無刷直流電機控制系統仿真比較

丁 波,丁貴杰，趙熙州，楊永彰

(1.貴州大學林學院/貴州省森林資源與環境研究中心, 貴州 貴陽 550025；2.貴州省林業科技推廣總站,貴州 貴陽 550001； 3.榕江縣營林總站,貴州 榕江 557200)

無刷直流電機控制系統仿真比較

丁 波1,2,丁貴杰1*，趙熙州1，楊永彰3

(1.貴州大學林學院/貴州省森林資源與環境研究中心, 貴州 貴陽 550025；2.貴州省林業科技推廣總站,貴州 貴陽 550001； 3.榕江縣營林總站,貴州 榕江 557200)

目的研究間伐對杉木人工林土壤微生物數量、酶活性及關系的影響，試圖了解不同間伐強度作用下土壤恢復的過程和機制，為人工林經營提供理論依據。方法以18年生杉木人工林為研究對象，采用隨機區組試驗設計，分析4種間伐強度TS0(未間伐(0.0%)，1 800株·hm-2)、TS1(輕度(16.7%)，1 500株·hm-2)、TS2(中度(33.3%),1 200株·hm-2)和TS3(重度(50.0%)，900株·hm-2)下杉木人工林土壤微生物數量及土壤酶活性特點，探討土壤微生物數量與酶活性的相關性。結果表明：間伐3年后，林下土壤層酶活性和微生物數量顯著提高，不同土層間土壤微生物數量和酶活性均差異顯著；間伐顯著提高了土壤過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶的活性，除過氧化氫酶(1530、3045 cm)、堿性磷酸酶(015、3045 cm)以及脲酶(3045 cm)以TS3處理的酶活性最高外，其他酶活性在各土層和不同間伐強度下均以TS2處理的酶活性最高；土壤各層微生物以細菌數量最多，其次是放線菌，硝化細菌最少，且TS2處理的微生物數量最多。土壤過氧化氫酶和脲酶活性均與細菌、真菌和硝化細菌數量呈極顯著正相關，與放線菌數量呈極顯著負相關，氨化細菌數量與過氧化氫酶活性呈負相關，而與脲酶活性呈正相關；堿性磷酸酶活性與細菌、真菌和硝化細菌數量呈正相關，與氨化細菌數量呈極顯著負相關，與放線菌數量呈負相關；蔗糖酶活性與細菌、真菌和氨化細菌數量呈極顯著正相關，與硝化細菌數量呈正相關，與放線菌數量呈負相關。結論間伐改善了林分環境、光照、溫度以及林下植被的發育，提高了林下土壤酶活性并增加了微生物數量。間伐3年后的綜合表現表明，中度間伐最利于杉木人工中、近熟林階段的經營，對于改善土壤性質較好。

杉木；人工林；間伐強度；土壤微生物；土壤酶活性

杉木(Cunninghamialanceolata(Lamb.) Hook.)是我國最主要用材樹種之一，由于人工林普遍密度較大、樹種單一、林分結構簡單等原因，杉木人工林出現了地力衰退[1]和生產力下降[2]的情況。前人針對地力衰退對杉木人工林理化性質的影響進行了大量研究[3-5]，而間伐對土壤生物學特征(土壤酶、土壤微生物等)的影響研究相對較少，土壤養分和土壤生物學特征共同推動土壤質量的變化[6]。

土壤酶在土壤中參與許多物質循環和生物化學過程，其活性可作為土壤生態脅迫或土壤生態恢復等早期的敏感性指標[7]，用作土壤養分及養分循環的指示物[6-8]，在森林生態系統的生化過程中起關鍵的調節作用，土壤酶活性的高低可以反映土壤養分轉化的強弱[9]。土壤微生物在土壤養分轉化過程和植被生態系統中發揮著重要作用，因此，一直是研究熱點內容之一[10]。國內研究表明，適宜間伐強度能改善林分水熱狀況，提高林下植物多樣性，增強土壤微生物[3,7,11]和酶活性[12]。前人的研究主要集中在間伐對人工林生態系統單方面影響，如間伐對人工林林下植被[13]發育、生物量[14]、生長和出材量[15]、土壤酶演變[16-17]、土壤理化性質變化[5]的影響，而對人工林間伐后土壤微生物數量和土壤酶活性之間的關系少見報道。因此，探討間伐后土壤酶活性與土壤微生物數量之間的關系，對了解森林生態系統過程具有深遠意義，為科學制定杉木人工林經營技術措施和掌握間伐對土壤微生物及酶活性的影響提供參考。

1 試驗地概況

2 研究方法

2.1 樣地選擇及試驗設計

2.2 土壤酶和微生物數量的測定方法[18]

過氧化氫酶采用高錳酸鉀滴定法測定，堿性磷酸酶采用pH=10的硼酸鹽緩沖液比色法測定，蔗糖酶采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定，脲酶活性采用苯酚鈉比色法測定。土壤細菌和氨化細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基法測定，真菌采用馬丁式培養基法測定，放線菌采用改良高氏Ⅰ號培養基法測定，硝化細菌采用改良的斯蒂芬森培養基法測定。

2.3 數據處理與分析

采用SPSS21.0軟件對數據進行分析處理，單因素方差(one-way ANOVA)分析不同間伐強度下土壤酶和土壤微生物數量的顯著差異性，用皮爾森(Pearson)法分析土壤酶和土壤微生物數量之間的相關性，采用origin8.6作圖。

3 結果與分析

3.1 間伐強度對土壤過氧化氫酶的影響

3.2 間伐強度對土壤堿性磷酸酶活性的影響

3.3 間伐強度對土壤脲酶活性的影響

3.4 間伐強度對土壤蔗糖酶活性的影響

大寫字母表示同一間伐強度不同土層的顯著性(P<0.05)，小寫字母表示不同間伐強度下同一土層的顯著性(P<0.05)。Different capital letters meant significant difference at 0.05 level in different soil layers under the same thinning intensity，lowercase letters meant significant difference at 0.05 level under different thinning intensities in the same soil layer.圖1 間伐對杉木人工林土壤酶活性的影響Fig.1 Effects of soil enzymes activity with thinning on C. lanceoolata plantation

3.5 間伐強度對土壤微生物數量的影響

表1 杉木人工林土壤微生物數量(平均值±標準誤)

注：大寫字母表示同一間伐強度不同土層的顯著性，小寫字母表示不同間伐強度下同一土層的顯著性。

Note: Different capital letters meant significant difference at 0.05 level in different soil layers under the same thinning intensity，lowercase letters meant significant difference at 0.05 level under different thinning intensities in the same soil layer .

3.6 間伐處理下土壤微生物數量和土壤酶活性的相關性

從表2可看出：間伐3 a后，土壤脲酶與過氧化氫酶、蔗糖酶呈極顯著正相關，過氧化氫酶與堿性磷酸酶呈顯著正相關，過氧化氫酶與蔗糖酶、堿性磷酸酶與脲酶呈正相關，蔗糖酶與堿性磷酸酶呈負相關。土壤過氧化氫酶和脲酶均與細菌、真菌和硝化細菌呈極顯著正相關，與放線菌呈極顯著負相關；氨化細菌與過氧化氫酶呈負相關，而與脲酶呈正相關；堿性磷酸酶與細菌、真菌和硝化細菌呈正相關，與氨化細菌呈極顯著負相關、與放線菌呈負相關,蔗糖酶與細菌、放線菌和氨化細菌呈極顯著正相關，與硝化細菌呈正相關，與放線菌呈負相關。土壤微生物數量之間也有較強的相關性，細菌、真菌和硝化細菌三者間均呈極顯著正相關，氨化細菌與細菌、放線菌、真菌以及硝化細菌呈正相關，放線菌與細菌、真菌和硝化細菌呈極顯著負相關。

Note：The B1-B9 represent of hydrogen peroxide enzyme, phosphate enzyme , urease, sucrase, bacteria, actinomycosis, fungi, ammonifying bacteria and nitrifying bacteria. * correlation meant significant difference at theP<0.05, * * correlation meant very significant difference at theP< 0.01.

4 討論

前人研究認為，間伐后，一方面林下植被生物多樣性提高，土壤養分循環加速，使土壤微生物多樣性和數量提高[3,24]；另一方面改變林下微環境，加速根系分泌，促進凋落物分解，影響土壤中的有機質數量與質量[25-26]，最終影響微生物群落。本研究結果與張鼎華等[3]、鄭偉等[27]的研究結果相似。本研究中，土壤微生物數量均以TS2處理的最多，可能由于中度間伐后林分環境最有利于土壤微生物的發育，從而數量最多。

前人研究得出，酶活性與土壤微生物數量的相關性較高[28-29]，本研究亦得出相似的結論。過氧化氫酶、脲酶與真菌、細菌及硝化細菌呈極顯著相關性，與王笛等[29]的研究結論基本一致，但與陳軍軍等[30]等研究間伐對松櫟混交林所得的結果有所不同；堿性磷酸酶與細菌、真菌和硝化細菌呈正相關，與氨化細菌呈極顯著負相關、與放線菌呈負相關，這與陳軍軍等[30]的研究結果略有不同，這可能與二者的研究地域、林分類型、立地、干擾措施及環境等不同有關。

5 結論

(2)間伐顯著增加了杉木人工林土壤微生物的數量，不同土層間差異顯著。土壤各層微生物數量以細菌最多，其次是放線菌，硝化細菌最少，中度間伐微生物數量最多。

(3)土壤過氧化氫酶和脲酶均與細菌、真菌和硝化細菌呈極顯著正相關，與放線菌呈極顯著負相關，氨化細菌與過氧化氫酶呈負相關，而與脲酶呈正相關；堿性磷酸酶與細菌、真菌和硝化細菌呈正相關，與氨化細菌呈極顯著負相關，與放線菌呈負相關；蔗糖酶與細菌、真菌和氨化細菌呈極顯著正相關，與硝化細菌呈正相關，與放線菌呈負相關。

(4)中度間伐可以促進杉木對林地養分的吸收和利用，就土壤微生物數量和酶活性而言，對18年生杉木人工林采用中度間伐(保留密度1 200株·hm-2)比較合適。

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ImpactsofThinningonSoilEnzymesActivityandMicroorganismsinCunninghamialanceolataPlantation

DINGBo1,2，DINGGui-jie1，ZHAOXi-zhou1，YANGYong-zhang3

(1. College of Forestry/Institute for Forest Resources & Environment of Guizhou, Guizhou University, Guiyang 550025, Guizhou, China;2. General Station of Forestry Science and Technology Popularization of Guizhou Province, Guiyang 550001, Guizhou, China;3. Forestry Station of Rongjiang County, Rongjiang 557200, Guizhou, China)

ObjectiveIn order to understand the process and mechanism of soil restoration under different thinning intensities, and provide theoretical basis for management of plantation, the impact of thinning intensity on soil enzyme activity and microorganisms inCunninghamialanceolataplantation and the interaction between them were studied.Method18-year-oldC.lanceolataplantations in Rongjiang county of Guizhou province were studied with random block experiments. The soil enzyme activity and soil microorganisms under 4 different thinning intensities, TS0(no thinning (0.0%), 1 800 trees·hm-2), TS1(mild (16.7%), 1 500 trees·hm-2) and TS2(moderate (33.3%), 1 200 trees·hm-2) and TS3(severe (50.0%), 900 trees·hm-2) were analyzed, the correlation of soil microorganisms and soil enzyme activities were also revealed.ResultAfter 3 years’ thinning, both the enzyme activities and microorganism amounts in soil layer significantly increased, the differences in soil microbe amount and enzyme activity among different soil layers were significant, and the activities of soil catalase, phosphatase, urease and invertase significantly increased. The activities of catalase (15-30 cm and 30-45 cm), alkaline phosphatase (0-15 cm and 30-45 cm) and urease(30-45 cm)in treatment TS3were higher than that in other treatments, while the activities of the other enzymes in different soil layers and different intensities were higher in treatment TS2. The amount of bacteria was the most in each layer, followed by actinomyces and nitrifying bacteria. The amount of microorganisms in treatment TS2was more than that in other treatments. The activities of urease and catalase had very significantly positive correlation with the amounts of bacteria, fungi and digestion, while they were very significantly negative correlation with actinomycetes. The amount of ammonifying bacteria had negative correlation with hydrogen peroxide enzyme activity, and had positive correlation with urease activity. The activities of phosphatase had positive correlation with the amounts of bacteria, fungi and nitrifying bacteria, and had very significantly negative correlation with ammonifying bacteria amount, and had negative correlation with actinomycetes amount. The activities of invertase had very significantly positive correlation with the amount of bacteria, actinomyces, and ammonifying bacteria, and had positive correlation with amount of nitrifying bacteria, and had negative correlation with actinomycetes.ConclusionThe forest environment, light, temperature and the growth of vegetation were improved after thinning, and the soil enzyme activities and the amount of microorganisms increased. The general performances after 3 years’ thinning indicated that middle thinning intensity is the best in the management of near-matureC.lanceolataplantations and improvement of soil properties.

Cunninghamialanceolata; plantation; thinning intensity; soil microbes; soil enzyme

10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.06.025

2016-08-16

貴州省重大專項(黔科合重大專項字[2012]6011號)；貴州省林業重大專項(黔林科合[2011]重大0l號)；貴州省農業科技攻關(黔科合NY字[2012]3027號)

丁 波(1981—)，男，仡佬族，貴州鳳岡人，博士研究生，高級工程師，主要從事人工林培育研究和林業科技推廣工作.

* 通訊作者：丁貴杰(1960—)，男，教授，博士生導師，主要從事人工林培育及生態學研究.

S791.27

A

1001-1498(2017)06-1059-07

徐玉秀)