间伐对重阳木细根特性及土壤酶活性的测定及影响

郑 婷

（江苏省太仓市林业（蚕桑）站，太仓 215400）



间伐对重阳木细根特性及土壤酶活性的测定及影响

郑 婷

（江苏省太仓市林业（蚕桑）站，太仓 215400）

摘要：文章通过对太仓市重阳木的研究发现，间伐对重阳木人工林的单株材积量和细根形态、木质素含量和土壤酶活性有着显著影响，对生物量及纤维素含量无显著影响。

关键词：重阳木 间伐 细根特性 土壤酶活性

1 土壤酶活性的测定

1.1 脱氢酶

（1）标准曲线绘制：取1支大试管，用移液管移取0.2 ml3%TTC溶液，再加入少量保险粉，摇匀，最后移取9.8 ml甲醇溶液。试管内的混合液记为母液。取6支试管，按顺序编号，并按表1加入试剂。混匀后，比色，以0号作为对照，在485 nm波长下测光吸收值。以吸光值为横坐标，TTF的浓度为纵坐标计算直线回归方程y=a+bx及相关系数R，即TTF浓度C（mg/ L）=a+b*A485，通过计算得到回归方程为：C（mg/ml）=3.0605+75.4514*A485，R=0.9999，R2=0.9999。（2）称取风干土样壤土0.5 g、黏土0.5 g、沙土1.0 g于50 ml的塑料离心管中，加入0.5 ml0.5%的葡萄糖溶液，混匀，再加入0.2 ml3%TTC溶液，混匀后在36～37℃的培养箱中暗室培养24 h。（3）培养完成后，加2滴浓硫酸终止反应，再加入10 ml甲醇，彻底混匀（盖上盖子，上下摇动）。（4）而后转入10 ml塑料离心管中在2 500 r/min 下离心5 min。（5）取上清液在485 nm 下比色，记录吸收光值A485。

表1 TTC标准曲线配制表

土壤脱氢酶的活性用每克土壤中的TTF的微克数表示，即（mg/h g W）=C·V·稀释倍数/（W·t）

式中：C—标准曲线上查得样品中TTF浓度（mg/ ml）；

V—样品反应的总体积（ml）；

t—反应时间（h）；

W—样品土壤的重量（g）。

1.2 酸性磷酸酶

（1）标准曲线绘制：精确称取0.0 696 g对硝基苯酚，定容至100 ml，从其中取10 ml再次定容至100 ml。则得到0.5 umol/ml对硝基苯酚标准溶液。分别取0.05 ml、0.10 ml、0.20 ml、0.30 ml、0.40 ml、0.50 ml、0.60 ml、0.70 ml、0.80 ml对硝基苯酚标准溶液，对照组不吸取标准溶液，分别用超纯水定容至1 ml，摇匀后加入4Ml pH=6.5磷酸缓冲液、1 ml 0.5M氯化钙溶液和2 ml 1M氢氧化钠溶液，振荡30 min，先于2500 r离心5 min，吸取上清液5 ml，再于3 800 r离心5 min。于1 h内，在410 nm下比色，记录光吸收值。以标准溶液浓度为横坐标，以光吸收值为纵坐标绘制标准曲线。

（2）待测土样风干，过80目筛。精确称取0.200 g土样于10 ml圆底塑料离心管中，加入0.2 ml甲苯，振荡摇匀。15 min后，加入4 ml pH=6.5磷酸缓冲液，再加入1 ml 0.05M对硝基苯磷酸二钠溶液（以pH=6.5磷酸缓冲液配制），加盖摇匀，于37℃培养1 h。取出后摇匀，加入1 ml 0.5M氯化钙溶液和2 ml 1M氢氧化钠溶液，振荡30，min，于2500 r离心5 min。吸取上清液5 ml，于3 800 r离心5 min，于1 h内，在410 nm下比色，记录光吸收值。

1.3 脲酶

（1）标准曲线制作：在测定样品吸光值之前，分别取 0 ml、1 ml、3 ml、5 ml、7 ml、9 ml、11 ml、13 ml氮工作液，移于50 ml容量瓶中，然后补加蒸馏水至20 ml。再加入4 ml苯酚钠溶液和3 ml次氯酸钠溶液，随加随摇匀。20 min后显色，定容。1 h内在分光光度计578 nm波长处比色。然后以氮工作液浓度为横坐标，吸光值为纵坐标，绘制标准曲线。

（2）称取5 g土样于50 ml三角瓶中，加1 ml甲苯，振荡均匀，15 min后加10 ml 10%尿素溶液和20 ml pH 6.7柠檬酸盐缓冲溶液，摇匀后在37℃恒温箱培养24 h。培养结束后过滤，过滤后取1 ml滤液加入50 ml容量瓶中，再加4 ml苯酚钠溶液和3 ml次氯酸钠溶液，随加随摇匀。20 min后显色，定容。1 h内在分光光度计578 nm波长处比色。（靛酚的蓝色在1 h内保持稳定）。

1.4 蔗糖酶

（1）标准曲线绘制：分别吸1 mg/ml的标准葡糖糖溶液0 ml、0.1 ml、0.2 ml、0.3 ml、0.4 ml、0.5 ml于试管中，再补加蒸馏水至1 ml，加DNS试剂3 ml混匀，于沸水浴中准确反应5 min（从试管放入重新沸腾时算起），取出立即冷水浴中冷却至室温，以空白管调零在波长540 nm处比色，以OD值为纵坐标，以葡萄糖浓度为横坐标绘制标准曲线。

（2）称取5 g风干土样，置于50 ml三角瓶中，依次加入5滴甲苯，15 ml8%蔗糖溶液，5 ml pH 5.5磷酸缓冲液。摇匀混合物后，放入恒温箱，在37℃下培养24 h。取出后迅速过滤，从中吸取滤液1 ml，注入50 ml容量瓶中，加3 ml DNS试剂，并在沸腾的水浴锅中加热5 min，随即将容量瓶移至自来水流下冷却3 min。溶液因生成3-氨基-5-硝基水杨酸而呈橙黄色，最后用蒸馏水稀释至50 ml，并在分光光度计508 nm处进行比色（为了消除土壤中原有的蔗糖、葡萄糖而引起的误差，每一土样需做无基质对照，整个试验需做无土壤对照；如果样品吸光值超过标准曲线的最大值，则应该增加分取倍数或减少培养的土样。）。

1.5 过氧化氢酶

（1）称取土样2.00 g 于三角瓶，加入40 ml蒸馏水，加入5 ml 0.3%的H2O2溶液，在震荡机上震荡20 min。取下后迅速加入饱和铝钾矾1 ml，立即过滤于盛有5 ml 1.5 mol/L的硫酸溶液的三角瓶中。滤干后，将滤液直接在240 nm处用1 cm石英比色皿测定吸光度As。同时做无土A0和无基质Ak对照。

（2）紫外分光光度法酶活性的计算

E 是土壤过氧化氢酶活性，W 为土样重量，T 是单位吸光度相当于过氧化氢的毫克数，A0是无土对照即空白溶液的吸光度，As是样品溶液的吸光度，Ak是无基质对照溶液的吸光度，C是高锰酸钾的浓度，V是吸取V0ml的无土对照即空白溶液用高锰酸钾滴定所消耗的高锰酸钾溶液的体积。

2 结果与分析

2.1 间伐对重阳木人工林材积量的影响

间伐显著增大了重阳木的单株材积量，立木的材积取决于胸径、树高、形数3个因子，而间伐对这3个因子均有一定的影响。研究说明间伐能够促进林分规格的改变，提高木材质量及价值，从而提高经济价值。

2.2 间伐对细根生物量的影响

植物所在地气候、群论特征、土壤性质、树龄及干扰程度等均是影响其细根生物量的主要因素。间伐作为一种重要的森林经营技术，通过改善林分结构能够显著改善林木的生存环境，提高林分质量。

该文中间伐对林分的细根生物量无显著影响，但研究显示对照样地细根生物量是大于间伐样地的，这可能是由于间伐降低了林分密度，导致了大量细根的死亡，减少了林分的细根生物量，同时降低了郁闭度，开阔了林分，增加了到达地面的光照，改善了土壤温度、水分和养分环境，为细根的生长创造有利的条件，提升了剩余木的细根生物量。

2.3 间伐对细根形态的影响

研究发现，不同根序的重阳木细根的根长、直径及比根长有显著差异，根长和直径均随根序的升高而增加，比根长则随根序的上升而减少，这与目前国内外多数研究结果一致。各形态指标的显著差异说明了细根的形态异质性是普遍存在的，并与细根的功能密切相关，采用Pregitzer等的根系序级划分法研究细根形态可以区分这种异质性。

研究结果显示间伐对细根直径无显著影响，显著降低了1级根的根长，显著增大了亚表层土壤中的1、3级根比根长。这可能是由于在经过间伐措施后，扩大了林分空间，增加林地间的光照量，土壤中的水分蒸发比较多。而表层土壤中的1、2级细根生长在根系的最外端，直径最小，反应最为敏感，在环境发生变化后，低级根会不断地改变自身状况来适应环境的变化，为了适应土壤环境中水分的变化，细根的根长和比根长根据环境的变化产生了显著性差异。

2.4 间伐对细根纤维素和木质素的影响

间伐对不同根序细根纤维素含量无显著影响，对不同根序细根木质素含量有显著影响。细根的分解速率在很大程度上取决于根系中碳的存在形式，如糖和氨基酸等不稳定的小分子容易分解，而纤维素、半纤维素、木质素和单宁等大分子则较难分解，间伐显著减少了细根的木质素含量也许能够加速细根的分解速率，从而加快细根的周转。

2.5 间伐对土壤酶活性的影响

间伐显著增大了亚表层土壤中脱氢酶的活性，表层及亚表层土壤中的过氧化氢酶的活性。研究表明，间伐在总体上提高了土壤酶活性，这与国内一些研究结果类似。这可能是由于间伐提高了林下植物物种多样性，增加了根系分泌物的种类，而且间伐提高了凋落物组成的多样性，从而提高了土壤微生物多样性和活性。植物根系及土壤微生物是土壤酶的主要来源，间伐后二者的变化无疑会从源头上对土壤酶的数量及活性造成影响。另外间伐使林冠郁闭度下降，增强林内透光度并进一步使林内温度和湿度发生变化。这将导致土壤水气热等理化性质的改变，而土壤水气热对土壤酶活性的影响往往非常显著。

3 问题与展望

（1）间伐对重阳木人工林地土壤、水分、温度、养分以及植物地上部分的生长均有影响，而这些因素均与细根的生长有密切的联系。该文仅从不同的间伐措施中来探讨间伐对细根形态、生物量和土壤酶活性的影响，今后应从多种角度、多种研究方法探讨细根形态之间的关系，并为细根的分解和周转提供参考依据。

（2）目前，土壤有机碳储量变化的研究已成为国际关注的焦点。细根的周转与死亡是土壤有机碳的重要来源。在间伐影响下，细根的周转与死亡的变化形式，敏感型根序的细根死亡和分解变化等将是进一步研究的内容。