祁连山寺大隆林区4种森林树种土壤酶活性变化特征

魏淑莲

摘要：研究祁连山寺大隆林区4种森林树种土壤酶活性变化特征，为祁连山寺大隆林区水源涵养研究提供科学依据。本文采用野外采样，室内分析方法，研究了祁连山寺大隆林区4种建群森林树种土壤酶活性变化特征。结果表明：4种森林树种土壤剖面0～40cm土层脲酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性和多酚氧化酶活性均值由大到小的变化顺序依次为：青海云杉林>祁连圆柏林>湿性灌丛林>干性灌丛林。

关键词：    祁连山;     寺大隆;     森林树种;   酶活性

中图分类号：S714.2      文献标识码：A        文章编号：

祁连山的冷龙岭分布着茂密的森林，是河西地区重要的水源涵养林[1]。目前，由于超载过牧，林分质量下降，水资源涵养调蓄能力削弱[2-4]。因此，研究祁连山森林树种土壤酶活性变化特征对森林生态系统保护具有重要的意义。有关祁连山的不同土壤、森林、草地对土壤有机碳及土壤理化性质的变化规律前人做了大量的研究工作。 曾立雄等[5]研究得出祁连山青海云杉林生物量平均值为115.83 t/hm2，碳密度平均值为 60.23t/hm2;赵锦梅等[6]研究得出祁连山东段轻度、中度和重度退化草地土壤有机碳密度在 0-10 cm 土层显著高于其他土层;何志斌等[7]研究发现祁连山青海云杉林表层土壤有机碳含量的平均值为（84.9±26.7）g/kg ;朱猛等[8]研究发现祁连山中段草地0～60cm 土壤有机碳密度均值为 22.31kg/m2;马瑞等[9]研究认为祁连山河谷高寒草地土壤含水量、容重、孔隙度和全氮含量等性状与河谷高寒草地植被群落的盖度、生物量和丰富度等植被特征之间有密切的相关关系;王顺利等[10]研究认为祁连山高海拔牧坡草地土壤含水量和容重與有机碳、 全氮、全钾具有显著相关性;张光德等[11]研究表明祁连山有机碳表现为青海云杉>祁连圆柏>亚高山灌丛>干草原;马剑等[12]研究表明祁连山中段青海云杉林不同海拔梯度下土壤有机质含量具有明显的表聚效应。

综上所述，有关祁连山的森林、草地和土壤的研究，主要集中在不同土层生物量、有机质、有机碳、有机碳密度、含水量、容重和孔隙度方面，而祁连山寺大隆林区4种森林树种土壤酶活性变化特征报道文献较少，本文以祁连山寺大隆林区青海云杉林、祁连圆柏林、湿性灌丛林、干性灌丛林4种森林树种为研究对象，旨在为保护祁连山生态环境提供技术支撑。

1 研究地点概况与研究方法

1.1 研究地点概况

研究地点位于祁连山北坡西水自然保护站的寺大隆林区，代表性植物是：吉拉柳（Salix gilashanica C）、杯腺柳（Salix cupularis Rehd）;灌木林树种有：鬼箭锦鸡儿，（Caragana jubata）、青海杜鹃（Rhododendron qinghaiense Ching ）、肋果沙棘（Hippophae neurocarpa S.W.Liu）、金露梅（Potentillafruticosa）、琵琶柴（Reaumuria soongonica （PalL）Maxim）等。草木植物有：鹅冠草（Rosegneria kamoji）、扁穗冰草（Agropyron cristatum L）、扁穗茅（Littledalea racemosa）、早熟禾（Poaannua）、合头草（Sympegma regelii）、披碱草（Elymus dahuricus）[13]。研究地点基本情况（表1）

1.2  研究方法

1.2.1样品采集方法   2020年7月12日在祁连山中段西水自然保护站的寺大隆林区北坡，选择具有代表性的青海云杉林、祁连圆柏林、湿性灌丛林、干性灌丛林设置20 m×20 m的样品采集方，每个样方垂直挖掘3个土壤剖面，按照0～10cm、10～20cm、20～30cm和30～40cm间距划分4层，按照4、3、2、1土层的顺序分别采集土样4kg，用4分法带回1 kg新鲜土样室内测定酶活性。

1.2.2测定项目及方法   土壤脲酶、蔗糖酶、磷酸酶和多酚氧化酶活性测定方法，参考关松荫的土壤酶及其研究法[14] 。

1.2.3数据处理 差异显著性采用DPSS 10.0统计软件分析，多重比较，LSR检验法。

2  结果与分析

2.1 4种森林树种土壤剖面脲酶活性变化特征

由表2可知，4种森林树种0～40cm土层脲酶活性均值为：青海云杉林>祁连圆柏林>湿性灌丛林>干性灌丛林。青海云杉林与祁连圆柏林、湿性灌丛林和干性灌丛林比较，脲酶活性增加2.60%、23.44%和46.30%。 4种森林树种土壤剖面不同层次脲酶活性由大到小的变化顺序依次为：0～10cm>10～20cm>20～30cm>30～40cm，青海云杉林0～10cm土层与10～20cm土层比较，脲酶活性增加4.88%（P>0.05），与20～30cm和30～40cm土层比较，脲酶活性增加11.69%和22.86%（P<0.01）;祁连圆柏林0～10cm土层与10～20cm比较，脲酶活性增加3.70%（P>0.05），与20～30cm和30～40cm土层比较，脲酶活性增加12.00%和21.74%（P<0.01）;湿性灌丛林0～10cm土层与10～20cm比较，脲酶活性增加4.48%（P>0.05），与20～30cm和30～40cm土层比较，脲酶活性增加12.90%和20.69%（P<0.01）;干性灌丛林0～10cm土层与10～20cm层比较，脲酶活性增加5.26%（P<0.05），与20～30cm和30～40cm土层比较，脲酶活性增加13.38%和27.66%（P<0.01）。

2.2 4种森林树种土壤剖面蔗糖酶活性变化特征

由表2可知，4种森林树种0～40cm土层蔗糖酶活性均值为：青海云杉林>祁连圆柏林>湿性灌丛林>干性灌丛林，青海云杉林0～40 cm土层蔗糖酶活性是祁连圆柏林、湿性灌丛林和干性灌丛林的1.22、1.49和2.11倍。4种森林树种土壤剖面不同层次蔗糖酶活性由大到小的变化顺序依次为：0～10cm>10～20cm>20～30cm>30～40cm，青海云杉林0～10cm土层与10～20cm土层比较，蔗糖酶活性增加6.49%（P<0.05），与20～30cm和30～40cm土层比较，蔗糖酶活性增加15.76%和28.77%（P<0.01）;祁连圆柏林0～10cm土层与10～20cm比较，蔗糖酶活性增加6.23%（P<0.05），与20～30cm和30～40cm土层比较，蔗糖酶活性增加15.63%和28.72%（P<0.01）;湿性灌丛林与10～20cm比较，蔗糖酶活性增加5.23%（P<0.05），与20～30cm和30～40cm土层比较，蔗糖酶活性增加19.76%和39.34%（P<0.01）;干性灌丛林0～10cm土层与10～20cm、20～30cm和30～40cm土层比较，蔗糖酶活性增加11.35%、26.73%和47.04%（P<0.01）。

2.3 4种森林树种土壤剖面磷酸酶活性变化特征

由表2可知，4种森林树种0～40cm土层磷酸酶活性均值为：青海云杉林>祁连圆柏林>湿性灌丛林>干性灌丛林，青海云杉林0～40 cm土层磷酸酶活性是祁连圆柏林、湿性灌丛林和干性灌丛林的1.17、1.46和1.67倍。4种森林树种土壤剖面不同层次磷酸酶活性由大到小的变化顺序依次为：0～10cm>10～20cm>20～30cm>30～40cm，青海云杉林0～10cm土层与10～20cm、20～30cm和30～40cm土层比较，磷酸酶活性增加11.38%、26.81%和47.72%（P<0.01）;祁连圆柏林0～10cm土层与10～20cm、20～30cm和30～40cm土层比较，磷酸酶活性增加11.18%、26.50%和47.33%（P<0.01）;湿性灌丛林0～10cm土层与10～20cm、20～30cm和30～40cm土层比较，磷酸酶活性增加14.12%、32.89%和58.20%（P<0.01）;干性灌丛林0～10cm土层与10～20cm、20～30cm和30～40cm土层比较，磷酸酶活性增加16.36%、26.73%和51.48%（P<0.01）。

2.3 4种森林樹种土壤剖面多酚氧化酶活性变化特征

由表2可知，4种森林树种0～40cm土层多酚氧化酶活性均值为：青海云杉林>祁连圆柏林>湿性灌丛林>干性灌丛林，青海云杉林0～40 cm土层与祁连圆柏林、湿性灌丛林和干性灌丛林比较，多酚氧化酶活性增加14.14%、37.81%和66.18%。4种森林树种土壤剖面不同层次多酚氧化酶活性由大到小的变化顺序依次为：0～10cm>10～20cm>20～30cm>30～40cm，青海云杉林0～10cm土层与10～20cm、20～30cm和30～40cm土层比较，多酚氧化酶活性增加13.82%、35.92%和66.67%（P<0.01）;祁连圆柏林0～10cm土层与10～20cm、20～30cm和30～40cm土层比较，多酚氧化酶活性增加14.42%、32.22%和46.91%（P<0.01）;湿性灌丛林0～10cm土层与10～20cm、20～30cm和30～40cm土层比较，多酚氧化酶活性增加12.64%、28.95%和48.49%（P<0.01）;干性灌丛林0～10cm土层与10～20cm、20～30cm和30～40cm土层比较，多酚氧化酶活性增加10.81%、28.13%和57.69%（P<0.01）。

3小结

土壤脲酶活性是衡量土壤有机氮转化为无机氮的重要指标，土壤蔗糖酶活性表征土壤的肥沃程度[15-16]，土壤磷酸酶活性可以评价土壤磷素转化的强度，土壤多酚氧化酶常用来表征土壤腐殖质的含量[[17-18]] 。4种森林树种土壤剖面0～40cm土层脲酶活性、蔗糖酶活性、磷酸酶活性和多酚氧化酶活性均值为：青海云杉林>祁连圆柏林>湿性灌丛林>干性灌丛林，这种变化规律与不同树种土壤有机质和有机碳含量有关[19]。4种森林树种土壤酶活性在整个土壤剖面上均随土层深度增加而降低。

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