4種人工林的土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性特征研究

盤(pán)李軍，王 敏，鄒曉君，冼偉光，譚 莎，李 政

(1.佛山市云勇生態(tài)林養(yǎng)護(hù)中心, 廣東 佛山 528518；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，廣州 廣東 510642)

1 引言

森林土壤是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和物質(zhì)循環(huán)的重要環(huán)節(jié)[1]，為植物的生長(zhǎng)發(fā)育提供必要的物質(zhì)基礎(chǔ)[2]。土壤養(yǎng)分通過(guò)提供植物生長(zhǎng)所需元素影響土壤生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，并能反映土壤質(zhì)量狀況[3～5]。土壤酶作為土壤生化過(guò)程的產(chǎn)物，其活性是判斷土壤微生物代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)化等各類生物化學(xué)進(jìn)程的重要依據(jù)[6]，亦常用于土壤質(zhì)量評(píng)價(jià)[7,8]。

杉木是我國(guó)南方重要的用材樹(shù)種，曾經(jīng)在佛山市云勇生態(tài)林養(yǎng)護(hù)中心大面積種植。由于杉木純林容易引起地力衰退，云勇生態(tài)林養(yǎng)護(hù)中心通過(guò)引入闊葉樹(shù)種進(jìn)行林分改造以提高林分質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)外均有關(guān)于土壤化學(xué)性質(zhì)[9,10]和酶活性[11,12]的研究，對(duì)于亞熱帶純林的土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性有過(guò)一定的研究[13～17]，但用常綠闊葉樹(shù)種進(jìn)行林分改造后的土壤化學(xué)性質(zhì)和酶活性的研究尚不多見(jiàn)[18～20]。本文對(duì)廣東省佛山市云勇林場(chǎng)的4種人工林的土壤養(yǎng)分和酶活性進(jìn)行研究，以期為土壤管理提供參考。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣東省佛山市高明區(qū)云勇生態(tài)林養(yǎng)護(hù)中心(112°40′E，22°45′N)，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均溫度為22 ℃，年均降雨量約2000 mm。丘陵地型，土壤為酸性赤紅壤(pH值小于5)，由花崗巖發(fā)育而來(lái)，肥沃而深厚。

本次研究選取林場(chǎng)內(nèi)4種不同的人工闊葉林，在每種林分設(shè)定3個(gè)面積為20 m×20 m樣地進(jìn)行調(diào)查。4個(gè)林分的概況和樹(shù)木生長(zhǎng)特點(diǎn)分別見(jiàn)表1和表2。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及方法

2016年5月對(duì)試驗(yàn)地4種人工林進(jìn)行調(diào)查，在每種林分建立3個(gè)20 m×20 m的樣地后，在樣地內(nèi)選取5點(diǎn)采集0—40 cm土層的土壤樣品，帶回實(shí)驗(yàn)室。

表1 試驗(yàn)林概況

表2 樹(shù)木生長(zhǎng)基本情況(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)

2.3 試驗(yàn)方法

2.3.1 土壤化學(xué)性質(zhì)測(cè)定

用pH計(jì)測(cè)定土壤pH值，重鉻酸鉀氧化-外加熱法測(cè)定有機(jī)質(zhì)。全氮、全磷和全鉀分別用半微量凱氏法、鉬藍(lán)比色法和火焰光度計(jì)法測(cè)定。堿解氮、有效磷和速效鉀分別用采用堿解擴(kuò)散法、鉬藍(lán)比色法和火焰光度計(jì)法測(cè)定[21]。脲酶、酸性磷酸酶和過(guò)氧化氫酶分別用擴(kuò)散法、磷酸苯二鈉比色法和高錳酸鉀滴定法測(cè)定[22]。每個(gè)樣品重復(fù)3次測(cè)定。

2.3.2 數(shù)據(jù)處理以及分析

Microsoft Excle2003制作圖表，用SPSS 22.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行多重比較。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤pH值與有機(jī)質(zhì)

3種林分的土壤環(huán)境均是屬于酸性土壤，林分1和2的土壤pH值顯著大于林分3和4(P<0.05)(圖1)。4種林分的土壤有機(jī)質(zhì)含量(g/kg)有顯著差異(P<0.05)，呈現(xiàn)林分2(28.6)>林分4(27.6)> 林分3(25.4)>林分1(23.8)。

3.2 土壤養(yǎng)分

土壤全氮含量(g/kg)呈現(xiàn)林分3(1.24)>林分2(1.15)> 林分4(1.14)>林分1(0.98)，全磷含量(g/kg)呈現(xiàn)林分4(0.24)>林分3(0.23)> 林分2(0.22)>林分1(0.20)，全鉀含量(g/kg)呈現(xiàn)林分3(28.79)>林分4(28.38)> 林分2(22.16)>林分1(19.44)。堿解氮含量(g/kg)呈現(xiàn)林分2(96.87)>林分4(93.42)> 林分3(89.32)>林分1(75.08)，有效磷含量(g/kg)呈現(xiàn)林分1(2.13)>林分2(1.97)> 林分3(1.70)>林分4(1.63)，速效鉀呈現(xiàn)林分1(58.43)>林分3(55.37)> 林分2(47.99)>林分4(45.38)(圖2)。

圖中不同字母者表示差異顯著(Duncan’s法，P<0.05)，下同

圖2 土壤養(yǎng)分含量

3.3 土壤酶

各林分土壤脲酶活性(mg/kg)為林分2(422)>林分4(368)> 林分3(366)>林分1(316)，土壤酸性磷酸酶活性(mg/kg)為林分2(972)>林分1(923)> 林分4(803)>林分3(691)，過(guò)氧化氫酶活性(mL/kg)為林分1(1.74)>林分2(1.70)> 林分4(1.61)>林分3(1.51)(圖3)。

圖3 土壤酶活性

4 結(jié)語(yǔ)

4個(gè)林分的土壤均呈現(xiàn)強(qiáng)酸性，可能與試驗(yàn)林分地處南亞熱帶，高溫多雨引起的母巖風(fēng)化強(qiáng)烈和雨水淋溶強(qiáng)烈有關(guān)[19]。根據(jù)土壤資源調(diào)查的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[23]可知，本研究各林分有機(jī)質(zhì)和氮處于中等水平，全磷和有效磷極為貧乏，而全鉀水平較高，而速效鉀含量偏低。試驗(yàn)地高溫多雨引起的快速土壤風(fēng)化和磷流失多[20]，酸性土壤中磷易被鐵鋁固定[24]導(dǎo)致了土壤缺磷。全鉀含量高與該地區(qū)土壤花崗巖發(fā)育的酸性赤紅壤有關(guān)。該類巖石富含鉀長(zhǎng)石，風(fēng)化后鉀含量高[25]。充沛的雨水容易引起K淋溶, 使得土壤的速效K含量較低[14]。

土壤脲酶促進(jìn)尿素水解成氨，磷酸酶活性高低代表土壤的供磷能力，而過(guò)氧化氫酶?活性用于表征土壤腐質(zhì)化和有機(jī)質(zhì)積累[20]。林分2的三種土壤酶活性高，有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和氮磷的供應(yīng)，而林分3的三種土壤酶活性低，會(huì)影響土壤肥力。