4种人工林的土壤化学性质和酶活性特征研究

盘李军，王 敏，邹晓君，冼伟光，谭 莎，李 政

(1.佛山市云勇生态林养护中心, 广东 佛山 528518；2.华南农业大学 林学与风景园林学院，广州 广东 510642)

1 引言

森林土壤是森林生态系统的重要组成部分和物质循环的重要环节[1]，为植物的生长发育提供必要的物质基础[2]。土壤养分通过提供植物生长所需元素影响土壤生态系统的能量流动和物质循环，并能反映土壤质量状况[3～5]。土壤酶作为土壤生化过程的产物，其活性是判断土壤微生物代谢和物质转化等各类生物化学进程的重要依据[6]，亦常用于土壤质量评价[7,8]。

杉木是我国南方重要的用材树种，曾经在佛山市云勇生态林养护中心大面积种植。由于杉木纯林容易引起地力衰退，云勇生态林养护中心通过引入阔叶树种进行林分改造以提高林分质量。目前国内外均有关于土壤化学性质[9,10]和酶活性[11,12]的研究，对于亚热带纯林的土壤化学性质和酶活性有过一定的研究[13～17]，但用常绿阔叶树种进行林分改造后的土壤化学性质和酶活性的研究尚不多见[18～20]。本文对广东省佛山市云勇林场的4种人工林的土壤养分和酶活性进行研究，以期为土壤管理提供参考。

2 材料与方法

2.1 试验地概况

试验地位于广东省佛山市高明区云勇生态林养护中心(112°40′E，22°45′N)，属亚热带季风气候，年均温度为22 ℃，年均降雨量约2000 mm。丘陵地型，土壤为酸性赤红壤(pH值小于5)，由花岗岩发育而来，肥沃而深厚。

本次研究选取林场内4种不同的人工阔叶林，在每种林分设定3个面积为20 m×20 m样地进行调查。4个林分的概况和树木生长特点分别见表1和表2。

2.2 试验设计及方法

2016年5月对试验地4种人工林进行调查，在每种林分建立3个20 m×20 m的样地后，在样地内选取5点采集0—40 cm土层的土壤样品，带回实验室。

表1 试验林概况

表2 树木生长基本情况(平均值±标准差)

2.3 试验方法

2.3.1 土壤化学性质测定

用pH计测定土壤pH值，重铬酸钾氧化-外加热法测定有机质。全氮、全磷和全钾分别用半微量凯氏法、钼蓝比色法和火焰光度计法测定。碱解氮、有效磷和速效钾分别用采用碱解扩散法、钼蓝比色法和火焰光度计法测定[21]。脲酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶分别用扩散法、磷酸苯二钠比色法和高锰酸钾滴定法测定[22]。每个样品重复3次测定。

2.3.2 数据处理以及分析

Microsoft Excle2003制作图表，用SPSS 22.0软件对数据进行多重比较。

3 结果与分析

3.1 土壤pH值与有机质

3种林分的土壤环境均是属于酸性土壤，林分1和2的土壤pH值显著大于林分3和4(P<0.05)(图1)。4种林分的土壤有机质含量(g/kg)有显著差异(P<0.05)，呈现林分2(28.6)>林分4(27.6)> 林分3(25.4)>林分1(23.8)。

3.2 土壤养分

土壤全氮含量(g/kg)呈现林分3(1.24)>林分2(1.15)> 林分4(1.14)>林分1(0.98)，全磷含量(g/kg)呈现林分4(0.24)>林分3(0.23)> 林分2(0.22)>林分1(0.20)，全钾含量(g/kg)呈现林分3(28.79)>林分4(28.38)> 林分2(22.16)>林分1(19.44)。碱解氮含量(g/kg)呈现林分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)呈现林分1(2.13)>林分2(1.97)> 林分3(1.70)>林分4(1.63)，速效钾呈现林分1(58.43)>林分3(55.37)> 林分2(47.99)>林分4(45.38)(图2)。

图中不同字母者表示差异显著(Duncan’s法，P<0.05)，下同

图2 土壤养分含量

3.3 土壤酶

各林分土壤脲酶活性(mg/kg)为林分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)为林分2(972)>林分1(923)> 林分4(803)>林分3(691)，过氧化氢酶活性(mL/kg)为林分1(1.74)>林分2(1.70)> 林分4(1.61)>林分3(1.51)(图3)。

图3 土壤酶活性

4 结语

4个林分的土壤均呈现强酸性，可能与试验林分地处南亚热带，高温多雨引起的母岩风化强烈和雨水淋溶强烈有关[19]。根据土壤资源调查的分级标准[23]可知，本研究各林分有机质和氮处于中等水平，全磷和有效磷极为贫乏，而全钾水平较高，而速效钾含量偏低。试验地高温多雨引起的快速土壤风化和磷流失多[20]，酸性土壤中磷易被铁铝固定[24]导致了土壤缺磷。全钾含量高与该地区土壤花岗岩发育的酸性赤红壤有关。该类岩石富含钾长石，风化后钾含量高[25]。充沛的雨水容易引起K淋溶, 使得土壤的速效K含量较低[14]。

土壤脲酶促进尿素水解成氨，磷酸酶活性高低代表土壤的供磷能力，而过氧化氢酶?活性用于表征土壤腐质化和有机质积累[20]。林分2的三种土壤酶活性高，有利于提高土壤有机质含量和氮磷的供应，而林分3的三种土壤酶活性低，会影响土壤肥力。