免费文献传递   相关文献

Characteristics of soil nutrients and enzyme activities in young and middle aged
Larix principis-rupprechtii plantation in western Qinling Mountains

秦岭西部中幼龄华北落叶松林地土壤养分与酶活性特征研究



全 文 :植物营养与肥料学报 2015,21(4):1032-1039 doi牶1011674/zwyf.20150423
JournalofPlantNutritionandFertilizer htp://www.plantnutrifert.org
收稿日期:2014-01-06   接受日期:2014-05-18   网络出版日期:2015-05-06
基金项目:国家重点基础研究发展计划“973计划”(2012CB416902)项目资助。
作者简介:王伟东(1988—),男,甘肃天水人,硕士研究生,主要从事植物生理生态方面的研究。Email:315051046@qq.com
 通信作者 Email:ylwwl@163com
秦岭西部中幼龄华北落叶松林地土壤养分与
酶活性特征研究
王伟东1,王渭玲1,徐福利2,3,于钦民2,马惠玲1
(1西北农林科技大学生命科学学院,陕西杨凌 712100;2西北农林科技大学资环学院,陕西杨凌 712100;
3中国科学院水利部水土保持研究所,陕西杨凌 712100)
摘要:【目的】作为最重要的速生造林树种,50多年前华北落叶松就被引入陕西并造林,引种初期华北落叶松生长
良好,而近年来生长势明显下降,地力衰退问题也日益受到关注。本文研究了秦岭西部中幼龄华北落叶松林地土
壤养分与酶活性特征,以期为华北落叶松幼龄期人工林的合理经营、中幼龄林地土壤生态系统结构、功能及其可持
续利用提供科学依据。【方法】本试验选取立地条件基本一致的5a、10a和20a的华北落叶松人工林地,每个样地
设置20m×20m的标准地,用土钻在每个标准地沿 “S”型采集5个点的0—20cm、20—40cm和40—60cm的土
样,各层混均,用四分法取样,分析不同林龄华北落叶松人工林地土壤剖面的pH值、有机质及氮、磷养分和酶活性。
【结果】研究结果表明,土壤pH值在5a林地随土壤深度的增加逐渐升高,而在10a和20a林地表现为先降低后显
著升高(P<005),不同林龄林地0—20cm土层的pH值变化范围为621 671,表现为10a>5a>20a;40—
60cm和20—40cm土层均表现为5a>10a>20a。不同林龄林地的表层(0—20cm)土壤有机质含量变化范围
为1868 2589g/kg,均显著高于下层(20—40cm和40—60cm)土壤,随着林龄的增加没有明显的变化趋势。
土壤全氮、硝态氮、铵态氮和速效磷含量随着土壤深度的增加呈明显下降的趋势(P<005),而在0—20cm土层
中,20a林地的氮含量显著高于5a和10a林地的(P<005),10a林地的速效磷含量最高。不同林龄的土壤蔗糖
酶、脲酶和磷酸酶活性在0—20cm土层显著高于20—40cm和40—60cm土层(P<005),过氧化氢酶活性却呈相
反的变化趋势。0—20cm土层,不同林龄林地的蔗糖酶和脲酶活性表现为10a>5a>20a,磷酸酶和过氧化氢酶
活性在20a林地土壤中最大,不同林龄林地土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性的变化范围分别为2593
7107Glucosemg/g、015 052NH3Nmg/g、028 041Phenolmg/g和 395 458mL001mol/L
KMnO4/g。相关性分析表明,土壤有机质、全氮和速效磷含量与土壤蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性呈极显著的正相关
性(P<001),与过氧化氢酶呈极显著的负相关性(P<001)。【结论】华北落叶松的生长对土壤 pH、有机质、全
氮、硝态氮、铵态氮和速效磷的变化产生了明显影响,同时也影响了土壤酶活性;由于该地区土壤的有效氮和速效
磷含量较低,加上林木的快速生长,20a华北落叶松林地力呈现衰退趋势。基于以上研究结果,建议在该地区对于
接近20a的华北落叶松人工林地采取施肥措施,以补充土壤养分,保证林木的正常生长。
关键词:华北落叶松;林龄;土壤养分;土壤酶活性
中图分类号:S7245   文献标识码:A   文章编号:1008-505X(2015)04-1032-08
Characteristicsofsoilnutrientsandenzymeactivitiesinyoungandmiddleaged
LarixprincipisrupprechtiplantationinwesternQinlingMountains
WANGWeidong1,WANGWeiling1,XUFuli2,3,YUQinmin2,MAHuiling1
(1ColegeofLifeSciences,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;
2ColegeofResourcesandEnvironmentalSciences,NorthwestA&FUniversity,Yangling,Shaanxi712100,China;
3InstituteofSoilandWaterConservation,ChineseAcademyofSciencesandMinistryofWaterResources,
Yangling,Shaanxi712100,China)
4期    王伟东,等:秦岭西部中幼龄华北落叶松林地土壤养分与酶活性特征研究
Abstract:【Objectives】Asoneofthemostimportantfastgrowingaforestationtreespecies,Larixprincipis
rupprechtihasbeenintroducedtoShaanxiProvincefiftyyearsago.Theygrewwelinearlyage,butwiththeage
increased,thegrowthrateobviouslysloweddown.So,westudiedthecharacteristicsofsoilnutrientsandenzyme
activitiesinyoungandmiddleagedLarixprincipisrupprechtiplantationinwesternQinlingMountains.【Methods】
WechosethreediferentagedLarixprincipisrupprechti(5a,10aand20a)plantationsintheNantanNursery
GardenofTaibaiinShannxiProvinceastheexperimentalsites,andestablished20×20mplotineachagestand
plantationin2012Ineachplot,soilsampleswerecolectedatthreedepths(0-20cm,20-40cm,and40-60
cm)infiverandomlylocatedpointsfolowing“S”.Usingthesesamples,weexaminedsoilchemicalproperties
(pH,organicmater,totalN,ammoniumN,nitrateNandavailableP)andenzymeactivities(phosphatase,
urease,invertase,andcatalase)inthediferentageofplantations.【Results】Withthesoildepthincreased,the
soilpHvaluesareincreasedin5years'plantations,butdecreasedfirstandthensignificantlyincreased(P<005)
in10and20years'plantations.ThesoilpHrangefrom609to671,inorderof10a>5a>20ain0-20cm
layer,and5a>10a>20ain20-40cmand40-60cmlayers.Thecontentsofsoilorganicmaterin0-20cm
layerrangefrom1868to2589g/kg,significantlyhigherthanin20-40cmand40-60cmlayers,andkeep
constantastheplantingageincreased.Therearesignificantreductions(P<005)insoiltotalN,ammoniumN,
nitrateNandavailablePnutrientsasthesoildepthincreased.In0-20cmlayer,thecontentsofsoiltotalN,
ammoniumNandnitrateNin20years'plantationsaresignificantlyhigher(P<005)thanthoseinotheraged
plantations.ThesoilavailablePin10years'plantationsishighest.Theactivitiesofsoilinvertase,ureaseand
phosphatasein0-20cmlayeraresignificantlyhigher(P<005)thanthosein20-40cmand40-60cmlayers,
whilethesoilcatalaseactivitiesshowanoppositetendency.Inthe0-20cmsoillayer,theactivitiesofsoil
invertaseandureaseindiferentyears'plantationshowas10a>5a>20a,theactivitiesofsoilphosphataseand
catalasein20aagedplantationsarethehighest,thevariationrangesfortheseactivitiesareasfolows:invertase,
2593-7107Glucosemg/g;urease,015-052NH3-Nmg/g;phosphatase,028-041Phenolmg/gand
catalase395-458mL001mol/LKMnO4/g.【Conclusions】ThegrowthofLarixpricipisrupprechtiafectsthe
physichemicalandbiologicalpropertiesofsoil.BecauseofthelackofsoilavailableNandavailablePinthisarea
andtherapidgrowthofplants,thefertilityofplantationsintheQinlingMountainsbecomeworsewhenLarix
principisrupprechtigrowover20years.Accordingly,fertilizershouldbeappliedintheseplantationsinorderto
avoidnutrientlimitationforplantgrowth.
Keywords牶Larixprincipisrupprechti牷standage牷soilnutrients牷soilenzymeactivity
  华北落叶松(LarixprincipisrupprechtiMayr)天
然林主要分布在山西省管涔山、关帝山、五台山和恒
山,河北省雾灵山和小五台山海拔 1600 2500m
的山地[1]。由于生长迅速、树干通直、材质优良、繁
殖容易、成活率高,于是得到了生产上的重视。陕西
省自1958年先后在秦岭和黄龙等林区进行了华北
落叶松引种和造林,引种初期生长良好,而近年来生
长势明显下降。这种速生丰产林导致地力衰退现象
已引起普遍关注。南方的杉木 (Cunninghamia
lanceolata)[2-4]、北方的落叶松(Larixgmelini)[5-7]
人工林地力已得到系统研究。华北落叶松其生态适
应性及生产力[8]、养分循环[9]、群落特征[10]等方面
的研究已有一些报道,而对华北落叶松人工林土壤
肥力退化机理的研究报道甚少。随着华北落叶松造
林面积的增加和中幼龄的陆续形成,森林经营管理
迫切关注华北落叶松林地土壤养分和土壤生物学特
性变化问题[11]。
土壤养分和土壤酶在森林生态系统的物质循环
和能量流动方面发挥着关键的作用,土壤养分含量
直接影响着林木的生长,土壤酶参与土壤中生物化
学过程和物质循环,对土壤有机质的转化起着重要
的作用,是反映森林土壤质量高低的重要生物学指
标[12-13]。土壤养分与土壤酶活性相结合可以全面
地反映土壤生态系统退化的早期主要预警指
标[14-15]。本文以秦岭华北落叶松中幼龄人工林为
研究对象,通过分析中幼龄华北落叶松林地土壤养
分和土壤酶活性的变化规律,探讨在一定立地条件
下不同中幼龄华北落叶松人工林土壤养分和土壤酶
3301
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
活性的特征,以期为分析和探讨华北落叶松幼龄期
人工林的合理经营、中幼龄华北落叶松林地土壤生
态系统结构、功能及其可持续性利用提供理论依据。
1 材料与方法
11 研究区概况
研究地点位于秦岭西部太白县南滩苗圃林场。
地理位置为东经107°20′511″,北纬34°02′181″,该
区属于秦岭西主峰鳌山脚下,海拔1600 1700m,
年均降水量600 1000mm,年均无霜期158d,年
平均气温 76℃,最高气温 328℃,最低气温
-255℃,属秦岭谷地小气候带,林木生长期166d。
林地土壤以山地黄棕壤为主,土壤厚度为65cm左
右。林下生有绣线菊(Spiraeasalicifolia)、胡枝子
(Lespedzabicolor)、六道木(Abeliabiflora)等灌木,草
本植物主要有披针苔草(Arthraxonhispisdus)、大油
芒 (Sponiopogonsibiricus)、黄精属 (Polygonatum)、
菊科 (Compositae)等多种植物。
12 研究方法
121样地设置 采用空间序列代替时间的方法,
在2012年3月全面实地调查并分析林分状况的基
础上,分别在林龄为幼龄5年(5a)、10年(10a)和
中龄20年(20a)的华北落叶松林中,选择海拔、坡
向、坡位等立地条件基本相同,长势良好且较一致的
林分,分别选定3个20m×20m的有代表性的样
地。对样地乔木每木检尺,并调查样地基本因子,结
果见表1。
表1 华北落叶松人工林样地基本因子
Table1 GeneralconditionofLarixprincipisrupprechtisampleplantation
样地
Plot
林龄
Age
(a)
坡向
Slope
aspect
坡度(°)
Slope
degree
海拔
Elevation
(m)
平均树高
Height
(m)
平均胸径(cm)
Diameterat
breastheight
密度
Density
(棵)
林下草本类型
Undergrowth
vegetation
I 5 NE 20 25 1680 48 4.46 2800
黄精属(Polygonatum)、
菊科(Compositae)等为主
I 10 NE 20 25 1650 86 732 2750 大油芒(Sponiopogonsibiricus)为主
II 20 NW 10 15 1675 102 1023 2500 披针苔草(Arthraxonhispisdus)
122土样采集 在试验地20m×20m的样方内
按W型选取5个小区域,在每个小区域内用1m土
钻分别采集0—20cm、20—40cm、40—60cm土样,
重复取3次,将所采集的3个重复土样按不同土层
充分混匀,再利用四分法取1kg左右,最终每个林
龄样地每个土层取得5个土壤样品,3层共15个土
壤样品带回实验室风干、磨细,分别过1mm和025
mm筛,保存于密封袋中备用。
123测定项目与方法 土壤有机质用重铬酸钾氧
化—外加热法;全氮用硒粉—硫酸铜—硫酸消化法
测定;铵态氮、硝态氮用 AA3型连续流动分析仪测
定;有效磷用钼锑抗比色法测定;土壤 pH用电位法
测定。蔗糖酶活性测定用3,5-二硝基水杨酸比色
法,以1g土在37℃培养24h分解蔗糖产生的葡萄
糖的毫克数表示;脲酶活性的测定用靛酚比色法,以
1g土在37℃培养24h后土壤中 NH3-N的毫克数
表示;磷酸酶活性的测定用磷酸苯二钠比色法,以1
g土在37℃培养2h后土壤中释放的酚的毫克数表
示;过氧化氢酶活性的测定用KMnO4滴定法,以1g
土壤20min后消耗的001mol/L的KMnO4的体积
表示[16]。
试验数据应用 Excel2010和 SPSS200软件进
行分析,单因素方差 (onewayANOVA)检验处理之
间的差异,进行Person相关分析。
2 结果与分析
21 不同林龄华北落叶松人工林土壤 pH、有机质
和氮、磷养分的变化特征
由表2可知,20a林龄土壤pH显著低于5a和
10a林龄,表现出随着林龄的增加土壤 pH呈降低
的趋势。0—20cm土层土壤中有机质和氮、磷养分
含量均高于20—40cm和40—60cm土层,表现出
土壤有机质和养分含量随土层深度的增加而降低的
趋势。方差分析结果显示,3种不同林龄间表层
(0—20cm)土壤有机质有极显著差异且为20a>
10a>5a;5a和10a林龄20—40cm土层土壤的
有机质含量显著高于20a,而5a比10a林龄的土
4301
4期    王伟东,等:秦岭西部中幼龄华北落叶松林地土壤养分与酶活性特征研究
表2 不同林龄华北落叶松林地土壤pH、有机质和养分分布的变化
Table2 DistributionandchangesofsoilpH,organicmaterandnutrientsatdiferentagesLarixprincipisrupprechti
项目
Item
土层深度(cm)
Depth
林龄Age(a)
5 10 20
F值
Fvalue
pH 0—20 6.51bB 6.71aA 6.21cA 286.19
20—40 6.60aA 6.39bB 6.09cB 236.15
40—60 6.65aA 6.65aA 6.26bA 90.45
F值Fvalue 19.73 92.45 16.05
有机质
Organicmater
(g/kg)
0—20 18.68cA 20.36bA 25.89aA 272.43
20—40 12.66aB 12.17aB 7.21bB 35.89
40—60 7.76bC 10.90aC 4.45cC 344.16
F值Fvalue 244.34 213.60 1381.39
全氮
TotalN
(g/kg)
0—20 1.17cA 1.22bA 1.43aA 161.59
20—40 0.83abB 0.80bB 0.85aB 7.84
40—60 0.60aC 0.63aC 0.46bC 49.17
F值Fvalue 3245.55 375.71 2556.42
铵态氮
Ammoniumnitrogen
(mg/kg)
0—20 5.29cA 6.47bA 7.50aA 21.66
20—40 3.91aB 3.80aB 4.47aB 2.11
40—60 3.66aB 3.99aB 4.29aB 0.62
F值Fvalue 61.14 67.00 13.88
硝态氮
Nitratenitrogen
(mg/kg)
0—20 29.41bA 21.35cA 49.86aA 79.65
20—40 17.92aB 14.78aB 5.91bB 20.17
40—60 11.85aC 8.14aC 3.86bC 13.85
F值Fvalue 27.42 16.46 2782.12
有效磷
AvailableP
(mg/kg)
0—20 5.40aA 5.89aA 4.73bA 11.52
20—40 3.95aB 5.07aB 3.61aB 8.03
40—60 3.33abB 4.48aC 2.99bB 8.73
F值Fvalue 38.86 27.94 27.08
  注(Note):同行数据后不同小写字母表示同一土层不同林龄间差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentlowercaseleterswithinthe
samerowaresignificantforthesamesoildepthamongdiferentageatthe5% level;同列数据后不同大写字母表示同一林龄不同土层间的差异达
5%显著水平Valuesfolowedbydiferentcapitalletersinsamecolumnaresignificantforthesameageamongdiferentsoildepthsatthe5% level.
—P<005;—P<001
壤有机质含量高,但差异不显著;10a林龄40—60
cm土层土壤的有机质显著含量高于5a,5a则显著
高于20a。随着土壤深度的增加,土壤有机质降低
的幅度20a林龄的最大,从0—20cm的2589g/kg
下降到40—60cm的445g/kg;10a的最小,从0—
20m的 2036g/kg下降到 40—60cm的 1090
g/kg。土壤全氮、铵态氮和硝态氮随土层深度的增
加表现出降低的趋势。在土壤表层(0—20cm)全
氮、铵态氮和硝态氮均表现为随林龄的增加而显著
增加;下层土壤(20—40cm和40—60cm)表现出随
林龄增加而维持稳定不变甚至降低的趋势。土壤有
效磷随土壤深度的增加而降低,不同林龄的土壤有
效磷有降低的趋势,与土壤pH的变化规律一致。
22 不同林龄华北落叶松林地土壤酶活性的变化
5301
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
特征
表3显示,0—20cm表层土壤的蔗糖酶、脲酶
和磷酸酶活性均显著高于20—40cm和40—60cm
土层,表明蔗糖酶、脲酶和磷酸酶活性有随土层深度
的增加而呈降低的趋势,其中,5a林龄的0—20cm
土层土壤的蔗糖酶活性约是40—60cm的5倍,脲
酶酶活性0—20cm是40—60cm土层的5倍左右,
磷酸酶活性0—20cm是40—60cm的4倍。这一
变化趋势与土壤有机质及氮、磷养分含量的变化趋
势一致。而 0—20cm土层的过氧化氢酶活性比
20—40cm和40—60cm土层中的低,表明过氧化
氢酶的活性有随土层深度的增加而增加的趋势。
表3 不同林龄华北落叶松林地土壤酶活性特征
Table3 DistributioncharacteristicsofsoilenzymesindiferentagesofLarixprincipisrupprechti
土壤酶
Soilenzyme
土层深度(cm)
Depth
林龄Age(a)
5 10 20
F值
Fvalue
蔗糖酶
Invertase
[Glucosemg/(g·24h)]
0—20 64.36aA 71.07aA 25.93bA 213.15
20—40 50.64aB 59.00aB 17.28bB 154.64
40—60 13.01bC 21.87aC 1.20cC 435.53
F值Fvalue 311.22 459.44 75.14
脲酶
Urease
[NH3Nmg/(g·24h)]
0—20 0.34bA 0.52aA 0.15cA 123.65
20—40 0.16aB 0.18aB 0.04bB 19.17
40—60 0.06bC 0.13aB 0.02cB 114.07
F值Fvalue 54.83 279.69 81.60
磷酸酶
Phosphatase
[Phenolmg/(g·24h)]
0—20 0.28bA 0.35aA 0.41aA 19.00
20—40 0.12bB 0.12bB 0.17aB 17.21
40—60 0.07aC 0.07aC 0.07aC 0.70
F值Fvalue 1064.52 2239.65 124.43
过氧化氢酶
Catalase
[0.01mol/LKMnO4mL/(g·20min)]
0—20 4.51aB 3.95bB 4.58aB 33.09
20—40 4.80bA 4.36cB 5.43aA 43.80
40—60 4.80bA 4.80bA 5.30aA 21.33
F值Fvalue 9.00 18.86 127.40
  注(Note):同行数据后不同小写字母表示同一土层不同林龄间差异达5%显著水平 Valuesfolowedbydiferentlowercaseleterswithinthe
samerowmeansignificantforthesamesoildepthamongdiferentageatthe5% level;同列数据后不同大写字母表示同一林龄不同土层间的差异达
5%显著水平Valuesfolowedbydiferentcapitalletersinsamecolumnmeansignificantforthesameageamongdiferentsoildepthatthe5% level.
—P<005;—P<001
  方差分析表明,不同林龄华北落叶松林地土壤
酶活性在各林龄间有显著差异。其中蔗糖酶和脲酶
活性的变化规律基本一致,均为10a>5a>20a。
磷酸酶在0—20cm表层土壤中表现随林龄的增加
而增加,在20—40cm和40—60cm土层磷酸酶活
性的变化差异不明显。过氧化氢酶活性的变化规律
为20a>5a>10a。
3 讨论与结论
31 不同林龄对华北落叶松林地土壤 pH、有机质
和氮、磷养分含量的影响
土壤酸碱性是衡量土壤性质的重要指标之一,
对土壤的性状有较大的影响,也会影响林木的生长
发育、微生物的活动、土壤营养元素的释放转化、有
机质的分解以及元素的迁移等[17]。本研究表明,随
6301
4期    王伟东,等:秦岭西部中幼龄华北落叶松林地土壤养分与酶活性特征研究
着华北落叶松人工林林龄的增加,土壤有酸化的趋
势,其中下层土壤酸化的趋势比较明显,这一结果与
刘勇对幼、中林龄华北落叶松林地土壤的研究[11]、
卢鑫等对不同林龄紫穗槐研究的结果一致[18]。其
原因是由于林地内物种过于单一,土壤表层的枯枝
落叶以针叶为主,这些凋落物在长期的分解过程中
产生大量的单宁、有机酸等酸性物质,从而导致林地
土壤酸化。
  华北落叶松人工林地林木生长主要靠土壤自然
肥力。土壤为林木生长提供养分,相对应的林木在
生长发育过程中通过凋落物和根系分泌物的形式补
给并影响林地土壤的肥力[19]。本研究表明,土壤剖
面有机质、氮含量随土壤深度的增加而降低,这一结
果与前人的研究结果一致[20]。这是由于落叶松凋
落物主要堆积在表层土壤,有利于土壤肥力增加。
土壤有机质,氮、磷养分受到土壤利用、森林管
理、林地坡度、光照以及林下植被等多种因素的综合
影响[21]。本研究表明在林地0—20cm土壤表层有
机质、全氮、铵态氮、硝态氮均随着林龄的增加而增
加,这和张超等对不同林龄的刺槐的研究结果一
致[22],而在20—40cm和40—60cm下层土壤中有
机质、全氮、铵态氮和硝态氮呈现不变甚至下降的趋
势。造成这种结果的原因有可能为:其一,在造林初
期,土壤处于恢复期,树木通过凋落物等形式返还的
有机质量少,因此有机质含量较低,随着林分的生长
发育,植物残余物量增加,土壤有机质含量增加[23];
其二,落叶松在幼林期生长迅速,更多的是营养生
长。随着林龄的增大,20年生的华北落叶松的凋落
物积累量远远大于5年生和10年生的积累量,这些
凋落物补充了表层土壤的养分。华北落叶松生长过
程中也会从20—60cm土壤层以及更深的土层中吸
收养分,而20—60cm土层的被吸收的养分不能通
过凋落物的形式得到及时的补充或者补充量很少,
所以导致养分含量降低。
土壤中有效磷含量与有机质和氮的变化不
同[24]。速效磷含量从10a开始到20a显著下降,
这与周德明等对杉木的研究[4]及赵琼等[25]对沙地
樟子松人工林研究结果一致,原因是树木所吸收的
磷来自于根际,而凋落物回馈的磷多聚集在土壤表
层,造成了根际土壤内速效磷亏缺,随着华北落叶松
林龄的增加,根际土壤速效磷降低的趋势。
32 不同林龄对华北落叶松林地土壤酶的影响
土壤酶主要来自土壤微生物、植物根系分泌物
和动植物残体的腐化[16]。土壤酶在土壤生态系统
的物质循环和能量转化中起着非常重要的作用,是
土壤质量变化中比较敏感的一种生物学指标[26]。
已有研究表明林龄对土壤表层的酶活性影响较为显
著[27-28]。本研究结果表明,在不同土壤剖面中土壤
酶的变化趋势为上层(0—20cm)明显高于下层
(20—40cm和40—60cm),并且随着土层的加深而
降低,层次之间变化明显,这主要是由于土壤表层有
机质含量高,有充分的营养源以利于微生物的生长,
加之表层水热条件和通气状况良好,微生物生长旺
盛,代谢活跃,呼吸强度加大而使表层的土壤酶活性
较高。。
林龄通过对土壤理化性质、生物区系和土壤水
热状况的改变,间接地影响土壤酶活性[29]。对不同
土壤剖面和不同林龄研究的结果分析,不同林龄的
蔗糖酶和脲酶活性的变化趋势是5a到10a升高,
从10a到20a迅速的下降,这一结果与刘勇[11]在
幼、中林龄的华北落叶松上的研究及吕春花等[30]的
研究结果相一致;磷酸酶在土壤表层是随着林龄的
增大而增大,这与张超等的研究结果一致[22],在土
壤深层,不同林龄的土壤磷酸酶变化差异不明显,其
原因可能是表层土壤的腐殖质含量高影响土壤磷酸
酶的活性。本研究中过氧化氢酶活性在不同林龄间
的差异不明显,与过氧化氢酶活性受影响的因素众
多有关。
土壤是林木生长的重要基质,为林木的生长提
供必需的养分,直接影响林木的生长发育。同时,凋
落物作为森林生态系统物质循环过程中的一个重要
物质库,储存了大量的养分物质,是森林土壤自然肥
力的重要来源[31-32]。华北落叶松作为一种落叶乔
木,在每年的生长末期通过落叶将大量的养分归还
到土壤之中,使得有限的养分元素不断地被林木循
环利用,既保持了土壤肥力,又维护了生态系统的平
衡。由于林地浅层土壤更接近凋落物等形成腐殖质
层,所以林地浅层土壤的肥力比深层更丰富。试验
结果显示,表层土壤(0—20cm)的养分含量和土壤
酶活性比下层土壤(20—40cm和40—60cm)更高。
林木在整个生长发育过程中,也能通过根系分泌物
等影响土壤的理化性质,进而影响其生长发
育[33-34]。林木初级生产量的变化和土壤表层土的
再分配影响林地养分的变化[35]。所以随着华北落
叶松林木的生长发育,其土壤肥力受到影响。
华北落叶松的生长对土壤pH、有机质、全氮、硝
态氮、铵态氮和有效磷的变化产生了明显影响,同时
也影响了土壤酶活性。具体结果表现为:1)20a华
7301
植 物 营 养 与 肥 料 学 报 21卷
北落叶松林地土壤与5a和10a相比,有酸化的趋
势;2)土壤有机质、全氮、硝态氮含量在表层(0—20
cm)有升高的趋势,但是在下层土壤中急剧下降,总
体也呈下降趋势;3)20a林地土壤中有效磷含量、
蔗糖酶、脲酶活性均显著低于5a和10a;4)综合土
壤pH、养分含量和土壤酶活性,20a华北落叶松林
地力呈现衰退趋势。针对这种现象,在华北落叶松
人工林的经营过程中,对于林地土壤衰退的现象可
以通过营养调控措施(如施肥等)来改善。
参 考 文 献:
[1] 雷瑞德,党坤良,张硕新,等.秦岭南坡中山地带华北落叶松
人工林对土壤的影响[J].林业科学,1997,33(5):463
-470
LeiRD,DangKL,ZhangSXetal.EfectofLarixprincipis
rupprechtiforestplantationonsoilinmiddlezoneofsouthfacing
slopeofQinlingMountains[J].ScientiaSilvaeSinicae,1997,33
(5):463-470
[2] 张建国,盛炜彤,熊有强,等.施肥对盆栽杉木苗土壤养分含
量的影响[J].林业科学,2006,42(4):43-50
ZhangJG,ShengWT,XiongYQetal.Efectoffertilizationon
soilnutrientcontentofpotedChinesefirseeding[J].Scientia
SilvaeSinicae,2006,42(4):43-50
[3] 盛炜彤.杉木林的密度管理与长期生产力研究[J].林业科
学,2001,37(5):2-9
ShengWT.Astudyonstanddensitymanagementandlongterm
productiveofChinesefir(Cunninghamialanceolata)plantation
[J].ScientiaSilvaeSinicae,2001,37(5):2-9
[4] 周德明,马玉莹,梅杰.不同林龄杉木林地土壤特性分析
[J].土壤通报,2012,43(4):353-356
ZhouDM,MaYY,MeiJ.Soilpropertiesanalysisunder
diferentagesofChinesefir[J].ChineseJournalofSoilScience,
2012,43(4):353-356
[5] 杨会侠,汪思龙,范冰,等.不同林龄马尾松人工林凋落物量
与养分归还动态[J].生态学杂志,2010,29(12):2334
-2340
YangHX,WangSL,FanBetal.Dynamicsofannualliter
massandnutrientreturnofdiferentageMassonpineplantations
[J].ChineseJournalofEcology,2010,29(12):2334-2340
[6] 梅杰,周国英.不同林龄马尾松根际与非根际土壤微生物、酶
活性及养分特征[J].中南林业科技大学学报,2011,31(4):
46-49
MeiJ,ZhouG Y.Studyofrhizosphereandnonrhizosphere
microbial,enzymeactivityandnutrientselementcontentofsoilin
diferentstandagesPinusmasonianaforest[J].Journalof
CentralSouthUniversityofForestry&Technology,2011,31(4):
46-49
[7] 程云环,韩有志,王庆成,等.落叶松人工林细根动态与土壤
资源有效性关系研究[J].植物生态学报,2005,29(3):403
-410
ChengYH,HanYZ,WangQCetal.Seasonaldynamicsoffine
rootbiomass,rootlengthdensity,specificrootlengthandsoil
resourceavailabilityinaLarixgmeliniplantation[J].Journalof
PlantEcology,2005,29(3):403-410
[8] 李建国,陈国海,贺庆堂,等.华北落叶松生态适应性的定量
分析与评价[J].生态学报,1996,02:180-186
LiJG,ChenGH,HeQTetal.Quantitativeanalysisand
evaluationofLarixprinceRuppercht’secologicaladapation[J].
ActaEcologicalSinica,1996,02:180-186
[9] 谢会成,杨茂生.华北落叶松人工林营养元素的生物循环
[J].南京林业大学学报(自然科学版),2002,26(5):49
-52
XieHC,YangMS.ThebiocycleofLarixprincipisrupprechti
forestplantationinsouthslopeofQinlingMountains[J].Journal
ofNanjingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition),2002,
26(5):49-52
[10] 侯庸,王桂青,张良.华北落叶松群落与土壤肥力的关系
[J].河北大学学报(自然科学版),2001,21(3):315-320
HouY,WangGQ,ZhangL.Relationshipbetweensoilfertilities
andLarixprincipisrupprechticommunitiesinsuccessionalstages
[J].JournalofHebeiUniversity(NaturalScienceEdition),
2001,21(3):315-320
[11] 刘勇,李国雷,林平,等.华北落叶松人工林幼、中林龄土壤
肥力变化[J].北京林业大学学报(自然科学版),2009,31
(3):17-23
LiuY,LiGL,LinPetal.Changesofsoilfertilityinyoungand
middleagedLarixprincipisrupprechtiplantations[J].Journalof
BeijingForestryUniversity(NaturalSciencesEdition),2009,
31(3):17-23
[12] CarineF,YuanC,StevenC.Enzymeactivitiesinappleorchard
agroeceysteme:Howaretheyafectedbymanagementstrategy
andsoilproperties[J].SoilBiology&Biochemistry,2009,41
(1):61-68
[13] AnSS,HuangYM,ZhengF.Evaluationofsoilmicrobial
indicesalongarevegetationchronosequenceingrasslandsoilon
theloessplateauNorthwestChina[J].AppliedSoilEcology,
2009,41(3):286-292
[14] 向泽宇,王长庭,宋文彪,等.草地生态系统土壤酶活性研
究进展[J].草业科学,2011,28(10):1801-1806
XiangZY,WangCT,SongW Betal.Advancesonsoil
enzymaticactivitiesingrasslandecosystem[J].Pratacultural
Science,2011,28(10):1801-1806
[15] 徐华勤,张家恩,冯丽.广东省典型土壤类型和土地利用方
式对土壤酶活性的影响[J].植营养与肥料学报,2010,16
(6):1464-1471
XuHQ,ZhangJE,FengL.Efectoftypicalsoiltypesandland
usepaternsonsoilenzymeactivitiesinGuangdongprovince[J].
PlantNutritionandFertilizerScience,2010,16(6):1464
-1471
[16] 关松荫.土壤酶及其研究方法[M].北京:农业出版
社,1986
GuanSY.Soilenzymeanditsstudymethod[M].Beijing:
AgriculturalPress,1986
[17] 戴开结,浓有信,周文君.云南松根际 pH与不同磷水平下
8301
4期    王伟东,等:秦岭西部中幼龄华北落叶松林地土壤养分与酶活性特征研究
云南松幼苗根际 pH变化[J].西北植物学报,2005,25
(12):2490-2494
DaiKJ,NongYX,ZhouW J.RhizospherepHofPinus
yunnanensisFranch.andrhizospherepH ofP.yunnanensis
seedingsatdiferentphosphorousrates[J].ActaBotanica
BorealiOccidentaliaSinica,2005,25(12):2490-2494
[18] 卢鑫,周向睿,杜明新,等.不同林龄紫穗槐对沙地土壤的
改良效应[J].草业科学,2013,30(7):994-1001
LuX,ZhouXR,DuMXetal.EfectsofAmorphafruticosaon
soilphysicalcompositionandnutrientcontent[J].Pratacultural
Science,2013,30(7):994-1001
[19] 温远光,元昌安,李信贤,等.大明山中山植被恢复过程植
物物种多样性的变化[J].植物生态学报,1998,22(1):33
-40
WenYG,YuanCA,LiXXetal.Developmentofspecies
diversityinvegetationrestorationprocessinmidmountainregion
ofDamingshan,Guanxi[J].JournalofPlantEcology,1998,22
(1):33-40
[20] 杨成德,龙瑞军,陈秀荣,等.东祁连山高寒灌丛草地土壤
微生物量及土壤酶季节性动态变化特征[J].草业学报,
2011,20(6):135-142
YangCD,LongRJ,ChenXRetal.Seasonaldynamicsinsoil
microbialbiomassandenzymaticactivitiesunderdiferentalpine
brushlandsoftheEasternQilianMountains[J].Pratacultural
Science,2011,20(6):135-142
[21] JiaGM,CaoJ,WangCY,WangG..Microbialbiomassand
nutrientsinsoilatdiferentstagesofsecondaryforestsuccession
in Ziwulin, NorthwestChina[J]. ForestEcology and
Management,2005,217:117-125
[22] 张超,刘国彬,薛?,等.黄土丘陵区不同林龄人工刺槐林
土壤酶演变特征[J].林业科学,2010,46(12):23-29
ZhangC,LiuGB,XueSetal.Evolutionofsoilenzyme
activitiesofRobiniapseudoacaciaplantationatdiferentagesin
loesshilyregion[J].ScientiaSilvaeSinicae,2010,46(12):
23-29
[23] TrouvéC,MariotiA.Soilorganiccarbondynamicsunder
EucalyptusandPinusplantedonsavannasintheCongo[J].Soil
andBiochemistry,1994,26:287-295
[24] 王玉娟,何小三,龚春,等.油茶成林林地土壤养分含量变
化规律[J].经济林研究,2010,6(2):55-58
WangYJ,HeXS,GongCetal.Changeregulationofnutrient
contentsinCameliaoleiferaforestsoil[J].NonwoodForest
Research,2010,6(2):55-58
[25] 赵琼,曾德慧,陈伏生,等.沙地樟子松人工林土壤磷库及
其有效性初步研究[J].生态学杂志,2004,23(5):224
-227
ZhaoQ,ZengDH,ChenFSetal.Soilphosphoruspoolsand
availabilityonPinussylvestrisvar.mongolicaplantation[J].
ChineseJournalofEcology,2004,23(5):224-227
[26] 周玮,周运超.北盘江喀斯特峡谷不同植被类型酶活性[J].
林业科学,2010,46(1):136-141.
ZhouW,ZhouY C.Soilenzymeactivitiesunderdiferent
vegetationtypesinBeipanRiverKarstgorgedistrict[J].Scientia
SilvaeSinicae,2010,46(1):136-141
[27] 张昌顺,范少辉,谢高地.闽北典型毛竹林土壤酶活性及其
与土壤肥力的关系[J].自然资源学报,2010,25(2):62
-74
ZhangCS,FanSH,XieGD.Researchonsoilenzyme
activitiesanditsrelationswithsoilfertilityundertypicalbamboo
(Phylostachysedulis)plantationinNorthernFujianprovince
[J].JournalofNaturalResources,2010,25(2):62-74
[28] 隋跃宇,焦晓光,高崇生,等.土壤有机质含量与土壤微生
物及土壤酶活性关系的研究[J].土壤通报,2009,40(5):
1036-1039
SuiYY,JiaoXG,GaoCSetal.Therelationshipamong
organicmatercontentandsoilmicrobialbiomassandsoilenzyme
activities[J].ChineseJournalofSoilScience,2009,40(5):
1036-1039
[29] 葛晓改,肖文发,曾立雄,等.三峡库区不同林龄马尾松土
壤养分和酶活性关系研究[J].应用生态学报,2012,23
(2):445-451
GeXG,XiaoWF,ZengLXetal.Relationshipsbetweensoil
nutrientcontentsandsoilenzymeactivitiesinPinusmasoniana
standwithdiferentagesinThreeGorgesReservoirArea[J].
ChineseJournalofAppliedEcology,2012,23(2):445-451
[30] 吕春花,郑粉莉,安韶山.子午岭地区植被演替过程中土壤
养分及酶活性特征研究[J].干旱地区农业研究,2009,27
(2):227-232
LüCH,ZhengFL,AnSS.Thecharacteristicsofsoilenzyme
activitiesand nutrientduring vegetation succession[J].
AgriculturalResearchintheAridAreas,2009,27(2):227
-232
[31] 曾曙才,苏志尧,古炎坤,等.广州白云山风景名胜区主要
林分类型凋落物的研究[J].应用生态学报,2003,14(1):
154-156
ZengSC,SuZY,GuYKetal.Literfalsofmajorforest
standsatBaiyunshanscenicspotofGuangzhou[J].Chinese
JournalofAppliedEcology,2003,14(1):154-156
[32] 杨玉盛,林鹏,郭剑芬.格氏栲天然林与人工凋落物数量、养
分归还及凋落叶分解[J].生态学报,2003,23(7):1278
-1289
YangYS,LinP,GuoJF.Literproduction,nutrientreturn
and leafliter decomposition in naturaland monoculture
plantationforestsofCastanopsiskawakamiinsubtropicalChina
[J].ActaEcologicaSinica,2003,23(7):1278-1289
[33] RasteterEB,RganM G,ShaverG R etal.A general
biochemistrymodeldescribingtheresponsesoftheCandNcycles
interestrialecosystemstochangesinCO2,climateandN
deposition[J].TreePhysiology,1991,9:101-126
[34] RaichJW,RasteterEB,MeliloJM etal.Potentialnet
primaryproductivityinSouthAmerica:Applicationofaglobal
model[J].EcologicalApplications,1991,1:399-429
[35] CarlyleJC,MalcolmDC.Nitrogenavailabilitybeneathpure
spruceandmixedlarch+sprucestandsgrowingonadeeppeat
[J].PlantandSoil,1986,93:95-113
9301