全 文 ：P 一2 王
第l 8卷第2期
1 9 9 8年 3月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGIcA SINIcA
VO】_l8，No．2
M ar．， 1998
格氏栲天然林与人工林根际土壤微
生物及其生化特性的研究
杨玉盛 但主盟 邹双全 俞新妥 ，
‘福建林学院梧建南平。 。。 7夕 ’：2o
摘要 通过对格氏栲天然林(约120年生)和人工林(28年生)根际土壤和全土微生物、生化活性、土壤养分的
研究，结果表明：格氏枵天然林根际和全土土壤养分、土壤微生物区系、生理娄群数量、土壤酶活性和生化作
用强度均比相应人工林的大，格氏栲天然林根际土壤速效性养分相对富集．而^工林的则存在亏缺现象。格
氏栲人工林的根际效应( 邝 值)比天然林的明显
关售词： 根际土，土壤微生物t生化特性，格氏栲，天然林 r人工林
A STUDY 0N THE S0IL M ICR0BES AND B10CHEM ISTRY
0F RHIZ0SPHERIC AND T0TAL S0IL IN NATURAL
F0REST AND PLANTAT10N OF Castanopsis Kauakamii
Yang Yusheng He Zongming Zou Shuangquan Yu Xintuo
(FufianForestryCo[teg~tNanping·Fujian，353001 rChina)
Abstract The soil microbes．biochemical activities and nutrients of rhizospheric and tota1
soil in a natural forest (120一year—old)and a plantation (28一year-old) of Castanopsis
kauakamii were studied in Xinkou，Sanming，Fujian，in 1994．The results showed that the
soil nutrients，the number of soil microhiota and soil physiological monoids，soil enzyme
activities and biological activities in rhizospheric and total soil of natural stand of Castanop-
sis kauakamii were higher than those of the plantation．The soil available nutrients accu—
mulated relatively in rhizospheric soil of the natural forest．the depletion of the soil avail—
able nutrients was also observed in the plantation forest．Natural stand could exert a larger
marked effect( ／s value)than that of the plantation forest．
Key words： rhizspheric soil，soil microbes，biochemical activities，Castanopsis kauakamii，
natural forest，plantation．
福建三明莘口200余公顷格氏栲(Castanopsis kauakamii)天然林保护区林相整齐、物种丰富，是我国目
前面积最大保存最为完好的格氏栲天然林。莘 口教学林场1966年在格氏栲天然林采伐迹地上营造格 氏栲
*本研究外业工作得到福建林学院莘口教学林场部燕明、张春能的帮助
收稿日期：1905 1}02，修改稿收到日期{1997—08—05。
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2期 杨玉盛等：格氏栲天然林与人工林根际土壤微生物及其生化特性的研究 199
人工林亦近30a，笔者陆续报道这两片林分结构、地力及水源涵养功能等差异 叫]；本文从格氏栲天然林与
人工林根际微生境微生物、生化、土壤养分角度 ．进一步探讨这两片不同起源林分间的差异，这对中亚热带
常绿阔叶林多样性保护、地力维持及合适混交树种选择具有一定指导意义。
1 试验地概况
所设标准地的格氏栲天然林位于三明市莘口镇小湖格氏栲自然保护区内(小湖工区对面)。格氏栲人
工林位于小湖工区忠山路(北纬26。11‘．东经117。26 )。本地属武夷山东伸支昧，海拔高度300m左右。车区为
中亚热带海洋性气候，年均温度19．1℃．年降水量1740．9mm，年蒸发量1583．Omm，年均相对温度8l％，标
准地由土壤是由砂页岩发育的红壤，土层深厚(>1m)质地为轻壤一中粘土 格氏栲天然林群落结构复杂，植
物种类较多，而格氏栲人工林结构单一，植物种类较步 ]
2 研究方法
分别在格氏栲天然林和人工林内建立标准地(各3块)，在标准地调查基础上，]994年4月、7Y]和12月于
各标准地内选择标准木2～3株，仔细挖出表层(O～2~cm)细根(<4mm)，保留距根表4ram左右的土壤 ，采
用抖落法取根际土壤(rhizospheric soil，用 R表示)。按 S形在各标准地内布点(3～5 )，取0～20era土壤
(全土 total soil，用 表示)带回室内，进行微生物、酶活性及生化作用强度，土壤化学性质等测定。测试方
法与笔者过击使用方法相同“一。文中 RIS值指根际土和垒土各相应测试项目的比值。表中数据为8次取样
分折结果的平均值
3 结果与分析
林木根际是由树木根(主要是细根)一土壤一微生物和酶组成的特殊微生态系统，亦是各种养分及其它物
质进入根系参与生物链物质循环的门户 在物理、化学和生物学特性上不同于原土体的特殊土壤微区，树
木根系和微生物呼吸作用、根系分泌与溢泌质子和有机物质的作用，以及根对养分和水分吸收特性，都决
定着根际动态的方向和强度。 。”-，对树木根际土壤研究能为合适混交树种选择提供参考。
表1 不同林分类型根际土壤井分状况
Table 1 Soil rhizospheric soil nutrients in differents forest stands
*R}根际土Rhizospherlc soil}S{垒土Total sol【。
1 天然林与人工林根际土壤养分差异
在树林生长过程 中，根系一方面从土壤中摄取水分 、养分 ，同时也向土壤溢泌质子、离子，并释放大量
的有机物质。据报道 ，植物有高达30 的光合产物以有机碳形式释放进入根际土壤，这些有机物质不仅为
根际微生物提供丰富的碳源．而且极大地改变根际微区的物理和化学环境，进而对根际土壤养分产生重大
影响 。“。从表1可见，格氏栲天然林和人工林根际土 pH值分别比相应的全土低0．06和0．16，说明格氏栲根
际土壤是一个相对偏酸的环境，这与酸性森林土壤中棒木生长过程中更多地吸收土壤中NH+、Ca“+、
Mg“+、K 等阳离子，从而导致根土界面阴阳离子不平衡有关 ”。格氏栲根系酸化土壤环境能力，直接影响
根际养分的有效性。天然林和人工林根际土壤有机质含量分别是相应全土的1．3倍和1．7倍(衷1)，说明格
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氏栲林冠层光合作用产生大量碳水化台物在根际沉积n‘ 。从表1可见．格氏栲人工林根际有机质沉积量
(18．27)大于格氏栲天然林的(15．98)，说明格氏栲人工林有机质在根际的沉积作用比天然林的强 根际土
全 N和代换性盐基离子含量亦有此趋势(表1)。从表1还可以看出，格氏栲人工林根际土壤速效性养分含量
比全土的低，出现亏缺现象，相反，格氏栲天然林根际土壤速效性养分则相对富集，这可能与格氏栲天然林
年龄较大(120a左右)、群落处在相对稳定阶段，生长极为缓慢 ，细根更新速度慢、根系活力较弱，其吸收养
分数量相对较低f而人工林中格氏栲正处在旺盛生长期(28年生)，细根更新速度快、根系活力较强 ，吸收大
量速效性养分以供应林木生长需要有关。在酸性森林土壤中，磷和钾主要靠扩散过程被根系吸收，虽然质
流和根 系直接截 获作用能提供部分 NH 一N，但林木根系吸收 NH 一N可能主要亦是靠扩散作用吸
收- 】2_，由于林木根系对速效性养分需求及土壤溶液中速效性养分浓度差异，从而导致其根际土壤速效性
养分亏缺或富集 格氏栲天然林根际中土壤碳水化舍物、含氮化台物及营养元素的大量富集，加上林地上
大量凋落物积累，说明该片天然林具有很强自我培肥土壤能力J一
3．2 根际土壤微生物数量及组成
林木根的生长发育及根系分泌的有机和无机化合物即林木根际沉积物是刺激根际微生物繁殖的重要
能源和养分源“ ，从表2可见，格氏栲天然林和人工林土壤微生物组成和生理类群的 R／S值均在1．0以上，
说明格氏栲根际效应明显t其 中土壤硝化细菌 R／S最小，这与一些学者报道的根际并不特别影响硝化细菌
数量的结果相符 。。从表2还可看出，格氏栲人工林土壤微生物的根际效应 比天然林的明显，如人工林中土
壤细菌、氰化细菌R／S值分别是2．05和2．11，而天然林相应的 R／S值则仅为1．59和1．73，说明在土壤条件
较差时．根际微生物效应更为明显。格氏栲天然林和人工林土壤固氮菌 R／S值分别为1．85和1．87+表明格
氏栲根际土壤环境有利于固氯菌繁殖，这对根际土壤氮索增加是有利的。格氏栲天然林中土壤真菌 R／S值
仅为1．06，而人工林的 R／S值为1．41，这可能与两种不同起源林分中根际 pH值差异有关 。
格氏栲天然林根际或全土微生物组成和生理类群数量均 比相应的人工林有较大幅度增加．从而有利
于天然林土壤有机质和含氢有机化合物的分解和转化及土壤保肥和供肥能力
表2 不同林分类型土壤微生物组成(×1 个，g干土)
Table 2 The rhizospheric soil m icrobes composition in different fore st
3．3 不同林分根际土酶活性
林木根系及其残体、土壤动物及其遗骸和微生物是土壤酶主要来源者，土壤酶促作用主要在土壤颗
粒、植物根系和微生物细胞表面上发生的t ]。从表3可见，格 氏栲天然林与人工林根际土各类酶的活性均比
全土高，而且格氏栲人工林的各类土壤酶活性 R／S值均比天然林大．这与微生物根际效应相似。根际土壤
酶活性增强+与根际 土上积累种类和数量均较大的根系分泌物及根际土微生物增殖较快、活性较高有
关。“ ．从表3还可以看出．天然林根际土脲酶、转化酶、蛋白酶活性均 比人工林的大，这与天然林和人工林
根系分泌物中碳水化台物与含氮化台物的积累差异有关
土壤酸性磷酸酶在土壤有机磷转化过程中起积极作用。天然林根际土壤和全土酸性磷酸酶活性均比
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2期 扬玉盛等：格氏栲天然林与人工林根际土壤微生物及其生化特性的研究 201
人工林的大 。从表3可见，人工林和天然林土壤酸性磷酸酶 值分别为2．6和1．7．说明格氏栲的根际土壤
酸性磷酸酶活性 比全土有明显增强．这对增强根际有机磷矿化速率、缓解由于磷扩散较慢导致磷过分亏缺
(特别是处在旺盛生长期的林木)．起到重要作用 人工林土壤酸性磷酸酶 R／S值比天然林的大．可能与其
根际土壤磷亏缺亦有一定关系。从表3还可看出，格氏栲天然和人工林根际土接触酶和过氧化物酶活性均比全
衰3 不同林分类型根际土酶活性
Table 3 Ti e~hizos,phleric soil eⅡzyme activities in different forest
土的大，且格氏栲天然林的根际土和全土分别相应的人工林大，表明格氏栲根际对土壤毒素转 E能力厦十
壤腐殖质化过程有一定促进作用，且天然林的这种有益作用比人工林的明显。
3．4 不同林分根际土生化作用强度
土壤生化作用强度直接影响土壤养分供应与贮存，是土壤生物活性强度标志之一 。分析结果表明
(表4)·格氏拷天然和人工林根际土生化作用强度均比全土大(R／S值在1．06～3．05)．天然林根际土和全
土生化作用强度亦比相应的人工林大，说明根际土生化作用强度比相应的全土大，而且天然林 的根际土和
全土均比相应的人工林大，但不管是天然林或人工林 ，土壤硝化作用强度裉低，其R／S值均很小(分别为
1-1l和1·06)，这与土壤硝化细菌R／S值较低有关。除了硝化作用外，格氏栲根际土壤进行强烈的氨化、周
氨和纤维索分解作用及 呼吸作用，这与根际土微生物数’量增 加．酶活性增强关系密切 由于根际土生化作
用强度增强，根际土壤养分供应状况得到改善，从而促进了林木生长。据调查34年生格氏栲天然林的材积
生长量为0-67m ，年均生长量为0．0197m ，而28年生格氏栲人工林材积生长量为0．201lma，年均生长量为
0．OO72m3①
衰4 不同林分类型根际土生化作用强度
Table 4 2 he rbizospheric soil biochemical activities●n di[ferent forest
4 小结
4-1 格氏栲天然林根际土和全土养分、土壤微生物区系、生理类群数量、土壤酶活性和土壤生物化学作用
① 部燕明等．格氏栲天然林与人工林生志系坑的研究．课题鉴定材料．1994
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强度均比相应的人工林的大，说明格氏栲天然林土壤有机质分解能力和腐殖质再合成强度均比人工林的
大．土壤营养贮量和养分供应能力亦比人工林的强．天然林土壤肥力明显比人工林的高。
4．2 格氏栲人工林土壤各类指标的根际效应(R／S值)比天然林的明显．这与人工林土壤条件相对鞍差有
关。
4．3 格氏栲天然林和人工林根际是一十相对偏酸的环境，根际土有机质、全氮及交换性盐基离子总量均
比全土大，但人工林根际土壤速效性氨、磷、钾存在一定程度亏缺现象．这与 目前天然林和人工林林木生长
速度及土壤中养分浓度差异有关 。
4．4 格氏栲天然林经过120余年的演变．目前群落多样性和结构均比人工林复杂0．天然林水源涵养、自我
培肥能力均比人工林的优越。天然林根际土壤营养贮量与供应状况明显比人工林的好，这是目前格氏栲天
然林地力较高的重要原因之一，目前应加强对 日益减少的天然常绿阔叶林的保护并开展相应的研究．以保
持和提高地带性常绿阔叶林多样性 ，充分发挥其改善环境的有益功能。
参 考 文 献
1 扬玉盛等．格氏栲天然林水源涵养功能的研究．自然资源学报，1992．7(3) 2174233
2 扬玉盛等．人工阿叶林取代格氏栲天然林后土壤肥力变化的研究．东北林业大学学报．1993，21(5)：14~21
3 橱玉盛等．格氏栲天然林和人工林结构与持续地力的研究．中国科协第二届青年学术年会蛇文集(表科分册)．北京：
中国科学技术出版社，i995．400~404
4 扬玉盛等．细柄阿丁枫杉木混空林根际土壤生物学播性研究 福建省科协第二届青年学术年会论文集．福州．福建科
技出版社．1995 5。9～913
5 张福锁等．根际动态过程与植物营养．土壤学报，1992，29(3)；239～250
6 Lynch J M．The Rhi~sphere John wi】目 Chmhes~r，1990
7 范晓晖．刘芷宇．根际pH环境与磷素利用研究进晨．土壤通报，l鲥2，23(5)：238～240
8 North J M ￡ Carbon-flow in the rhizosphere of po~derase pine seedtln~s．5 Bia1．Biocficm．1990．22(4)t449～
455
9 许曼丽，刘芷字．土壤一根系傲区彝分状况的研究 1．钾离子的富集与亏映 土壤学报，1983．20(3) 259~302
lO 钦绳武 ．刘芷宇．土壤一根系微区养分状I兄的研究 Ⅵ．不同形态肥料氟素在根际的迁移规律．土壤学报．1989．26(2)：
1l7～l29
11 Bhat K K S样 at．Diffusion of phosphate to p[ant ro s in soil Ptant and Soil，1976．=14：63～ 72
12 Jung A K，B Seetin8 at．Mobiliztion of diferent phospkatefractionsinthe rhizosphere． 删 andSol1，l993，l55～
156 91～ 94
l3 李振高等．不同基因型小麦根际细苗及酶活性的动态．土壤学报．1993，30(1) l～8
14 (苏)哈兹耶夫著(郑洪元等译)．土壤酶活性．北京 科学出版社，1980
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