要:利用基于通用土壤流失方程( USLE) 的《南京市 2001—2010 年水土流失面源污染与面源污染定量监测研
究》成果，分析南京江宁区水土流失面源污染数据。结果表明:江宁区全氮和总磷面源污染等级为中度，氨氮为轻
度面源污染，速效磷、总磷为微度面源污染。10 a( 2001—2010 年) 平均值与 4 a( 1997—2000 年) 平均值比较，轻度
以上污染面积、污染量皆大幅减少，氨氮、全氮、速效磷污染面积减少 11% ～24%，污染量减少 21% ～ 32%。4 种污
染物中，发生轻度污染面积和污染量均占总污染( 轻度以上，下同) 面积和总污染量的重要比重;中度次之;强度、极
强和剧烈污染等级中，面积比重相近，但剧烈等级的污染量比重突出，其中全氮污染量比重达 37． 4%。
关键词:水土流失;面源污染;污染等级;污染模数
Dynamic monitoring on soil and water losses in non-point source pollution based on USLE∥PENG Gui-
lan，YAO Guopeng，LIN Jie，ZHANG Jinchi，WU Yumin
Abstract:Based on the results of Nanjing non-point source pollution of soil erosion and non-point source pollution quantita-
tive monitoring research during 2001—2010 with USLE，the dynamic changes of non-point pollution caused by soil and wa-
ter losses in Jiangning region，Nanjing Municipality were analyzed． The results showed that the pollution degree of total ni-
trogen and total phosphorus in non-point pollution was moderate，the pollution degree of ammonia and nitrogen was light，
and the available phosphorus was slight non-point pollution in Jiangning． Comparing the average value between during the
decade (2001—2010)and during the four-year data (1997—2000)of non-point pollution，the total area and amount of
pollution which higher than the micro-pollution were significantly reduced，the area reduction of ammonia nitrogen，total ni-
trogen and available phosphorus was 11% － 24%，and the amount reduction of pollution was 21% － 32% ． Among those
four types of pollutants，lightly polluted area accounted for the highest proportion of total polluted area (higher than slight-
ly，the same as below)，and moderate pollution ranked second． The area of degrees of strength，pole-strength and intense
pollution were similar to each other． Additionally，the
proportion in amount of intense pollution was very
serious，especially the proportion of the total nitrogen
pollution reached 37． 4% ．
Key words:soil and water loss;non-point pollution;the
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究