不同類型樟子松人工林對土壤微生物量的影響

石亮

(遼寧章古臺科爾沁沙地系統國家生態定位觀測研究站，遼寧省沙地治理與利用研究所， 遼寧 阜新 123000)

土壤微生物是土壤物質循環系統中極其重要的組成部分，參與著土壤有機物的降解和礦化過程，并釋放無機物供植物吸收，能夠使土壤生態系統更加穩定[1，2]。微生物對所處生境的變化十分敏感，其群落結構能根據環境改變做出相應變化。郭雄飛等[3]運用4種宮脅法改造林地與傳統法改造林地進行對比分析，發現宮脅法2(開穴整地、不施基肥、追肥)土壤細菌、真菌、放線菌數量及微生物總量均表現最高，有利于改善土壤生物學特性；柏木(Cupreressusfunebris)低效林塊狀改造初期，整地只對0～5 cm土層微生物量碳的影響顯著，微生物量氮在0～5、5～20 cm土層均顯著增加[4]；張浩等[5]在對香港地區20年尾葉桉(Eucalyptusurophylla)和馬占相思(Acaciamangiumin)的研究中發現，夏季的土壤微生物量碳、氮含量均高于冬季，而尾葉桉和馬占相思在套種背景下微生物量表現則恰好相反。本文以樟子松人工林為研究對象，分析不同類型人工林土壤微生物量分布規律及各土層之間的差異性，探明林分改造對土壤生態學特性的影響及響應機制，以期為科爾沁地區森林經營提供理論依據。

1 研究地區與研究方法

1.1 研究區概況

研究區位于科爾沁沙地南緣的章古臺鎮(121°53′—22°22′ E，42°43′—42°51′ N)，屬亞濕潤干旱區，年降水量480～540 mm，多年平均蒸發量1 700 mm，年均氣溫5.7 ℃，無霜期150～160 d。該地區主要分布的喬木樹種有樟子松、云杉(Piceaasperata)等。常見草本植物有少花蒺藜草(Cenchruspauciflorus)、狗尾草(Setariaviridis)、披堿草(Elymusdahuricus)等。

1.2 樣品采集及測定

試驗區位于遼寧省沙地治理與利用研究所。以林分改造后的樟子松+銀中楊混交林，樟子松+蒙古櫟混交林為研究對象，樟子松純林為對照(CK)。在坡度、坡位等立地條件條件相似林分內設置3個樣方，每個樣方面積為50 m2，在樣方內按照S形取土樣，深度分別為0～20、20～40、40～60 cm的地區進行土樣采集。將取好的土樣放入保溫箱中保存，并盡快帶回實驗室進行處理。土壤微生物量采用氯仿熏蒸法進行測定。

1.3 數據處理

運用Excel 2013和SPSS 20.0軟件對數據進行統計分析，用單因素方差分析樣地之間土壤微生物量的差異，運用origin2018進行畫圖。

2 結果與分析

2.1 不同類型人工林土壤微生物量碳差異

從圖1可知，3個樣地表層的土壤微生物量碳最高，隨著土層深度的增加，土壤微生物量碳顯著降低(P<0.05)。0～20 cm土層深度微生物量碳表現為P2>P1>CK，且P1、P2顯著高于CK(P<0.05)；20～40 cm土層深度，P2樣地土壤微生物量碳顯著高于P1，P1顯著高于CK(P<0.05)；40～60 cm土層深度微生物量碳規律與表層相似，P1和P2樣地之間無顯著差異(P>0.05)。

2.2 不同類型人工林土壤微生物量氮差異

從圖2可知，CK樣地微生物量氮隨著土層深度的增加顯著降低(P<0.05)；P1和P2樣地0～20 cm土層深度微生物量氮顯著高于20～40 cm土層深度，雖然20～40 cm土層深度的微生物量氮高于40～60 cm，但兩個土層之間無顯著差異(P>0.05)。相同土層各樣地之間微生物量氮的表現與微生物量碳相似，最高值均出現在了P2樣地，分別為44.86、39.99和35.72 mgkg-1，且顯著高于CK(P<0.05)。

2.3 不同類型人工林土壤微生物量磷差異

從圖3可知，隨著土層深度的增加，CK樣地土壤微生物量磷逐漸降低，但各土層無顯著差異(P>0.05)；P1、P2樣地土壤微生物量磷變化相似，0～20cm與20～40cm土層深度無顯著差異(P>0.05)，但二者顯著高于40～60cm土層(P<0.05)。不同于微生物量碳、氮的變化規律，微生物量磷的最高值出現在了P1樣地，分別為22.19、21.04和19.53mgkg-1，且顯著高于CK(P<0.05)。

3 結論

本研究中，無論是樟子松純林還是混交林，隨著土層深度的增加，土壤微生物量碳、氮均出現不同程度的降低，這是由于地表上的凋落物和植物根系分解形成的有機質首先進入土壤表層被微生物分解利用，再由表層進入更深層土壤[6]，土壤表層存貯的微量元素和養分更多，加之適宜的水熱條件，使得表層土壤微生物更為活躍。樟子松+銀中楊、樟子松+蒙古櫟混交林中土壤微生物量高于樟子松純林，進一步驗證了科爾沁地區林分改造應以混交林為主的這一觀點。